arch/s390/mm/gmap.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  *  KVM guest address space mapping code
   4  *
   5  *    Copyright IBM Corp. 2007, 2016, 2018
   6  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
   7  *               David Hildenbrand <david@redhat.com>
   8  *               Janosch Frank <frankja@linux.vnet.ibm.com>
   9  */
  10
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/smp.h>
  15 #include <linux/spinlock.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/swapops.h>
  18 #include <linux/ksm.h>
  19 #include <linux/mman.h>
  20
  21 #include <asm/pgtable.h>
  22 #include <asm/pgalloc.h>
  23 #include <asm/gmap.h>
  24 #include <asm/tlb.h>
  25
  26 #define GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE 1ULL
  27
  28 /**
  29  * gmap_alloc - allocate and initialize a guest address space
  30  * @mm: pointer to the parent mm_struct
  31  * @limit: maximum address of the gmap address space
  32  *
  33  * Returns a guest address space structure.
  34  */
  35 static struct gmap *gmap_alloc(unsigned long limit)
  36 {
  37         struct gmap *gmap;
  38         struct page *page;
  39         unsigned long *table;
  40         unsigned long etype, atype;
  41
  42         if (limit < _REGION3_SIZE) {
  43                 limit = _REGION3_SIZE - 1;
  44                 atype = _ASCE_TYPE_SEGMENT;
  45                 etype = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
  46         } else if (limit < _REGION2_SIZE) {
  47                 limit = _REGION2_SIZE - 1;
  48                 atype = _ASCE_TYPE_REGION3;
  49                 etype = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
  50         } else if (limit < _REGION1_SIZE) {
  51                 limit = _REGION1_SIZE - 1;
  52                 atype = _ASCE_TYPE_REGION2;
  53                 etype = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
  54         } else {
  55                 limit = -1UL;
  56                 atype = _ASCE_TYPE_REGION1;
  57                 etype = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
  58         }
  59         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL);
  60         if (!gmap)
  61                 goto out;
  62         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
  63         INIT_LIST_HEAD(&gmap->children);
  64         INIT_LIST_HEAD(&gmap->pt_list);
  65         INIT_RADIX_TREE(&gmap->guest_to_host, GFP_KERNEL);
  66         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_guest, GFP_ATOMIC);
  67         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_rmap, GFP_ATOMIC);
  68         spin_lock_init(&gmap->guest_table_lock);
  69         spin_lock_init(&gmap->shadow_lock);
  70         atomic_set(&gmap->ref_count, 1);
  71         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
  72         if (!page)
  73                 goto out_free;
  74         page->index = 0;
  75         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
  76         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
  77         crst_table_init(table, etype);
  78         gmap->table = table;
  79         gmap->asce = atype | _ASCE_TABLE_LENGTH |
  80                 _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
  81         gmap->asce_end = limit;
  82         return gmap;
  83
  84 out_free:
  85         kfree(gmap);
  86 out:
  87         return NULL;
  88 }
  89
  90 /**
  91  * gmap_create - create a guest address space
  92  * @mm: pointer to the parent mm_struct
  93  * @limit: maximum size of the gmap address space
  94  *
  95  * Returns a guest address space structure.
  96  */
  97 struct gmap *gmap_create(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
  98 {
  99         struct gmap *gmap;
 100         unsigned long gmap_asce;
 101
 102         gmap = gmap_alloc(limit);
 103         if (!gmap)
 104                 return NULL;
 105         gmap->mm = mm;
 106         spin_lock(&mm->context.lock);
 107         list_add_rcu(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
 108         if (list_is_singular(&mm->context.gmap_list))
 109                 gmap_asce = gmap->asce;
 110         else
 111                 gmap_asce = -1UL;
 112         WRITE_ONCE(mm->context.gmap_asce, gmap_asce);
 113         spin_unlock(&mm->context.lock);
 114         return gmap;
 115 }
 116 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_create);
 117
 118 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
 119 {
 120         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 121                 __tlb_flush_idte(gmap->asce);
 122         else
 123                 __tlb_flush_global();
 124 }
 125
 126 static void gmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 127 {
 128         struct radix_tree_iter iter;
 129         unsigned long indices[16];
 130         unsigned long index;
 131         void __rcu **slot;
 132         int i, nr;
 133
 134         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 135         index = 0;
 136         do {
 137                 nr = 0;
 138                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 139                         indices[nr] = iter.index;
 140                         if (++nr == 16)
 141                                 break;
 142                 }
 143                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 144                         index = indices[i];
 145                         radix_tree_delete(root, index);
 146                 }
 147         } while (nr > 0);
 148 }
 149
 150 static void gmap_rmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 151 {
 152         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
 153         struct radix_tree_iter iter;
 154         unsigned long indices[16];
 155         unsigned long index;
 156         void __rcu **slot;
 157         int i, nr;
 158
 159         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 160         index = 0;
 161         do {
 162                 nr = 0;
 163                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 164                         indices[nr] = iter.index;
 165                         if (++nr == 16)
 166                                 break;
 167                 }
 168                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 169                         index = indices[i];
 170                         head = radix_tree_delete(root, index);
 171                         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head)
 172                                 kfree(rmap);
 173                 }
 174         } while (nr > 0);
 175 }
 176
 177 /**
 178  * gmap_free - free a guest address space
 179  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 180  *
 181  * No locks required. There are no references to this gmap anymore.
 182  */
 183 static void gmap_free(struct gmap *gmap)
 184 {
 185         struct page *page, *next;
 186
 187         /* Flush tlb of all gmaps (if not already done for shadows) */
 188         if (!(gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed))
 189                 gmap_flush_tlb(gmap);
 190         /* Free all segment & region tables. */
 191         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru)
 192                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
 193         gmap_radix_tree_free(&gmap->guest_to_host);
 194         gmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_guest);
 195
 196         /* Free additional data for a shadow gmap */
 197         if (gmap_is_shadow(gmap)) {
 198                 /* Free all page tables. */
 199                 list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->pt_list, lru)
 200                         page_table_free_pgste(page);
 201                 gmap_rmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_rmap);
 202                 /* Release reference to the parent */
 203                 gmap_put(gmap->parent);
 204         }
 205
 206         kfree(gmap);
 207 }
 208
 209 /**
 210  * gmap_get - increase reference counter for guest address space
 211  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 212  *
 213  * Returns the gmap pointer
 214  */
 215 struct gmap *gmap_get(struct gmap *gmap)
 216 {
 217         atomic_inc(&gmap->ref_count);
 218         return gmap;
 219 }
 220 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get);
 221
 222 /**
 223  * gmap_put - decrease reference counter for guest address space
 224  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 225  *
 226  * If the reference counter reaches zero the guest address space is freed.
 227  */
 228 void gmap_put(struct gmap *gmap)
 229 {
 230         if (atomic_dec_return(&gmap->ref_count) == 0)
 231                 gmap_free(gmap);
 232 }
 233 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_put);
 234
 235 /**
 236  * gmap_remove - remove a guest address space but do not free it yet
 237  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 238  */
 239 void gmap_remove(struct gmap *gmap)
 240 {
 241         struct gmap *sg, *next;
 242         unsigned long gmap_asce;
 243
 244         /* Remove all shadow gmaps linked to this gmap */
 245         if (!list_empty(&gmap->children)) {
 246                 spin_lock(&gmap->shadow_lock);
 247                 list_for_each_entry_safe(sg, next, &gmap->children, list) {
 248                         list_del(&sg->list);
 249                         gmap_put(sg);
 250                 }
 251                 spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
 252         }
 253         /* Remove gmap from the pre-mm list */
 254         spin_lock(&gmap->mm->context.lock);
 255         list_del_rcu(&gmap->list);
 256         if (list_empty(&gmap->mm->context.gmap_list))
 257                 gmap_asce = 0;
 258         else if (list_is_singular(&gmap->mm->context.gmap_list))
 259                 gmap_asce = list_first_entry(&gmap->mm->context.gmap_list,
 260                                              struct gmap, list)->asce;
 261         else
 262                 gmap_asce = -1UL;
 263         WRITE_ONCE(gmap->mm->context.gmap_asce, gmap_asce);
 264         spin_unlock(&gmap->mm->context.lock);
 265         synchronize_rcu();
 266         /* Put reference */
 267         gmap_put(gmap);
 268 }
 269 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_remove);
 270
 271 /**
 272  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
 273  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 274  */
 275 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
 276 {
 277         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
 278 }
 279 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
 280
 281 /**
 282  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
 283  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 284  */
 285 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
 286 {
 287         S390_lowcore.gmap = 0UL;
 288 }
 289 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
 290
 291 /**
 292  * gmap_get_enabled - get a pointer to the currently enabled gmap
 293  *
 294  * Returns a pointer to the currently enabled gmap. 0 if none is enabled.
 295  */
 296 struct gmap *gmap_get_enabled(void)
 297 {
 298         return (struct gmap *) S390_lowcore.gmap;
 299 }
 300 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get_enabled);
 301
 302 /*
 303  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_sem held
 304  */
 305 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap, unsigned long *table,
 306                             unsigned long init, unsigned long gaddr)
 307 {
 308         struct page *page;
 309         unsigned long *new;
 310
 311         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
 312         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
 313         if (!page)
 314                 return -ENOMEM;
 315         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 316         crst_table_init(new, init);
 317         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 318         if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID) {
 319                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 320                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
 321                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
 322                 page->index = gaddr;
 323                 page = NULL;
 324         }
 325         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 326         if (page)
 327                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
 328         return 0;
 329 }
 330
 331 /**
 332  * __gmap_segment_gaddr - find virtual address from segment pointer
 333  * @entry: pointer to a segment table entry in the guest address space
 334  *
 335  * Returns the virtual address in the guest address space for the segment
 336  */
 337 static unsigned long __gmap_segment_gaddr(unsigned long *entry)
 338 {
 339         struct page *page;
 340         unsigned long offset, mask;
 341
 342         offset = (unsigned long) entry / sizeof(unsigned long);
 343         offset = (offset & (PTRS_PER_PMD - 1)) * PMD_SIZE;
 344         mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
 345         page = virt_to_page((void *)((unsigned long) entry & mask));
 346         return page->index + offset;
 347 }
 348
 349 /**
 350  * __gmap_unlink_by_vmaddr - unlink a single segment via a host address
 351  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 352  * @vmaddr: address in the host process address space
 353  *
 354  * Returns 1 if a TLB flush is required
 355  */
 356 static int __gmap_unlink_by_vmaddr(struct gmap *gmap, unsigned long vmaddr)
 357 {
 358         unsigned long *entry;
 359         int flush = 0;
 360
 361         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 362         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 363         entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest, vmaddr >> PMD_SHIFT);
 364         if (entry) {
 365                 flush = (*entry != _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
 366                 *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 367         }
 368         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 369         return flush;
 370 }
 371
 372 /**
 373  * __gmap_unmap_by_gaddr - unmap a single segment via a guest address
 374  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 375  * @gaddr: address in the guest address space
 376  *
 377  * Returns 1 if a TLB flush is required
 378  */
 379 static int __gmap_unmap_by_gaddr(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 380 {
 381         unsigned long vmaddr;
 382
 383         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_delete(&gmap->guest_to_host,
 384                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 385         return vmaddr ? __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr) : 0;
 386 }
 387
 388 /**
 389  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
 390  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 391  * @to: address in the guest address space
 392  * @len: length of the memory area to unmap
 393  *
 394  * Returns 0 if the unmap succeeded, -EINVAL if not.
 395  */
 396 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
 397 {
 398         unsigned long off;
 399         int flush;
 400
 401         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 402         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 403                 return -EINVAL;
 404         if (len == 0 || to + len < to)
 405                 return -EINVAL;
 406
 407         flush = 0;
 408         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 409         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE)
 410                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 411         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 412         if (flush)
 413                 gmap_flush_tlb(gmap);
 414         return 0;
 415 }
 416 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
 417
 418 /**
 419  * gmap_map_segment - map a segment to the guest address space
 420  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 421  * @from: source address in the parent address space
 422  * @to: target address in the guest address space
 423  * @len: length of the memory area to map
 424  *
 425  * Returns 0 if the mmap succeeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
 426  */
 427 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
 428                      unsigned long to, unsigned long len)
 429 {
 430         unsigned long off;
 431         int flush;
 432
 433         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 434         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 435                 return -EINVAL;
 436         if (len == 0 || from + len < from || to + len < to ||
 437             from + len - 1 > TASK_SIZE_MAX || to + len - 1 > gmap->asce_end)
 438                 return -EINVAL;
 439
 440         flush = 0;
 441         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 442         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
 443                 /* Remove old translation */
 444                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 445                 /* Store new translation */
 446                 if (radix_tree_insert(&gmap->guest_to_host,
 447                                       (to + off) >> PMD_SHIFT,
 448                                       (void *) from + off))
 449                         break;
 450         }
 451         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 452         if (flush)
 453                 gmap_flush_tlb(gmap);
 454         if (off >= len)
 455                 return 0;
 456         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
 457         return -ENOMEM;
 458 }
 459 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
 460
 461 /**
 462  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 463  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 464  * @gaddr: guest address
 465  *
 466  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 467  * -EFAULT if no such mapping exists.
 468  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 469  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 470  * when this function gets called.
 471  *
 472  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 473  */
 474 unsigned long __gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 475 {
 476         unsigned long vmaddr;
 477
 478         vmaddr = (unsigned long)
 479                 radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host, gaddr >> PMD_SHIFT);
 480         /* Note: guest_to_host is empty for a shadow gmap */
 481         return vmaddr ? (vmaddr | (gaddr & ~PMD_MASK)) : -EFAULT;
 482 }
 483 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
 484
 485 /**
 486  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 487  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 488  * @gaddr: guest address
 489  *
 490  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 491  * -EFAULT if no such mapping exists.
 492  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 493  */
 494 unsigned long gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 495 {
 496         unsigned long rc;
 497
 498         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 499         rc = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 500         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 501         return rc;
 502 }
 503 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
 504
 505 /**
 506  * gmap_unlink - disconnect a page table from the gmap shadow tables
 507  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 508  * @table: pointer to the host page table
 509  * @vmaddr: vm address associated with the host page table
 510  */
 511 void gmap_unlink(struct mm_struct *mm, unsigned long *table,
 512                  unsigned long vmaddr)
 513 {
 514         struct gmap *gmap;
 515         int flush;
 516
 517         rcu_read_lock();
 518         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
 519                 flush = __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr);
 520                 if (flush)
 521                         gmap_flush_tlb(gmap);
 522         }
 523         rcu_read_unlock();
 524 }
 525
 526 static void gmap_pmdp_xchg(struct gmap *gmap, pmd_t *old, pmd_t new,
 527                            unsigned long gaddr);
 528
 529 /**
 530  * gmap_link - set up shadow page tables to connect a host to a guest address
 531  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 532  * @gaddr: guest address
 533  * @vmaddr: vm address
 534  *
 535  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 536  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 537  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 538  * when this function gets called.
 539  */
 540 int __gmap_link(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
 541 {
 542         struct mm_struct *mm;
 543         unsigned long *table;
 544         spinlock_t *ptl;
 545         pgd_t *pgd;
 546         p4d_t *p4d;
 547         pud_t *pud;
 548         pmd_t *pmd;
 549         u64 unprot;
 550         int rc;
 551
 552         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 553         /* Create higher level tables in the gmap page table */
 554         table = gmap->table;
 555         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION1) {
 556                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 557                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 558                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY,
 559                                      gaddr & _REGION1_MASK))
 560                         return -ENOMEM;
 561                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 562         }
 563         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION2) {
 564                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 565                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 566                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY,
 567                                      gaddr & _REGION2_MASK))
 568                         return -ENOMEM;
 569                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 570         }
 571         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION3) {
 572                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 573                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 574                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY,
 575                                      gaddr & _REGION3_MASK))
 576                         return -ENOMEM;
 577                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 578         }
 579         table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 580         /* Walk the parent mm page table */
 581         mm = gmap->mm;
 582         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
 583         VM_BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 584         p4d = p4d_offset(pgd, vmaddr);
 585         VM_BUG_ON(p4d_none(*p4d));
 586         pud = pud_offset(p4d, vmaddr);
 587         VM_BUG_ON(pud_none(*pud));
 588         /* large puds cannot yet be handled */
 589         if (pud_large(*pud))
 590                 return -EFAULT;
 591         pmd = pmd_offset(pud, vmaddr);
 592         VM_BUG_ON(pmd_none(*pmd));
 593         /* Are we allowed to use huge pages? */
 594         if (pmd_large(*pmd) && !gmap->mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 595                 return -EFAULT;
 596         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
 597         rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
 598         if (rc)
 599                 return rc;
 600         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
 601         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 602         if (*table == _SEGMENT_ENTRY_EMPTY) {
 603                 rc = radix_tree_insert(&gmap->host_to_guest,
 604                                        vmaddr >> PMD_SHIFT, table);
 605                 if (!rc) {
 606                         if (pmd_large(*pmd)) {
 607                                 *table = (pmd_val(*pmd) &
 608                                           _SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE)
 609                                         | _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
 610                         } else
 611                                 *table = pmd_val(*pmd) &
 612                                         _SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS;
 613                 }
 614         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT &&
 615                    !(pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT)) {
 616                 unprot = (u64)*table;
 617                 unprot &= ~_SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 618                 unprot |= _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
 619                 gmap_pmdp_xchg(gmap, (pmd_t *)table, __pmd(unprot), gaddr);
 620         }
 621         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 622         spin_unlock(ptl);
 623         radix_tree_preload_end();
 624         return rc;
 625 }
 626
 627 /**
 628  * gmap_fault - resolve a fault on a guest address
 629  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 630  * @gaddr: guest address
 631  * @fault_flags: flags to pass down to handle_mm_fault()
 632  *
 633  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 634  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 635  */
 636 int gmap_fault(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 637                unsigned int fault_flags)
 638 {
 639         unsigned long vmaddr;
 640         int rc;
 641         bool unlocked;
 642
 643         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 644
 645 retry:
 646         unlocked = false;
 647         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 648         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
 649                 rc = vmaddr;
 650                 goto out_up;
 651         }
 652         if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, vmaddr, fault_flags,
 653                              &unlocked)) {
 654                 rc = -EFAULT;
 655                 goto out_up;
 656         }
 657         /*
 658          * In the case that fixup_user_fault unlocked the mmap_sem during
 659          * faultin redo __gmap_translate to not race with a map/unmap_segment.
 660          */
 661         if (unlocked)
 662                 goto retry;
 663
 664         rc = __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 665 out_up:
 666         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 667         return rc;
 668 }
 669 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_fault);
 670
 671 /*
 672  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
 673  */
 674 void __gmap_zap(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 675 {
 676         unsigned long vmaddr;
 677         spinlock_t *ptl;
 678         pte_t *ptep;
 679
 680         /* Find the vm address for the guest address */
 681         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 682                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 683         if (vmaddr) {
 684                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 685                 /* Get pointer to the page table entry */
 686                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, vmaddr, &ptl);
 687                 if (likely(ptep))
 688                         ptep_zap_unused(gmap->mm, vmaddr, ptep, 0);
 689                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 690         }
 691 }
 692 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
 693
 694 void gmap_discard(struct gmap *gmap, unsigned long from, unsigned long to)
 695 {
 696         unsigned long gaddr, vmaddr, size;
 697         struct vm_area_struct *vma;
 698
 699         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 700         for (gaddr = from; gaddr < to;
 701              gaddr = (gaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK) {
 702                 /* Find the vm address for the guest address */
 703                 vmaddr = (unsigned long)
 704                         radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 705                                           gaddr >> PMD_SHIFT);
 706                 if (!vmaddr)
 707                         continue;
 708                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 709                 /* Find vma in the parent mm */
 710                 vma = find_vma(gmap->mm, vmaddr);
 711                 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         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 911         pmdp = (pmd_t *) gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1);
 912
 913         if (!pmdp || pmd_none(*pmdp)) {
 914                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 915                 return NULL;
 916         }
 917
 918         /* 4k page table entries are locked via the pte (pte_alloc_map_lock). */
 919         if (!pmd_large(*pmdp))
 920                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 921         return pmdp;
 922 }
 923
 924 /**
 925  * gmap_pmd_op_end - release the guest_table_lock if needed
 926  * @gmap: pointer to the guest mapping meta data structure
 927  * @pmdp: pointer to the pmd
 928  */
 929 static inline void gmap_pmd_op_end(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp)
 930 {
 931         if (pmd_large(*pmdp))
 932                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 933 }
 934
 935 /*
 936  * gmap_protect_pmd - remove access rights to memory and set pmd notification bits
 937  * @pmdp: pointer to the pmd to be protected
 938  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 939  * @bits: notification bits to set
 940  *
 941  * Returns:
 942  * 0 if successfully protected
 943  * -EAGAIN if a fixup is needed
 944  * -EINVAL if unsupported notifier bits have been specified
 945  *
 946  * Expected to be called with sg->mm->mmap_sem in read and
 947  * guest_table_lock held.
 948  */
 949 static int gmap_protect_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 950                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
 951 {
 952         int pmd_i = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 953         int pmd_p = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 954         pmd_t new = *pmdp;
 955
 956         /* Fixup needed */
 957         if ((pmd_i && (prot != PROT_NONE)) || (pmd_p && (prot == PROT_WRITE)))
 958                 return -EAGAIN;
 959
 960         if (prot == PROT_NONE && !pmd_i) {
 961                 pmd_val(new) |= _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 962                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 963         }
 964
 965         if (prot == PROT_READ && !pmd_p) {
 966                 pmd_val(new) &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 967                 pmd_val(new) |= _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 968                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 969         }
 970
 971         if (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT)
 972                 pmd_val(*pmdp) |= _SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
 973
 974         /* Shadow GMAP protection needs split PMDs */
 975         if (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW)
 976                 return -EINVAL;
 977
 978         return 0;
 979 }
 980
 981 /*
 982  * gmap_protect_pte - remove access rights to memory and set pgste bits
 983  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 984  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 985  * @pmdp: pointer to the pmd associated with the pte
 986  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 987  * @bits: notification bits to set
 988  *
 989  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
 990  * -EAGAIN if a fixup is needed.
 991  *
 992  * Expected to be called with sg->mm->mmap_sem in read
 993  */
 994 static int gmap_protect_pte(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 995                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
 996 {
 997         int rc;
 998         pte_t *ptep;
 999         spinlock_t *ptl = NULL;
1000         unsigned long pbits = 0;
1001
1002         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
1003                 return -EAGAIN;
1004
1005         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, gaddr, &ptl);
1006         if (!ptep)
1007                 return -ENOMEM;
1008
1009         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT) ? PGSTE_IN_BIT : 0;
1010         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW) ? PGSTE_VSIE_BIT : 0;
1011         /* Protect and unlock. */
1012         rc = ptep_force_prot(gmap->mm, gaddr, ptep, prot, pbits);
1013         gmap_pte_op_end(ptl);
1014         return rc;
1015 }
1016
1017 /*
1018  * gmap_protect_range - remove access rights to memory and set pgste bits
1019  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1020  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1021  * @len: size of area
1022  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1023  * @bits: pgste notification bits to set
1024  *
1025  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
1026  * -EFAULT if gaddr is invalid (or mapping for shadows is missing).
1027  *
1028  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1029  */
1030 static int gmap_protect_range(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1031                               unsigned long len, int prot, unsigned long bits)
1032 {
1033         unsigned long vmaddr, dist;
1034         pmd_t *pmdp;
1035         int rc;
1036
1037         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
1038         while (len) {
1039                 rc = -EAGAIN;
1040                 pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
1041                 if (pmdp) {
1042                         if (!pmd_large(*pmdp)) {
1043                                 rc = gmap_protect_pte(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1044                                                       bits);
1045                                 if (!rc) {
1046                                         len -= PAGE_SIZE;
1047                                         gaddr += PAGE_SIZE;
1048                                 }
1049                         } else {
1050                                 rc = gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1051                                                       bits);
1052                                 if (!rc) {
1053                                         dist = HPAGE_SIZE - (gaddr & ~HPAGE_MASK);
1054                                         len = len < dist ? 0 : len - dist;
1055                                         gaddr = (gaddr & HPAGE_MASK) + HPAGE_SIZE;
1056                                 }
1057                         }
1058                         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
1059                 }
1060                 if (rc) {
1061                         if (rc == -EINVAL)
1062                                 return rc;
1063
1064                         /* -EAGAIN, fixup of userspace mm and gmap */
1065                         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1066                         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1067                                 return vmaddr;
1068                         rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, prot);
1069                         if (rc)
1070                                 return rc;
1071                 }
1072         }
1073         return 0;
1074 }
1075
1076 /**
1077  * gmap_mprotect_notify - change access rights for a range of ptes and
1078  *                        call the notifier if any pte changes again
1079  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1080  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1081  * @len: size of area
1082  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1083  *
1084  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists,
1085  * the new access rights could be set and the notifier could be armed.
1086  * If the gmap mapping is missing for one or more pages -EFAULT is
1087  * returned. If no memory could be allocated -ENOMEM is returned.
1088  * This function establishes missing page table entries.
1089  */
1090 int gmap_mprotect_notify(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1091                          unsigned long len, int prot)
1092 {
1093         int rc;
1094
1095         if ((gaddr & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK) || gmap_is_shadow(gmap))
1096                 return -EINVAL;
1097         if (!MACHINE_HAS_ESOP && prot == PROT_READ)
1098                 return -EINVAL;
1099         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
1100         rc = gmap_protect_range(gmap, gaddr, len, prot, GMAP_NOTIFY_MPROT);
1101         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
1102         return rc;
1103 }
1104 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_mprotect_notify);
1105
1106 /**
1107  * gmap_read_table - get an unsigned long value from a guest page table using
1108  *                   absolute addressing, without marking the page referenced.
1109  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1110  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1111  * @val: pointer to the unsigned long value to return
1112  *
1113  * Returns 0 if the value was read, -ENOMEM if out of memory and -EFAULT
1114  * if reading using the virtual address failed. -EINVAL if called on a gmap
1115  * shadow.
1116  *
1117  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read.
1118  */
1119 int gmap_read_table(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long *val)
1120 {
1121         unsigned long address, vmaddr;
1122         spinlock_t *ptl;
1123         pte_t *ptep, pte;
1124         int rc;
1125
1126         if (gmap_is_shadow(gmap))
1127                 return -EINVAL;
1128
1129         while (1) {
1130                 rc = -EAGAIN;
1131                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
1132                 if (ptep) {
1133                         pte = *ptep;
1134                         if (pte_present(pte) && (pte_val(pte) & _PAGE_READ)) {
1135                                 address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
1136                                 address += gaddr & ~PAGE_MASK;
1137                                 *val = *(unsigned long *) address;
1138                                 pte_val(*ptep) |= _PAGE_YOUNG;
1139                                 /* Do *NOT* clear the _PAGE_INVALID bit! */
1140                                 rc = 0;
1141                         }
1142                         gmap_pte_op_end(ptl);
1143                 }
1144                 if (!rc)
1145                         break;
1146                 vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1147                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
1148                         rc = vmaddr;
1149                         break;
1150                 }
1151                 rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, PROT_READ);
1152                 if (rc)
1153                         break;
1154         }
1155         return rc;
1156 }
1157 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_read_table);
1158
1159 /**
1160  * gmap_insert_rmap - add a rmap to the host_to_rmap radix tree
1161  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1162  * @vmaddr: vm address associated with the rmap
1163  * @rmap: pointer to the rmap structure
1164  *
1165  * Called with the sg->guest_table_lock
1166  */
1167 static inline void gmap_insert_rmap(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
1168                                     struct gmap_rmap *rmap)
1169 {
1170         void __rcu **slot;
1171
1172         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1173         slot = radix_tree_lookup_slot(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
1174         if (slot) {
1175                 rmap->next = radix_tree_deref_slot_protected(slot,
1176                                                         &sg->guest_table_lock);
1177                 radix_tree_replace_slot(&sg->host_to_rmap, slot, rmap);
1178         } else {
1179                 rmap->next = NULL;
1180                 radix_tree_insert(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT,
1181                                   rmap);
1182         }
1183 }
1184
1185 /**
1186  * gmap_protect_rmap - restrict access rights to memory (RO) and create an rmap
1187  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1188  * @raddr: rmap address in the shadow gmap
1189  * @paddr: address in the parent guest address space
1190  * @len: length of the memory area to protect
1191  *
1192  * Returns 0 if successfully protected and the rmap was created, -ENOMEM
1193  * if out of memory and -EFAULT if paddr is invalid.
1194  */
1195 static int gmap_protect_rmap(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1196                              unsigned long paddr, unsigned long len)
1197 {
1198         struct gmap *parent;
1199         struct gmap_rmap *rmap;
1200         unsigned long vmaddr;
1201         spinlock_t *ptl;
1202         pte_t *ptep;
1203         int rc;
1204
1205         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1206         parent = sg->parent;
1207         while (len) {
1208                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1209                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1210                         return vmaddr;
1211                 rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
1212                 if (!rmap)
1213                         return -ENOMEM;
1214                 rmap->raddr = raddr;
1215                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1216                 if (rc) {
1217                         kfree(rmap);
1218                         return rc;
1219                 }
1220                 rc = -EAGAIN;
1221                 ptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1222                 if (ptep) {
1223                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1224                         rc = ptep_force_prot(parent->mm, paddr, ptep, PROT_READ,
1225                                              PGSTE_VSIE_BIT);
1226                         if (!rc)
1227                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1228                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1229                         gmap_pte_op_end(ptl);
1230                 }
1231                 radix_tree_preload_end();
1232                 if (rc) {
1233                         kfree(rmap);
1234                         rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, PROT_READ);
1235                         if (rc)
1236                                 return rc;
1237                         continue;
1238                 }
1239                 paddr += PAGE_SIZE;
1240                 len -= PAGE_SIZE;
1241         }
1242         return 0;
1243 }
1244
1245 #define _SHADOW_RMAP_MASK       0x7
1246 #define _SHADOW_RMAP_REGION1    0x5
1247 #define _SHADOW_RMAP_REGION2    0x4
1248 #define _SHADOW_RMAP_REGION3    0x3
1249 #define _SHADOW_RMAP_SEGMENT    0x2
1250 #define _SHADOW_RMAP_PGTABLE    0x1
1251
1252 /**
1253  * gmap_idte_one - invalidate a single region or segment table entry
1254  * @asce: region or segment table *origin* + table-type bits
1255  * @vaddr: virtual address to identify the table entry to flush
1256  *
1257  * The invalid bit of a single region or segment table entry is set
1258  * and the associated TLB entries depending on the entry are flushed.
1259  * The table-type of the @asce identifies the portion of the @vaddr
1260  * that is used as the invalidation index.
1261  */
1262 static inline void gmap_idte_one(unsigned long asce, unsigned long vaddr)
1263 {
1264         asm volatile(
1265                 "       .insn   rrf,0xb98e0000,%0,%1,0,0"
1266                 : : "a" (asce), "a" (vaddr) : "cc", "memory");
1267 }
1268
1269 /**
1270  * gmap_unshadow_page - remove a page from a shadow page table
1271  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1272  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1273  *
1274  * Called with the sg->guest_table_lock
1275  */
1276 static void gmap_unshadow_page(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1277 {
1278         unsigned long *table;
1279
1280         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1281         table = gmap_table_walk(sg, raddr, 0); /* get page table pointer */
1282         if (!table || *table & _PAGE_INVALID)
1283                 return;
1284         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _PAGE_SIZE - 1);
1285         ptep_unshadow_pte(sg->mm, raddr, (pte_t *) table);
1286 }
1287
1288 /**
1289  * __gmap_unshadow_pgt - remove all entries from a shadow page table
1290  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1291  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1292  * @pgt: pointer to the start of a shadow page table
1293  *
1294  * Called with the sg->guest_table_lock
1295  */
1296 static void __gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1297                                 unsigned long *pgt)
1298 {
1299         int i;
1300
1301         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1302         for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, raddr += _PAGE_SIZE)
1303                 pgt[i] = _PAGE_INVALID;
1304 }
1305
1306 /**
1307  * gmap_unshadow_pgt - remove a shadow page table from a segment entry
1308  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1309  * @raddr: address in the shadow guest address space
1310  *
1311  * Called with the sg->guest_table_lock
1312  */
1313 static void gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1314 {
1315         unsigned long sto, *ste, *pgt;
1316         struct page *page;
1317
1318         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1319         ste = gmap_table_walk(sg, raddr, 1); /* get segment pointer */
1320         if (!ste || !(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1321                 return;
1322         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _SEGMENT_SIZE - 1);
1323         sto = (unsigned long) (ste - ((raddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT));
1324         gmap_idte_one(sto | _ASCE_TYPE_SEGMENT, raddr);
1325         pgt = (unsigned long *)(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
1326         *ste = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1327         __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1328         /* Free page table */
1329         page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1330         list_del(&page->lru);
1331         page_table_free_pgste(page);
1332 }
1333
1334 /**
1335  * __gmap_unshadow_sgt - remove all entries from a shadow segment table
1336  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1337  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1338  * @sgt: pointer to the start of a shadow segment table
1339  *
1340  * Called with the sg->guest_table_lock
1341  */
1342 static void __gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1343                                 unsigned long *sgt)
1344 {
1345         unsigned long *pgt;
1346         struct page *page;
1347         int i;
1348
1349         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1350         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _SEGMENT_SIZE) {
1351                 if (!(sgt[i] & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1352                         continue;
1353                 pgt = (unsigned long *)(sgt[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1354                 sgt[i] = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1355                 __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1356                 /* Free page table */
1357                 page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1358                 list_del(&page->lru);
1359                 page_table_free_pgste(page);
1360         }
1361 }
1362
1363 /**
1364  * gmap_unshadow_sgt - remove a shadow segment table from a region-3 entry
1365  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1366  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1367  *
1368  * Called with the shadow->guest_table_lock
1369  */
1370 static void gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1371 {
1372         unsigned long r3o, *r3e, *sgt;
1373         struct page *page;
1374
1375         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1376         r3e = gmap_table_walk(sg, raddr, 2); /* get region-3 pointer */
1377         if (!r3e || !(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1378                 return;
1379         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION3_SIZE - 1);
1380         r3o = (unsigned long) (r3e - ((raddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT));
1381         gmap_idte_one(r3o | _ASCE_TYPE_REGION3, raddr);
1382         sgt = (unsigned long *)(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1383         *r3e = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1384         __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1385         /* Free segment table */
1386         page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1387         list_del(&page->lru);
1388         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1389 }
1390
1391 /**
1392  * __gmap_unshadow_r3t - remove all entries from a shadow region-3 table
1393  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1394  * @raddr: address in the shadow guest address space
1395  * @r3t: pointer to the start of a shadow region-3 table
1396  *
1397  * Called with the sg->guest_table_lock
1398  */
1399 static void __gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1400                                 unsigned long *r3t)
1401 {
1402         unsigned long *sgt;
1403         struct page *page;
1404         int i;
1405
1406         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1407         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION3_SIZE) {
1408                 if (!(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1409                         continue;
1410                 sgt = (unsigned long *)(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1411                 r3t[i] = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1412                 __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1413                 /* Free segment table */
1414                 page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1415                 list_del(&page->lru);
1416                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1417         }
1418 }
1419
1420 /**
1421  * gmap_unshadow_r3t - remove a shadow region-3 table from a region-2 entry
1422  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1423  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1424  *
1425  * Called with the sg->guest_table_lock
1426  */
1427 static void gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1428 {
1429         unsigned long r2o, *r2e, *r3t;
1430         struct page *page;
1431
1432         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1433         r2e = gmap_table_walk(sg, raddr, 3); /* get region-2 pointer */
1434         if (!r2e || !(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1435                 return;
1436         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION2_SIZE - 1);
1437         r2o = (unsigned long) (r2e - ((raddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT));
1438         gmap_idte_one(r2o | _ASCE_TYPE_REGION2, raddr);
1439         r3t = (unsigned long *)(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1440         *r2e = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1441         __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1442         /* Free region 3 table */
1443         page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1444         list_del(&page->lru);
1445         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1446 }
1447
1448 /**
1449  * __gmap_unshadow_r2t - remove all entries from a shadow region-2 table
1450  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1451  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1452  * @r2t: pointer to the start of a shadow region-2 table
1453  *
1454  * Called with the sg->guest_table_lock
1455  */
1456 static void __gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1457                                 unsigned long *r2t)
1458 {
1459         unsigned long *r3t;
1460         struct page *page;
1461         int i;
1462
1463         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1464         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION2_SIZE) {
1465                 if (!(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1466                         continue;
1467                 r3t = (unsigned long *)(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1468                 r2t[i] = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1469                 __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1470                 /* Free region 3 table */
1471                 page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1472                 list_del(&page->lru);
1473                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1474         }
1475 }
1476
1477 /**
1478  * gmap_unshadow_r2t - remove a shadow region-2 table from a region-1 entry
1479  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1480  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1481  *
1482  * Called with the sg->guest_table_lock
1483  */
1484 static void gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1485 {
1486         unsigned long r1o, *r1e, *r2t;
1487         struct page *page;
1488
1489         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1490         r1e = gmap_table_walk(sg, raddr, 4); /* get region-1 pointer */
1491         if (!r1e || !(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1492                 return;
1493         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION1_SIZE - 1);
1494         r1o = (unsigned long) (r1e - ((raddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT));
1495         gmap_idte_one(r1o | _ASCE_TYPE_REGION1, raddr);
1496         r2t = (unsigned long *)(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1497         *r1e = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1498         __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1499         /* Free region 2 table */
1500         page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1501         list_del(&page->lru);
1502         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1503 }
1504
1505 /**
1506  * __gmap_unshadow_r1t - remove all entries from a shadow region-1 table
1507  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1508  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1509  * @r1t: pointer to the start of a shadow region-1 table
1510  *
1511  * Called with the shadow->guest_table_lock
1512  */
1513 static void __gmap_unshadow_r1t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1514                                 unsigned long *r1t)
1515 {
1516         unsigned long asce, *r2t;
1517         struct page *page;
1518         int i;
1519
1520         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1521         asce = (unsigned long) r1t | _ASCE_TYPE_REGION1;
1522         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION1_SIZE) {
1523                 if (!(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1524                         continue;
1525                 r2t = (unsigned long *)(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1526                 __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1527                 /* Clear entry and flush translation r1t -> r2t */
1528                 gmap_idte_one(asce, raddr);
1529                 r1t[i] = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1530                 /* Free region 2 table */
1531                 page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1532                 list_del(&page->lru);
1533                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1534         }
1535 }
1536
1537 /**
1538  * gmap_unshadow - remove a shadow page table completely
1539  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1540  *
1541  * Called with sg->guest_table_lock
1542  */
1543 static void gmap_unshadow(struct gmap *sg)
1544 {
1545         unsigned long *table;
1546
1547         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1548         if (sg->removed)
1549                 return;
1550         sg->removed = 1;
1551         gmap_call_notifier(sg, 0, -1UL);
1552         gmap_flush_tlb(sg);
1553         table = (unsigned long *)(sg->asce & _ASCE_ORIGIN);
1554         switch (sg->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
1555         case _ASCE_TYPE_REGION1:
1556                 __gmap_unshadow_r1t(sg, 0, table);
1557                 break;
1558         case _ASCE_TYPE_REGION2:
1559                 __gmap_unshadow_r2t(sg, 0, table);
1560                 break;
1561         case _ASCE_TYPE_REGION3:
1562                 __gmap_unshadow_r3t(sg, 0, table);
1563                 break;
1564         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
1565                 __gmap_unshadow_sgt(sg, 0, table);
1566                 break;
1567         }
1568 }
1569
1570 /**
1571  * gmap_find_shadow - find a specific asce in the list of shadow tables
1572  * @parent: pointer to the parent gmap
1573  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1574  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1575  *
1576  * Returns the pointer to a gmap if a shadow table with the given asce is
1577  * already available, ERR_PTR(-EAGAIN) if another one is just being created,
1578  * otherwise NULL
1579  */
1580 static struct gmap *gmap_find_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1581                                      int edat_level)
1582 {
1583         struct gmap *sg;
1584
1585         list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1586                 if (sg->orig_asce != asce || sg->edat_level != edat_level ||
1587                     sg->removed)
1588                         continue;
1589                 if (!sg->initialized)
1590                         return ERR_PTR(-EAGAIN);
1591                 atomic_inc(&sg->ref_count);
1592                 return sg;
1593         }
1594         return NULL;
1595 }
1596
1597 /**
1598  * gmap_shadow_valid - check if a shadow guest address space matches the
1599  *                     given properties and is still valid
1600  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1601  * @asce: ASCE for which the shadow table is requested
1602  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1603  *
1604  * Returns 1 if the gmap shadow is still valid and matches the given
1605  * properties, the caller can continue using it. Returns 0 otherwise, the
1606  * caller has to request a new shadow gmap in this case.
1607  *
1608  */
1609 int gmap_shadow_valid(struct gmap *sg, unsigned long asce, int edat_level)
1610 {
1611         if (sg->removed)
1612                 return 0;
1613         return sg->orig_asce == asce && sg->edat_level == edat_level;
1614 }
1615 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_valid);
1616
1617 /**
1618  * gmap_shadow - create/find a shadow guest address space
1619  * @parent: pointer to the parent gmap
1620  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1621  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1622  *
1623  * The pages of the top level page table referred by the asce parameter
1624  * will be set to read-only and marked in the PGSTEs of the kvm process.
1625  * The shadow table will be removed automatically on any change to the
1626  * PTE mapping for the source table.
1627  *
1628  * Returns a guest address space structure, ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory,
1629  * ERR_PTR(-EAGAIN) if the caller has to retry and ERR_PTR(-EFAULT) if the
1630  * parent gmap table could not be protected.
1631  */
1632 struct gmap *gmap_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1633                          int edat_level)
1634 {
1635         struct gmap *sg, *new;
1636         unsigned long limit;
1637         int rc;
1638
1639         BUG_ON(parent->mm->context.allow_gmap_hpage_1m);
1640         BUG_ON(gmap_is_shadow(parent));
1641         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1642         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1643         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1644         if (sg)
1645                 return sg;
1646         /* Create a new shadow gmap */
1647         limit = -1UL >> (33 - (((asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2) * 11));
1648         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE)
1649                 limit = -1UL;
1650         new = gmap_alloc(limit);
1651         if (!new)
1652                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1653         new->mm = parent->mm;
1654         new->parent = gmap_get(parent);
1655         new->orig_asce = asce;
1656         new->edat_level = edat_level;
1657         new->initialized = false;
1658         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1659         /* Recheck if another CPU created the same shadow */
1660         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1661         if (sg) {
1662                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1663                 gmap_free(new);
1664                 return sg;
1665         }
1666         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1667                 /* only allow one real-space gmap shadow */
1668                 list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1669                         if (sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1670                                 spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1671                                 gmap_unshadow(sg);
1672                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1673                                 list_del(&sg->list);
1674                                 gmap_put(sg);
1675                                 break;
1676                         }
1677                 }
1678         }
1679         atomic_set(&new->ref_count, 2);
1680         list_add(&new->list, &parent->children);
1681         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1682                 /* nothing to protect, return right away */
1683                 new->initialized = true;
1684                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1685                 return new;
1686         }
1687         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1688         /* protect after insertion, so it will get properly invalidated */
1689         down_read(&parent->mm->mmap_sem);
1690         rc = gmap_protect_range(parent, asce & _ASCE_ORIGIN,
1691                                 ((asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE,
1692                                 PROT_READ, GMAP_NOTIFY_SHADOW);
1693         up_read(&parent->mm->mmap_sem);
1694         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1695         new->initialized = true;
1696         if (rc) {
1697                 list_del(&new->list);
1698                 gmap_free(new);
1699                 new = ERR_PTR(rc);
1700         }
1701         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1702         return new;
1703 }
1704 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow);
1705
1706 /**
1707  * gmap_shadow_r2t - create an empty shadow region 2 table
1708  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1709  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1710  * @r2t: parent gmap address of the region 2 table to get shadowed
1711  * @fake: r2t references contiguous guest memory block, not a r2t
1712  *
1713  * The r2t parameter specifies the address of the source table. The
1714  * four pages of the source table are made read-only in the parent gmap
1715  * address space. A write to the source table area @r2t will automatically
1716  * remove the shadow r2 table and all of its decendents.
1717  *
1718  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1719  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1720  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1721  *
1722  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1723  */
1724 int gmap_shadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r2t,
1725                     int fake)
1726 {
1727         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1728         unsigned long *s_r2t, *table;
1729         struct page *page;
1730         int rc;
1731
1732         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1733         /* Allocate a shadow region second table */
1734         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1735         if (!page)
1736                 return -ENOMEM;
1737         page->index = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1738         if (fake)
1739                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1740         s_r2t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1741         /* Install shadow region second table */
1742         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1743         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4); /* get region-1 pointer */
1744         if (!table) {
1745                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1746                 goto out_free;
1747         }
1748         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1749                 rc = 0;                 /* Already established */
1750                 goto out_free;
1751         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1752                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1753                 goto out_free;
1754         }
1755         crst_table_init(s_r2t, _REGION2_ENTRY_EMPTY);
1756         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1757         *table = (unsigned long) s_r2t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1758                  _REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1759         if (sg->edat_level >= 1)
1760                 *table |= (r2t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1761         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1762         if (fake) {
1763                 /* nothing to protect for fake tables */
1764                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1765                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1766                 return 0;
1767         }
1768         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1769         /* Make r2t read-only in parent gmap page table */
1770         raddr = (saddr & _REGION1_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION1;
1771         origin = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1772         offset = ((r2t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1773         len = ((r2t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1774         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1775         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1776         if (!rc) {
1777                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4);
1778                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1779                               (unsigned long) s_r2t)
1780                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1781                 else
1782                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1783         } else {
1784                 gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
1785         }
1786         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1787         return rc;
1788 out_free:
1789         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1790         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1791         return rc;
1792 }
1793 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r2t);
1794
1795 /**
1796  * gmap_shadow_r3t - create a shadow region 3 table
1797  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1798  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1799  * @r3t: parent gmap address of the region 3 table to get shadowed
1800  * @fake: r3t references contiguous guest memory block, not a r3t
1801  *
1802  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1803  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1804  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1805  *
1806  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1807  */
1808 int gmap_shadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r3t,
1809                     int fake)
1810 {
1811         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1812         unsigned long *s_r3t, *table;
1813         struct page *page;
1814         int rc;
1815
1816         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1817         /* Allocate a shadow region second table */
1818         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1819         if (!page)
1820                 return -ENOMEM;
1821         page->index = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1822         if (fake)
1823                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1824         s_r3t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1825         /* Install shadow region second table */
1826         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1827         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3); /* get region-2 pointer */
1828         if (!table) {
1829                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1830                 goto out_free;
1831         }
1832         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1833                 rc = 0;                 /* Already established */
1834                 goto out_free;
1835         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1836                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1837         }
1838         crst_table_init(s_r3t, _REGION3_ENTRY_EMPTY);
1839         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1840         *table = (unsigned long) s_r3t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1841                  _REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1842         if (sg->edat_level >= 1)
1843                 *table |= (r3t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1844         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1845         if (fake) {
1846                 /* nothing to protect for fake tables */
1847                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1848                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1849                 return 0;
1850         }
1851         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1852         /* Make r3t read-only in parent gmap page table */
1853         raddr = (saddr & _REGION2_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION2;
1854         origin = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1855         offset = ((r3t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1856         len = ((r3t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1857         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1858         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1859         if (!rc) {
1860                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3);
1861                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1862                               (unsigned long) s_r3t)
1863                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1864                 else
1865                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1866         } else {
1867                 gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
1868         }
1869         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1870         return rc;
1871 out_free:
1872         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1873         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1874         return rc;
1875 }
1876 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r3t);
1877
1878 /**
1879  * gmap_shadow_sgt - create a shadow segment table
1880  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1881  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1882  * @sgt: parent gmap address of the segment table to get shadowed
1883  * @fake: sgt references contiguous guest memory block, not a sgt
1884  *
1885  * Returns: 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1886  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1887  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1888  *
1889  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1890  */
1891 int gmap_shadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long sgt,
1892                     int fake)
1893 {
1894         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1895         unsigned long *s_sgt, *table;
1896         struct page *page;
1897         int rc;
1898
1899         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (sgt & _REGION3_ENTRY_LARGE));
1900         /* Allocate a shadow segment table */
1901         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1902         if (!page)
1903                 return -ENOMEM;
1904         page->index = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1905         if (fake)
1906                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1907         s_sgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1908         /* Install shadow region second table */
1909         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1910         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2); /* get region-3 pointer */
1911         if (!table) {
1912                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1913                 goto out_free;
1914         }
1915         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1916                 rc = 0;                 /* Already established */
1917                 goto out_free;
1918         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1919                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1920                 goto out_free;
1921         }
1922         crst_table_init(s_sgt, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
1923         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1924         *table = (unsigned long) s_sgt | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1925                  _REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1926         if (sg->edat_level >= 1)
1927                 *table |= sgt & _REGION_ENTRY_PROTECT;
1928         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1929         if (fake) {
1930                 /* nothing to protect for fake tables */
1931                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1932                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1933                 return 0;
1934         }
1935         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1936         /* Make sgt read-only in parent gmap page table */
1937         raddr = (saddr & _REGION3_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION3;
1938         origin = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1939         offset = ((sgt & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1940         len = ((sgt & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1941         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1942         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1943         if (!rc) {
1944                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2);
1945                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1946                               (unsigned long) s_sgt)
1947                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1948                 else
1949                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1950         } else {
1951                 gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
1952         }
1953         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1954         return rc;
1955 out_free:
1956         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1957         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1958         return rc;
1959 }
1960 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_sgt);
1961
1962 /**
1963  * gmap_shadow_lookup_pgtable - find a shadow page table
1964  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1965  * @saddr: the address in the shadow aguest address space
1966  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1967  * @dat_protection: if the pgtable is marked as protected by dat
1968  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1969  *
1970  * Returns 0 if the shadow page table was found and -EAGAIN if the page
1971  * table was not found.
1972  *
1973  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1974  */
1975 int gmap_shadow_pgt_lookup(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
1976                            unsigned long *pgt, int *dat_protection,
1977                            int *fake)
1978 {
1979         unsigned long *table;
1980         struct page *page;
1981         int rc;
1982
1983         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1984         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1985         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
1986         if (table && !(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
1987                 /* Shadow page tables are full pages (pte+pgste) */
1988                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
1989                 *pgt = page->index & ~GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1990                 *dat_protection = !!(*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
1991                 *fake = !!(page->index & GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE);
1992                 rc = 0;
1993         } else  {
1994                 rc = -EAGAIN;
1995         }
1996         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1997         return rc;
1998
1999 }
2000 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt_lookup);
2001
2002 /**
2003  * gmap_shadow_pgt - instantiate a shadow page table
2004  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2005  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2006  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
2007  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
2008  *
2009  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2010  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory,
2011  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved and
2012  *
2013  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read
2014  */
2015 int gmap_shadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long pgt,
2016                     int fake)
2017 {
2018         unsigned long raddr, origin;
2019         unsigned long *s_pgt, *table;
2020         struct page *page;
2021         int rc;
2022
2023         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (pgt & _SEGMENT_ENTRY_LARGE));
2024         /* Allocate a shadow page table */
2025         page = page_table_alloc_pgste(sg->mm);
2026         if (!page)
2027                 return -ENOMEM;
2028         page->index = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
2029         if (fake)
2030                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
2031         s_pgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
2032         /* Install shadow page table */
2033         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2034         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
2035         if (!table) {
2036                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2037                 goto out_free;
2038         }
2039         if (!(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
2040                 rc = 0;                 /* Already established */
2041                 goto out_free;
2042         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) {
2043                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
2044                 goto out_free;
2045         }
2046         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
2047         *table = (unsigned long) s_pgt | _SEGMENT_ENTRY |
2048                  (pgt & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT) | _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2049         list_add(&page->lru, &sg->pt_list);
2050         if (fake) {
2051                 /* nothing to protect for fake tables */
2052                 *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2053                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2054                 return 0;
2055         }
2056         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2057         /* Make pgt read-only in parent gmap page table (not the pgste) */
2058         raddr = (saddr & _SEGMENT_MASK) | _SHADOW_RMAP_SEGMENT;
2059         origin = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & PAGE_MASK;
2060         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin, PAGE_SIZE);
2061         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2062         if (!rc) {
2063                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1);
2064                 if (!table || (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) !=
2065                               (unsigned long) s_pgt)
2066                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2067                 else
2068                         *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2069         } else {
2070                 gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2071         }
2072         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2073         return rc;
2074 out_free:
2075         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2076         page_table_free_pgste(page);
2077         return rc;
2078
2079 }
2080 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt);
2081
2082 /**
2083  * gmap_shadow_page - create a shadow page mapping
2084  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2085  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2086  * @pte: pte in parent gmap address space to get shadowed
2087  *
2088  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2089  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
2090  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
2091  *
2092  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
2093  */
2094 int gmap_shadow_page(struct gmap *sg, unsigned long saddr, pte_t pte)
2095 {
2096         struct gmap *parent;
2097         struct gmap_rmap *rmap;
2098         unsigned long vmaddr, paddr;
2099         spinlock_t *ptl;
2100         pte_t *sptep, *tptep;
2101         int prot;
2102         int rc;
2103
2104         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2105         parent = sg->parent;
2106         prot = (pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT) ? PROT_READ : PROT_WRITE;
2107
2108         rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
2109         if (!rmap)
2110                 return -ENOMEM;
2111         rmap->raddr = (saddr & PAGE_MASK) | _SHADOW_RMAP_PGTABLE;
2112
2113         while (1) {
2114                 paddr = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
2115                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
2116                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
2117                         rc = vmaddr;
2118                         break;
2119                 }
2120                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
2121                 if (rc)
2122                         break;
2123                 rc = -EAGAIN;
2124                 sptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
2125                 if (sptep) {
2126                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2127                         /* Get page table pointer */
2128                         tptep = (pte_t *) gmap_table_walk(sg, saddr, 0);
2129                         if (!tptep) {
2130                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2131                                 gmap_pte_op_end(ptl);
2132                                 radix_tree_preload_end();
2133                                 break;
2134                         }
2135                         rc = ptep_shadow_pte(sg->mm, saddr, sptep, tptep, pte);
2136                         if (rc > 0) {
2137                                 /* Success and a new mapping */
2138                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
2139                                 rmap = NULL;
2140                                 rc = 0;
2141                         }
2142                         gmap_pte_op_end(ptl);
2143                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2144                 }
2145                 radix_tree_preload_end();
2146                 if (!rc)
2147                         break;
2148                 rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, prot);
2149                 if (rc)
2150                         break;
2151         }
2152         kfree(rmap);
2153         return rc;
2154 }
2155 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_page);
2156
2157 /**
2158  * gmap_shadow_notify - handle notifications for shadow gmap
2159  *
2160  * Called with sg->parent->shadow_lock.
2161  */
2162 static void gmap_shadow_notify(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
2163                                unsigned long gaddr)
2164 {
2165         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
2166         unsigned long start, end, bits, raddr;
2167
2168         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2169
2170         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2171         if (sg->removed) {
2172                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2173                 return;
2174         }
2175         /* Check for top level table */
2176         start = sg->orig_asce & _ASCE_ORIGIN;
2177         end = start + ((sg->orig_asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE;
2178         if (!(sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) && gaddr >= start &&
2179             gaddr < end) {
2180                 /* The complete shadow table has to go */
2181                 gmap_unshadow(sg);
2182                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2183                 list_del(&sg->list);
2184                 gmap_put(sg);
2185                 return;
2186         }
2187         /* Remove the page table tree from on specific entry */
2188         head = radix_tree_delete(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
2189         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head) {
2190                 bits = rmap->raddr & _SHADOW_RMAP_MASK;
2191                 raddr = rmap->raddr ^ bits;
2192                 switch (bits) {
2193                 case _SHADOW_RMAP_REGION1:
2194                         gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
2195                         break;
2196                 case _SHADOW_RMAP_REGION2:
2197                         gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
2198                         break;
2199                 case _SHADOW_RMAP_REGION3:
2200                         gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
2201                         break;
2202                 case _SHADOW_RMAP_SEGMENT:
2203                         gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2204                         break;
2205                 case _SHADOW_RMAP_PGTABLE:
2206                         gmap_unshadow_page(sg, raddr);
2207                         break;
2208                 }
2209                 kfree(rmap);
2210         }
2211         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2212 }
2213
2214 /**
2215  * ptep_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
2216  * @mm: pointer to the process mm_struct
2217  * @addr: virtual address in the process address space
2218  * @pte: pointer to the page table entry
2219  * @bits: bits from the pgste that caused the notify call
2220  *
2221  * This function is assumed to be called with the page table lock held
2222  * for the pte to notify.
2223  */
2224 void ptep_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2225                  pte_t *pte, unsigned long bits)
2226 {
2227         unsigned long offset, gaddr = 0;
2228         unsigned long *table;
2229         struct gmap *gmap, *sg, *next;
2230
2231         offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
2232         offset = offset * (PAGE_SIZE / sizeof(pte_t));
2233         rcu_read_lock();
2234         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2235                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2236                 table = radix_tree_lookup(&gmap->host_to_guest,
2237                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2238                 if (table)
2239                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(table) + offset;
2240                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2241                 if (!table)
2242                         continue;
2243
2244                 if (!list_empty(&gmap->children) && (bits & PGSTE_VSIE_BIT)) {
2245                         spin_lock(&gmap->shadow_lock);
2246                         list_for_each_entry_safe(sg, next,
2247                                                  &gmap->children, list)
2248                                 gmap_shadow_notify(sg, vmaddr, gaddr);
2249                         spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
2250                 }
2251                 if (bits & PGSTE_IN_BIT)
2252                         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + PAGE_SIZE - 1);
2253         }
2254         rcu_read_unlock();
2255 }
2256 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_notify);
2257
2258 static void pmdp_notify_gmap(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2259                              unsigned long gaddr)
2260 {
2261         pmd_val(*pmdp) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
2262         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + HPAGE_SIZE - 1);
2263 }
2264
2265 /**
2266  * gmap_pmdp_xchg - exchange a gmap pmd with another
2267  * @gmap: pointer to the guest address space structure
2268  * @pmdp: pointer to the pmd entry
2269  * @new: replacement entry
2270  * @gaddr: the affected guest address
2271  *
2272  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2273  * held.
2274  */
2275 static void gmap_pmdp_xchg(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp, pmd_t new,
2276                            unsigned long gaddr)
2277 {
2278         gaddr &= HPAGE_MASK;
2279         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2280         pmd_val(new) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
2281         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2282                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, IDTE_GUEST_ASCE, gmap->asce,
2283                             IDTE_GLOBAL);
2284         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2285                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2286         else
2287                 __pmdp_csp(pmdp);
2288         *pmdp = new;
2289 }
2290
2291 static void gmap_pmdp_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2292                             int purge)
2293 {
2294         pmd_t *pmdp;
2295         struct gmap *gmap;
2296         unsigned long gaddr;
2297
2298         rcu_read_lock();
2299         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2300                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2301                 pmdp = (pmd_t *)radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2302                                                   vmaddr >> PMD_SHIFT);
2303                 if (pmdp) {
2304                         gaddr = __gmap_segment_gaddr((unsigned long *)pmdp);
2305                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2306                         WARN_ON(pmd_val(*pmdp) & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2307                                                    _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2308                         if (purge)
2309                                 __pmdp_csp(pmdp);
2310                         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2311                 }
2312                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2313         }
2314         rcu_read_unlock();
2315 }
2316
2317 /**
2318  * gmap_pmdp_invalidate - invalidate all affected guest pmd entries without
2319  *                        flushing
2320  * @mm: pointer to the process mm_struct
2321  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2322  */
2323 void gmap_pmdp_invalidate(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2324 {
2325         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 0);
2326 }
2327 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_invalidate);
2328
2329 /**
2330  * gmap_pmdp_csp - csp all affected guest pmd entries
2331  * @mm: pointer to the process mm_struct
2332  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2333  */
2334 void gmap_pmdp_csp(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2335 {
2336         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 1);
2337 }
2338 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_csp);
2339
2340 /**
2341  * gmap_pmdp_idte_local - invalidate and clear a guest pmd entry
2342  * @mm: pointer to the process mm_struct
2343  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2344  */
2345 void gmap_pmdp_idte_local(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2346 {
2347         unsigned long *entry, gaddr;
2348         struct gmap *gmap;
2349         pmd_t *pmdp;
2350
2351         rcu_read_lock();
2352         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2353                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2354                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2355                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2356                 if (entry) {
2357                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2358                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2359                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2360                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2361                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2362                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2363                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2364                                             gmap->asce, IDTE_LOCAL);
2365                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2366                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
2367                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2368                 }
2369                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2370         }
2371         rcu_read_unlock();
2372 }
2373 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_local);
2374
2375 /**
2376  * gmap_pmdp_idte_global - invalidate and clear a guest pmd entry
2377  * @mm: pointer to the process mm_struct
2378  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2379  */
2380 void gmap_pmdp_idte_global(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2381 {
2382         unsigned long *entry, gaddr;
2383         struct gmap *gmap;
2384         pmd_t *pmdp;
2385
2386         rcu_read_lock();
2387         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2388                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2389                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2390                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2391                 if (entry) {
2392                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2393                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2394                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2395                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2396                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2397                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2398                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2399                                             gmap->asce, IDTE_GLOBAL);
2400                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2401                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2402                         else
2403                                 __pmdp_csp(pmdp);
2404                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2405                 }
2406                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2407         }
2408         rcu_read_unlock();
2409 }
2410 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_global);
2411
2412 /**
2413  * gmap_test_and_clear_dirty_pmd - test and reset segment dirty status
2414  * @gmap: pointer to guest address space
2415  * @pmdp: pointer to the pmd to be tested
2416  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2417  *
2418  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2419  * held.
2420  */
2421 bool gmap_test_and_clear_dirty_pmd(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2422                                    unsigned long gaddr)
2423 {
2424         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
2425                 return false;
2426
2427         /* Already protected memory, which did not change is clean */
2428         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT &&
2429             !(pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC))
2430                 return false;
2431
2432         /* Clear UC indication and reset protection */
2433         pmd_val(*pmdp) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
2434         gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, PROT_READ, 0);
2435         return true;
2436 }
2437
2438 /**
2439  * gmap_sync_dirty_log_pmd - set bitmap based on dirty status of segment
2440  * @gmap: pointer to guest address space
2441  * @bitmap: dirty bitmap for this pmd
2442  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2443  * @vmaddr: virtual address in the host address space
2444  *
2445  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2446  * held.
2447  */
2448 void gmap_sync_dirty_log_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long bitmap[4],
2449                              unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
2450 {
2451         int i;
2452         pmd_t *pmdp;
2453         pte_t *ptep;
2454         spinlock_t *ptl;
2455
2456         pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
2457         if (!pmdp)
2458                 return;
2459
2460         if (pmd_large(*pmdp)) {
2461                 if (gmap_test_and_clear_dirty_pmd(gmap, pmdp, gaddr))
2462                         bitmap_fill(bitmap, _PAGE_ENTRIES);
2463         } else {
2464                 for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, vmaddr += PAGE_SIZE) {
2465                         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, vmaddr, &ptl);
2466                         if (!ptep)
2467                                 continue;
2468                         if (ptep_test_and_clear_uc(gmap->mm, vmaddr, ptep))
2469                                 set_bit(i, bitmap);
2470                         spin_unlock(ptl);
2471                 }
2472         }
2473         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
2474 }
2475 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_sync_dirty_log_pmd);
2476
2477 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
2478 {
2479 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2480         struct vm_area_struct *vma;
2481         unsigned long addr;
2482
2483         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
2484                 for (addr = vma->vm_start;
2485                      addr < vma->vm_end;
2486                      addr += PAGE_SIZE)
2487                         follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
2488                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
2489                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2490         }
2491         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2492 #endif
2493 }
2494
2495 /*
2496  * Remove all empty zero pages from the mapping for lazy refaulting
2497  * - This must be called after mm->context.has_pgste is set, to avoid
2498  *   future creation of zero pages
2499  * - This must be called after THP was enabled
2500  */
2501 static int __zap_zero_pages(pmd_t *pmd, unsigned long start,
2502                            unsigned long end, struct mm_walk *walk)
2503 {
2504         unsigned long addr;
2505
2506         for (addr = start; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
2507                 pte_t *ptep;
2508                 spinlock_t *ptl;
2509
2510                 ptep = pte_offset_map_lock(walk->mm, pmd, addr, &ptl);
2511                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(*ptep)))
2512                         ptep_xchg_direct(walk->mm, addr, ptep, __pte(_PAGE_INVALID));
2513                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2514         }
2515         return 0;
2516 }
2517
2518 static inline void zap_zero_pages(struct mm_struct *mm)
2519 {
2520         struct mm_walk walk = { .pmd_entry = __zap_zero_pages };
2521
2522         walk.mm = mm;
2523         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2524 }
2525
2526 /*
2527  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
2528  */
2529 int s390_enable_sie(void)
2530 {
2531         struct mm_struct *mm = current->mm;
2532
2533         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
2534         if (mm_has_pgste(mm))
2535                 return 0;
2536         /* Fail if the page tables are 2K */
2537         if (!mm_alloc_pgste(mm))
2538                 return -EINVAL;
2539         down_write(&mm->mmap_sem);
2540         mm->context.has_pgste = 1;
2541         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
2542         thp_split_mm(mm);
2543         zap_zero_pages(mm);
2544         up_write(&mm->mmap_sem);
2545         return 0;
2546 }
2547 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
2548
2549 /*
2550  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
2551  * keys with the default key.
2552  */
2553 static int __s390_enable_skey_pte(pte_t *pte, unsigned long addr,
2554                                   unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2555 {
2556         /* Clear storage key */
2557         ptep_zap_key(walk->mm, addr, pte);
2558         return 0;
2559 }
2560
2561 static int __s390_enable_skey_hugetlb(pte_t *pte, unsigned long addr,
2562                                       unsigned long hmask, unsigned long next,
2563                                       struct mm_walk *walk)
2564 {
2565         pmd_t *pmd = (pmd_t *)pte;
2566         unsigned long start, end;
2567         struct page *page = pmd_page(*pmd);
2568
2569         /*
2570          * The write check makes sure we do not set a key on shared
2571          * memory. This is needed as the walker does not differentiate
2572          * between actual guest memory and the process executable or
2573          * shared libraries.
2574          */
2575         if (pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID ||
2576             !(pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_WRITE))
2577                 return 0;
2578
2579         start = pmd_val(*pmd) & HPAGE_MASK;
2580         end = start + HPAGE_SIZE - 1;
2581         __storage_key_init_range(start, end);
2582         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
2583         return 0;
2584 }
2585
2586 int s390_enable_skey(void)
2587 {
2588         struct mm_walk walk = {
2589                 .hugetlb_entry = __s390_enable_skey_hugetlb,
2590                 .pte_entry = __s390_enable_skey_pte,
2591         };
2592         struct mm_struct *mm = current->mm;
2593         struct vm_area_struct *vma;
2594         int rc = 0;
2595
2596         down_write(&mm->mmap_sem);
2597         if (mm_uses_skeys(mm))
2598                 goto out_up;
2599
2600         mm->context.uses_skeys = 1;
2601         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
2602                 if (ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
2603                                 MADV_UNMERGEABLE, &vma->vm_flags)) {
2604                         mm->context.uses_skeys = 0;
2605                         rc = -ENOMEM;
2606                         goto out_up;
2607                 }
2608         }
2609         mm->def_flags &= ~VM_MERGEABLE;
2610
2611         walk.mm = mm;
2612         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2613
2614 out_up:
2615         up_write(&mm->mmap_sem);
2616         return rc;
2617 }
2618 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
2619
2620 /*
2621  * Reset CMMA state, make all pages stable again.
2622  */
2623 static int __s390_reset_cmma(pte_t *pte, unsigned long addr,
2624                              unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2625 {
2626         ptep_zap_unused(walk->mm, addr, pte, 1);
2627         return 0;
2628 }
2629
2630 void s390_reset_cmma(struct mm_struct *mm)
2631 {
2632         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_reset_cmma };
2633
2634         down_write(&mm->mmap_sem);
2635         walk.mm = mm;
2636         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2637         up_write(&mm->mmap_sem);
2638 }
2639 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_cmma);