arch/powerpc/kvm/book3s_64_mmu_radix.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  *
   4  * Copyright 2016 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
   5  */
   6
   7 #include <linux/types.h>
   8 #include <linux/string.h>
   9 #include <linux/kvm.h>
  10 #include <linux/kvm_host.h>
  11 #include <linux/anon_inodes.h>
  12 #include <linux/file.h>
  13 #include <linux/debugfs.h>
  14 #include <linux/pgtable.h>
  15
  16 #include <asm/kvm_ppc.h>
  17 #include <asm/kvm_book3s.h>
  18 #include "book3s_hv.h"
  19 #include <asm/page.h>
  20 #include <asm/mmu.h>
  21 #include <asm/pgalloc.h>
  22 #include <asm/pte-walk.h>
  23 #include <asm/ultravisor.h>
  24 #include <asm/kvm_book3s_uvmem.h>
  25 #include <asm/plpar_wrappers.h>
  26 #include <asm/firmware.h>
  27
  28 /*
  29  * Supported radix tree geometry.
  30  * Like p9, we support either 5 or 9 bits at the first (lowest) level,
  31  * for a page size of 64k or 4k.
  32  */
  33 static int p9_supported_radix_bits[4] = { 5, 9, 9, 13 };
  34
  35 unsigned long __kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(int lpid, int pid,
  36                                               gva_t eaddr, void *to, void *from,
  37                                               unsigned long n)
  38 {
  39         int old_pid, old_lpid;
  40         unsigned long quadrant, ret = n;
  41         bool is_load = !!to;
  42
  43         /* Can't access quadrants 1 or 2 in non-HV mode, call the HV to do it */
  44         if (kvmhv_on_pseries())
  45                 return plpar_hcall_norets(H_COPY_TOFROM_GUEST, lpid, pid, eaddr,
  46                                           (to != NULL) ? __pa(to): 0,
  47                                           (from != NULL) ? __pa(from): 0, n);
  48
  49         if (eaddr & (0xFFFUL << 52))
  50                 return ret;
  51
  52         quadrant = 1;
  53         if (!pid)
  54                 quadrant = 2;
  55         if (is_load)
  56                 from = (void *) (eaddr | (quadrant << 62));
  57         else
  58                 to = (void *) (eaddr | (quadrant << 62));
  59
  60         preempt_disable();
  61
  62         asm volatile("hwsync" ::: "memory");
  63         isync();
  64         /* switch the lpid first to avoid running host with unallocated pid */
  65         old_lpid = mfspr(SPRN_LPID);
  66         if (old_lpid != lpid)
  67                 mtspr(SPRN_LPID, lpid);
  68         if (quadrant == 1) {
  69                 old_pid = mfspr(SPRN_PID);
  70                 if (old_pid != pid)
  71                         mtspr(SPRN_PID, pid);
  72         }
  73         isync();
  74
  75         pagefault_disable();
  76         if (is_load)
  77                 ret = __copy_from_user_inatomic(to, (const void __user *)from, n);
  78         else
  79                 ret = __copy_to_user_inatomic((void __user *)to, from, n);
  80         pagefault_enable();
  81
  82         asm volatile("hwsync" ::: "memory");
  83         isync();
  84         /* switch the pid first to avoid running host with unallocated pid */
  85         if (quadrant == 1 && pid != old_pid)
  86                 mtspr(SPRN_PID, old_pid);
  87         if (lpid != old_lpid)
  88                 mtspr(SPRN_LPID, old_lpid);
  89         isync();
  90
  91         preempt_enable();
  92
  93         return ret;
  94 }
  95
  96 static long kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
  97                                           void *to, void *from, unsigned long n)
  98 {
  99         int lpid = vcpu->kvm->arch.lpid;
 100         int pid = kvmppc_get_pid(vcpu);
 101
 102         /* This would cause a data segment intr so don't allow the access */
 103         if (eaddr & (0x3FFUL << 52))
 104                 return -EINVAL;
 105
 106         /* Should we be using the nested lpid */
 107         if (vcpu->arch.nested)
 108                 lpid = vcpu->arch.nested->shadow_lpid;
 109
 110         /* If accessing quadrant 3 then pid is expected to be 0 */
 111         if (((eaddr >> 62) & 0x3) == 0x3)
 112                 pid = 0;
 113
 114         eaddr &= ~(0xFFFUL << 52);
 115
 116         return __kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(lpid, pid, eaddr, to, from, n);
 117 }
 118
 119 long kvmhv_copy_from_guest_radix(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, void *to,
 120                                  unsigned long n)
 121 {
 122         long ret;
 123
 124         ret = kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(vcpu, eaddr, to, NULL, n);
 125         if (ret > 0)
 126                 memset(to + (n - ret), 0, ret);
 127
 128         return ret;
 129 }
 130
 131 long kvmhv_copy_to_guest_radix(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, void *from,
 132                                unsigned long n)
 133 {
 134         return kvmhv_copy_tofrom_guest_radix(vcpu, eaddr, NULL, from, n);
 135 }
 136
 137 int kvmppc_mmu_walk_radix_tree(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 138                                struct kvmppc_pte *gpte, u64 root,
 139                                u64 *pte_ret_p)
 140 {
 141         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 142         int ret, level, ps;
 143         unsigned long rts, bits, offset, index;
 144         u64 pte, base, gpa;
 145         __be64 rpte;
 146
 147         rts = ((root & RTS1_MASK) >> (RTS1_SHIFT - 3)) |
 148                 ((root & RTS2_MASK) >> RTS2_SHIFT);
 149         bits = root & RPDS_MASK;
 150         base = root & RPDB_MASK;
 151
 152         offset = rts + 31;
 153
 154         /* Current implementations only support 52-bit space */
 155         if (offset != 52)
 156                 return -EINVAL;
 157
 158         /* Walk each level of the radix tree */
 159         for (level = 3; level >= 0; --level) {
 160                 u64 addr;
 161                 /* Check a valid size */
 162                 if (level && bits != p9_supported_radix_bits[level])
 163                         return -EINVAL;
 164                 if (level == 0 && !(bits == 5 || bits == 9))
 165                         return -EINVAL;
 166                 offset -= bits;
 167                 index = (eaddr >> offset) & ((1UL << bits) - 1);
 168                 /* Check that low bits of page table base are zero */
 169                 if (base & ((1UL << (bits + 3)) - 1))
 170                         return -EINVAL;
 171                 /* Read the entry from guest memory */
 172                 addr = base + (index * sizeof(rpte));
 173
 174                 kvm_vcpu_srcu_read_lock(vcpu);
 175                 ret = kvm_read_guest(kvm, addr, &rpte, sizeof(rpte));
 176                 kvm_vcpu_srcu_read_unlock(vcpu);
 177                 if (ret) {
 178                         if (pte_ret_p)
 179                                 *pte_ret_p = addr;
 180                         return ret;
 181                 }
 182                 pte = __be64_to_cpu(rpte);
 183                 if (!(pte & _PAGE_PRESENT))
 184                         return -ENOENT;
 185                 /* Check if a leaf entry */
 186                 if (pte & _PAGE_PTE)
 187                         break;
 188                 /* Get ready to walk the next level */
 189                 base = pte & RPDB_MASK;
 190                 bits = pte & RPDS_MASK;
 191         }
 192
 193         /* Need a leaf at lowest level; 512GB pages not supported */
 194         if (level < 0 || level == 3)
 195                 return -EINVAL;
 196
 197         /* We found a valid leaf PTE */
 198         /* Offset is now log base 2 of the page size */
 199         gpa = pte & 0x01fffffffffff000ul;
 200         if (gpa & ((1ul << offset) - 1))
 201                 return -EINVAL;
 202         gpa |= eaddr & ((1ul << offset) - 1);
 203         for (ps = MMU_PAGE_4K; ps < MMU_PAGE_COUNT; ++ps)
 204                 if (offset == mmu_psize_defs[ps].shift)
 205                         break;
 206         gpte->page_size = ps;
 207         gpte->page_shift = offset;
 208
 209         gpte->eaddr = eaddr;
 210         gpte->raddr = gpa;
 211
 212         /* Work out permissions */
 213         gpte->may_read = !!(pte & _PAGE_READ);
 214         gpte->may_write = !!(pte & _PAGE_WRITE);
 215         gpte->may_execute = !!(pte & _PAGE_EXEC);
 216
 217         gpte->rc = pte & (_PAGE_ACCESSED | _PAGE_DIRTY);
 218
 219         if (pte_ret_p)
 220                 *pte_ret_p = pte;
 221
 222         return 0;
 223 }
 224
 225 /*
 226  * Used to walk a partition or process table radix tree in guest memory
 227  * Note: We exploit the fact that a partition table and a process
 228  * table have the same layout, a partition-scoped page table and a
 229  * process-scoped page table have the same layout, and the 2nd
 230  * doubleword of a partition table entry has the same layout as
 231  * the PTCR register.
 232  */
 233 int kvmppc_mmu_radix_translate_table(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 234                                      struct kvmppc_pte *gpte, u64 table,
 235                                      int table_index, u64 *pte_ret_p)
 236 {
 237         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 238         int ret;
 239         unsigned long size, ptbl, root;
 240         struct prtb_entry entry;
 241
 242         if ((table & PRTS_MASK) > 24)
 243                 return -EINVAL;
 244         size = 1ul << ((table & PRTS_MASK) + 12);
 245
 246         /* Is the table big enough to contain this entry? */
 247         if ((table_index * sizeof(entry)) >= size)
 248                 return -EINVAL;
 249
 250         /* Read the table to find the root of the radix tree */
 251         ptbl = (table & PRTB_MASK) + (table_index * sizeof(entry));
 252         kvm_vcpu_srcu_read_lock(vcpu);
 253         ret = kvm_read_guest(kvm, ptbl, &entry, sizeof(entry));
 254         kvm_vcpu_srcu_read_unlock(vcpu);
 255         if (ret)
 256                 return ret;
 257
 258         /* Root is stored in the first double word */
 259         root = be64_to_cpu(entry.prtb0);
 260
 261         return kvmppc_mmu_walk_radix_tree(vcpu, eaddr, gpte, root, pte_ret_p);
 262 }
 263
 264 int kvmppc_mmu_radix_xlate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 265                            struct kvmppc_pte *gpte, bool data, bool iswrite)
 266 {
 267         u32 pid;
 268         u64 pte;
 269         int ret;
 270
 271         /* Work out effective PID */
 272         switch (eaddr >> 62) {
 273         case 0:
 274                 pid = kvmppc_get_pid(vcpu);
 275                 break;
 276         case 3:
 277                 pid = 0;
 278                 break;
 279         default:
 280                 return -EINVAL;
 281         }
 282
 283         ret = kvmppc_mmu_radix_translate_table(vcpu, eaddr, gpte,
 284                                 vcpu->kvm->arch.process_table, pid, &pte);
 285         if (ret)
 286                 return ret;
 287
 288         /* Check privilege (applies only to process scoped translations) */
 289         if (kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR) {
 290                 if (pte & _PAGE_PRIVILEGED) {
 291                         gpte->may_read = 0;
 292                         gpte->may_write = 0;
 293                         gpte->may_execute = 0;
 294                 }
 295         } else {
 296                 if (!(pte & _PAGE_PRIVILEGED)) {
 297                         /* Check AMR/IAMR to see if strict mode is in force */
 298                         if (kvmppc_get_amr_hv(vcpu) & (1ul << 62))
 299                                 gpte->may_read = 0;
 300                         if (kvmppc_get_amr_hv(vcpu) & (1ul << 63))
 301                                 gpte->may_write = 0;
 302                         if (vcpu->arch.iamr & (1ul << 62))
 303                                 gpte->may_execute = 0;
 304                 }
 305         }
 306
 307         return 0;
 308 }
 309
 310 void kvmppc_radix_tlbie_page(struct kvm *kvm, unsigned long addr,
 311                              unsigned int pshift, u64 lpid)
 312 {
 313         unsigned long psize = PAGE_SIZE;
 314         int psi;
 315         long rc;
 316         unsigned long rb;
 317
 318         if (pshift)
 319                 psize = 1UL << pshift;
 320         else
 321                 pshift = PAGE_SHIFT;
 322
 323         addr &= ~(psize - 1);
 324
 325         if (!kvmhv_on_pseries()) {
 326                 radix__flush_tlb_lpid_page(lpid, addr, psize);
 327                 return;
 328         }
 329
 330         psi = shift_to_mmu_psize(pshift);
 331
 332         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_RPT_INVALIDATE)) {
 333                 rb = addr | (mmu_get_ap(psi) << PPC_BITLSHIFT(58));
 334                 rc = plpar_hcall_norets(H_TLB_INVALIDATE, H_TLBIE_P1_ENC(0, 0, 1),
 335                                         lpid, rb);
 336         } else {
 337                 rc = pseries_rpt_invalidate(lpid, H_RPTI_TARGET_CMMU,
 338                                             H_RPTI_TYPE_NESTED |
 339                                             H_RPTI_TYPE_TLB,
 340                                             psize_to_rpti_pgsize(psi),
 341                                             addr, addr + psize);
 342         }
 343
 344         if (rc)
 345                 pr_err("KVM: TLB page invalidation hcall failed, rc=%ld\n", rc);
 346 }
 347
 348 static void kvmppc_radix_flush_pwc(struct kvm *kvm, u64 lpid)
 349 {
 350         long rc;
 351
 352         if (!kvmhv_on_pseries()) {
 353                 radix__flush_pwc_lpid(lpid);
 354                 return;
 355         }
 356
 357         if (!firmware_has_feature(FW_FEATURE_RPT_INVALIDATE))
 358                 rc = plpar_hcall_norets(H_TLB_INVALIDATE, H_TLBIE_P1_ENC(1, 0, 1),
 359                                         lpid, TLBIEL_INVAL_SET_LPID);
 360         else
 361                 rc = pseries_rpt_invalidate(lpid, H_RPTI_TARGET_CMMU,
 362                                             H_RPTI_TYPE_NESTED |
 363                                             H_RPTI_TYPE_PWC, H_RPTI_PAGE_ALL,
 364                                             0, -1UL);
 365         if (rc)
 366                 pr_err("KVM: TLB PWC invalidation hcall failed, rc=%ld\n", rc);
 367 }
 368
 369 static unsigned long kvmppc_radix_update_pte(struct kvm *kvm, pte_t *ptep,
 370                                       unsigned long clr, unsigned long set,
 371                                       unsigned long addr, unsigned int shift)
 372 {
 373         return __radix_pte_update(ptep, clr, set);
 374 }
 375
 376 static void kvmppc_radix_set_pte_at(struct kvm *kvm, unsigned long addr,
 377                              pte_t *ptep, pte_t pte)
 378 {
 379         radix__set_pte_at(kvm->mm, addr, ptep, pte, 0);
 380 }
 381
 382 static struct kmem_cache *kvm_pte_cache;
 383 static struct kmem_cache *kvm_pmd_cache;
 384
 385 static pte_t *kvmppc_pte_alloc(void)
 386 {
 387         pte_t *pte;
 388
 389         pte = kmem_cache_alloc(kvm_pte_cache, GFP_KERNEL);
 390         /* pmd_populate() will only reference _pa(pte). */
 391         kmemleak_ignore(pte);
 392
 393         return pte;
 394 }
 395
 396 static void kvmppc_pte_free(pte_t *ptep)
 397 {
 398         kmem_cache_free(kvm_pte_cache, ptep);
 399 }
 400
 401 static pmd_t *kvmppc_pmd_alloc(void)
 402 {
 403         pmd_t *pmd;
 404
 405         pmd = kmem_cache_alloc(kvm_pmd_cache, GFP_KERNEL);
 406         /* pud_populate() will only reference _pa(pmd). */
 407         kmemleak_ignore(pmd);
 408
 409         return pmd;
 410 }
 411
 412 static void kvmppc_pmd_free(pmd_t *pmdp)
 413 {
 414         kmem_cache_free(kvm_pmd_cache, pmdp);
 415 }
 416
 417 /* Called with kvm->mmu_lock held */
 418 void kvmppc_unmap_pte(struct kvm *kvm, pte_t *pte, unsigned long gpa,
 419                       unsigned int shift,
 420                       const struct kvm_memory_slot *memslot,
 421                       u64 lpid)
 422
 423 {
 424         unsigned long old;
 425         unsigned long gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 426         unsigned long page_size = PAGE_SIZE;
 427         unsigned long hpa;
 428
 429         old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, pte, ~0UL, 0, gpa, shift);
 430         kvmppc_radix_tlbie_page(kvm, gpa, shift, lpid);
 431
 432         /* The following only applies to L1 entries */
 433         if (lpid != kvm->arch.lpid)
 434                 return;
 435
 436         if (!memslot) {
 437                 memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 438                 if (!memslot)
 439                         return;
 440         }
 441         if (shift) { /* 1GB or 2MB page */
 442                 page_size = 1ul << shift;
 443                 if (shift == PMD_SHIFT)
 444                         kvm->stat.num_2M_pages--;
 445                 else if (shift == PUD_SHIFT)
 446                         kvm->stat.num_1G_pages--;
 447         }
 448
 449         gpa &= ~(page_size - 1);
 450         hpa = old & PTE_RPN_MASK;
 451         kvmhv_remove_nest_rmap_range(kvm, memslot, gpa, hpa, page_size);
 452
 453         if ((old & _PAGE_DIRTY) && memslot->dirty_bitmap)
 454                 kvmppc_update_dirty_map(memslot, gfn, page_size);
 455 }
 456
 457 /*
 458  * kvmppc_free_p?d are used to free existing page tables, and recursively
 459  * descend and clear and free children.
 460  * Callers are responsible for flushing the PWC.
 461  *
 462  * When page tables are being unmapped/freed as part of page fault path
 463  * (full == false), valid ptes are generally not expected; however, there
 464  * is one situation where they arise, which is when dirty page logging is
 465  * turned off for a memslot while the VM is running.  The new memslot
 466  * becomes visible to page faults before the memslot commit function
 467  * gets to flush the memslot, which can lead to a 2MB page mapping being
 468  * installed for a guest physical address where there are already 64kB
 469  * (or 4kB) mappings (of sub-pages of the same 2MB page).
 470  */
 471 static void kvmppc_unmap_free_pte(struct kvm *kvm, pte_t *pte, bool full,
 472                                   u64 lpid)
 473 {
 474         if (full) {
 475                 memset(pte, 0, sizeof(long) << RADIX_PTE_INDEX_SIZE);
 476         } else {
 477                 pte_t *p = pte;
 478                 unsigned long it;
 479
 480                 for (it = 0; it < PTRS_PER_PTE; ++it, ++p) {
 481                         if (pte_val(*p) == 0)
 482                                 continue;
 483                         kvmppc_unmap_pte(kvm, p,
 484                                          pte_pfn(*p) << PAGE_SHIFT,
 485                                          PAGE_SHIFT, NULL, lpid);
 486                 }
 487         }
 488
 489         kvmppc_pte_free(pte);
 490 }
 491
 492 static void kvmppc_unmap_free_pmd(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd, bool full,
 493                                   u64 lpid)
 494 {
 495         unsigned long im;
 496         pmd_t *p = pmd;
 497
 498         for (im = 0; im < PTRS_PER_PMD; ++im, ++p) {
 499                 if (!pmd_present(*p))
 500                         continue;
 501                 if (pmd_is_leaf(*p)) {
 502                         if (full) {
 503                                 pmd_clear(p);
 504                         } else {
 505                                 WARN_ON_ONCE(1);
 506                                 kvmppc_unmap_pte(kvm, (pte_t *)p,
 507                                          pte_pfn(*(pte_t *)p) << PAGE_SHIFT,
 508                                          PMD_SHIFT, NULL, lpid);
 509                         }
 510                 } else {
 511                         pte_t *pte;
 512
 513                         pte = pte_offset_kernel(p, 0);
 514                         kvmppc_unmap_free_pte(kvm, pte, full, lpid);
 515                         pmd_clear(p);
 516                 }
 517         }
 518         kvmppc_pmd_free(pmd);
 519 }
 520
 521 static void kvmppc_unmap_free_pud(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
 522                                   u64 lpid)
 523 {
 524         unsigned long iu;
 525         pud_t *p = pud;
 526
 527         for (iu = 0; iu < PTRS_PER_PUD; ++iu, ++p) {
 528                 if (!pud_present(*p))
 529                         continue;
 530                 if (pud_is_leaf(*p)) {
 531                         pud_clear(p);
 532                 } else {
 533                         pmd_t *pmd;
 534
 535                         pmd = pmd_offset(p, 0);
 536                         kvmppc_unmap_free_pmd(kvm, pmd, true, lpid);
 537                         pud_clear(p);
 538                 }
 539         }
 540         pud_free(kvm->mm, pud);
 541 }
 542
 543 void kvmppc_free_pgtable_radix(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd, u64 lpid)
 544 {
 545         unsigned long ig;
 546
 547         for (ig = 0; ig < PTRS_PER_PGD; ++ig, ++pgd) {
 548                 p4d_t *p4d = p4d_offset(pgd, 0);
 549                 pud_t *pud;
 550
 551                 if (!p4d_present(*p4d))
 552                         continue;
 553                 pud = pud_offset(p4d, 0);
 554                 kvmppc_unmap_free_pud(kvm, pud, lpid);
 555                 p4d_clear(p4d);
 556         }
 557 }
 558
 559 void kvmppc_free_radix(struct kvm *kvm)
 560 {
 561         if (kvm->arch.pgtable) {
 562                 kvmppc_free_pgtable_radix(kvm, kvm->arch.pgtable,
 563                                           kvm->arch.lpid);
 564                 pgd_free(kvm->mm, kvm->arch.pgtable);
 565                 kvm->arch.pgtable = NULL;
 566         }
 567 }
 568
 569 static void kvmppc_unmap_free_pmd_entry_table(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
 570                                         unsigned long gpa, u64 lpid)
 571 {
 572         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, 0);
 573
 574         /*
 575          * Clearing the pmd entry then flushing the PWC ensures that the pte
 576          * page no longer be cached by the MMU, so can be freed without
 577          * flushing the PWC again.
 578          */
 579         pmd_clear(pmd);
 580         kvmppc_radix_flush_pwc(kvm, lpid);
 581
 582         kvmppc_unmap_free_pte(kvm, pte, false, lpid);
 583 }
 584
 585 static void kvmppc_unmap_free_pud_entry_table(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
 586                                         unsigned long gpa, u64 lpid)
 587 {
 588         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, 0);
 589
 590         /*
 591          * Clearing the pud entry then flushing the PWC ensures that the pmd
 592          * page and any children pte pages will no longer be cached by the MMU,
 593          * so can be freed without flushing the PWC again.
 594          */
 595         pud_clear(pud);
 596         kvmppc_radix_flush_pwc(kvm, lpid);
 597
 598         kvmppc_unmap_free_pmd(kvm, pmd, false, lpid);
 599 }
 600
 601 /*
 602  * There are a number of bits which may differ between different faults to
 603  * the same partition scope entry. RC bits, in the course of cleaning and
 604  * aging. And the write bit can change, either the access could have been
 605  * upgraded, or a read fault could happen concurrently with a write fault
 606  * that sets those bits first.
 607  */
 608 #define PTE_BITS_MUST_MATCH (~(_PAGE_WRITE | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED))
 609
 610 int kvmppc_create_pte(struct kvm *kvm, pgd_t *pgtable, pte_t pte,
 611                       unsigned long gpa, unsigned int level,
 612                       unsigned long mmu_seq, u64 lpid,
 613                       unsigned long *rmapp, struct rmap_nested **n_rmap)
 614 {
 615         pgd_t *pgd;
 616         p4d_t *p4d;
 617         pud_t *pud, *new_pud = NULL;
 618         pmd_t *pmd, *new_pmd = NULL;
 619         pte_t *ptep, *new_ptep = NULL;
 620         int ret;
 621
 622         /* Traverse the guest's 2nd-level tree, allocate new levels needed */
 623         pgd = pgtable + pgd_index(gpa);
 624         p4d = p4d_offset(pgd, gpa);
 625
 626         pud = NULL;
 627         if (p4d_present(*p4d))
 628                 pud = pud_offset(p4d, gpa);
 629         else
 630                 new_pud = pud_alloc_one(kvm->mm, gpa);
 631
 632         pmd = NULL;
 633         if (pud && pud_present(*pud) && !pud_is_leaf(*pud))
 634                 pmd = pmd_offset(pud, gpa);
 635         else if (level <= 1)
 636                 new_pmd = kvmppc_pmd_alloc();
 637
 638         if (level == 0 && !(pmd && pmd_present(*pmd) && !pmd_is_leaf(*pmd)))
 639                 new_ptep = kvmppc_pte_alloc();
 640
 641         /* Check if we might have been invalidated; let the guest retry if so */
 642         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 643         ret = -EAGAIN;
 644         if (mmu_invalidate_retry(kvm, mmu_seq))
 645                 goto out_unlock;
 646
 647         /* Now traverse again under the lock and change the tree */
 648         ret = -ENOMEM;
 649         if (p4d_none(*p4d)) {
 650                 if (!new_pud)
 651                         goto out_unlock;
 652                 p4d_populate(kvm->mm, p4d, new_pud);
 653                 new_pud = NULL;
 654         }
 655         pud = pud_offset(p4d, gpa);
 656         if (pud_is_leaf(*pud)) {
 657                 unsigned long hgpa = gpa & PUD_MASK;
 658
 659                 /* Check if we raced and someone else has set the same thing */
 660                 if (level == 2) {
 661                         if (pud_raw(*pud) == pte_raw(pte)) {
 662                                 ret = 0;
 663                                 goto out_unlock;
 664                         }
 665                         /* Valid 1GB page here already, add our extra bits */
 666                         WARN_ON_ONCE((pud_val(*pud) ^ pte_val(pte)) &
 667                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 668                         kvmppc_radix_update_pte(kvm, (pte_t *)pud,
 669                                               0, pte_val(pte), hgpa, PUD_SHIFT);
 670                         ret = 0;
 671                         goto out_unlock;
 672                 }
 673                 /*
 674                  * If we raced with another CPU which has just put
 675                  * a 1GB pte in after we saw a pmd page, try again.
 676                  */
 677                 if (!new_pmd) {
 678                         ret = -EAGAIN;
 679                         goto out_unlock;
 680                 }
 681                 /* Valid 1GB page here already, remove it */
 682                 kvmppc_unmap_pte(kvm, (pte_t *)pud, hgpa, PUD_SHIFT, NULL,
 683                                  lpid);
 684         }
 685         if (level == 2) {
 686                 if (!pud_none(*pud)) {
 687                         /*
 688                          * There's a page table page here, but we wanted to
 689                          * install a large page, so remove and free the page
 690                          * table page.
 691                          */
 692                         kvmppc_unmap_free_pud_entry_table(kvm, pud, gpa, lpid);
 693                 }
 694                 kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, (pte_t *)pud, pte);
 695                 if (rmapp && n_rmap)
 696                         kvmhv_insert_nest_rmap(kvm, rmapp, n_rmap);
 697                 ret = 0;
 698                 goto out_unlock;
 699         }
 700         if (pud_none(*pud)) {
 701                 if (!new_pmd)
 702                         goto out_unlock;
 703                 pud_populate(kvm->mm, pud, new_pmd);
 704                 new_pmd = NULL;
 705         }
 706         pmd = pmd_offset(pud, gpa);
 707         if (pmd_is_leaf(*pmd)) {
 708                 unsigned long lgpa = gpa & PMD_MASK;
 709
 710                 /* Check if we raced and someone else has set the same thing */
 711                 if (level == 1) {
 712                         if (pmd_raw(*pmd) == pte_raw(pte)) {
 713                                 ret = 0;
 714                                 goto out_unlock;
 715                         }
 716                         /* Valid 2MB page here already, add our extra bits */
 717                         WARN_ON_ONCE((pmd_val(*pmd) ^ pte_val(pte)) &
 718                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 719                         kvmppc_radix_update_pte(kvm, pmdp_ptep(pmd),
 720                                         0, pte_val(pte), lgpa, PMD_SHIFT);
 721                         ret = 0;
 722                         goto out_unlock;
 723                 }
 724
 725                 /*
 726                  * If we raced with another CPU which has just put
 727                  * a 2MB pte in after we saw a pte page, try again.
 728                  */
 729                 if (!new_ptep) {
 730                         ret = -EAGAIN;
 731                         goto out_unlock;
 732                 }
 733                 /* Valid 2MB page here already, remove it */
 734                 kvmppc_unmap_pte(kvm, pmdp_ptep(pmd), lgpa, PMD_SHIFT, NULL,
 735                                  lpid);
 736         }
 737         if (level == 1) {
 738                 if (!pmd_none(*pmd)) {
 739                         /*
 740                          * There's a page table page here, but we wanted to
 741                          * install a large page, so remove and free the page
 742                          * table page.
 743                          */
 744                         kvmppc_unmap_free_pmd_entry_table(kvm, pmd, gpa, lpid);
 745                 }
 746                 kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, pmdp_ptep(pmd), pte);
 747                 if (rmapp && n_rmap)
 748                         kvmhv_insert_nest_rmap(kvm, rmapp, n_rmap);
 749                 ret = 0;
 750                 goto out_unlock;
 751         }
 752         if (pmd_none(*pmd)) {
 753                 if (!new_ptep)
 754                         goto out_unlock;
 755                 pmd_populate(kvm->mm, pmd, new_ptep);
 756                 new_ptep = NULL;
 757         }
 758         ptep = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
 759         if (pte_present(*ptep)) {
 760                 /* Check if someone else set the same thing */
 761                 if (pte_raw(*ptep) == pte_raw(pte)) {
 762                         ret = 0;
 763                         goto out_unlock;
 764                 }
 765                 /* Valid page here already, add our extra bits */
 766                 WARN_ON_ONCE((pte_val(*ptep) ^ pte_val(pte)) &
 767                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 768                 kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, 0, pte_val(pte), gpa, 0);
 769                 ret = 0;
 770                 goto out_unlock;
 771         }
 772         kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, ptep, pte);
 773         if (rmapp && n_rmap)
 774                 kvmhv_insert_nest_rmap(kvm, rmapp, n_rmap);
 775         ret = 0;
 776
 777  out_unlock:
 778         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 779         if (new_pud)
 780                 pud_free(kvm->mm, new_pud);
 781         if (new_pmd)
 782                 kvmppc_pmd_free(new_pmd);
 783         if (new_ptep)
 784                 kvmppc_pte_free(new_ptep);
 785         return ret;
 786 }
 787
 788 bool kvmppc_hv_handle_set_rc(struct kvm *kvm, bool nested, bool writing,
 789                              unsigned long gpa, u64 lpid)
 790 {
 791         unsigned long pgflags;
 792         unsigned int shift;
 793         pte_t *ptep;
 794
 795         /*
 796          * Need to set an R or C bit in the 2nd-level tables;
 797          * since we are just helping out the hardware here,
 798          * it is sufficient to do what the hardware does.
 799          */
 800         pgflags = _PAGE_ACCESSED;
 801         if (writing)
 802                 pgflags |= _PAGE_DIRTY;
 803
 804         if (nested)
 805                 ptep = find_kvm_nested_guest_pte(kvm, lpid, gpa, &shift);
 806         else
 807                 ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
 808
 809         if (ptep && pte_present(*ptep) && (!writing || pte_write(*ptep))) {
 810                 kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, 0, pgflags, gpa, shift);
 811                 return true;
 812         }
 813         return false;
 814 }
 815
 816 int kvmppc_book3s_instantiate_page(struct kvm_vcpu *vcpu,
 817                                    unsigned long gpa,
 818                                    struct kvm_memory_slot *memslot,
 819                                    bool writing, bool kvm_ro,
 820                                    pte_t *inserted_pte, unsigned int *levelp)
 821 {
 822         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 823         struct page *page = NULL;
 824         unsigned long mmu_seq;
 825         unsigned long hva, gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 826         bool upgrade_write = false;
 827         bool *upgrade_p = &upgrade_write;
 828         pte_t pte, *ptep;
 829         unsigned int shift, level;
 830         int ret;
 831         bool large_enable;
 832
 833         /* used to check for invalidations in progress */
 834         mmu_seq = kvm->mmu_invalidate_seq;
 835         smp_rmb();
 836
 837         /*
 838          * Do a fast check first, since __gfn_to_pfn_memslot doesn't
 839          * do it with !atomic && !async, which is how we call it.
 840          * We always ask for write permission since the common case
 841          * is that the page is writable.
 842          */
 843         hva = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 844         if (!kvm_ro && get_user_page_fast_only(hva, FOLL_WRITE, &page)) {
 845                 upgrade_write = true;
 846         } else {
 847                 unsigned long pfn;
 848
 849                 /* Call KVM generic code to do the slow-path check */
 850                 pfn = __gfn_to_pfn_memslot(memslot, gfn, false, false, NULL,
 851                                            writing, upgrade_p, NULL);
 852                 if (is_error_noslot_pfn(pfn))
 853                         return -EFAULT;
 854                 page = NULL;
 855                 if (pfn_valid(pfn)) {
 856                         page = pfn_to_page(pfn);
 857                         if (PageReserved(page))
 858                                 page = NULL;
 859                 }
 860         }
 861
 862         /*
 863          * Read the PTE from the process' radix tree and use that
 864          * so we get the shift and attribute bits.
 865          */
 866         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 867         ptep = find_kvm_host_pte(kvm, mmu_seq, hva, &shift);
 868         pte = __pte(0);
 869         if (ptep)
 870                 pte = READ_ONCE(*ptep);
 871         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 872         /*
 873          * If the PTE disappeared temporarily due to a THP
 874          * collapse, just return and let the guest try again.
 875          */
 876         if (!pte_present(pte)) {
 877                 if (page)
 878                         put_page(page);
 879                 return RESUME_GUEST;
 880         }
 881
 882         /* If we're logging dirty pages, always map single pages */
 883         large_enable = !(memslot->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES);
 884
 885         /* Get pte level from shift/size */
 886         if (large_enable && shift == PUD_SHIFT &&
 887             (gpa & (PUD_SIZE - PAGE_SIZE)) ==
 888             (hva & (PUD_SIZE - PAGE_SIZE))) {
 889                 level = 2;
 890         } else if (large_enable && shift == PMD_SHIFT &&
 891                    (gpa & (PMD_SIZE - PAGE_SIZE)) ==
 892                    (hva & (PMD_SIZE - PAGE_SIZE))) {
 893                 level = 1;
 894         } else {
 895                 level = 0;
 896                 if (shift > PAGE_SHIFT) {
 897                         /*
 898                          * If the pte maps more than one page, bring over
 899                          * bits from the virtual address to get the real
 900                          * address of the specific single page we want.
 901                          */
 902                         unsigned long rpnmask = (1ul << shift) - PAGE_SIZE;
 903                         pte = __pte(pte_val(pte) | (hva & rpnmask));
 904                 }
 905         }
 906
 907         pte = __pte(pte_val(pte) | _PAGE_EXEC | _PAGE_ACCESSED);
 908         if (writing || upgrade_write) {
 909                 if (pte_val(pte) & _PAGE_WRITE)
 910                         pte = __pte(pte_val(pte) | _PAGE_DIRTY);
 911         } else {
 912                 pte = __pte(pte_val(pte) & ~(_PAGE_WRITE | _PAGE_DIRTY));
 913         }
 914
 915         /* Allocate space in the tree and write the PTE */
 916         ret = kvmppc_create_pte(kvm, kvm->arch.pgtable, pte, gpa, level,
 917                                 mmu_seq, kvm->arch.lpid, NULL, NULL);
 918         if (inserted_pte)
 919                 *inserted_pte = pte;
 920         if (levelp)
 921                 *levelp = level;
 922
 923         if (page) {
 924                 if (!ret && (pte_val(pte) & _PAGE_WRITE))
 925                         set_page_dirty_lock(page);
 926                 put_page(page);
 927         }
 928
 929         /* Increment number of large pages if we (successfully) inserted one */
 930         if (!ret) {
 931                 if (level == 1)
 932                         kvm->stat.num_2M_pages++;
 933                 else if (level == 2)
 934                         kvm->stat.num_1G_pages++;
 935         }
 936
 937         return ret;
 938 }
 939
 940 int kvmppc_book3s_radix_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu,
 941                                    unsigned long ea, unsigned long dsisr)
 942 {
 943         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 944         unsigned long gpa, gfn;
 945         struct kvm_memory_slot *memslot;
 946         long ret;
 947         bool writing = !!(dsisr & DSISR_ISSTORE);
 948         bool kvm_ro = false;
 949
 950         /* Check for unusual errors */
 951         if (dsisr & DSISR_UNSUPP_MMU) {
 952                 pr_err("KVM: Got unsupported MMU fault\n");
 953                 return -EFAULT;
 954         }
 955         if (dsisr & DSISR_BADACCESS) {
 956                 /* Reflect to the guest as DSI */
 957                 pr_err("KVM: Got radix HV page fault with DSISR=%lx\n", dsisr);
 958                 kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu,
 959                                 kvmppc_get_msr(vcpu) & SRR1_PREFIXED,
 960                                 ea, dsisr);
 961                 return RESUME_GUEST;
 962         }
 963
 964         /* Translate the logical address */
 965         gpa = vcpu->arch.fault_gpa & ~0xfffUL;
 966         gpa &= ~0xF000000000000000ul;
 967         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 968         if (!(dsisr & DSISR_PRTABLE_FAULT))
 969                 gpa |= ea & 0xfff;
 970
 971         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
 972                 return kvmppc_send_page_to_uv(kvm, gfn);
 973
 974         /* Get the corresponding memslot */
 975         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 976
 977         /* No memslot means it's an emulated MMIO region */
 978         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID)) {
 979                 if (dsisr & (DSISR_PRTABLE_FAULT | DSISR_BADACCESS |
 980                              DSISR_SET_RC)) {
 981                         /*
 982                          * Bad address in guest page table tree, or other
 983                          * unusual error - reflect it to the guest as DSI.
 984                          */
 985                         kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu,
 986                                         kvmppc_get_msr(vcpu) & SRR1_PREFIXED,
 987                                         ea, dsisr);
 988                         return RESUME_GUEST;
 989                 }
 990                 return kvmppc_hv_emulate_mmio(vcpu, gpa, ea, writing);
 991         }
 992
 993         if (memslot->flags & KVM_MEM_READONLY) {
 994                 if (writing) {
 995                         /* give the guest a DSI */
 996                         kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu,
 997                                         kvmppc_get_msr(vcpu) & SRR1_PREFIXED,
 998                                         ea, DSISR_ISSTORE | DSISR_PROTFAULT);
 999                         return RESUME_GUEST;
1000                 }
1001                 kvm_ro = true;
1002         }
1003
1004         /* Failed to set the reference/change bits */
1005         if (dsisr & DSISR_SET_RC) {
1006                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1007                 if (kvmppc_hv_handle_set_rc(kvm, false, writing,
1008                                             gpa, kvm->arch.lpid))
1009                         dsisr &= ~DSISR_SET_RC;
1010                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1011
1012                 if (!(dsisr & (DSISR_BAD_FAULT_64S | DSISR_NOHPTE |
1013                                DSISR_PROTFAULT | DSISR_SET_RC)))
1014                         return RESUME_GUEST;
1015         }
1016
1017         /* Try to insert a pte */
1018         ret = kvmppc_book3s_instantiate_page(vcpu, gpa, memslot, writing,
1019                                              kvm_ro, NULL, NULL);
1020
1021         if (ret == 0 || ret == -EAGAIN)
1022                 ret = RESUME_GUEST;
1023         return ret;
1024 }
1025
1026 /* Called with kvm->mmu_lock held */
1027 void kvm_unmap_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
1028                      unsigned long gfn)
1029 {
1030         pte_t *ptep;
1031         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1032         unsigned int shift;
1033
1034         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE) {
1035                 uv_page_inval(kvm->arch.lpid, gpa, PAGE_SHIFT);
1036                 return;
1037         }
1038
1039         ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
1040         if (ptep && pte_present(*ptep))
1041                 kvmppc_unmap_pte(kvm, ptep, gpa, shift, memslot,
1042                                  kvm->arch.lpid);
1043 }
1044
1045 /* Called with kvm->mmu_lock held */
1046 bool kvm_age_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
1047                    unsigned long gfn)
1048 {
1049         pte_t *ptep;
1050         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1051         unsigned int shift;
1052         bool ref = false;
1053         unsigned long old, *rmapp;
1054
1055         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
1056                 return ref;
1057
1058         ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
1059         if (ptep && pte_present(*ptep) && pte_young(*ptep)) {
1060                 old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, _PAGE_ACCESSED, 0,
1061                                               gpa, shift);
1062                 /* XXX need to flush tlb here? */
1063                 /* Also clear bit in ptes in shadow pgtable for nested guests */
1064                 rmapp = &memslot->arch.rmap[gfn - memslot->base_gfn];
1065                 kvmhv_update_nest_rmap_rc_list(kvm, rmapp, _PAGE_ACCESSED, 0,
1066                                                old & PTE_RPN_MASK,
1067                                                1UL << shift);
1068                 ref = true;
1069         }
1070         return ref;
1071 }
1072
1073 /* Called with kvm->mmu_lock held */
1074 bool kvm_test_age_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
1075                         unsigned long gfn)
1076
1077 {
1078         pte_t *ptep;
1079         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1080         unsigned int shift;
1081         bool ref = false;
1082
1083         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
1084                 return ref;
1085
1086         ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
1087         if (ptep && pte_present(*ptep) && pte_young(*ptep))
1088                 ref = true;
1089         return ref;
1090 }
1091
1092 /* Returns the number of PAGE_SIZE pages that are dirty */
1093 static int kvm_radix_test_clear_dirty(struct kvm *kvm,
1094                                 struct kvm_memory_slot *memslot, int pagenum)
1095 {
1096         unsigned long gfn = memslot->base_gfn + pagenum;
1097         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1098         pte_t *ptep, pte;
1099         unsigned int shift;
1100         int ret = 0;
1101         unsigned long old, *rmapp;
1102
1103         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
1104                 return ret;
1105
1106         /*
1107          * For performance reasons we don't hold kvm->mmu_lock while walking the
1108          * partition scoped table.
1109          */
1110         ptep = find_kvm_secondary_pte_unlocked(kvm, gpa, &shift);
1111         if (!ptep)
1112                 return 0;
1113
1114         pte = READ_ONCE(*ptep);
1115         if (pte_present(pte) && pte_dirty(pte)) {
1116                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1117                 /*
1118                  * Recheck the pte again
1119                  */
1120                 if (pte_val(pte) != pte_val(*ptep)) {
1121                         /*
1122                          * We have KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES enabled. Hence we can
1123                          * only find PAGE_SIZE pte entries here. We can continue
1124                          * to use the pte addr returned by above page table
1125                          * walk.
1126                          */
1127                         if (!pte_present(*ptep) || !pte_dirty(*ptep)) {
1128                                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1129                                 return 0;
1130                         }
1131                 }
1132
1133                 ret = 1;
1134                 VM_BUG_ON(shift);
1135                 old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, _PAGE_DIRTY, 0,
1136                                               gpa, shift);
1137                 kvmppc_radix_tlbie_page(kvm, gpa, shift, kvm->arch.lpid);
1138                 /* Also clear bit in ptes in shadow pgtable for nested guests */
1139                 rmapp = &memslot->arch.rmap[gfn - memslot->base_gfn];
1140                 kvmhv_update_nest_rmap_rc_list(kvm, rmapp, _PAGE_DIRTY, 0,
1141                                                old & PTE_RPN_MASK,
1142                                                1UL << shift);
1143                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1144         }
1145         return ret;
1146 }
1147
1148 long kvmppc_hv_get_dirty_log_radix(struct kvm *kvm,
1149                         struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long *map)
1150 {
1151         unsigned long i, j;
1152         int npages;
1153
1154         for (i = 0; i < memslot->npages; i = j) {
1155                 npages = kvm_radix_test_clear_dirty(kvm, memslot, i);
1156
1157                 /*
1158                  * Note that if npages > 0 then i must be a multiple of npages,
1159                  * since huge pages are only used to back the guest at guest
1160                  * real addresses that are a multiple of their size.
1161                  * Since we have at most one PTE covering any given guest
1162                  * real address, if npages > 1 we can skip to i + npages.
1163                  */
1164                 j = i + 1;
1165                 if (npages) {
1166                         set_dirty_bits(map, i, npages);
1167                         j = i + npages;
1168                 }
1169         }
1170         return 0;
1171 }
1172
1173 void kvmppc_radix_flush_memslot(struct kvm *kvm,
1174                                 const struct kvm_memory_slot *memslot)
1175 {
1176         unsigned long n;
1177         pte_t *ptep;
1178         unsigned long gpa;
1179         unsigned int shift;
1180
1181         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START)
1182                 kvmppc_uvmem_drop_pages(memslot, kvm, true);
1183
1184         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
1185                 return;
1186
1187         gpa = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1188         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1189         for (n = memslot->npages; n; --n) {
1190                 ptep = find_kvm_secondary_pte(kvm, gpa, &shift);
1191                 if (ptep && pte_present(*ptep))
1192                         kvmppc_unmap_pte(kvm, ptep, gpa, shift, memslot,
1193                                          kvm->arch.lpid);
1194                 gpa += PAGE_SIZE;
1195         }
1196         /*
1197          * Increase the mmu notifier sequence number to prevent any page
1198          * fault that read the memslot earlier from writing a PTE.
1199          */
1200         kvm->mmu_invalidate_seq++;
1201         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1202 }
1203
1204 static void add_rmmu_ap_encoding(struct kvm_ppc_rmmu_info *info,
1205                                  int psize, int *indexp)
1206 {
1207         if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
1208                 return;
1209         info->ap_encodings[*indexp] = mmu_psize_defs[psize].shift |
1210                 (mmu_psize_defs[psize].ap << 29);
1211         ++(*indexp);
1212 }
1213
1214 int kvmhv_get_rmmu_info(struct kvm *kvm, struct kvm_ppc_rmmu_info *info)
1215 {
1216         int i;
1217
1218         if (!radix_enabled())
1219                 return -EINVAL;
1220         memset(info, 0, sizeof(*info));
1221
1222         /* 4k page size */
1223         info->geometries[0].page_shift = 12;
1224         info->geometries[0].level_bits[0] = 9;
1225         for (i = 1; i < 4; ++i)
1226                 info->geometries[0].level_bits[i] = p9_supported_radix_bits[i];
1227         /* 64k page size */
1228         info->geometries[1].page_shift = 16;
1229         for (i = 0; i < 4; ++i)
1230                 info->geometries[1].level_bits[i] = p9_supported_radix_bits[i];
1231
1232         i = 0;
1233         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_4K, &i);
1234         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_64K, &i);
1235         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_2M, &i);
1236         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_1G, &i);
1237
1238         return 0;
1239 }
1240
1241 int kvmppc_init_vm_radix(struct kvm *kvm)
1242 {
1243         kvm->arch.pgtable = pgd_alloc(kvm->mm);
1244         if (!kvm->arch.pgtable)
1245                 return -ENOMEM;
1246         return 0;
1247 }
1248
1249 static void pte_ctor(void *addr)
1250 {
1251         memset(addr, 0, RADIX_PTE_TABLE_SIZE);
1252 }
1253
1254 static void pmd_ctor(void *addr)
1255 {
1256         memset(addr, 0, RADIX_PMD_TABLE_SIZE);
1257 }
1258
1259 struct debugfs_radix_state {
1260         struct kvm      *kvm;
1261         struct mutex    mutex;
1262         unsigned long   gpa;
1263         int             lpid;
1264         int             chars_left;
1265         int             buf_index;
1266         char            buf[128];
1267         u8              hdr;
1268 };
1269
1270 static int debugfs_radix_open(struct inode *inode, struct file *file)
1271 {
1272         struct kvm *kvm = inode->i_private;
1273         struct debugfs_radix_state *p;
1274
1275         p = kzalloc(sizeof(*p), GFP_KERNEL);
1276         if (!p)
1277                 return -ENOMEM;
1278
1279         kvm_get_kvm(kvm);
1280         p->kvm = kvm;
1281         mutex_init(&p->mutex);
1282         file->private_data = p;
1283
1284         return nonseekable_open(inode, file);
1285 }
1286
1287 static int debugfs_radix_release(struct inode *inode, struct file *file)
1288 {
1289         struct debugfs_radix_state *p = file->private_data;
1290
1291         kvm_put_kvm(p->kvm);
1292         kfree(p);
1293         return 0;
1294 }
1295
1296 static ssize_t debugfs_radix_read(struct file *file, char __user *buf,
1297                                  size_t len, loff_t *ppos)
1298 {
1299         struct debugfs_radix_state *p = file->private_data;
1300         ssize_t ret, r;
1301         unsigned long n;
1302         struct kvm *kvm;
1303         unsigned long gpa;
1304         pgd_t *pgt;
1305         struct kvm_nested_guest *nested;
1306         pgd_t *pgdp;
1307         p4d_t p4d, *p4dp;
1308         pud_t pud, *pudp;
1309         pmd_t pmd, *pmdp;
1310         pte_t *ptep;
1311         int shift;
1312         unsigned long pte;
1313
1314         kvm = p->kvm;
1315         if (!kvm_is_radix(kvm))
1316                 return 0;
1317
1318         ret = mutex_lock_interruptible(&p->mutex);
1319         if (ret)
1320                 return ret;
1321
1322         if (p->chars_left) {
1323                 n = p->chars_left;
1324                 if (n > len)
1325                         n = len;
1326                 r = copy_to_user(buf, p->buf + p->buf_index, n);
1327                 n -= r;
1328                 p->chars_left -= n;
1329                 p->buf_index += n;
1330                 buf += n;
1331                 len -= n;
1332                 ret = n;
1333                 if (r) {
1334                         if (!n)
1335                                 ret = -EFAULT;
1336                         goto out;
1337                 }
1338         }
1339
1340         gpa = p->gpa;
1341         nested = NULL;
1342         pgt = NULL;
1343         while (len != 0 && p->lpid >= 0) {
1344                 if (gpa >= RADIX_PGTABLE_RANGE) {
1345                         gpa = 0;
1346                         pgt = NULL;
1347                         if (nested) {
1348                                 kvmhv_put_nested(nested);
1349                                 nested = NULL;
1350                         }
1351                         p->lpid = kvmhv_nested_next_lpid(kvm, p->lpid);
1352                         p->hdr = 0;
1353                         if (p->lpid < 0)
1354                                 break;
1355                 }
1356                 if (!pgt) {
1357                         if (p->lpid == 0) {
1358                                 pgt = kvm->arch.pgtable;
1359                         } else {
1360                                 nested = kvmhv_get_nested(kvm, p->lpid, false);
1361                                 if (!nested) {
1362                                         gpa = RADIX_PGTABLE_RANGE;
1363                                         continue;
1364                                 }
1365                                 pgt = nested->shadow_pgtable;
1366                         }
1367                 }
1368                 n = 0;
1369                 if (!p->hdr) {
1370                         if (p->lpid > 0)
1371                                 n = scnprintf(p->buf, sizeof(p->buf),
1372                                               "\nNested LPID %d: ", p->lpid);
1373                         n += scnprintf(p->buf + n, sizeof(p->buf) - n,
1374                                       "pgdir: %lx\n", (unsigned long)pgt);
1375                         p->hdr = 1;
1376                         goto copy;
1377                 }
1378
1379                 pgdp = pgt + pgd_index(gpa);
1380                 p4dp = p4d_offset(pgdp, gpa);
1381                 p4d = READ_ONCE(*p4dp);
1382                 if (!(p4d_val(p4d) & _PAGE_PRESENT)) {
1383                         gpa = (gpa & P4D_MASK) + P4D_SIZE;
1384                         continue;
1385                 }
1386
1387                 pudp = pud_offset(&p4d, gpa);
1388                 pud = READ_ONCE(*pudp);
1389                 if (!(pud_val(pud) & _PAGE_PRESENT)) {
1390                         gpa = (gpa & PUD_MASK) + PUD_SIZE;
1391                         continue;
1392                 }
1393                 if (pud_val(pud) & _PAGE_PTE) {
1394                         pte = pud_val(pud);
1395                         shift = PUD_SHIFT;
1396                         goto leaf;
1397                 }
1398
1399                 pmdp = pmd_offset(&pud, gpa);
1400                 pmd = READ_ONCE(*pmdp);
1401                 if (!(pmd_val(pmd) & _PAGE_PRESENT)) {
1402                         gpa = (gpa & PMD_MASK) + PMD_SIZE;
1403                         continue;
1404                 }
1405                 if (pmd_val(pmd) & _PAGE_PTE) {
1406                         pte = pmd_val(pmd);
1407                         shift = PMD_SHIFT;
1408                         goto leaf;
1409                 }
1410
1411                 ptep = pte_offset_kernel(&pmd, gpa);
1412                 pte = pte_val(READ_ONCE(*ptep));
1413                 if (!(pte & _PAGE_PRESENT)) {
1414                         gpa += PAGE_SIZE;
1415                         continue;
1416                 }
1417                 shift = PAGE_SHIFT;
1418         leaf:
1419                 n = scnprintf(p->buf, sizeof(p->buf),
1420                               " %lx: %lx %d\n", gpa, pte, shift);
1421                 gpa += 1ul << shift;
1422         copy:
1423                 p->chars_left = n;
1424                 if (n > len)
1425                         n = len;
1426                 r = copy_to_user(buf, p->buf, n);
1427                 n -= r;
1428                 p->chars_left -= n;
1429                 p->buf_index = n;
1430                 buf += n;
1431                 len -= n;
1432                 ret += n;
1433                 if (r) {
1434                         if (!ret)
1435                                 ret = -EFAULT;
1436                         break;
1437                 }
1438         }
1439         p->gpa = gpa;
1440         if (nested)
1441                 kvmhv_put_nested(nested);
1442
1443  out:
1444         mutex_unlock(&p->mutex);
1445         return ret;
1446 }
1447
1448 static ssize_t debugfs_radix_write(struct file *file, const char __user *buf,
1449                            size_t len, loff_t *ppos)
1450 {
1451         return -EACCES;
1452 }
1453
1454 static const struct file_operations debugfs_radix_fops = {
1455         .owner   = THIS_MODULE,
1456         .open    = debugfs_radix_open,
1457         .release = debugfs_radix_release,
1458         .read    = debugfs_radix_read,
1459         .write   = debugfs_radix_write,
1460         .llseek  = generic_file_llseek,
1461 };
1462
1463 void kvmhv_radix_debugfs_init(struct kvm *kvm)
1464 {
1465         debugfs_create_file("radix", 0400, kvm->debugfs_dentry, kvm,
1466                             &debugfs_radix_fops);
1467 }
1468
1469 int kvmppc_radix_init(void)
1470 {
1471         unsigned long size = sizeof(void *) << RADIX_PTE_INDEX_SIZE;
1472
1473         kvm_pte_cache = kmem_cache_create("kvm-pte", size, size, 0, pte_ctor);
1474         if (!kvm_pte_cache)
1475                 return -ENOMEM;
1476
1477         size = sizeof(void *) << RADIX_PMD_INDEX_SIZE;
1478
1479         kvm_pmd_cache = kmem_cache_create("kvm-pmd", size, size, 0, pmd_ctor);
1480         if (!kvm_pmd_cache) {
1481                 kmem_cache_destroy(kvm_pte_cache);
1482                 return -ENOMEM;
1483         }
1484
1485         return 0;
1486 }
1487
1488 void kvmppc_radix_exit(void)
1489 {
1490         kmem_cache_destroy(kvm_pte_cache);
1491         kmem_cache_destroy(kvm_pmd_cache);
1492 }