arch/s390/kvm/gaccess.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * guest access functions
   4  *
   5  * Copyright IBM Corp. 2014
   6  *
   7  */
   8
   9 #include <linux/vmalloc.h>
  10 #include <linux/mm_types.h>
  11 #include <linux/err.h>
  12 #include <linux/pgtable.h>
  13 #include <linux/bitfield.h>
  14
  15 #include <asm/gmap.h>
  16 #include "kvm-s390.h"
  17 #include "gaccess.h"
  18 #include <asm/switch_to.h>
  19
  20 union asce {
  21         unsigned long val;
  22         struct {
  23                 unsigned long origin : 52; /* Region- or Segment-Table Origin */
  24                 unsigned long    : 2;
  25                 unsigned long g  : 1; /* Subspace Group Control */
  26                 unsigned long p  : 1; /* Private Space Control */
  27                 unsigned long s  : 1; /* Storage-Alteration-Event Control */
  28                 unsigned long x  : 1; /* Space-Switch-Event Control */
  29                 unsigned long r  : 1; /* Real-Space Control */
  30                 unsigned long    : 1;
  31                 unsigned long dt : 2; /* Designation-Type Control */
  32                 unsigned long tl : 2; /* Region- or Segment-Table Length */
  33         };
  34 };
  35
  36 enum {
  37         ASCE_TYPE_SEGMENT = 0,
  38         ASCE_TYPE_REGION3 = 1,
  39         ASCE_TYPE_REGION2 = 2,
  40         ASCE_TYPE_REGION1 = 3
  41 };
  42
  43 union region1_table_entry {
  44         unsigned long val;
  45         struct {
  46                 unsigned long rto: 52;/* Region-Table Origin */
  47                 unsigned long    : 2;
  48                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
  49                 unsigned long    : 1;
  50                 unsigned long tf : 2; /* Region-Second-Table Offset */
  51                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
  52                 unsigned long    : 1;
  53                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
  54                 unsigned long tl : 2; /* Region-Second-Table Length */
  55         };
  56 };
  57
  58 union region2_table_entry {
  59         unsigned long val;
  60         struct {
  61                 unsigned long rto: 52;/* Region-Table Origin */
  62                 unsigned long    : 2;
  63                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
  64                 unsigned long    : 1;
  65                 unsigned long tf : 2; /* Region-Third-Table Offset */
  66                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
  67                 unsigned long    : 1;
  68                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
  69                 unsigned long tl : 2; /* Region-Third-Table Length */
  70         };
  71 };
  72
  73 struct region3_table_entry_fc0 {
  74         unsigned long sto: 52;/* Segment-Table Origin */
  75         unsigned long    : 1;
  76         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
  77         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
  78         unsigned long    : 1;
  79         unsigned long tf : 2; /* Segment-Table Offset */
  80         unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
  81         unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
  82         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
  83         unsigned long tl : 2; /* Segment-Table Length */
  84 };
  85
  86 struct region3_table_entry_fc1 {
  87         unsigned long rfaa : 33; /* Region-Frame Absolute Address */
  88         unsigned long    : 14;
  89         unsigned long av : 1; /* ACCF-Validity Control */
  90         unsigned long acc: 4; /* Access-Control Bits */
  91         unsigned long f  : 1; /* Fetch-Protection Bit */
  92         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
  93         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
  94         unsigned long iep: 1; /* Instruction-Execution-Protection */
  95         unsigned long    : 2;
  96         unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
  97         unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
  98         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
  99         unsigned long    : 2;
 100 };
 101
 102 union region3_table_entry {
 103         unsigned long val;
 104         struct region3_table_entry_fc0 fc0;
 105         struct region3_table_entry_fc1 fc1;
 106         struct {
 107                 unsigned long    : 53;
 108                 unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
 109                 unsigned long    : 4;
 110                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
 111                 unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
 112                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
 113                 unsigned long    : 2;
 114         };
 115 };
 116
 117 struct segment_entry_fc0 {
 118         unsigned long pto: 53;/* Page-Table Origin */
 119         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
 120         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
 121         unsigned long    : 3;
 122         unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
 123         unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
 124         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
 125         unsigned long    : 2;
 126 };
 127
 128 struct segment_entry_fc1 {
 129         unsigned long sfaa : 44; /* Segment-Frame Absolute Address */
 130         unsigned long    : 3;
 131         unsigned long av : 1; /* ACCF-Validity Control */
 132         unsigned long acc: 4; /* Access-Control Bits */
 133         unsigned long f  : 1; /* Fetch-Protection Bit */
 134         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
 135         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
 136         unsigned long iep: 1; /* Instruction-Execution-Protection */
 137         unsigned long    : 2;
 138         unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
 139         unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
 140         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
 141         unsigned long    : 2;
 142 };
 143
 144 union segment_table_entry {
 145         unsigned long val;
 146         struct segment_entry_fc0 fc0;
 147         struct segment_entry_fc1 fc1;
 148         struct {
 149                 unsigned long    : 53;
 150                 unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
 151                 unsigned long    : 4;
 152                 unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
 153                 unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
 154                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
 155                 unsigned long    : 2;
 156         };
 157 };
 158
 159 enum {
 160         TABLE_TYPE_SEGMENT = 0,
 161         TABLE_TYPE_REGION3 = 1,
 162         TABLE_TYPE_REGION2 = 2,
 163         TABLE_TYPE_REGION1 = 3
 164 };
 165
 166 union page_table_entry {
 167         unsigned long val;
 168         struct {
 169                 unsigned long pfra : 52; /* Page-Frame Real Address */
 170                 unsigned long z  : 1; /* Zero Bit */
 171                 unsigned long i  : 1; /* Page-Invalid Bit */
 172                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
 173                 unsigned long iep: 1; /* Instruction-Execution-Protection */
 174                 unsigned long    : 8;
 175         };
 176 };
 177
 178 /*
 179  * vaddress union in order to easily decode a virtual address into its
 180  * region first index, region second index etc. parts.
 181  */
 182 union vaddress {
 183         unsigned long addr;
 184         struct {
 185                 unsigned long rfx : 11;
 186                 unsigned long rsx : 11;
 187                 unsigned long rtx : 11;
 188                 unsigned long sx  : 11;
 189                 unsigned long px  : 8;
 190                 unsigned long bx  : 12;
 191         };
 192         struct {
 193                 unsigned long rfx01 : 2;
 194                 unsigned long       : 9;
 195                 unsigned long rsx01 : 2;
 196                 unsigned long       : 9;
 197                 unsigned long rtx01 : 2;
 198                 unsigned long       : 9;
 199                 unsigned long sx01  : 2;
 200                 unsigned long       : 29;
 201         };
 202 };
 203
 204 /*
 205  * raddress union which will contain the result (real or absolute address)
 206  * after a page table walk. The rfaa, sfaa and pfra members are used to
 207  * simply assign them the value of a region, segment or page table entry.
 208  */
 209 union raddress {
 210         unsigned long addr;
 211         unsigned long rfaa : 33; /* Region-Frame Absolute Address */
 212         unsigned long sfaa : 44; /* Segment-Frame Absolute Address */
 213         unsigned long pfra : 52; /* Page-Frame Real Address */
 214 };
 215
 216 union alet {
 217         u32 val;
 218         struct {
 219                 u32 reserved : 7;
 220                 u32 p        : 1;
 221                 u32 alesn    : 8;
 222                 u32 alen     : 16;
 223         };
 224 };
 225
 226 union ald {
 227         u32 val;
 228         struct {
 229                 u32     : 1;
 230                 u32 alo : 24;
 231                 u32 all : 7;
 232         };
 233 };
 234
 235 struct ale {
 236         unsigned long i      : 1; /* ALEN-Invalid Bit */
 237         unsigned long        : 5;
 238         unsigned long fo     : 1; /* Fetch-Only Bit */
 239         unsigned long p      : 1; /* Private Bit */
 240         unsigned long alesn  : 8; /* Access-List-Entry Sequence Number */
 241         unsigned long aleax  : 16; /* Access-List-Entry Authorization Index */
 242         unsigned long        : 32;
 243         unsigned long        : 1;
 244         unsigned long asteo  : 25; /* ASN-Second-Table-Entry Origin */
 245         unsigned long        : 6;
 246         unsigned long astesn : 32; /* ASTE Sequence Number */
 247 };
 248
 249 struct aste {
 250         unsigned long i      : 1; /* ASX-Invalid Bit */
 251         unsigned long ato    : 29; /* Authority-Table Origin */
 252         unsigned long        : 1;
 253         unsigned long b      : 1; /* Base-Space Bit */
 254         unsigned long ax     : 16; /* Authorization Index */
 255         unsigned long atl    : 12; /* Authority-Table Length */
 256         unsigned long        : 2;
 257         unsigned long ca     : 1; /* Controlled-ASN Bit */
 258         unsigned long ra     : 1; /* Reusable-ASN Bit */
 259         unsigned long asce   : 64; /* Address-Space-Control Element */
 260         unsigned long ald    : 32;
 261         unsigned long astesn : 32;
 262         /* .. more fields there */
 263 };
 264
 265 int ipte_lock_held(struct kvm *kvm)
 266 {
 267         if (sclp.has_siif) {
 268                 int rc;
 269
 270                 read_lock(&kvm->arch.sca_lock);
 271                 rc = kvm_s390_get_ipte_control(kvm)->kh != 0;
 272                 read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 273                 return rc;
 274         }
 275         return kvm->arch.ipte_lock_count != 0;
 276 }
 277
 278 static void ipte_lock_simple(struct kvm *kvm)
 279 {
 280         union ipte_control old, new, *ic;
 281
 282         mutex_lock(&kvm->arch.ipte_mutex);
 283         kvm->arch.ipte_lock_count++;
 284         if (kvm->arch.ipte_lock_count > 1)
 285                 goto out;
 286 retry:
 287         read_lock(&kvm->arch.sca_lock);
 288         ic = kvm_s390_get_ipte_control(kvm);
 289         do {
 290                 old = READ_ONCE(*ic);
 291                 if (old.k) {
 292                         read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 293                         cond_resched();
 294                         goto retry;
 295                 }
 296                 new = old;
 297                 new.k = 1;
 298         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
 299         read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 300 out:
 301         mutex_unlock(&kvm->arch.ipte_mutex);
 302 }
 303
 304 static void ipte_unlock_simple(struct kvm *kvm)
 305 {
 306         union ipte_control old, new, *ic;
 307
 308         mutex_lock(&kvm->arch.ipte_mutex);
 309         kvm->arch.ipte_lock_count--;
 310         if (kvm->arch.ipte_lock_count)
 311                 goto out;
 312         read_lock(&kvm->arch.sca_lock);
 313         ic = kvm_s390_get_ipte_control(kvm);
 314         do {
 315                 old = READ_ONCE(*ic);
 316                 new = old;
 317                 new.k = 0;
 318         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
 319         read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 320         wake_up(&kvm->arch.ipte_wq);
 321 out:
 322         mutex_unlock(&kvm->arch.ipte_mutex);
 323 }
 324
 325 static void ipte_lock_siif(struct kvm *kvm)
 326 {
 327         union ipte_control old, new, *ic;
 328
 329 retry:
 330         read_lock(&kvm->arch.sca_lock);
 331         ic = kvm_s390_get_ipte_control(kvm);
 332         do {
 333                 old = READ_ONCE(*ic);
 334                 if (old.kg) {
 335                         read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 336                         cond_resched();
 337                         goto retry;
 338                 }
 339                 new = old;
 340                 new.k = 1;
 341                 new.kh++;
 342         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
 343         read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 344 }
 345
 346 static void ipte_unlock_siif(struct kvm *kvm)
 347 {
 348         union ipte_control old, new, *ic;
 349
 350         read_lock(&kvm->arch.sca_lock);
 351         ic = kvm_s390_get_ipte_control(kvm);
 352         do {
 353                 old = READ_ONCE(*ic);
 354                 new = old;
 355                 new.kh--;
 356                 if (!new.kh)
 357                         new.k = 0;
 358         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
 359         read_unlock(&kvm->arch.sca_lock);
 360         if (!new.kh)
 361                 wake_up(&kvm->arch.ipte_wq);
 362 }
 363
 364 void ipte_lock(struct kvm *kvm)
 365 {
 366         if (sclp.has_siif)
 367                 ipte_lock_siif(kvm);
 368         else
 369                 ipte_lock_simple(kvm);
 370 }
 371
 372 void ipte_unlock(struct kvm *kvm)
 373 {
 374         if (sclp.has_siif)
 375                 ipte_unlock_siif(kvm);
 376         else
 377                 ipte_unlock_simple(kvm);
 378 }
 379
 380 static int ar_translation(struct kvm_vcpu *vcpu, union asce *asce, u8 ar,
 381                           enum gacc_mode mode)
 382 {
 383         union alet alet;
 384         struct ale ale;
 385         struct aste aste;
 386         unsigned long ald_addr, authority_table_addr;
 387         union ald ald;
 388         int eax, rc;
 389         u8 authority_table;
 390
 391         if (ar >= NUM_ACRS)
 392                 return -EINVAL;
 393
 394         save_access_regs(vcpu->run->s.regs.acrs);
 395         alet.val = vcpu->run->s.regs.acrs[ar];
 396
 397         if (ar == 0 || alet.val == 0) {
 398                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
 399                 return 0;
 400         } else if (alet.val == 1) {
 401                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[7];
 402                 return 0;
 403         }
 404
 405         if (alet.reserved)
 406                 return PGM_ALET_SPECIFICATION;
 407
 408         if (alet.p)
 409                 ald_addr = vcpu->arch.sie_block->gcr[5];
 410         else
 411                 ald_addr = vcpu->arch.sie_block->gcr[2];
 412         ald_addr &= 0x7fffffc0;
 413
 414         rc = read_guest_real(vcpu, ald_addr + 16, &ald.val, sizeof(union ald));
 415         if (rc)
 416                 return rc;
 417
 418         if (alet.alen / 8 > ald.all)
 419                 return PGM_ALEN_TRANSLATION;
 420
 421         if (0x7fffffff - ald.alo * 128 < alet.alen * 16)
 422                 return PGM_ADDRESSING;
 423
 424         rc = read_guest_real(vcpu, ald.alo * 128 + alet.alen * 16, &ale,
 425                              sizeof(struct ale));
 426         if (rc)
 427                 return rc;
 428
 429         if (ale.i == 1)
 430                 return PGM_ALEN_TRANSLATION;
 431         if (ale.alesn != alet.alesn)
 432                 return PGM_ALE_SEQUENCE;
 433
 434         rc = read_guest_real(vcpu, ale.asteo * 64, &aste, sizeof(struct aste));
 435         if (rc)
 436                 return rc;
 437
 438         if (aste.i)
 439                 return PGM_ASTE_VALIDITY;
 440         if (aste.astesn != ale.astesn)
 441                 return PGM_ASTE_SEQUENCE;
 442
 443         if (ale.p == 1) {
 444                 eax = (vcpu->arch.sie_block->gcr[8] >> 16) & 0xffff;
 445                 if (ale.aleax != eax) {
 446                         if (eax / 16 > aste.atl)
 447                                 return PGM_EXTENDED_AUTHORITY;
 448
 449                         authority_table_addr = aste.ato * 4 + eax / 4;
 450
 451                         rc = read_guest_real(vcpu, authority_table_addr,
 452                                              &authority_table,
 453                                              sizeof(u8));
 454                         if (rc)
 455                                 return rc;
 456
 457                         if ((authority_table & (0x40 >> ((eax & 3) * 2))) == 0)
 458                                 return PGM_EXTENDED_AUTHORITY;
 459                 }
 460         }
 461
 462         if (ale.fo == 1 && mode == GACC_STORE)
 463                 return PGM_PROTECTION;
 464
 465         asce->val = aste.asce;
 466         return 0;
 467 }
 468
 469 struct trans_exc_code_bits {
 470         unsigned long addr : 52; /* Translation-exception Address */
 471         unsigned long fsi  : 2;  /* Access Exception Fetch/Store Indication */
 472         unsigned long      : 2;
 473         unsigned long b56  : 1;
 474         unsigned long      : 3;
 475         unsigned long b60  : 1;
 476         unsigned long b61  : 1;
 477         unsigned long as   : 2;  /* ASCE Identifier */
 478 };
 479
 480 enum {
 481         FSI_UNKNOWN = 0, /* Unknown wether fetch or store */
 482         FSI_STORE   = 1, /* Exception was due to store operation */
 483         FSI_FETCH   = 2  /* Exception was due to fetch operation */
 484 };
 485
 486 enum prot_type {
 487         PROT_TYPE_LA   = 0,
 488         PROT_TYPE_KEYC = 1,
 489         PROT_TYPE_ALC  = 2,
 490         PROT_TYPE_DAT  = 3,
 491         PROT_TYPE_IEP  = 4,
 492         /* Dummy value for passing an initialized value when code != PGM_PROTECTION */
 493         PROT_NONE,
 494 };
 495
 496 static int trans_exc_ending(struct kvm_vcpu *vcpu, int code, unsigned long gva, u8 ar,
 497                             enum gacc_mode mode, enum prot_type prot, bool terminate)
 498 {
 499         struct kvm_s390_pgm_info *pgm = &vcpu->arch.pgm;
 500         struct trans_exc_code_bits *tec;
 501
 502         memset(pgm, 0, sizeof(*pgm));
 503         pgm->code = code;
 504         tec = (struct trans_exc_code_bits *)&pgm->trans_exc_code;
 505
 506         switch (code) {
 507         case PGM_PROTECTION:
 508                 switch (prot) {
 509                 case PROT_NONE:
 510                         /* We should never get here, acts like termination */
 511                         WARN_ON_ONCE(1);
 512                         break;
 513                 case PROT_TYPE_IEP:
 514                         tec->b61 = 1;
 515                         fallthrough;
 516                 case PROT_TYPE_LA:
 517                         tec->b56 = 1;
 518                         break;
 519                 case PROT_TYPE_KEYC:
 520                         tec->b60 = 1;
 521                         break;
 522                 case PROT_TYPE_ALC:
 523                         tec->b60 = 1;
 524                         fallthrough;
 525                 case PROT_TYPE_DAT:
 526                         tec->b61 = 1;
 527                         break;
 528                 }
 529                 if (terminate) {
 530                         tec->b56 = 0;
 531                         tec->b60 = 0;
 532                         tec->b61 = 0;
 533                 }
 534                 fallthrough;
 535         case PGM_ASCE_TYPE:
 536         case PGM_PAGE_TRANSLATION:
 537         case PGM_REGION_FIRST_TRANS:
 538         case PGM_REGION_SECOND_TRANS:
 539         case PGM_REGION_THIRD_TRANS:
 540         case PGM_SEGMENT_TRANSLATION:
 541                 /*
 542                  * op_access_id only applies to MOVE_PAGE -> set bit 61
 543                  * exc_access_id has to be set to 0 for some instructions. Both
 544                  * cases have to be handled by the caller.
 545                  */
 546                 tec->addr = gva >> PAGE_SHIFT;
 547                 tec->fsi = mode == GACC_STORE ? FSI_STORE : FSI_FETCH;
 548                 tec->as = psw_bits(vcpu->arch.sie_block->gpsw).as;
 549                 fallthrough;
 550         case PGM_ALEN_TRANSLATION:
 551         case PGM_ALE_SEQUENCE:
 552         case PGM_ASTE_VALIDITY:
 553         case PGM_ASTE_SEQUENCE:
 554         case PGM_EXTENDED_AUTHORITY:
 555                 /*
 556                  * We can always store exc_access_id, as it is
 557                  * undefined for non-ar cases. It is undefined for
 558                  * most DAT protection exceptions.
 559                  */
 560                 pgm->exc_access_id = ar;
 561                 break;
 562         }
 563         return code;
 564 }
 565
 566 static int trans_exc(struct kvm_vcpu *vcpu, int code, unsigned long gva, u8 ar,
 567                      enum gacc_mode mode, enum prot_type prot)
 568 {
 569         return trans_exc_ending(vcpu, code, gva, ar, mode, prot, false);
 570 }
 571
 572 static int get_vcpu_asce(struct kvm_vcpu *vcpu, union asce *asce,
 573                          unsigned long ga, u8 ar, enum gacc_mode mode)
 574 {
 575         int rc;
 576         struct psw_bits psw = psw_bits(vcpu->arch.sie_block->gpsw);
 577
 578         if (!psw.dat) {
 579                 asce->val = 0;
 580                 asce->r = 1;
 581                 return 0;
 582         }
 583
 584         if ((mode == GACC_IFETCH) && (psw.as != PSW_BITS_AS_HOME))
 585                 psw.as = PSW_BITS_AS_PRIMARY;
 586
 587         switch (psw.as) {
 588         case PSW_BITS_AS_PRIMARY:
 589                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
 590                 return 0;
 591         case PSW_BITS_AS_SECONDARY:
 592                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[7];
 593                 return 0;
 594         case PSW_BITS_AS_HOME:
 595                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[13];
 596                 return 0;
 597         case PSW_BITS_AS_ACCREG:
 598                 rc = ar_translation(vcpu, asce, ar, mode);
 599                 if (rc > 0)
 600                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, PROT_TYPE_ALC);
 601                 return rc;
 602         }
 603         return 0;
 604 }
 605
 606 static int deref_table(struct kvm *kvm, unsigned long gpa, unsigned long *val)
 607 {
 608         return kvm_read_guest(kvm, gpa, val, sizeof(*val));
 609 }
 610
 611 /**
 612  * guest_translate - translate a guest virtual into a guest absolute address
 613  * @vcpu: virtual cpu
 614  * @gva: guest virtual address
 615  * @gpa: points to where guest physical (absolute) address should be stored
 616  * @asce: effective asce
 617  * @mode: indicates the access mode to be used
 618  * @prot: returns the type for protection exceptions
 619  *
 620  * Translate a guest virtual address into a guest absolute address by means
 621  * of dynamic address translation as specified by the architecture.
 622  * If the resulting absolute address is not available in the configuration
 623  * an addressing exception is indicated and @gpa will not be changed.
 624  *
 625  * Returns: - zero on success; @gpa contains the resulting absolute address
 626  *          - a negative value if guest access failed due to e.g. broken
 627  *            guest mapping
 628  *          - a positve value if an access exception happened. In this case
 629  *            the returned value is the program interruption code as defined
 630  *            by the architecture
 631  */
 632 static unsigned long guest_translate(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva,
 633                                      unsigned long *gpa, const union asce asce,
 634                                      enum gacc_mode mode, enum prot_type *prot)
 635 {
 636         union vaddress vaddr = {.addr = gva};
 637         union raddress raddr = {.addr = gva};
 638         union page_table_entry pte;
 639         int dat_protection = 0;
 640         int iep_protection = 0;
 641         union ctlreg0 ctlreg0;
 642         unsigned long ptr;
 643         int edat1, edat2, iep;
 644
 645         ctlreg0.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0];
 646         edat1 = ctlreg0.edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8);
 647         edat2 = edat1 && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78);
 648         iep = ctlreg0.iep && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 130);
 649         if (asce.r)
 650                 goto real_address;
 651         ptr = asce.origin * PAGE_SIZE;
 652         switch (asce.dt) {
 653         case ASCE_TYPE_REGION1:
 654                 if (vaddr.rfx01 > asce.tl)
 655                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
 656                 ptr += vaddr.rfx * 8;
 657                 break;
 658         case ASCE_TYPE_REGION2:
 659                 if (vaddr.rfx)
 660                         return PGM_ASCE_TYPE;
 661                 if (vaddr.rsx01 > asce.tl)
 662                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
 663                 ptr += vaddr.rsx * 8;
 664                 break;
 665         case ASCE_TYPE_REGION3:
 666                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx)
 667                         return PGM_ASCE_TYPE;
 668                 if (vaddr.rtx01 > asce.tl)
 669                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
 670                 ptr += vaddr.rtx * 8;
 671                 break;
 672         case ASCE_TYPE_SEGMENT:
 673                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx || vaddr.rtx)
 674                         return PGM_ASCE_TYPE;
 675                 if (vaddr.sx01 > asce.tl)
 676                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
 677                 ptr += vaddr.sx * 8;
 678                 break;
 679         }
 680         switch (asce.dt) {
 681         case ASCE_TYPE_REGION1: {
 682                 union region1_table_entry rfte;
 683
 684                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
 685                         return PGM_ADDRESSING;
 686                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rfte.val))
 687                         return -EFAULT;
 688                 if (rfte.i)
 689                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
 690                 if (rfte.tt != TABLE_TYPE_REGION1)
 691                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 692                 if (vaddr.rsx01 < rfte.tf || vaddr.rsx01 > rfte.tl)
 693                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
 694                 if (edat1)
 695                         dat_protection |= rfte.p;
 696                 ptr = rfte.rto * PAGE_SIZE + vaddr.rsx * 8;
 697         }
 698                 fallthrough;
 699         case ASCE_TYPE_REGION2: {
 700                 union region2_table_entry rste;
 701
 702                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
 703                         return PGM_ADDRESSING;
 704                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rste.val))
 705                         return -EFAULT;
 706                 if (rste.i)
 707                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
 708                 if (rste.tt != TABLE_TYPE_REGION2)
 709                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 710                 if (vaddr.rtx01 < rste.tf || vaddr.rtx01 > rste.tl)
 711                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
 712                 if (edat1)
 713                         dat_protection |= rste.p;
 714                 ptr = rste.rto * PAGE_SIZE + vaddr.rtx * 8;
 715         }
 716                 fallthrough;
 717         case ASCE_TYPE_REGION3: {
 718                 union region3_table_entry rtte;
 719
 720                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
 721                         return PGM_ADDRESSING;
 722                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rtte.val))
 723                         return -EFAULT;
 724                 if (rtte.i)
 725                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
 726                 if (rtte.tt != TABLE_TYPE_REGION3)
 727                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 728                 if (rtte.cr && asce.p && edat2)
 729                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 730                 if (rtte.fc && edat2) {
 731                         dat_protection |= rtte.fc1.p;
 732                         iep_protection = rtte.fc1.iep;
 733                         raddr.rfaa = rtte.fc1.rfaa;
 734                         goto absolute_address;
 735                 }
 736                 if (vaddr.sx01 < rtte.fc0.tf)
 737                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
 738                 if (vaddr.sx01 > rtte.fc0.tl)
 739                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
 740                 if (edat1)
 741                         dat_protection |= rtte.fc0.p;
 742                 ptr = rtte.fc0.sto * PAGE_SIZE + vaddr.sx * 8;
 743         }
 744                 fallthrough;
 745         case ASCE_TYPE_SEGMENT: {
 746                 union segment_table_entry ste;
 747
 748                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
 749                         return PGM_ADDRESSING;
 750                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &ste.val))
 751                         return -EFAULT;
 752                 if (ste.i)
 753                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
 754                 if (ste.tt != TABLE_TYPE_SEGMENT)
 755                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 756                 if (ste.cs && asce.p)
 757                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 758                 if (ste.fc && edat1) {
 759                         dat_protection |= ste.fc1.p;
 760                         iep_protection = ste.fc1.iep;
 761                         raddr.sfaa = ste.fc1.sfaa;
 762                         goto absolute_address;
 763                 }
 764                 dat_protection |= ste.fc0.p;
 765                 ptr = ste.fc0.pto * (PAGE_SIZE / 2) + vaddr.px * 8;
 766         }
 767         }
 768         if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
 769                 return PGM_ADDRESSING;
 770         if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &pte.val))
 771                 return -EFAULT;
 772         if (pte.i)
 773                 return PGM_PAGE_TRANSLATION;
 774         if (pte.z)
 775                 return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 776         dat_protection |= pte.p;
 777         iep_protection = pte.iep;
 778         raddr.pfra = pte.pfra;
 779 real_address:
 780         raddr.addr = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, raddr.addr);
 781 absolute_address:
 782         if (mode == GACC_STORE && dat_protection) {
 783                 *prot = PROT_TYPE_DAT;
 784                 return PGM_PROTECTION;
 785         }
 786         if (mode == GACC_IFETCH && iep_protection && iep) {
 787                 *prot = PROT_TYPE_IEP;
 788                 return PGM_PROTECTION;
 789         }
 790         if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, raddr.addr))
 791                 return PGM_ADDRESSING;
 792         *gpa = raddr.addr;
 793         return 0;
 794 }
 795
 796 static inline int is_low_address(unsigned long ga)
 797 {
 798         /* Check for address ranges 0..511 and 4096..4607 */
 799         return (ga & ~0x11fful) == 0;
 800 }
 801
 802 static int low_address_protection_enabled(struct kvm_vcpu *vcpu,
 803                                           const union asce asce)
 804 {
 805         union ctlreg0 ctlreg0 = {.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0]};
 806         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
 807
 808         if (!ctlreg0.lap)
 809                 return 0;
 810         if (psw_bits(*psw).dat && asce.p)
 811                 return 0;
 812         return 1;
 813 }
 814
 815 static int vm_check_access_key(struct kvm *kvm, u8 access_key,
 816                                enum gacc_mode mode, gpa_t gpa)
 817 {
 818         u8 storage_key, access_control;
 819         bool fetch_protected;
 820         unsigned long hva;
 821         int r;
 822
 823         if (access_key == 0)
 824                 return 0;
 825
 826         hva = gfn_to_hva(kvm, gpa_to_gfn(gpa));
 827         if (kvm_is_error_hva(hva))
 828                 return PGM_ADDRESSING;
 829
 830         mmap_read_lock(current->mm);
 831         r = get_guest_storage_key(current->mm, hva, &storage_key);
 832         mmap_read_unlock(current->mm);
 833         if (r)
 834                 return r;
 835         access_control = FIELD_GET(_PAGE_ACC_BITS, storage_key);
 836         if (access_control == access_key)
 837                 return 0;
 838         fetch_protected = storage_key & _PAGE_FP_BIT;
 839         if ((mode == GACC_FETCH || mode == GACC_IFETCH) && !fetch_protected)
 840                 return 0;
 841         return PGM_PROTECTION;
 842 }
 843
 844 static bool fetch_prot_override_applicable(struct kvm_vcpu *vcpu, enum gacc_mode mode,
 845                                            union asce asce)
 846 {
 847         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
 848         unsigned long override;
 849
 850         if (mode == GACC_FETCH || mode == GACC_IFETCH) {
 851                 /* check if fetch protection override enabled */
 852                 override = vcpu->arch.sie_block->gcr[0];
 853                 override &= CR0_FETCH_PROTECTION_OVERRIDE;
 854                 /* not applicable if subject to DAT && private space */
 855                 override = override && !(psw_bits(*psw).dat && asce.p);
 856                 return override;
 857         }
 858         return false;
 859 }
 860
 861 static bool fetch_prot_override_applies(unsigned long ga, unsigned int len)
 862 {
 863         return ga < 2048 && ga + len <= 2048;
 864 }
 865
 866 static bool storage_prot_override_applicable(struct kvm_vcpu *vcpu)
 867 {
 868         /* check if storage protection override enabled */
 869         return vcpu->arch.sie_block->gcr[0] & CR0_STORAGE_PROTECTION_OVERRIDE;
 870 }
 871
 872 static bool storage_prot_override_applies(u8 access_control)
 873 {
 874         /* matches special storage protection override key (9) -> allow */
 875         return access_control == PAGE_SPO_ACC;
 876 }
 877
 878 static int vcpu_check_access_key(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 access_key,
 879                                  enum gacc_mode mode, union asce asce, gpa_t gpa,
 880                                  unsigned long ga, unsigned int len)
 881 {
 882         u8 storage_key, access_control;
 883         unsigned long hva;
 884         int r;
 885
 886         /* access key 0 matches any storage key -> allow */
 887         if (access_key == 0)
 888                 return 0;
 889         /*
 890          * caller needs to ensure that gfn is accessible, so we can
 891          * assume that this cannot fail
 892          */
 893         hva = gfn_to_hva(vcpu->kvm, gpa_to_gfn(gpa));
 894         mmap_read_lock(current->mm);
 895         r = get_guest_storage_key(current->mm, hva, &storage_key);
 896         mmap_read_unlock(current->mm);
 897         if (r)
 898                 return r;
 899         access_control = FIELD_GET(_PAGE_ACC_BITS, storage_key);
 900         /* access key matches storage key -> allow */
 901         if (access_control == access_key)
 902                 return 0;
 903         if (mode == GACC_FETCH || mode == GACC_IFETCH) {
 904                 /* it is a fetch and fetch protection is off -> allow */
 905                 if (!(storage_key & _PAGE_FP_BIT))
 906                         return 0;
 907                 if (fetch_prot_override_applicable(vcpu, mode, asce) &&
 908                     fetch_prot_override_applies(ga, len))
 909                         return 0;
 910         }
 911         if (storage_prot_override_applicable(vcpu) &&
 912             storage_prot_override_applies(access_control))
 913                 return 0;
 914         return PGM_PROTECTION;
 915 }
 916
 917 /**
 918  * guest_range_to_gpas() - Calculate guest physical addresses of page fragments
 919  * covering a logical range
 920  * @vcpu: virtual cpu
 921  * @ga: guest address, start of range
 922  * @ar: access register
 923  * @gpas: output argument, may be NULL
 924  * @len: length of range in bytes
 925  * @asce: address-space-control element to use for translation
 926  * @mode: access mode
 927  * @access_key: access key to mach the range's storage keys against
 928  *
 929  * Translate a logical range to a series of guest absolute addresses,
 930  * such that the concatenation of page fragments starting at each gpa make up
 931  * the whole range.
 932  * The translation is performed as if done by the cpu for the given @asce, @ar,
 933  * @mode and state of the @vcpu.
 934  * If the translation causes an exception, its program interruption code is
 935  * returned and the &struct kvm_s390_pgm_info pgm member of @vcpu is modified
 936  * such that a subsequent call to kvm_s390_inject_prog_vcpu() will inject
 937  * a correct exception into the guest.
 938  * The resulting gpas are stored into @gpas, unless it is NULL.
 939  *
 940  * Note: All fragments except the first one start at the beginning of a page.
 941  *       When deriving the boundaries of a fragment from a gpa, all but the last
 942  *       fragment end at the end of the page.
 943  *
 944  * Return:
 945  * * 0          - success
 946  * * <0         - translation could not be performed, for example if  guest
 947  *                memory could not be accessed
 948  * * >0         - an access exception occurred. In this case the returned value
 949  *                is the program interruption code and the contents of pgm may
 950  *                be used to inject an exception into the guest.
 951  */
 952 static int guest_range_to_gpas(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long ga, u8 ar,
 953                                unsigned long *gpas, unsigned long len,
 954                                const union asce asce, enum gacc_mode mode,
 955                                u8 access_key)
 956 {
 957         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
 958         unsigned int offset = offset_in_page(ga);
 959         unsigned int fragment_len;
 960         int lap_enabled, rc = 0;
 961         enum prot_type prot;
 962         unsigned long gpa;
 963
 964         lap_enabled = low_address_protection_enabled(vcpu, asce);
 965         while (min(PAGE_SIZE - offset, len) > 0) {
 966                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset, len);
 967                 ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga);
 968                 if (mode == GACC_STORE && lap_enabled && is_low_address(ga))
 969                         return trans_exc(vcpu, PGM_PROTECTION, ga, ar, mode,
 970                                          PROT_TYPE_LA);
 971                 if (psw_bits(*psw).dat) {
 972                         rc = guest_translate(vcpu, ga, &gpa, asce, mode, &prot);
 973                         if (rc < 0)
 974                                 return rc;
 975                 } else {
 976                         gpa = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, ga);
 977                         if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, gpa)) {
 978                                 rc = PGM_ADDRESSING;
 979                                 prot = PROT_NONE;
 980                         }
 981                 }
 982                 if (rc)
 983                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, prot);
 984                 rc = vcpu_check_access_key(vcpu, access_key, mode, asce, gpa, ga,
 985                                            fragment_len);
 986                 if (rc)
 987                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, PROT_TYPE_KEYC);
 988                 if (gpas)
 989                         *gpas++ = gpa;
 990                 offset = 0;
 991                 ga += fragment_len;
 992                 len -= fragment_len;
 993         }
 994         return 0;
 995 }
 996
 997 static int access_guest_page(struct kvm *kvm, enum gacc_mode mode, gpa_t gpa,
 998                              void *data, unsigned int len)
 999 {
1000         const unsigned int offset = offset_in_page(gpa);
1001         const gfn_t gfn = gpa_to_gfn(gpa);
1002         int rc;
1003
1004         if (mode == GACC_STORE)
1005                 rc = kvm_write_guest_page(kvm, gfn, data, offset, len);
1006         else
1007                 rc = kvm_read_guest_page(kvm, gfn, data, offset, len);
1008         return rc;
1009 }
1010
1011 static int
1012 access_guest_page_with_key(struct kvm *kvm, enum gacc_mode mode, gpa_t gpa,
1013                            void *data, unsigned int len, u8 access_key)
1014 {
1015         struct kvm_memory_slot *slot;
1016         bool writable;
1017         gfn_t gfn;
1018         hva_t hva;
1019         int rc;
1020
1021         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
1022         slot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
1023         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(slot, gfn, &writable);
1024
1025         if (kvm_is_error_hva(hva))
1026                 return PGM_ADDRESSING;
1027         /*
1028          * Check if it's a ro memslot, even tho that can't occur (they're unsupported).
1029          * Don't try to actually handle that case.
1030          */
1031         if (!writable && mode == GACC_STORE)
1032                 return -EOPNOTSUPP;
1033         hva += offset_in_page(gpa);
1034         if (mode == GACC_STORE)
1035                 rc = copy_to_user_key((void __user *)hva, data, len, access_key);
1036         else
1037                 rc = copy_from_user_key(data, (void __user *)hva, len, access_key);
1038         if (rc)
1039                 return PGM_PROTECTION;
1040         if (mode == GACC_STORE)
1041                 mark_page_dirty_in_slot(kvm, slot, gfn);
1042         return 0;
1043 }
1044
1045 int access_guest_abs_with_key(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data,
1046                               unsigned long len, enum gacc_mode mode, u8 access_key)
1047 {
1048         int offset = offset_in_page(gpa);
1049         int fragment_len;
1050         int rc;
1051
1052         while (min(PAGE_SIZE - offset, len) > 0) {
1053                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset, len);
1054                 rc = access_guest_page_with_key(kvm, mode, gpa, data, fragment_len, access_key);
1055                 if (rc)
1056                         return rc;
1057                 offset = 0;
1058                 len -= fragment_len;
1059                 data += fragment_len;
1060                 gpa += fragment_len;
1061         }
1062         return 0;
1063 }
1064
1065 int access_guest_with_key(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long ga, u8 ar,
1066                           void *data, unsigned long len, enum gacc_mode mode,
1067                           u8 access_key)
1068 {
1069         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
1070         unsigned long nr_pages, idx;
1071         unsigned long gpa_array[2];
1072         unsigned int fragment_len;
1073         unsigned long *gpas;
1074         enum prot_type prot;
1075         int need_ipte_lock;
1076         union asce asce;
1077         bool try_storage_prot_override;
1078         bool try_fetch_prot_override;
1079         int rc;
1080
1081         if (!len)
1082                 return 0;
1083         ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga);
1084         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, ga, ar, mode);
1085         if (rc)
1086                 return rc;
1087         nr_pages = (((ga & ~PAGE_MASK) + len - 1) >> PAGE_SHIFT) + 1;
1088         gpas = gpa_array;
1089         if (nr_pages > ARRAY_SIZE(gpa_array))
1090                 gpas = vmalloc(array_size(nr_pages, sizeof(unsigned long)));
1091         if (!gpas)
1092                 return -ENOMEM;
1093         try_fetch_prot_override = fetch_prot_override_applicable(vcpu, mode, asce);
1094         try_storage_prot_override = storage_prot_override_applicable(vcpu);
1095         need_ipte_lock = psw_bits(*psw).dat && !asce.r;
1096         if (need_ipte_lock)
1097                 ipte_lock(vcpu->kvm);
1098         /*
1099          * Since we do the access further down ultimately via a move instruction
1100          * that does key checking and returns an error in case of a protection
1101          * violation, we don't need to do the check during address translation.
1102          * Skip it by passing access key 0, which matches any storage key,
1103          * obviating the need for any further checks. As a result the check is
1104          * handled entirely in hardware on access, we only need to take care to
1105          * forego key protection checking if fetch protection override applies or
1106          * retry with the special key 9 in case of storage protection override.
1107          */
1108         rc = guest_range_to_gpas(vcpu, ga, ar, gpas, len, asce, mode, 0);
1109         if (rc)
1110                 goto out_unlock;
1111         for (idx = 0; idx < nr_pages; idx++) {
1112                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset_in_page(gpas[idx]), len);
1113                 if (try_fetch_prot_override && fetch_prot_override_applies(ga, fragment_len)) {
1114                         rc = access_guest_page(vcpu->kvm, mode, gpas[idx],
1115                                                data, fragment_len);
1116                 } else {
1117                         rc = access_guest_page_with_key(vcpu->kvm, mode, gpas[idx],
1118                                                         data, fragment_len, access_key);
1119                 }
1120                 if (rc == PGM_PROTECTION && try_storage_prot_override)
1121                         rc = access_guest_page_with_key(vcpu->kvm, mode, gpas[idx],
1122                                                         data, fragment_len, PAGE_SPO_ACC);
1123                 if (rc)
1124                         break;
1125                 len -= fragment_len;
1126                 data += fragment_len;
1127                 ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga + fragment_len);
1128         }
1129         if (rc > 0) {
1130                 bool terminate = (mode == GACC_STORE) && (idx > 0);
1131
1132                 if (rc == PGM_PROTECTION)
1133                         prot = PROT_TYPE_KEYC;
1134                 else
1135                         prot = PROT_NONE;
1136                 rc = trans_exc_ending(vcpu, rc, ga, ar, mode, prot, terminate);
1137         }
1138 out_unlock:
1139         if (need_ipte_lock)
1140                 ipte_unlock(vcpu->kvm);
1141         if (nr_pages > ARRAY_SIZE(gpa_array))
1142                 vfree(gpas);
1143         return rc;
1144 }
1145
1146 int access_guest_real(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gra,
1147                       void *data, unsigned long len, enum gacc_mode mode)
1148 {
1149         unsigned int fragment_len;
1150         unsigned long gpa;
1151         int rc = 0;
1152
1153         while (len && !rc) {
1154                 gpa = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, gra);
1155                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset_in_page(gpa), len);
1156                 rc = access_guest_page(vcpu->kvm, mode, gpa, data, fragment_len);
1157                 len -= fragment_len;
1158                 gra += fragment_len;
1159                 data += fragment_len;
1160         }
1161         return rc;
1162 }
1163
1164 /**
1165  * guest_translate_address_with_key - translate guest logical into guest absolute address
1166  * @vcpu: virtual cpu
1167  * @gva: Guest virtual address
1168  * @ar: Access register
1169  * @gpa: Guest physical address
1170  * @mode: Translation access mode
1171  * @access_key: access key to mach the storage key with
1172  *
1173  * Parameter semantics are the same as the ones from guest_translate.
1174  * The memory contents at the guest address are not changed.
1175  *
1176  * Note: The IPTE lock is not taken during this function, so the caller
1177  * has to take care of this.
1178  */
1179 int guest_translate_address_with_key(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva, u8 ar,
1180                                      unsigned long *gpa, enum gacc_mode mode,
1181                                      u8 access_key)
1182 {
1183         union asce asce;
1184         int rc;
1185
1186         gva = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, gva);
1187         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, gva, ar, mode);
1188         if (rc)
1189                 return rc;
1190         return guest_range_to_gpas(vcpu, gva, ar, gpa, 1, asce, mode,
1191                                    access_key);
1192 }
1193
1194 /**
1195  * check_gva_range - test a range of guest virtual addresses for accessibility
1196  * @vcpu: virtual cpu
1197  * @gva: Guest virtual address
1198  * @ar: Access register
1199  * @length: Length of test range
1200  * @mode: Translation access mode
1201  * @access_key: access key to mach the storage keys with
1202  */
1203 int check_gva_range(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva, u8 ar,
1204                     unsigned long length, enum gacc_mode mode, u8 access_key)
1205 {
1206         union asce asce;
1207         int rc = 0;
1208
1209         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, gva, ar, mode);
1210         if (rc)
1211                 return rc;
1212         ipte_lock(vcpu->kvm);
1213         rc = guest_range_to_gpas(vcpu, gva, ar, NULL, length, asce, mode,
1214                                  access_key);
1215         ipte_unlock(vcpu->kvm);
1216
1217         return rc;
1218 }
1219
1220 /**
1221  * check_gpa_range - test a range of guest physical addresses for accessibility
1222  * @kvm: virtual machine instance
1223  * @gpa: guest physical address
1224  * @length: length of test range
1225  * @mode: access mode to test, relevant for storage keys
1226  * @access_key: access key to mach the storage keys with
1227  */
1228 int check_gpa_range(struct kvm *kvm, unsigned long gpa, unsigned long length,
1229                     enum gacc_mode mode, u8 access_key)
1230 {
1231         unsigned int fragment_len;
1232         int rc = 0;
1233
1234         while (length && !rc) {
1235                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset_in_page(gpa), length);
1236                 rc = vm_check_access_key(kvm, access_key, mode, gpa);
1237                 length -= fragment_len;
1238                 gpa += fragment_len;
1239         }
1240         return rc;
1241 }
1242
1243 /**
1244  * kvm_s390_check_low_addr_prot_real - check for low-address protection
1245  * @vcpu: virtual cpu
1246  * @gra: Guest real address
1247  *
1248  * Checks whether an address is subject to low-address protection and set
1249  * up vcpu->arch.pgm accordingly if necessary.
1250  *
1251  * Return: 0 if no protection exception, or PGM_PROTECTION if protected.
1252  */
1253 int kvm_s390_check_low_addr_prot_real(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gra)
1254 {
1255         union ctlreg0 ctlreg0 = {.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0]};
1256
1257         if (!ctlreg0.lap || !is_low_address(gra))
1258                 return 0;
1259         return trans_exc(vcpu, PGM_PROTECTION, gra, 0, GACC_STORE, PROT_TYPE_LA);
1260 }
1261
1262 /**
1263  * kvm_s390_shadow_tables - walk the guest page table and create shadow tables
1264  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1265  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1266  * @pgt: pointer to the beginning of the page table for the given address if
1267  *       successful (return value 0), or to the first invalid DAT entry in
1268  *       case of exceptions (return value > 0)
1269  * @dat_protection: referenced memory is write protected
1270  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1271  */
1272 static int kvm_s390_shadow_tables(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
1273                                   unsigned long *pgt, int *dat_protection,
1274                                   int *fake)
1275 {
1276         struct kvm *kvm;
1277         struct gmap *parent;
1278         union asce asce;
1279         union vaddress vaddr;
1280         unsigned long ptr;
1281         int rc;
1282
1283         *fake = 0;
1284         *dat_protection = 0;
1285         kvm = sg->private;
1286         parent = sg->parent;
1287         vaddr.addr = saddr;
1288         asce.val = sg->orig_asce;
1289         ptr = asce.origin * PAGE_SIZE;
1290         if (asce.r) {
1291                 *fake = 1;
1292                 ptr = 0;
1293                 asce.dt = ASCE_TYPE_REGION1;
1294         }
1295         switch (asce.dt) {
1296         case ASCE_TYPE_REGION1:
1297                 if (vaddr.rfx01 > asce.tl && !*fake)
1298                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
1299                 break;
1300         case ASCE_TYPE_REGION2:
1301                 if (vaddr.rfx)
1302                         return PGM_ASCE_TYPE;
1303                 if (vaddr.rsx01 > asce.tl)
1304                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1305                 break;
1306         case ASCE_TYPE_REGION3:
1307                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx)
1308                         return PGM_ASCE_TYPE;
1309                 if (vaddr.rtx01 > asce.tl)
1310                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1311                 break;
1312         case ASCE_TYPE_SEGMENT:
1313                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx || vaddr.rtx)
1314                         return PGM_ASCE_TYPE;
1315                 if (vaddr.sx01 > asce.tl)
1316                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1317                 break;
1318         }
1319
1320         switch (asce.dt) {
1321         case ASCE_TYPE_REGION1: {
1322                 union region1_table_entry rfte;
1323
1324                 if (*fake) {
1325                         ptr += vaddr.rfx * _REGION1_SIZE;
1326                         rfte.val = ptr;
1327                         goto shadow_r2t;
1328                 }
1329                 *pgt = ptr + vaddr.rfx * 8;
1330                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rfx * 8, &rfte.val);
1331                 if (rc)
1332                         return rc;
1333                 if (rfte.i)
1334                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
1335                 if (rfte.tt != TABLE_TYPE_REGION1)
1336                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1337                 if (vaddr.rsx01 < rfte.tf || vaddr.rsx01 > rfte.tl)
1338                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1339                 if (sg->edat_level >= 1)
1340                         *dat_protection |= rfte.p;
1341                 ptr = rfte.rto * PAGE_SIZE;
1342 shadow_r2t:
1343                 rc = gmap_shadow_r2t(sg, saddr, rfte.val, *fake);
1344                 if (rc)
1345                         return rc;
1346                 kvm->stat.gmap_shadow_r1_entry++;
1347         }
1348                 fallthrough;
1349         case ASCE_TYPE_REGION2: {
1350                 union region2_table_entry rste;
1351
1352                 if (*fake) {
1353                         ptr += vaddr.rsx * _REGION2_SIZE;
1354                         rste.val = ptr;
1355                         goto shadow_r3t;
1356                 }
1357                 *pgt = ptr + vaddr.rsx * 8;
1358                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rsx * 8, &rste.val);
1359                 if (rc)
1360                         return rc;
1361                 if (rste.i)
1362                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1363                 if (rste.tt != TABLE_TYPE_REGION2)
1364                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1365                 if (vaddr.rtx01 < rste.tf || vaddr.rtx01 > rste.tl)
1366                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1367                 if (sg->edat_level >= 1)
1368                         *dat_protection |= rste.p;
1369                 ptr = rste.rto * PAGE_SIZE;
1370 shadow_r3t:
1371                 rste.p |= *dat_protection;
1372                 rc = gmap_shadow_r3t(sg, saddr, rste.val, *fake);
1373                 if (rc)
1374                         return rc;
1375                 kvm->stat.gmap_shadow_r2_entry++;
1376         }
1377                 fallthrough;
1378         case ASCE_TYPE_REGION3: {
1379                 union region3_table_entry rtte;
1380
1381                 if (*fake) {
1382                         ptr += vaddr.rtx * _REGION3_SIZE;
1383                         rtte.val = ptr;
1384                         goto shadow_sgt;
1385                 }
1386                 *pgt = ptr + vaddr.rtx * 8;
1387                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rtx * 8, &rtte.val);
1388                 if (rc)
1389                         return rc;
1390                 if (rtte.i)
1391                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1392                 if (rtte.tt != TABLE_TYPE_REGION3)
1393                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1394                 if (rtte.cr && asce.p && sg->edat_level >= 2)
1395                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1396                 if (rtte.fc && sg->edat_level >= 2) {
1397                         *dat_protection |= rtte.fc0.p;
1398                         *fake = 1;
1399                         ptr = rtte.fc1.rfaa * _REGION3_SIZE;
1400                         rtte.val = ptr;
1401                         goto shadow_sgt;
1402                 }
1403                 if (vaddr.sx01 < rtte.fc0.tf || vaddr.sx01 > rtte.fc0.tl)
1404                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1405                 if (sg->edat_level >= 1)
1406                         *dat_protection |= rtte.fc0.p;
1407                 ptr = rtte.fc0.sto * PAGE_SIZE;
1408 shadow_sgt:
1409                 rtte.fc0.p |= *dat_protection;
1410                 rc = gmap_shadow_sgt(sg, saddr, rtte.val, *fake);
1411                 if (rc)
1412                         return rc;
1413                 kvm->stat.gmap_shadow_r3_entry++;
1414         }
1415                 fallthrough;
1416         case ASCE_TYPE_SEGMENT: {
1417                 union segment_table_entry ste;
1418
1419                 if (*fake) {
1420                         ptr += vaddr.sx * _SEGMENT_SIZE;
1421                         ste.val = ptr;
1422                         goto shadow_pgt;
1423                 }
1424                 *pgt = ptr + vaddr.sx * 8;
1425                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.sx * 8, &ste.val);
1426                 if (rc)
1427                         return rc;
1428                 if (ste.i)
1429                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1430                 if (ste.tt != TABLE_TYPE_SEGMENT)
1431                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1432                 if (ste.cs && asce.p)
1433                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1434                 *dat_protection |= ste.fc0.p;
1435                 if (ste.fc && sg->edat_level >= 1) {
1436                         *fake = 1;
1437                         ptr = ste.fc1.sfaa * _SEGMENT_SIZE;
1438                         ste.val = ptr;
1439                         goto shadow_pgt;
1440                 }
1441                 ptr = ste.fc0.pto * (PAGE_SIZE / 2);
1442 shadow_pgt:
1443                 ste.fc0.p |= *dat_protection;
1444                 rc = gmap_shadow_pgt(sg, saddr, ste.val, *fake);
1445                 if (rc)
1446                         return rc;
1447                 kvm->stat.gmap_shadow_sg_entry++;
1448         }
1449         }
1450         /* Return the parent address of the page table */
1451         *pgt = ptr;
1452         return 0;
1453 }
1454
1455 /**
1456  * kvm_s390_shadow_fault - handle fault on a shadow page table
1457  * @vcpu: virtual cpu
1458  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1459  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1460  * @datptr: will contain the address of the faulting DAT table entry, or of
1461  *          the valid leaf, plus some flags
1462  *
1463  * Returns: - 0 if the shadow fault was successfully resolved
1464  *          - > 0 (pgm exception code) on exceptions while faulting
1465  *          - -EAGAIN if the caller can retry immediately
1466  *          - -EFAULT when accessing invalid guest addresses
1467  *          - -ENOMEM if out of memory
1468  */
1469 int kvm_s390_shadow_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct gmap *sg,
1470                           unsigned long saddr, unsigned long *datptr)
1471 {
1472         union vaddress vaddr;
1473         union page_table_entry pte;
1474         unsigned long pgt = 0;
1475         int dat_protection, fake;
1476         int rc;
1477
1478         mmap_read_lock(sg->mm);
1479         /*
1480          * We don't want any guest-2 tables to change - so the parent
1481          * tables/pointers we read stay valid - unshadowing is however
1482          * always possible - only guest_table_lock protects us.
1483          */
1484         ipte_lock(vcpu->kvm);
1485
1486         rc = gmap_shadow_pgt_lookup(sg, saddr, &pgt, &dat_protection, &fake);
1487         if (rc)
1488                 rc = kvm_s390_shadow_tables(sg, saddr, &pgt, &dat_protection,
1489                                             &fake);
1490
1491         vaddr.addr = saddr;
1492         if (fake) {
1493                 pte.val = pgt + vaddr.px * PAGE_SIZE;
1494                 goto shadow_page;
1495         }
1496
1497         switch (rc) {
1498         case PGM_SEGMENT_TRANSLATION:
1499         case PGM_REGION_THIRD_TRANS:
1500         case PGM_REGION_SECOND_TRANS:
1501         case PGM_REGION_FIRST_TRANS:
1502                 pgt |= PEI_NOT_PTE;
1503                 break;
1504         case 0:
1505                 pgt += vaddr.px * 8;
1506                 rc = gmap_read_table(sg->parent, pgt, &pte.val);
1507         }
1508         if (datptr)
1509                 *datptr = pgt | dat_protection * PEI_DAT_PROT;
1510         if (!rc && pte.i)
1511                 rc = PGM_PAGE_TRANSLATION;
1512         if (!rc && pte.z)
1513                 rc = PGM_TRANSLATION_SPEC;
1514 shadow_page:
1515         pte.p |= dat_protection;
1516         if (!rc)
1517                 rc = gmap_shadow_page(sg, saddr, __pte(pte.val));
1518         vcpu->kvm->stat.gmap_shadow_pg_entry++;
1519         ipte_unlock(vcpu->kvm);
1520         mmap_read_unlock(sg->mm);
1521         return rc;
1522 }