GNU Linux-libre 4.9.311-gnu1
[releases.git] / arch / s390 / kvm / gaccess.c
1 /*
2  * guest access functions
3  *
4  * Copyright IBM Corp. 2014
5  *
6  */
7
8 #include <linux/vmalloc.h>
9 #include <linux/err.h>
10 #include <asm/pgtable.h>
11 #include <asm/gmap.h>
12 #include "kvm-s390.h"
13 #include "gaccess.h"
14 #include <asm/switch_to.h>
15
16 union asce {
17         unsigned long val;
18         struct {
19                 unsigned long origin : 52; /* Region- or Segment-Table Origin */
20                 unsigned long    : 2;
21                 unsigned long g  : 1; /* Subspace Group Control */
22                 unsigned long p  : 1; /* Private Space Control */
23                 unsigned long s  : 1; /* Storage-Alteration-Event Control */
24                 unsigned long x  : 1; /* Space-Switch-Event Control */
25                 unsigned long r  : 1; /* Real-Space Control */
26                 unsigned long    : 1;
27                 unsigned long dt : 2; /* Designation-Type Control */
28                 unsigned long tl : 2; /* Region- or Segment-Table Length */
29         };
30 };
31
32 enum {
33         ASCE_TYPE_SEGMENT = 0,
34         ASCE_TYPE_REGION3 = 1,
35         ASCE_TYPE_REGION2 = 2,
36         ASCE_TYPE_REGION1 = 3
37 };
38
39 union region1_table_entry {
40         unsigned long val;
41         struct {
42                 unsigned long rto: 52;/* Region-Table Origin */
43                 unsigned long    : 2;
44                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
45                 unsigned long    : 1;
46                 unsigned long tf : 2; /* Region-Second-Table Offset */
47                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
48                 unsigned long    : 1;
49                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
50                 unsigned long tl : 2; /* Region-Second-Table Length */
51         };
52 };
53
54 union region2_table_entry {
55         unsigned long val;
56         struct {
57                 unsigned long rto: 52;/* Region-Table Origin */
58                 unsigned long    : 2;
59                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
60                 unsigned long    : 1;
61                 unsigned long tf : 2; /* Region-Third-Table Offset */
62                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
63                 unsigned long    : 1;
64                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
65                 unsigned long tl : 2; /* Region-Third-Table Length */
66         };
67 };
68
69 struct region3_table_entry_fc0 {
70         unsigned long sto: 52;/* Segment-Table Origin */
71         unsigned long    : 1;
72         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
73         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
74         unsigned long    : 1;
75         unsigned long tf : 2; /* Segment-Table Offset */
76         unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
77         unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
78         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
79         unsigned long tl : 2; /* Segment-Table Length */
80 };
81
82 struct region3_table_entry_fc1 {
83         unsigned long rfaa : 33; /* Region-Frame Absolute Address */
84         unsigned long    : 14;
85         unsigned long av : 1; /* ACCF-Validity Control */
86         unsigned long acc: 4; /* Access-Control Bits */
87         unsigned long f  : 1; /* Fetch-Protection Bit */
88         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
89         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
90         unsigned long co : 1; /* Change-Recording Override */
91         unsigned long    : 2;
92         unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
93         unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
94         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
95         unsigned long    : 2;
96 };
97
98 union region3_table_entry {
99         unsigned long val;
100         struct region3_table_entry_fc0 fc0;
101         struct region3_table_entry_fc1 fc1;
102         struct {
103                 unsigned long    : 53;
104                 unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
105                 unsigned long    : 4;
106                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
107                 unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
108                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
109                 unsigned long    : 2;
110         };
111 };
112
113 struct segment_entry_fc0 {
114         unsigned long pto: 53;/* Page-Table Origin */
115         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
116         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
117         unsigned long    : 3;
118         unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
119         unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
120         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
121         unsigned long    : 2;
122 };
123
124 struct segment_entry_fc1 {
125         unsigned long sfaa : 44; /* Segment-Frame Absolute Address */
126         unsigned long    : 3;
127         unsigned long av : 1; /* ACCF-Validity Control */
128         unsigned long acc: 4; /* Access-Control Bits */
129         unsigned long f  : 1; /* Fetch-Protection Bit */
130         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
131         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
132         unsigned long co : 1; /* Change-Recording Override */
133         unsigned long    : 2;
134         unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
135         unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
136         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
137         unsigned long    : 2;
138 };
139
140 union segment_table_entry {
141         unsigned long val;
142         struct segment_entry_fc0 fc0;
143         struct segment_entry_fc1 fc1;
144         struct {
145                 unsigned long    : 53;
146                 unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
147                 unsigned long    : 4;
148                 unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
149                 unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
150                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
151                 unsigned long    : 2;
152         };
153 };
154
155 enum {
156         TABLE_TYPE_SEGMENT = 0,
157         TABLE_TYPE_REGION3 = 1,
158         TABLE_TYPE_REGION2 = 2,
159         TABLE_TYPE_REGION1 = 3
160 };
161
162 union page_table_entry {
163         unsigned long val;
164         struct {
165                 unsigned long pfra : 52; /* Page-Frame Real Address */
166                 unsigned long z  : 1; /* Zero Bit */
167                 unsigned long i  : 1; /* Page-Invalid Bit */
168                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
169                 unsigned long co : 1; /* Change-Recording Override */
170                 unsigned long    : 8;
171         };
172 };
173
174 /*
175  * vaddress union in order to easily decode a virtual address into its
176  * region first index, region second index etc. parts.
177  */
178 union vaddress {
179         unsigned long addr;
180         struct {
181                 unsigned long rfx : 11;
182                 unsigned long rsx : 11;
183                 unsigned long rtx : 11;
184                 unsigned long sx  : 11;
185                 unsigned long px  : 8;
186                 unsigned long bx  : 12;
187         };
188         struct {
189                 unsigned long rfx01 : 2;
190                 unsigned long       : 9;
191                 unsigned long rsx01 : 2;
192                 unsigned long       : 9;
193                 unsigned long rtx01 : 2;
194                 unsigned long       : 9;
195                 unsigned long sx01  : 2;
196                 unsigned long       : 29;
197         };
198 };
199
200 /*
201  * raddress union which will contain the result (real or absolute address)
202  * after a page table walk. The rfaa, sfaa and pfra members are used to
203  * simply assign them the value of a region, segment or page table entry.
204  */
205 union raddress {
206         unsigned long addr;
207         unsigned long rfaa : 33; /* Region-Frame Absolute Address */
208         unsigned long sfaa : 44; /* Segment-Frame Absolute Address */
209         unsigned long pfra : 52; /* Page-Frame Real Address */
210 };
211
212 union alet {
213         u32 val;
214         struct {
215                 u32 reserved : 7;
216                 u32 p        : 1;
217                 u32 alesn    : 8;
218                 u32 alen     : 16;
219         };
220 };
221
222 union ald {
223         u32 val;
224         struct {
225                 u32     : 1;
226                 u32 alo : 24;
227                 u32 all : 7;
228         };
229 };
230
231 struct ale {
232         unsigned long i      : 1; /* ALEN-Invalid Bit */
233         unsigned long        : 5;
234         unsigned long fo     : 1; /* Fetch-Only Bit */
235         unsigned long p      : 1; /* Private Bit */
236         unsigned long alesn  : 8; /* Access-List-Entry Sequence Number */
237         unsigned long aleax  : 16; /* Access-List-Entry Authorization Index */
238         unsigned long        : 32;
239         unsigned long        : 1;
240         unsigned long asteo  : 25; /* ASN-Second-Table-Entry Origin */
241         unsigned long        : 6;
242         unsigned long astesn : 32; /* ASTE Sequence Number */
243 } __packed;
244
245 struct aste {
246         unsigned long i      : 1; /* ASX-Invalid Bit */
247         unsigned long ato    : 29; /* Authority-Table Origin */
248         unsigned long        : 1;
249         unsigned long b      : 1; /* Base-Space Bit */
250         unsigned long ax     : 16; /* Authorization Index */
251         unsigned long atl    : 12; /* Authority-Table Length */
252         unsigned long        : 2;
253         unsigned long ca     : 1; /* Controlled-ASN Bit */
254         unsigned long ra     : 1; /* Reusable-ASN Bit */
255         unsigned long asce   : 64; /* Address-Space-Control Element */
256         unsigned long ald    : 32;
257         unsigned long astesn : 32;
258         /* .. more fields there */
259 } __packed;
260
261 int ipte_lock_held(struct kvm_vcpu *vcpu)
262 {
263         if (vcpu->arch.sie_block->eca & 1) {
264                 int rc;
265
266                 read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
267                 rc = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm)->kh != 0;
268                 read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
269                 return rc;
270         }
271         return vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count != 0;
272 }
273
274 static void ipte_lock_simple(struct kvm_vcpu *vcpu)
275 {
276         union ipte_control old, new, *ic;
277
278         mutex_lock(&vcpu->kvm->arch.ipte_mutex);
279         vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count++;
280         if (vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count > 1)
281                 goto out;
282 retry:
283         read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
284         ic = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm);
285         do {
286                 old = READ_ONCE(*ic);
287                 if (old.k) {
288                         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
289                         cond_resched();
290                         goto retry;
291                 }
292                 new = old;
293                 new.k = 1;
294         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
295         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
296 out:
297         mutex_unlock(&vcpu->kvm->arch.ipte_mutex);
298 }
299
300 static void ipte_unlock_simple(struct kvm_vcpu *vcpu)
301 {
302         union ipte_control old, new, *ic;
303
304         mutex_lock(&vcpu->kvm->arch.ipte_mutex);
305         vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count--;
306         if (vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count)
307                 goto out;
308         read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
309         ic = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm);
310         do {
311                 old = READ_ONCE(*ic);
312                 new = old;
313                 new.k = 0;
314         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
315         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
316         wake_up(&vcpu->kvm->arch.ipte_wq);
317 out:
318         mutex_unlock(&vcpu->kvm->arch.ipte_mutex);
319 }
320
321 static void ipte_lock_siif(struct kvm_vcpu *vcpu)
322 {
323         union ipte_control old, new, *ic;
324
325 retry:
326         read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
327         ic = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm);
328         do {
329                 old = READ_ONCE(*ic);
330                 if (old.kg) {
331                         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
332                         cond_resched();
333                         goto retry;
334                 }
335                 new = old;
336                 new.k = 1;
337                 new.kh++;
338         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
339         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
340 }
341
342 static void ipte_unlock_siif(struct kvm_vcpu *vcpu)
343 {
344         union ipte_control old, new, *ic;
345
346         read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
347         ic = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm);
348         do {
349                 old = READ_ONCE(*ic);
350                 new = old;
351                 new.kh--;
352                 if (!new.kh)
353                         new.k = 0;
354         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
355         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
356         if (!new.kh)
357                 wake_up(&vcpu->kvm->arch.ipte_wq);
358 }
359
360 void ipte_lock(struct kvm_vcpu *vcpu)
361 {
362         if (vcpu->arch.sie_block->eca & 1)
363                 ipte_lock_siif(vcpu);
364         else
365                 ipte_lock_simple(vcpu);
366 }
367
368 void ipte_unlock(struct kvm_vcpu *vcpu)
369 {
370         if (vcpu->arch.sie_block->eca & 1)
371                 ipte_unlock_siif(vcpu);
372         else
373                 ipte_unlock_simple(vcpu);
374 }
375
376 static int ar_translation(struct kvm_vcpu *vcpu, union asce *asce, ar_t ar,
377                           enum gacc_mode mode)
378 {
379         union alet alet;
380         struct ale ale;
381         struct aste aste;
382         unsigned long ald_addr, authority_table_addr;
383         union ald ald;
384         int eax, rc;
385         u8 authority_table;
386
387         if (ar >= NUM_ACRS)
388                 return -EINVAL;
389
390         save_access_regs(vcpu->run->s.regs.acrs);
391         alet.val = vcpu->run->s.regs.acrs[ar];
392
393         if (ar == 0 || alet.val == 0) {
394                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
395                 return 0;
396         } else if (alet.val == 1) {
397                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[7];
398                 return 0;
399         }
400
401         if (alet.reserved)
402                 return PGM_ALET_SPECIFICATION;
403
404         if (alet.p)
405                 ald_addr = vcpu->arch.sie_block->gcr[5];
406         else
407                 ald_addr = vcpu->arch.sie_block->gcr[2];
408         ald_addr &= 0x7fffffc0;
409
410         rc = read_guest_real(vcpu, ald_addr + 16, &ald.val, sizeof(union ald));
411         if (rc)
412                 return rc;
413
414         if (alet.alen / 8 > ald.all)
415                 return PGM_ALEN_TRANSLATION;
416
417         if (0x7fffffff - ald.alo * 128 < alet.alen * 16)
418                 return PGM_ADDRESSING;
419
420         rc = read_guest_real(vcpu, ald.alo * 128 + alet.alen * 16, &ale,
421                              sizeof(struct ale));
422         if (rc)
423                 return rc;
424
425         if (ale.i == 1)
426                 return PGM_ALEN_TRANSLATION;
427         if (ale.alesn != alet.alesn)
428                 return PGM_ALE_SEQUENCE;
429
430         rc = read_guest_real(vcpu, ale.asteo * 64, &aste, sizeof(struct aste));
431         if (rc)
432                 return rc;
433
434         if (aste.i)
435                 return PGM_ASTE_VALIDITY;
436         if (aste.astesn != ale.astesn)
437                 return PGM_ASTE_SEQUENCE;
438
439         if (ale.p == 1) {
440                 eax = (vcpu->arch.sie_block->gcr[8] >> 16) & 0xffff;
441                 if (ale.aleax != eax) {
442                         if (eax / 16 > aste.atl)
443                                 return PGM_EXTENDED_AUTHORITY;
444
445                         authority_table_addr = aste.ato * 4 + eax / 4;
446
447                         rc = read_guest_real(vcpu, authority_table_addr,
448                                              &authority_table,
449                                              sizeof(u8));
450                         if (rc)
451                                 return rc;
452
453                         if ((authority_table & (0x40 >> ((eax & 3) * 2))) == 0)
454                                 return PGM_EXTENDED_AUTHORITY;
455                 }
456         }
457
458         if (ale.fo == 1 && mode == GACC_STORE)
459                 return PGM_PROTECTION;
460
461         asce->val = aste.asce;
462         return 0;
463 }
464
465 struct trans_exc_code_bits {
466         unsigned long addr : 52; /* Translation-exception Address */
467         unsigned long fsi  : 2;  /* Access Exception Fetch/Store Indication */
468         unsigned long      : 6;
469         unsigned long b60  : 1;
470         unsigned long b61  : 1;
471         unsigned long as   : 2;  /* ASCE Identifier */
472 };
473
474 enum {
475         FSI_UNKNOWN = 0, /* Unknown wether fetch or store */
476         FSI_STORE   = 1, /* Exception was due to store operation */
477         FSI_FETCH   = 2  /* Exception was due to fetch operation */
478 };
479
480 enum prot_type {
481         PROT_TYPE_LA   = 0,
482         PROT_TYPE_KEYC = 1,
483         PROT_TYPE_ALC  = 2,
484         PROT_TYPE_DAT  = 3,
485 };
486
487 static int trans_exc(struct kvm_vcpu *vcpu, int code, unsigned long gva,
488                      ar_t ar, enum gacc_mode mode, enum prot_type prot)
489 {
490         struct kvm_s390_pgm_info *pgm = &vcpu->arch.pgm;
491         struct trans_exc_code_bits *tec;
492
493         memset(pgm, 0, sizeof(*pgm));
494         pgm->code = code;
495         tec = (struct trans_exc_code_bits *)&pgm->trans_exc_code;
496
497         switch (code) {
498         case PGM_PROTECTION:
499                 switch (prot) {
500                 case PROT_TYPE_ALC:
501                         tec->b60 = 1;
502                         /* FALL THROUGH */
503                 case PROT_TYPE_DAT:
504                         tec->b61 = 1;
505                         break;
506                 default: /* LA and KEYC set b61 to 0, other params undefined */
507                         return code;
508                 }
509                 /* FALL THROUGH */
510         case PGM_ASCE_TYPE:
511         case PGM_PAGE_TRANSLATION:
512         case PGM_REGION_FIRST_TRANS:
513         case PGM_REGION_SECOND_TRANS:
514         case PGM_REGION_THIRD_TRANS:
515         case PGM_SEGMENT_TRANSLATION:
516                 /*
517                  * op_access_id only applies to MOVE_PAGE -> set bit 61
518                  * exc_access_id has to be set to 0 for some instructions. Both
519                  * cases have to be handled by the caller.
520                  */
521                 tec->addr = gva >> PAGE_SHIFT;
522                 tec->fsi = mode == GACC_STORE ? FSI_STORE : FSI_FETCH;
523                 tec->as = psw_bits(vcpu->arch.sie_block->gpsw).as;
524                 /* FALL THROUGH */
525         case PGM_ALEN_TRANSLATION:
526         case PGM_ALE_SEQUENCE:
527         case PGM_ASTE_VALIDITY:
528         case PGM_ASTE_SEQUENCE:
529         case PGM_EXTENDED_AUTHORITY:
530                 /*
531                  * We can always store exc_access_id, as it is
532                  * undefined for non-ar cases. It is undefined for
533                  * most DAT protection exceptions.
534                  */
535                 pgm->exc_access_id = ar;
536                 break;
537         }
538         return code;
539 }
540
541 static int get_vcpu_asce(struct kvm_vcpu *vcpu, union asce *asce,
542                          unsigned long ga, ar_t ar, enum gacc_mode mode)
543 {
544         int rc;
545         struct psw_bits psw = psw_bits(vcpu->arch.sie_block->gpsw);
546
547         if (!psw.t) {
548                 asce->val = 0;
549                 asce->r = 1;
550                 return 0;
551         }
552
553         if (mode == GACC_IFETCH)
554                 psw.as = psw.as == PSW_AS_HOME ? PSW_AS_HOME : PSW_AS_PRIMARY;
555
556         switch (psw.as) {
557         case PSW_AS_PRIMARY:
558                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
559                 return 0;
560         case PSW_AS_SECONDARY:
561                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[7];
562                 return 0;
563         case PSW_AS_HOME:
564                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[13];
565                 return 0;
566         case PSW_AS_ACCREG:
567                 rc = ar_translation(vcpu, asce, ar, mode);
568                 if (rc > 0)
569                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, PROT_TYPE_ALC);
570                 return rc;
571         }
572         return 0;
573 }
574
575 static int deref_table(struct kvm *kvm, unsigned long gpa, unsigned long *val)
576 {
577         return kvm_read_guest(kvm, gpa, val, sizeof(*val));
578 }
579
580 /**
581  * guest_translate - translate a guest virtual into a guest absolute address
582  * @vcpu: virtual cpu
583  * @gva: guest virtual address
584  * @gpa: points to where guest physical (absolute) address should be stored
585  * @asce: effective asce
586  * @mode: indicates the access mode to be used
587  *
588  * Translate a guest virtual address into a guest absolute address by means
589  * of dynamic address translation as specified by the architecture.
590  * If the resulting absolute address is not available in the configuration
591  * an addressing exception is indicated and @gpa will not be changed.
592  *
593  * Returns: - zero on success; @gpa contains the resulting absolute address
594  *          - a negative value if guest access failed due to e.g. broken
595  *            guest mapping
596  *          - a positve value if an access exception happened. In this case
597  *            the returned value is the program interruption code as defined
598  *            by the architecture
599  */
600 static unsigned long guest_translate(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva,
601                                      unsigned long *gpa, const union asce asce,
602                                      enum gacc_mode mode)
603 {
604         union vaddress vaddr = {.addr = gva};
605         union raddress raddr = {.addr = gva};
606         union page_table_entry pte;
607         int dat_protection = 0;
608         union ctlreg0 ctlreg0;
609         unsigned long ptr;
610         int edat1, edat2;
611
612         ctlreg0.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0];
613         edat1 = ctlreg0.edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8);
614         edat2 = edat1 && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78);
615         if (asce.r)
616                 goto real_address;
617         ptr = asce.origin * 4096;
618         switch (asce.dt) {
619         case ASCE_TYPE_REGION1:
620                 if (vaddr.rfx01 > asce.tl)
621                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
622                 ptr += vaddr.rfx * 8;
623                 break;
624         case ASCE_TYPE_REGION2:
625                 if (vaddr.rfx)
626                         return PGM_ASCE_TYPE;
627                 if (vaddr.rsx01 > asce.tl)
628                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
629                 ptr += vaddr.rsx * 8;
630                 break;
631         case ASCE_TYPE_REGION3:
632                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx)
633                         return PGM_ASCE_TYPE;
634                 if (vaddr.rtx01 > asce.tl)
635                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
636                 ptr += vaddr.rtx * 8;
637                 break;
638         case ASCE_TYPE_SEGMENT:
639                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx || vaddr.rtx)
640                         return PGM_ASCE_TYPE;
641                 if (vaddr.sx01 > asce.tl)
642                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
643                 ptr += vaddr.sx * 8;
644                 break;
645         }
646         switch (asce.dt) {
647         case ASCE_TYPE_REGION1: {
648                 union region1_table_entry rfte;
649
650                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
651                         return PGM_ADDRESSING;
652                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rfte.val))
653                         return -EFAULT;
654                 if (rfte.i)
655                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
656                 if (rfte.tt != TABLE_TYPE_REGION1)
657                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
658                 if (vaddr.rsx01 < rfte.tf || vaddr.rsx01 > rfte.tl)
659                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
660                 if (edat1)
661                         dat_protection |= rfte.p;
662                 ptr = rfte.rto * 4096 + vaddr.rsx * 8;
663         }
664                 /* fallthrough */
665         case ASCE_TYPE_REGION2: {
666                 union region2_table_entry rste;
667
668                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
669                         return PGM_ADDRESSING;
670                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rste.val))
671                         return -EFAULT;
672                 if (rste.i)
673                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
674                 if (rste.tt != TABLE_TYPE_REGION2)
675                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
676                 if (vaddr.rtx01 < rste.tf || vaddr.rtx01 > rste.tl)
677                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
678                 if (edat1)
679                         dat_protection |= rste.p;
680                 ptr = rste.rto * 4096 + vaddr.rtx * 8;
681         }
682                 /* fallthrough */
683         case ASCE_TYPE_REGION3: {
684                 union region3_table_entry rtte;
685
686                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
687                         return PGM_ADDRESSING;
688                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rtte.val))
689                         return -EFAULT;
690                 if (rtte.i)
691                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
692                 if (rtte.tt != TABLE_TYPE_REGION3)
693                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
694                 if (rtte.cr && asce.p && edat2)
695                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
696                 if (rtte.fc && edat2) {
697                         dat_protection |= rtte.fc1.p;
698                         raddr.rfaa = rtte.fc1.rfaa;
699                         goto absolute_address;
700                 }
701                 if (vaddr.sx01 < rtte.fc0.tf)
702                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
703                 if (vaddr.sx01 > rtte.fc0.tl)
704                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
705                 if (edat1)
706                         dat_protection |= rtte.fc0.p;
707                 ptr = rtte.fc0.sto * 4096 + vaddr.sx * 8;
708         }
709                 /* fallthrough */
710         case ASCE_TYPE_SEGMENT: {
711                 union segment_table_entry ste;
712
713                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
714                         return PGM_ADDRESSING;
715                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &ste.val))
716                         return -EFAULT;
717                 if (ste.i)
718                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
719                 if (ste.tt != TABLE_TYPE_SEGMENT)
720                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
721                 if (ste.cs && asce.p)
722                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
723                 if (ste.fc && edat1) {
724                         dat_protection |= ste.fc1.p;
725                         raddr.sfaa = ste.fc1.sfaa;
726                         goto absolute_address;
727                 }
728                 dat_protection |= ste.fc0.p;
729                 ptr = ste.fc0.pto * 2048 + vaddr.px * 8;
730         }
731         }
732         if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
733                 return PGM_ADDRESSING;
734         if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &pte.val))
735                 return -EFAULT;
736         if (pte.i)
737                 return PGM_PAGE_TRANSLATION;
738         if (pte.z)
739                 return PGM_TRANSLATION_SPEC;
740         if (pte.co && !edat1)
741                 return PGM_TRANSLATION_SPEC;
742         dat_protection |= pte.p;
743         raddr.pfra = pte.pfra;
744 real_address:
745         raddr.addr = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, raddr.addr);
746 absolute_address:
747         if (mode == GACC_STORE && dat_protection)
748                 return PGM_PROTECTION;
749         if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, raddr.addr))
750                 return PGM_ADDRESSING;
751         *gpa = raddr.addr;
752         return 0;
753 }
754
755 static inline int is_low_address(unsigned long ga)
756 {
757         /* Check for address ranges 0..511 and 4096..4607 */
758         return (ga & ~0x11fful) == 0;
759 }
760
761 static int low_address_protection_enabled(struct kvm_vcpu *vcpu,
762                                           const union asce asce)
763 {
764         union ctlreg0 ctlreg0 = {.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0]};
765         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
766
767         if (!ctlreg0.lap)
768                 return 0;
769         if (psw_bits(*psw).t && asce.p)
770                 return 0;
771         return 1;
772 }
773
774 static int guest_page_range(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long ga, ar_t ar,
775                             unsigned long *pages, unsigned long nr_pages,
776                             const union asce asce, enum gacc_mode mode)
777 {
778         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
779         int lap_enabled, rc = 0;
780
781         lap_enabled = low_address_protection_enabled(vcpu, asce);
782         while (nr_pages) {
783                 ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga);
784                 if (mode == GACC_STORE && lap_enabled && is_low_address(ga))
785                         return trans_exc(vcpu, PGM_PROTECTION, ga, ar, mode,
786                                          PROT_TYPE_LA);
787                 ga &= PAGE_MASK;
788                 if (psw_bits(*psw).t) {
789                         rc = guest_translate(vcpu, ga, pages, asce, mode);
790                         if (rc < 0)
791                                 return rc;
792                 } else {
793                         *pages = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, ga);
794                         if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, *pages))
795                                 rc = PGM_ADDRESSING;
796                 }
797                 if (rc)
798                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, PROT_TYPE_DAT);
799                 ga += PAGE_SIZE;
800                 pages++;
801                 nr_pages--;
802         }
803         return 0;
804 }
805
806 int access_guest(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long ga, ar_t ar, void *data,
807                  unsigned long len, enum gacc_mode mode)
808 {
809         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
810         unsigned long _len, nr_pages, gpa, idx;
811         unsigned long pages_array[2];
812         unsigned long *pages;
813         int need_ipte_lock;
814         union asce asce;
815         int rc;
816
817         if (!len)
818                 return 0;
819         ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga);
820         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, ga, ar, mode);
821         if (rc)
822                 return rc;
823         nr_pages = (((ga & ~PAGE_MASK) + len - 1) >> PAGE_SHIFT) + 1;
824         pages = pages_array;
825         if (nr_pages > ARRAY_SIZE(pages_array))
826                 pages = vmalloc(nr_pages * sizeof(unsigned long));
827         if (!pages)
828                 return -ENOMEM;
829         need_ipte_lock = psw_bits(*psw).t && !asce.r;
830         if (need_ipte_lock)
831                 ipte_lock(vcpu);
832         rc = guest_page_range(vcpu, ga, ar, pages, nr_pages, asce, mode);
833         for (idx = 0; idx < nr_pages && !rc; idx++) {
834                 gpa = *(pages + idx) + (ga & ~PAGE_MASK);
835                 _len = min(PAGE_SIZE - (gpa & ~PAGE_MASK), len);
836                 if (mode == GACC_STORE)
837                         rc = kvm_write_guest(vcpu->kvm, gpa, data, _len);
838                 else
839                         rc = kvm_read_guest(vcpu->kvm, gpa, data, _len);
840                 len -= _len;
841                 ga += _len;
842                 data += _len;
843         }
844         if (need_ipte_lock)
845                 ipte_unlock(vcpu);
846         if (nr_pages > ARRAY_SIZE(pages_array))
847                 vfree(pages);
848         return rc;
849 }
850
851 int access_guest_real(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gra,
852                       void *data, unsigned long len, enum gacc_mode mode)
853 {
854         unsigned long _len, gpa;
855         int rc = 0;
856
857         while (len && !rc) {
858                 gpa = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, gra);
859                 _len = min(PAGE_SIZE - (gpa & ~PAGE_MASK), len);
860                 if (mode)
861                         rc = write_guest_abs(vcpu, gpa, data, _len);
862                 else
863                         rc = read_guest_abs(vcpu, gpa, data, _len);
864                 len -= _len;
865                 gra += _len;
866                 data += _len;
867         }
868         return rc;
869 }
870
871 /**
872  * guest_translate_address - translate guest logical into guest absolute address
873  *
874  * Parameter semantics are the same as the ones from guest_translate.
875  * The memory contents at the guest address are not changed.
876  *
877  * Note: The IPTE lock is not taken during this function, so the caller
878  * has to take care of this.
879  */
880 int guest_translate_address(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva, ar_t ar,
881                             unsigned long *gpa, enum gacc_mode mode)
882 {
883         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
884         union asce asce;
885         int rc;
886
887         gva = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, gva);
888         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, gva, ar, mode);
889         if (rc)
890                 return rc;
891         if (is_low_address(gva) && low_address_protection_enabled(vcpu, asce)) {
892                 if (mode == GACC_STORE)
893                         return trans_exc(vcpu, PGM_PROTECTION, gva, 0,
894                                          mode, PROT_TYPE_LA);
895         }
896
897         if (psw_bits(*psw).t && !asce.r) {      /* Use DAT? */
898                 rc = guest_translate(vcpu, gva, gpa, asce, mode);
899                 if (rc > 0)
900                         return trans_exc(vcpu, rc, gva, 0, mode, PROT_TYPE_DAT);
901         } else {
902                 *gpa = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, gva);
903                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, *gpa))
904                         return trans_exc(vcpu, rc, gva, PGM_ADDRESSING, mode, 0);
905         }
906
907         return rc;
908 }
909
910 /**
911  * check_gva_range - test a range of guest virtual addresses for accessibility
912  */
913 int check_gva_range(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva, ar_t ar,
914                     unsigned long length, enum gacc_mode mode)
915 {
916         unsigned long gpa;
917         unsigned long currlen;
918         int rc = 0;
919
920         ipte_lock(vcpu);
921         while (length > 0 && !rc) {
922                 currlen = min(length, PAGE_SIZE - (gva % PAGE_SIZE));
923                 rc = guest_translate_address(vcpu, gva, ar, &gpa, mode);
924                 gva += currlen;
925                 length -= currlen;
926         }
927         ipte_unlock(vcpu);
928
929         return rc;
930 }
931
932 /**
933  * kvm_s390_check_low_addr_prot_real - check for low-address protection
934  * @gra: Guest real address
935  *
936  * Checks whether an address is subject to low-address protection and set
937  * up vcpu->arch.pgm accordingly if necessary.
938  *
939  * Return: 0 if no protection exception, or PGM_PROTECTION if protected.
940  */
941 int kvm_s390_check_low_addr_prot_real(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gra)
942 {
943         union ctlreg0 ctlreg0 = {.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0]};
944
945         if (!ctlreg0.lap || !is_low_address(gra))
946                 return 0;
947         return trans_exc(vcpu, PGM_PROTECTION, gra, 0, GACC_STORE, PROT_TYPE_LA);
948 }
949
950 /**
951  * kvm_s390_shadow_tables - walk the guest page table and create shadow tables
952  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
953  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
954  * @pgt: pointer to the page table address result
955  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
956  */
957 static int kvm_s390_shadow_tables(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
958                                   unsigned long *pgt, int *dat_protection,
959                                   int *fake)
960 {
961         struct gmap *parent;
962         union asce asce;
963         union vaddress vaddr;
964         unsigned long ptr;
965         int rc;
966
967         *fake = 0;
968         *dat_protection = 0;
969         parent = sg->parent;
970         vaddr.addr = saddr;
971         asce.val = sg->orig_asce;
972         ptr = asce.origin * 4096;
973         if (asce.r) {
974                 *fake = 1;
975                 ptr = 0;
976                 asce.dt = ASCE_TYPE_REGION1;
977         }
978         switch (asce.dt) {
979         case ASCE_TYPE_REGION1:
980                 if (vaddr.rfx01 > asce.tl && !*fake)
981                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
982                 break;
983         case ASCE_TYPE_REGION2:
984                 if (vaddr.rfx)
985                         return PGM_ASCE_TYPE;
986                 if (vaddr.rsx01 > asce.tl)
987                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
988                 break;
989         case ASCE_TYPE_REGION3:
990                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx)
991                         return PGM_ASCE_TYPE;
992                 if (vaddr.rtx01 > asce.tl)
993                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
994                 break;
995         case ASCE_TYPE_SEGMENT:
996                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx || vaddr.rtx)
997                         return PGM_ASCE_TYPE;
998                 if (vaddr.sx01 > asce.tl)
999                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1000                 break;
1001         }
1002
1003         switch (asce.dt) {
1004         case ASCE_TYPE_REGION1: {
1005                 union region1_table_entry rfte;
1006
1007                 if (*fake) {
1008                         ptr += (unsigned long) vaddr.rfx << 53;
1009                         rfte.val = ptr;
1010                         goto shadow_r2t;
1011                 }
1012                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rfx * 8, &rfte.val);
1013                 if (rc)
1014                         return rc;
1015                 if (rfte.i)
1016                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
1017                 if (rfte.tt != TABLE_TYPE_REGION1)
1018                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1019                 if (vaddr.rsx01 < rfte.tf || vaddr.rsx01 > rfte.tl)
1020                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1021                 if (sg->edat_level >= 1)
1022                         *dat_protection |= rfte.p;
1023                 ptr = rfte.rto << 12UL;
1024 shadow_r2t:
1025                 rc = gmap_shadow_r2t(sg, saddr, rfte.val, *fake);
1026                 if (rc)
1027                         return rc;
1028                 /* fallthrough */
1029         }
1030         case ASCE_TYPE_REGION2: {
1031                 union region2_table_entry rste;
1032
1033                 if (*fake) {
1034                         ptr += (unsigned long) vaddr.rsx << 42;
1035                         rste.val = ptr;
1036                         goto shadow_r3t;
1037                 }
1038                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rsx * 8, &rste.val);
1039                 if (rc)
1040                         return rc;
1041                 if (rste.i)
1042                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1043                 if (rste.tt != TABLE_TYPE_REGION2)
1044                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1045                 if (vaddr.rtx01 < rste.tf || vaddr.rtx01 > rste.tl)
1046                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1047                 if (sg->edat_level >= 1)
1048                         *dat_protection |= rste.p;
1049                 ptr = rste.rto << 12UL;
1050 shadow_r3t:
1051                 rste.p |= *dat_protection;
1052                 rc = gmap_shadow_r3t(sg, saddr, rste.val, *fake);
1053                 if (rc)
1054                         return rc;
1055                 /* fallthrough */
1056         }
1057         case ASCE_TYPE_REGION3: {
1058                 union region3_table_entry rtte;
1059
1060                 if (*fake) {
1061                         ptr += (unsigned long) vaddr.rtx << 31;
1062                         rtte.val = ptr;
1063                         goto shadow_sgt;
1064                 }
1065                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rtx * 8, &rtte.val);
1066                 if (rc)
1067                         return rc;
1068                 if (rtte.i)
1069                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1070                 if (rtte.tt != TABLE_TYPE_REGION3)
1071                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1072                 if (rtte.cr && asce.p && sg->edat_level >= 2)
1073                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1074                 if (rtte.fc && sg->edat_level >= 2) {
1075                         *dat_protection |= rtte.fc0.p;
1076                         *fake = 1;
1077                         ptr = rtte.fc1.rfaa << 31UL;
1078                         rtte.val = ptr;
1079                         goto shadow_sgt;
1080                 }
1081                 if (vaddr.sx01 < rtte.fc0.tf || vaddr.sx01 > rtte.fc0.tl)
1082                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1083                 if (sg->edat_level >= 1)
1084                         *dat_protection |= rtte.fc0.p;
1085                 ptr = rtte.fc0.sto << 12UL;
1086 shadow_sgt:
1087                 rtte.fc0.p |= *dat_protection;
1088                 rc = gmap_shadow_sgt(sg, saddr, rtte.val, *fake);
1089                 if (rc)
1090                         return rc;
1091                 /* fallthrough */
1092         }
1093         case ASCE_TYPE_SEGMENT: {
1094                 union segment_table_entry ste;
1095
1096                 if (*fake) {
1097                         ptr += (unsigned long) vaddr.sx << 20;
1098                         ste.val = ptr;
1099                         goto shadow_pgt;
1100                 }
1101                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.sx * 8, &ste.val);
1102                 if (rc)
1103                         return rc;
1104                 if (ste.i)
1105                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1106                 if (ste.tt != TABLE_TYPE_SEGMENT)
1107                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1108                 if (ste.cs && asce.p)
1109                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1110                 *dat_protection |= ste.fc0.p;
1111                 if (ste.fc && sg->edat_level >= 1) {
1112                         *fake = 1;
1113                         ptr = ste.fc1.sfaa << 20UL;
1114                         ste.val = ptr;
1115                         goto shadow_pgt;
1116                 }
1117                 ptr = ste.fc0.pto << 11UL;
1118 shadow_pgt:
1119                 ste.fc0.p |= *dat_protection;
1120                 rc = gmap_shadow_pgt(sg, saddr, ste.val, *fake);
1121                 if (rc)
1122                         return rc;
1123         }
1124         }
1125         /* Return the parent address of the page table */
1126         *pgt = ptr;
1127         return 0;
1128 }
1129
1130 /**
1131  * kvm_s390_shadow_fault - handle fault on a shadow page table
1132  * @vcpu: virtual cpu
1133  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1134  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1135  *
1136  * Returns: - 0 if the shadow fault was successfully resolved
1137  *          - > 0 (pgm exception code) on exceptions while faulting
1138  *          - -EAGAIN if the caller can retry immediately
1139  *          - -EFAULT when accessing invalid guest addresses
1140  *          - -ENOMEM if out of memory
1141  */
1142 int kvm_s390_shadow_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct gmap *sg,
1143                           unsigned long saddr)
1144 {
1145         union vaddress vaddr;
1146         union page_table_entry pte;
1147         unsigned long pgt;
1148         int dat_protection, fake;
1149         int rc;
1150
1151         down_read(&sg->mm->mmap_sem);
1152         /*
1153          * We don't want any guest-2 tables to change - so the parent
1154          * tables/pointers we read stay valid - unshadowing is however
1155          * always possible - only guest_table_lock protects us.
1156          */
1157         ipte_lock(vcpu);
1158
1159         rc = gmap_shadow_pgt_lookup(sg, saddr, &pgt, &dat_protection, &fake);
1160         if (rc)
1161                 rc = kvm_s390_shadow_tables(sg, saddr, &pgt, &dat_protection,
1162                                             &fake);
1163
1164         vaddr.addr = saddr;
1165         if (fake) {
1166                 /* offset in 1MB guest memory block */
1167                 pte.val = pgt + ((unsigned long) vaddr.px << 12UL);
1168                 goto shadow_page;
1169         }
1170         if (!rc)
1171                 rc = gmap_read_table(sg->parent, pgt + vaddr.px * 8, &pte.val);
1172         if (!rc && pte.i)
1173                 rc = PGM_PAGE_TRANSLATION;
1174         if (!rc && (pte.z || (pte.co && sg->edat_level < 1)))
1175                 rc = PGM_TRANSLATION_SPEC;
1176 shadow_page:
1177         pte.p |= dat_protection;
1178         if (!rc)
1179                 rc = gmap_shadow_page(sg, saddr, __pte(pte.val));
1180         ipte_unlock(vcpu);
1181         up_read(&sg->mm->mmap_sem);
1182         return rc;
1183 }