arch/s390/mm/gmap.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  *  KVM guest address space mapping code
   4  *
   5  *    Copyright IBM Corp. 2007, 2016, 2018
   6  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
   7  *               David Hildenbrand <david@redhat.com>
   8  *               Janosch Frank <frankja@linux.vnet.ibm.com>
   9  */
  10
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/pagewalk.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/smp.h>
  15 #include <linux/spinlock.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/swapops.h>
  18 #include <linux/ksm.h>
  19 #include <linux/mman.h>
  20
  21 #include <asm/pgtable.h>
  22 #include <asm/pgalloc.h>
  23 #include <asm/gmap.h>
  24 #include <asm/tlb.h>
  25
  26 #define GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE 1ULL
  27
  28 /**
  29  * gmap_alloc - allocate and initialize a guest address space
  30  * @mm: pointer to the parent mm_struct
  31  * @limit: maximum address of the gmap address space
  32  *
  33  * Returns a guest address space structure.
  34  */
  35 static struct gmap *gmap_alloc(unsigned long limit)
  36 {
  37         struct gmap *gmap;
  38         struct page *page;
  39         unsigned long *table;
  40         unsigned long etype, atype;
  41
  42         if (limit < _REGION3_SIZE) {
  43                 limit = _REGION3_SIZE - 1;
  44                 atype = _ASCE_TYPE_SEGMENT;
  45                 etype = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
  46         } else if (limit < _REGION2_SIZE) {
  47                 limit = _REGION2_SIZE - 1;
  48                 atype = _ASCE_TYPE_REGION3;
  49                 etype = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
  50         } else if (limit < _REGION1_SIZE) {
  51                 limit = _REGION1_SIZE - 1;
  52                 atype = _ASCE_TYPE_REGION2;
  53                 etype = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
  54         } else {
  55                 limit = -1UL;
  56                 atype = _ASCE_TYPE_REGION1;
  57                 etype = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
  58         }
  59         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL);
  60         if (!gmap)
  61                 goto out;
  62         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
  63         INIT_LIST_HEAD(&gmap->children);
  64         INIT_LIST_HEAD(&gmap->pt_list);
  65         INIT_RADIX_TREE(&gmap->guest_to_host, GFP_KERNEL);
  66         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_guest, GFP_ATOMIC);
  67         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_rmap, GFP_ATOMIC);
  68         spin_lock_init(&gmap->guest_table_lock);
  69         spin_lock_init(&gmap->shadow_lock);
  70         refcount_set(&gmap->ref_count, 1);
  71         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
  72         if (!page)
  73                 goto out_free;
  74         page->index = 0;
  75         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
  76         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
  77         crst_table_init(table, etype);
  78         gmap->table = table;
  79         gmap->asce = atype | _ASCE_TABLE_LENGTH |
  80                 _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
  81         gmap->asce_end = limit;
  82         return gmap;
  83
  84 out_free:
  85         kfree(gmap);
  86 out:
  87         return NULL;
  88 }
  89
  90 /**
  91  * gmap_create - create a guest address space
  92  * @mm: pointer to the parent mm_struct
  93  * @limit: maximum size of the gmap address space
  94  *
  95  * Returns a guest address space structure.
  96  */
  97 struct gmap *gmap_create(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
  98 {
  99         struct gmap *gmap;
 100         unsigned long gmap_asce;
 101
 102         gmap = gmap_alloc(limit);
 103         if (!gmap)
 104                 return NULL;
 105         gmap->mm = mm;
 106         spin_lock(&mm->context.lock);
 107         list_add_rcu(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
 108         if (list_is_singular(&mm->context.gmap_list))
 109                 gmap_asce = gmap->asce;
 110         else
 111                 gmap_asce = -1UL;
 112         WRITE_ONCE(mm->context.gmap_asce, gmap_asce);
 113         spin_unlock(&mm->context.lock);
 114         return gmap;
 115 }
 116 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_create);
 117
 118 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
 119 {
 120         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 121                 __tlb_flush_idte(gmap->asce);
 122         else
 123                 __tlb_flush_global();
 124 }
 125
 126 static void gmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 127 {
 128         struct radix_tree_iter iter;
 129         unsigned long indices[16];
 130         unsigned long index;
 131         void __rcu **slot;
 132         int i, nr;
 133
 134         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 135         index = 0;
 136         do {
 137                 nr = 0;
 138                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 139                         indices[nr] = iter.index;
 140                         if (++nr == 16)
 141                                 break;
 142                 }
 143                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 144                         index = indices[i];
 145                         radix_tree_delete(root, index);
 146                 }
 147         } while (nr > 0);
 148 }
 149
 150 static void gmap_rmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 151 {
 152         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
 153         struct radix_tree_iter iter;
 154         unsigned long indices[16];
 155         unsigned long index;
 156         void __rcu **slot;
 157         int i, nr;
 158
 159         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 160         index = 0;
 161         do {
 162                 nr = 0;
 163                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 164                         indices[nr] = iter.index;
 165                         if (++nr == 16)
 166                                 break;
 167                 }
 168                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 169                         index = indices[i];
 170                         head = radix_tree_delete(root, index);
 171                         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head)
 172                                 kfree(rmap);
 173                 }
 174         } while (nr > 0);
 175 }
 176
 177 /**
 178  * gmap_free - free a guest address space
 179  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 180  *
 181  * No locks required. There are no references to this gmap anymore.
 182  */
 183 static void gmap_free(struct gmap *gmap)
 184 {
 185         struct page *page, *next;
 186
 187         /* Flush tlb of all gmaps (if not already done for shadows) */
 188         if (!(gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed))
 189                 gmap_flush_tlb(gmap);
 190         /* Free all segment & region tables. */
 191         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru)
 192                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
 193         gmap_radix_tree_free(&gmap->guest_to_host);
 194         gmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_guest);
 195
 196         /* Free additional data for a shadow gmap */
 197         if (gmap_is_shadow(gmap)) {
 198                 /* Free all page tables. */
 199                 list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->pt_list, lru)
 200                         page_table_free_pgste(page);
 201                 gmap_rmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_rmap);
 202                 /* Release reference to the parent */
 203                 gmap_put(gmap->parent);
 204         }
 205
 206         kfree(gmap);
 207 }
 208
 209 /**
 210  * gmap_get - increase reference counter for guest address space
 211  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 212  *
 213  * Returns the gmap pointer
 214  */
 215 struct gmap *gmap_get(struct gmap *gmap)
 216 {
 217         refcount_inc(&gmap->ref_count);
 218         return gmap;
 219 }
 220 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get);
 221
 222 /**
 223  * gmap_put - decrease reference counter for guest address space
 224  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 225  *
 226  * If the reference counter reaches zero the guest address space is freed.
 227  */
 228 void gmap_put(struct gmap *gmap)
 229 {
 230         if (refcount_dec_and_test(&gmap->ref_count))
 231                 gmap_free(gmap);
 232 }
 233 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_put);
 234
 235 /**
 236  * gmap_remove - remove a guest address space but do not free it yet
 237  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 238  */
 239 void gmap_remove(struct gmap *gmap)
 240 {
 241         struct gmap *sg, *next;
 242         unsigned long gmap_asce;
 243
 244         /* Remove all shadow gmaps linked to this gmap */
 245         if (!list_empty(&gmap->children)) {
 246                 spin_lock(&gmap->shadow_lock);
 247                 list_for_each_entry_safe(sg, next, &gmap->children, list) {
 248                         list_del(&sg->list);
 249                         gmap_put(sg);
 250                 }
 251                 spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
 252         }
 253         /* Remove gmap from the pre-mm list */
 254         spin_lock(&gmap->mm->context.lock);
 255         list_del_rcu(&gmap->list);
 256         if (list_empty(&gmap->mm->context.gmap_list))
 257                 gmap_asce = 0;
 258         else if (list_is_singular(&gmap->mm->context.gmap_list))
 259                 gmap_asce = list_first_entry(&gmap->mm->context.gmap_list,
 260                                              struct gmap, list)->asce;
 261         else
 262                 gmap_asce = -1UL;
 263         WRITE_ONCE(gmap->mm->context.gmap_asce, gmap_asce);
 264         spin_unlock(&gmap->mm->context.lock);
 265         synchronize_rcu();
 266         /* Put reference */
 267         gmap_put(gmap);
 268 }
 269 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_remove);
 270
 271 /**
 272  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
 273  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 274  */
 275 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
 276 {
 277         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
 278 }
 279 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
 280
 281 /**
 282  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
 283  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 284  */
 285 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
 286 {
 287         S390_lowcore.gmap = 0UL;
 288 }
 289 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
 290
 291 /**
 292  * gmap_get_enabled - get a pointer to the currently enabled gmap
 293  *
 294  * Returns a pointer to the currently enabled gmap. 0 if none is enabled.
 295  */
 296 struct gmap *gmap_get_enabled(void)
 297 {
 298         return (struct gmap *) S390_lowcore.gmap;
 299 }
 300 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get_enabled);
 301
 302 /*
 303  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_sem held
 304  */
 305 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap, unsigned long *table,
 306                             unsigned long init, unsigned long gaddr)
 307 {
 308         struct page *page;
 309         unsigned long *new;
 310
 311         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
 312         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
 313         if (!page)
 314                 return -ENOMEM;
 315         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 316         crst_table_init(new, init);
 317         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 318         if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID) {
 319                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 320                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
 321                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
 322                 page->index = gaddr;
 323                 page = NULL;
 324         }
 325         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 326         if (page)
 327                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
 328         return 0;
 329 }
 330
 331 /**
 332  * __gmap_segment_gaddr - find virtual address from segment pointer
 333  * @entry: pointer to a segment table entry in the guest address space
 334  *
 335  * Returns the virtual address in the guest address space for the segment
 336  */
 337 static unsigned long __gmap_segment_gaddr(unsigned long *entry)
 338 {
 339         struct page *page;
 340         unsigned long offset, mask;
 341
 342         offset = (unsigned long) entry / sizeof(unsigned long);
 343         offset = (offset & (PTRS_PER_PMD - 1)) * PMD_SIZE;
 344         mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
 345         page = virt_to_page((void *)((unsigned long) entry & mask));
 346         return page->index + offset;
 347 }
 348
 349 /**
 350  * __gmap_unlink_by_vmaddr - unlink a single segment via a host address
 351  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 352  * @vmaddr: address in the host process address space
 353  *
 354  * Returns 1 if a TLB flush is required
 355  */
 356 static int __gmap_unlink_by_vmaddr(struct gmap *gmap, unsigned long vmaddr)
 357 {
 358         unsigned long *entry;
 359         int flush = 0;
 360
 361         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 362         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 363         entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest, vmaddr >> PMD_SHIFT);
 364         if (entry) {
 365                 flush = (*entry != _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
 366                 *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 367         }
 368         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 369         return flush;
 370 }
 371
 372 /**
 373  * __gmap_unmap_by_gaddr - unmap a single segment via a guest address
 374  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 375  * @gaddr: address in the guest address space
 376  *
 377  * Returns 1 if a TLB flush is required
 378  */
 379 static int __gmap_unmap_by_gaddr(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 380 {
 381         unsigned long vmaddr;
 382
 383         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_delete(&gmap->guest_to_host,
 384                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 385         return vmaddr ? __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr) : 0;
 386 }
 387
 388 /**
 389  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
 390  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 391  * @to: address in the guest address space
 392  * @len: length of the memory area to unmap
 393  *
 394  * Returns 0 if the unmap succeeded, -EINVAL if not.
 395  */
 396 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
 397 {
 398         unsigned long off;
 399         int flush;
 400
 401         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 402         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 403                 return -EINVAL;
 404         if (len == 0 || to + len < to)
 405                 return -EINVAL;
 406
 407         flush = 0;
 408         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 409         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE)
 410                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 411         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 412         if (flush)
 413                 gmap_flush_tlb(gmap);
 414         return 0;
 415 }
 416 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
 417
 418 /**
 419  * gmap_map_segment - map a segment to the guest address space
 420  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 421  * @from: source address in the parent address space
 422  * @to: target address in the guest address space
 423  * @len: length of the memory area to map
 424  *
 425  * Returns 0 if the mmap succeeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
 426  */
 427 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
 428                      unsigned long to, unsigned long len)
 429 {
 430         unsigned long off;
 431         int flush;
 432
 433         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 434         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 435                 return -EINVAL;
 436         if (len == 0 || from + len < from || to + len < to ||
 437             from + len - 1 > TASK_SIZE_MAX || to + len - 1 > gmap->asce_end)
 438                 return -EINVAL;
 439
 440         flush = 0;
 441         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 442         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
 443                 /* Remove old translation */
 444                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 445                 /* Store new translation */
 446                 if (radix_tree_insert(&gmap->guest_to_host,
 447                                       (to + off) >> PMD_SHIFT,
 448                                       (void *) from + off))
 449                         break;
 450         }
 451         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 452         if (flush)
 453                 gmap_flush_tlb(gmap);
 454         if (off >= len)
 455                 return 0;
 456         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
 457         return -ENOMEM;
 458 }
 459 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
 460
 461 /**
 462  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 463  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 464  * @gaddr: guest address
 465  *
 466  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 467  * -EFAULT if no such mapping exists.
 468  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 469  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 470  * when this function gets called.
 471  *
 472  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 473  */
 474 unsigned long __gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 475 {
 476         unsigned long vmaddr;
 477
 478         vmaddr = (unsigned long)
 479                 radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host, gaddr >> PMD_SHIFT);
 480         /* Note: guest_to_host is empty for a shadow gmap */
 481         return vmaddr ? (vmaddr | (gaddr & ~PMD_MASK)) : -EFAULT;
 482 }
 483 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
 484
 485 /**
 486  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 487  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 488  * @gaddr: guest address
 489  *
 490  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 491  * -EFAULT if no such mapping exists.
 492  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 493  */
 494 unsigned long gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 495 {
 496         unsigned long rc;
 497
 498         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 499         rc = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 500         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 501         return rc;
 502 }
 503 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
 504
 505 /**
 506  * gmap_unlink - disconnect a page table from the gmap shadow tables
 507  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 508  * @table: pointer to the host page table
 509  * @vmaddr: vm address associated with the host page table
 510  */
 511 void gmap_unlink(struct mm_struct *mm, unsigned long *table,
 512                  unsigned long vmaddr)
 513 {
 514         struct gmap *gmap;
 515         int flush;
 516
 517         rcu_read_lock();
 518         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
 519                 flush = __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr);
 520                 if (flush)
 521                         gmap_flush_tlb(gmap);
 522         }
 523         rcu_read_unlock();
 524 }
 525
 526 static void gmap_pmdp_xchg(struct gmap *gmap, pmd_t *old, pmd_t new,
 527                            unsigned long gaddr);
 528
 529 /**
 530  * gmap_link - set up shadow page tables to connect a host to a guest address
 531  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 532  * @gaddr: guest address
 533  * @vmaddr: vm address
 534  *
 535  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 536  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 537  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 538  * when this function gets called.
 539  */
 540 int __gmap_link(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
 541 {
 542         struct mm_struct *mm;
 543         unsigned long *table;
 544         spinlock_t *ptl;
 545         pgd_t *pgd;
 546         p4d_t *p4d;
 547         pud_t *pud;
 548         pmd_t *pmd;
 549         u64 unprot;
 550         int rc;
 551
 552         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 553         /* Create higher level tables in the gmap page table */
 554         table = gmap->table;
 555         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION1) {
 556                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 557                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 558                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY,
 559                                      gaddr & _REGION1_MASK))
 560                         return -ENOMEM;
 561                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 562         }
 563         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION2) {
 564                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 565                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 566                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY,
 567                                      gaddr & _REGION2_MASK))
 568                         return -ENOMEM;
 569                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 570         }
 571         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION3) {
 572                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 573                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 574                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY,
 575                                      gaddr & _REGION3_MASK))
 576                         return -ENOMEM;
 577                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 578         }
 579         table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 580         /* Walk the parent mm page table */
 581         mm = gmap->mm;
 582         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
 583         VM_BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 584         p4d = p4d_offset(pgd, vmaddr);
 585         VM_BUG_ON(p4d_none(*p4d));
 586         pud = pud_offset(p4d, vmaddr);
 587         VM_BUG_ON(pud_none(*pud));
 588         /* large puds cannot yet be handled */
 589         if (pud_large(*pud))
 590                 return -EFAULT;
 591         pmd = pmd_offset(pud, vmaddr);
 592         VM_BUG_ON(pmd_none(*pmd));
 593         /* Are we allowed to use huge pages? */
 594         if (pmd_large(*pmd) && !gmap->mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 595                 return -EFAULT;
 596         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
 597         rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
 598         if (rc)
 599                 return rc;
 600         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
 601         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 602         if (*table == _SEGMENT_ENTRY_EMPTY) {
 603                 rc = radix_tree_insert(&gmap->host_to_guest,
 604                                        vmaddr >> PMD_SHIFT, table);
 605                 if (!rc) {
 606                         if (pmd_large(*pmd)) {
 607                                 *table = (pmd_val(*pmd) &
 608                                           _SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE)
 609                                         | _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
 610                         } else
 611                                 *table = pmd_val(*pmd) &
 612                                         _SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS;
 613                 }
 614         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT &&
 615                    !(pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT)) {
 616                 unprot = (u64)*table;
 617                 unprot &= ~_SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 618                 unprot |= _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
 619                 gmap_pmdp_xchg(gmap, (pmd_t *)table, __pmd(unprot), gaddr);
 620         }
 621         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 622         spin_unlock(ptl);
 623         radix_tree_preload_end();
 624         return rc;
 625 }
 626
 627 /**
 628  * gmap_fault - resolve a fault on a guest address
 629  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 630  * @gaddr: guest address
 631  * @fault_flags: flags to pass down to handle_mm_fault()
 632  *
 633  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 634  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 635  */
 636 int gmap_fault(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 637                unsigned int fault_flags)
 638 {
 639         unsigned long vmaddr;
 640         int rc;
 641         bool unlocked;
 642
 643         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 644
 645 retry:
 646         unlocked = false;
 647         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 648         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
 649                 rc = vmaddr;
 650                 goto out_up;
 651         }
 652         if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, vmaddr, fault_flags,
 653                              &unlocked)) {
 654                 rc = -EFAULT;
 655                 goto out_up;
 656         }
 657         /*
 658          * In the case that fixup_user_fault unlocked the mmap_sem during
 659          * faultin redo __gmap_translate to not race with a map/unmap_segment.
 660          */
 661         if (unlocked)
 662                 goto retry;
 663
 664         rc = __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 665 out_up:
 666         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 667         return rc;
 668 }
 669 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_fault);
 670
 671 /*
 672  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
 673  */
 674 void __gmap_zap(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 675 {
 676         unsigned long vmaddr;
 677         spinlock_t *ptl;
 678         pte_t *ptep;
 679
 680         /* Find the vm address for the guest address */
 681         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 682                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 683         if (vmaddr) {
 684                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 685                 /* Get pointer to the page table entry */
 686                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, vmaddr, &ptl);
 687                 if (likely(ptep)) {
 688                         ptep_zap_unused(gmap->mm, vmaddr, ptep, 0);
 689                         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 690                 }
 691         }
 692 }
 693 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
 694
 695 void gmap_discard(struct gmap *gmap, unsigned long from, unsigned long to)
 696 {
 697         unsigned long gaddr, vmaddr, size;
 698         struct vm_area_struct *vma;
 699
 700         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 701         for (gaddr = from; gaddr < to;
 702              gaddr = (gaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK) {
 703                 /* Find the vm address for the guest address */
 704                 vmaddr = (unsigned long)
 705                         radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 706                                           gaddr >> PMD_SHIFT);
 707                 if (!vmaddr)
 708                         continue;
 709                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 710                 /* Find vma in the parent mm */
 711                 vma = find_vma(gmap->mm, vmaddr);
 712                 if (!vma)
 713                         continue;
 714                 /*
 715                  * We do not discard pages that are backed by
 716                  * hugetlbfs, so we don't have to refault them.
 717                  */
 718                 if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 719                         continue;
 720                 size = min(to - gaddr, PMD_SIZE - (gaddr & ~PMD_MASK));
 721                 zap_page_range(vma, vmaddr, size);
 722         }
 723         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 724 }
 725 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
 726
 727 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
 728 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
 729
 730 /**
 731  * gmap_register_pte_notifier - register a pte invalidation callback
 732  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 733  */
 734 void gmap_register_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 735 {
 736         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 737         list_add_rcu(&nb->list, &gmap_notifier_list);
 738         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 739 }
 740 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_pte_notifier);
 741
 742 /**
 743  * gmap_unregister_pte_notifier - remove a pte invalidation callback
 744  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 745  */
 746 void gmap_unregister_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 747 {
 748         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 749         list_del_rcu(&nb->list);
 750         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 751         synchronize_rcu();
 752 }
 753 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_pte_notifier);
 754
 755 /**
 756  * gmap_call_notifier - call all registered invalidation callbacks
 757  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 758  * @start: start virtual address in the guest address space
 759  * @end: end virtual address in the guest address space
 760  */
 761 static void gmap_call_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
 762                                unsigned long end)
 763 {
 764         struct gmap_notifier *nb;
 765
 766         list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
 767                 nb->notifier_call(gmap, start, end);
 768 }
 769
 770 /**
 771  * gmap_table_walk - walk the gmap page tables
 772  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 773  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 774  * @level: page table level to stop at
 775  *
 776  * Returns a table entry pointer for the given guest address and @level
 777  * @level=0 : returns a pointer to a page table table entry (or NULL)
 778  * @level=1 : returns a pointer to a segment table entry (or NULL)
 779  * @level=2 : returns a pointer to a region-3 table entry (or NULL)
 780  * @level=3 : returns a pointer to a region-2 table entry (or NULL)
 781  * @level=4 : returns a pointer to a region-1 table entry (or NULL)
 782  *
 783  * Returns NULL if the gmap page tables could not be walked to the
 784  * requested level.
 785  *
 786  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 787  */
 788 static inline unsigned long *gmap_table_walk(struct gmap *gmap,
 789                                              unsigned long gaddr, int level)
 790 {
 791         const int asce_type = gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK;
 792         unsigned long *table;
 793
 794         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) + 4 < (level * 4))
 795                 return NULL;
 796         if (gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed)
 797                 return NULL;
 798
 799         if (asce_type != _ASCE_TYPE_REGION1 &&
 800             gaddr & (-1UL << (31 + (asce_type >> 2) * 11)))
 801                 return NULL;
 802
 803         table = gmap->table;
 804         switch (gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
 805         case _ASCE_TYPE_REGION1:
 806                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 807                 if (level == 4)
 808                         break;
 809                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 810                         return NULL;
 811                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 812                 /* Fallthrough */
 813         case _ASCE_TYPE_REGION2:
 814                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 815                 if (level == 3)
 816                         break;
 817                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 818                         return NULL;
 819                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 820                 /* Fallthrough */
 821         case _ASCE_TYPE_REGION3:
 822                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 823                 if (level == 2)
 824                         break;
 825                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 826                         return NULL;
 827                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 828                 /* Fallthrough */
 829         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
 830                 table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 831                 if (level == 1)
 832                         break;
 833                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 834                         return NULL;
 835                 table = (unsigned long *)(*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
 836                 table += (gaddr & _PAGE_INDEX) >> _PAGE_SHIFT;
 837         }
 838         return table;
 839 }
 840
 841 /**
 842  * gmap_pte_op_walk - walk the gmap page table, get the page table lock
 843  *                    and return the pte pointer
 844  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 845  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 846  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 847  *
 848  * Returns a pointer to the locked pte for a guest address, or NULL
 849  */
 850 static pte_t *gmap_pte_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 851                                spinlock_t **ptl)
 852 {
 853         unsigned long *table;
 854
 855         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 856         /* Walk the gmap page table, lock and get pte pointer */
 857         table = gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1); /* get segment pointer */
 858         if (!table || *table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 859                 return NULL;
 860         return pte_alloc_map_lock(gmap->mm, (pmd_t *) table, gaddr, ptl);
 861 }
 862
 863 /**
 864  * gmap_pte_op_fixup - force a page in and connect the gmap page table
 865  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 866  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 867  * @vmaddr: address in the host process address space
 868  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 869  *
 870  * Returns 0 if the caller can retry __gmap_translate (might fail again),
 871  * -ENOMEM if out of memory and -EFAULT if anything goes wrong while fixing
 872  * up or connecting the gmap page table.
 873  */
 874 static int gmap_pte_op_fixup(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 875                              unsigned long vmaddr, int prot)
 876 {
 877         struct mm_struct *mm = gmap->mm;
 878         unsigned int fault_flags;
 879         bool unlocked = false;
 880
 881         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 882         fault_flags = (prot == PROT_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
 883         if (fixup_user_fault(current, mm, vmaddr, fault_flags, &unlocked))
 884                 return -EFAULT;
 885         if (unlocked)
 886                 /* lost mmap_sem, caller has to retry __gmap_translate */
 887                 return 0;
 888         /* Connect the page tables */
 889         return __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 890 }
 891
 892 /**
 893  * gmap_pte_op_end - release the page table lock
 894  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 895  */
 896 static void gmap_pte_op_end(spinlock_t *ptl)
 897 {
 898         if (ptl)
 899                 spin_unlock(ptl);
 900 }
 901
 902 /**
 903  * gmap_pmd_op_walk - walk the gmap tables, get the guest table lock
 904  *                    and return the pmd pointer
 905  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 906  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 907  *
 908  * Returns a pointer to the pmd for a guest address, or NULL
 909  */
 910 static inline pmd_t *gmap_pmd_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 911 {
 912         pmd_t *pmdp;
 913
 914         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 915         pmdp = (pmd_t *) gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1);
 916         if (!pmdp)
 917                 return NULL;
 918
 919         /* without huge pages, there is no need to take the table lock */
 920         if (!gmap->mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 921                 return pmd_none(*pmdp) ? NULL : pmdp;
 922
 923         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 924         if (pmd_none(*pmdp)) {
 925                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 926                 return NULL;
 927         }
 928
 929         /* 4k page table entries are locked via the pte (pte_alloc_map_lock). */
 930         if (!pmd_large(*pmdp))
 931                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 932         return pmdp;
 933 }
 934
 935 /**
 936  * gmap_pmd_op_end - release the guest_table_lock if needed
 937  * @gmap: pointer to the guest mapping meta data structure
 938  * @pmdp: pointer to the pmd
 939  */
 940 static inline void gmap_pmd_op_end(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp)
 941 {
 942         if (pmd_large(*pmdp))
 943                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 944 }
 945
 946 /*
 947  * gmap_protect_pmd - remove access rights to memory and set pmd notification bits
 948  * @pmdp: pointer to the pmd to be protected
 949  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 950  * @bits: notification bits to set
 951  *
 952  * Returns:
 953  * 0 if successfully protected
 954  * -EAGAIN if a fixup is needed
 955  * -EINVAL if unsupported notifier bits have been specified
 956  *
 957  * Expected to be called with sg->mm->mmap_sem in read and
 958  * guest_table_lock held.
 959  */
 960 static int gmap_protect_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 961                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
 962 {
 963         int pmd_i = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 964         int pmd_p = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 965         pmd_t new = *pmdp;
 966
 967         /* Fixup needed */
 968         if ((pmd_i && (prot != PROT_NONE)) || (pmd_p && (prot == PROT_WRITE)))
 969                 return -EAGAIN;
 970
 971         if (prot == PROT_NONE && !pmd_i) {
 972                 pmd_val(new) |= _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 973                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 974         }
 975
 976         if (prot == PROT_READ && !pmd_p) {
 977                 pmd_val(new) &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 978                 pmd_val(new) |= _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 979                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 980         }
 981
 982         if (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT)
 983                 pmd_val(*pmdp) |= _SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
 984
 985         /* Shadow GMAP protection needs split PMDs */
 986         if (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW)
 987                 return -EINVAL;
 988
 989         return 0;
 990 }
 991
 992 /*
 993  * gmap_protect_pte - remove access rights to memory and set pgste bits
 994  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 995  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 996  * @pmdp: pointer to the pmd associated with the pte
 997  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 998  * @bits: notification bits to set
 999  *
1000  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
1001  * -EAGAIN if a fixup is needed.
1002  *
1003  * Expected to be called with sg->mm->mmap_sem in read
1004  */
1005 static int gmap_protect_pte(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1006                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
1007 {
1008         int rc;
1009         pte_t *ptep;
1010         spinlock_t *ptl = NULL;
1011         unsigned long pbits = 0;
1012
1013         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
1014                 return -EAGAIN;
1015
1016         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, gaddr, &ptl);
1017         if (!ptep)
1018                 return -ENOMEM;
1019
1020         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT) ? PGSTE_IN_BIT : 0;
1021         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW) ? PGSTE_VSIE_BIT : 0;
1022         /* Protect and unlock. */
1023         rc = ptep_force_prot(gmap->mm, gaddr, ptep, prot, pbits);
1024         gmap_pte_op_end(ptl);
1025         return rc;
1026 }
1027
1028 /*
1029  * gmap_protect_range - remove access rights to memory and set pgste bits
1030  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1031  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1032  * @len: size of area
1033  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1034  * @bits: pgste notification bits to set
1035  *
1036  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
1037  * -EFAULT if gaddr is invalid (or mapping for shadows is missing).
1038  *
1039  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1040  */
1041 static int gmap_protect_range(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1042                               unsigned long len, int prot, unsigned long bits)
1043 {
1044         unsigned long vmaddr, dist;
1045         pmd_t *pmdp;
1046         int rc;
1047
1048         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
1049         while (len) {
1050                 rc = -EAGAIN;
1051                 pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
1052                 if (pmdp) {
1053                         if (!pmd_large(*pmdp)) {
1054                                 rc = gmap_protect_pte(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1055                                                       bits);
1056                                 if (!rc) {
1057                                         len -= PAGE_SIZE;
1058                                         gaddr += PAGE_SIZE;
1059                                 }
1060                         } else {
1061                                 rc = gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1062                                                       bits);
1063                                 if (!rc) {
1064                                         dist = HPAGE_SIZE - (gaddr & ~HPAGE_MASK);
1065                                         len = len < dist ? 0 : len - dist;
1066                                         gaddr = (gaddr & HPAGE_MASK) + HPAGE_SIZE;
1067                                 }
1068                         }
1069                         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
1070                 }
1071                 if (rc) {
1072                         if (rc == -EINVAL)
1073                                 return rc;
1074
1075                         /* -EAGAIN, fixup of userspace mm and gmap */
1076                         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1077                         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1078                                 return vmaddr;
1079                         rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, prot);
1080                         if (rc)
1081                                 return rc;
1082                 }
1083         }
1084         return 0;
1085 }
1086
1087 /**
1088  * gmap_mprotect_notify - change access rights for a range of ptes and
1089  *                        call the notifier if any pte changes again
1090  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1091  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1092  * @len: size of area
1093  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1094  *
1095  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists,
1096  * the new access rights could be set and the notifier could be armed.
1097  * If the gmap mapping is missing for one or more pages -EFAULT is
1098  * returned. If no memory could be allocated -ENOMEM is returned.
1099  * This function establishes missing page table entries.
1100  */
1101 int gmap_mprotect_notify(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1102                          unsigned long len, int prot)
1103 {
1104         int rc;
1105
1106         if ((gaddr & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK) || gmap_is_shadow(gmap))
1107                 return -EINVAL;
1108         if (!MACHINE_HAS_ESOP && prot == PROT_READ)
1109                 return -EINVAL;
1110         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
1111         rc = gmap_protect_range(gmap, gaddr, len, prot, GMAP_NOTIFY_MPROT);
1112         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
1113         return rc;
1114 }
1115 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_mprotect_notify);
1116
1117 /**
1118  * gmap_read_table - get an unsigned long value from a guest page table using
1119  *                   absolute addressing, without marking the page referenced.
1120  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1121  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1122  * @val: pointer to the unsigned long value to return
1123  *
1124  * Returns 0 if the value was read, -ENOMEM if out of memory and -EFAULT
1125  * if reading using the virtual address failed. -EINVAL if called on a gmap
1126  * shadow.
1127  *
1128  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read.
1129  */
1130 int gmap_read_table(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long *val)
1131 {
1132         unsigned long address, vmaddr;
1133         spinlock_t *ptl;
1134         pte_t *ptep, pte;
1135         int rc;
1136
1137         if (gmap_is_shadow(gmap))
1138                 return -EINVAL;
1139
1140         while (1) {
1141                 rc = -EAGAIN;
1142                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
1143                 if (ptep) {
1144                         pte = *ptep;
1145                         if (pte_present(pte) && (pte_val(pte) & _PAGE_READ)) {
1146                                 address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
1147                                 address += gaddr & ~PAGE_MASK;
1148                                 *val = *(unsigned long *) address;
1149                                 pte_val(*ptep) |= _PAGE_YOUNG;
1150                                 /* Do *NOT* clear the _PAGE_INVALID bit! */
1151                                 rc = 0;
1152                         }
1153                         gmap_pte_op_end(ptl);
1154                 }
1155                 if (!rc)
1156                         break;
1157                 vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1158                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
1159                         rc = vmaddr;
1160                         break;
1161                 }
1162                 rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, PROT_READ);
1163                 if (rc)
1164                         break;
1165         }
1166         return rc;
1167 }
1168 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_read_table);
1169
1170 /**
1171  * gmap_insert_rmap - add a rmap to the host_to_rmap radix tree
1172  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1173  * @vmaddr: vm address associated with the rmap
1174  * @rmap: pointer to the rmap structure
1175  *
1176  * Called with the sg->guest_table_lock
1177  */
1178 static inline void gmap_insert_rmap(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
1179                                     struct gmap_rmap *rmap)
1180 {
1181         void __rcu **slot;
1182
1183         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1184         slot = radix_tree_lookup_slot(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
1185         if (slot) {
1186                 rmap->next = radix_tree_deref_slot_protected(slot,
1187                                                         &sg->guest_table_lock);
1188                 radix_tree_replace_slot(&sg->host_to_rmap, slot, rmap);
1189         } else {
1190                 rmap->next = NULL;
1191                 radix_tree_insert(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT,
1192                                   rmap);
1193         }
1194 }
1195
1196 /**
1197  * gmap_protect_rmap - restrict access rights to memory (RO) and create an rmap
1198  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1199  * @raddr: rmap address in the shadow gmap
1200  * @paddr: address in the parent guest address space
1201  * @len: length of the memory area to protect
1202  *
1203  * Returns 0 if successfully protected and the rmap was created, -ENOMEM
1204  * if out of memory and -EFAULT if paddr is invalid.
1205  */
1206 static int gmap_protect_rmap(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1207                              unsigned long paddr, unsigned long len)
1208 {
1209         struct gmap *parent;
1210         struct gmap_rmap *rmap;
1211         unsigned long vmaddr;
1212         spinlock_t *ptl;
1213         pte_t *ptep;
1214         int rc;
1215
1216         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1217         parent = sg->parent;
1218         while (len) {
1219                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1220                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1221                         return vmaddr;
1222                 rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
1223                 if (!rmap)
1224                         return -ENOMEM;
1225                 rmap->raddr = raddr;
1226                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1227                 if (rc) {
1228                         kfree(rmap);
1229                         return rc;
1230                 }
1231                 rc = -EAGAIN;
1232                 ptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1233                 if (ptep) {
1234                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1235                         rc = ptep_force_prot(parent->mm, paddr, ptep, PROT_READ,
1236                                              PGSTE_VSIE_BIT);
1237                         if (!rc)
1238                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1239                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1240                         gmap_pte_op_end(ptl);
1241                 }
1242                 radix_tree_preload_end();
1243                 if (rc) {
1244                         kfree(rmap);
1245                         rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, PROT_READ);
1246                         if (rc)
1247                                 return rc;
1248                         continue;
1249                 }
1250                 paddr += PAGE_SIZE;
1251                 len -= PAGE_SIZE;
1252         }
1253         return 0;
1254 }
1255
1256 #define _SHADOW_RMAP_MASK       0x7
1257 #define _SHADOW_RMAP_REGION1    0x5
1258 #define _SHADOW_RMAP_REGION2    0x4
1259 #define _SHADOW_RMAP_REGION3    0x3
1260 #define _SHADOW_RMAP_SEGMENT    0x2
1261 #define _SHADOW_RMAP_PGTABLE    0x1
1262
1263 /**
1264  * gmap_idte_one - invalidate a single region or segment table entry
1265  * @asce: region or segment table *origin* + table-type bits
1266  * @vaddr: virtual address to identify the table entry to flush
1267  *
1268  * The invalid bit of a single region or segment table entry is set
1269  * and the associated TLB entries depending on the entry are flushed.
1270  * The table-type of the @asce identifies the portion of the @vaddr
1271  * that is used as the invalidation index.
1272  */
1273 static inline void gmap_idte_one(unsigned long asce, unsigned long vaddr)
1274 {
1275         asm volatile(
1276                 "       .insn   rrf,0xb98e0000,%0,%1,0,0"
1277                 : : "a" (asce), "a" (vaddr) : "cc", "memory");
1278 }
1279
1280 /**
1281  * gmap_unshadow_page - remove a page from a shadow page table
1282  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1283  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1284  *
1285  * Called with the sg->guest_table_lock
1286  */
1287 static void gmap_unshadow_page(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1288 {
1289         unsigned long *table;
1290
1291         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1292         table = gmap_table_walk(sg, raddr, 0); /* get page table pointer */
1293         if (!table || *table & _PAGE_INVALID)
1294                 return;
1295         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _PAGE_SIZE - 1);
1296         ptep_unshadow_pte(sg->mm, raddr, (pte_t *) table);
1297 }
1298
1299 /**
1300  * __gmap_unshadow_pgt - remove all entries from a shadow page table
1301  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1302  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1303  * @pgt: pointer to the start of a shadow page table
1304  *
1305  * Called with the sg->guest_table_lock
1306  */
1307 static void __gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1308                                 unsigned long *pgt)
1309 {
1310         int i;
1311
1312         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1313         for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, raddr += _PAGE_SIZE)
1314                 pgt[i] = _PAGE_INVALID;
1315 }
1316
1317 /**
1318  * gmap_unshadow_pgt - remove a shadow page table from a segment entry
1319  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1320  * @raddr: address in the shadow guest address space
1321  *
1322  * Called with the sg->guest_table_lock
1323  */
1324 static void gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1325 {
1326         unsigned long sto, *ste, *pgt;
1327         struct page *page;
1328
1329         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1330         ste = gmap_table_walk(sg, raddr, 1); /* get segment pointer */
1331         if (!ste || !(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1332                 return;
1333         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _SEGMENT_SIZE - 1);
1334         sto = (unsigned long) (ste - ((raddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT));
1335         gmap_idte_one(sto | _ASCE_TYPE_SEGMENT, raddr);
1336         pgt = (unsigned long *)(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
1337         *ste = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1338         __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1339         /* Free page table */
1340         page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1341         list_del(&page->lru);
1342         page_table_free_pgste(page);
1343 }
1344
1345 /**
1346  * __gmap_unshadow_sgt - remove all entries from a shadow segment table
1347  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1348  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1349  * @sgt: pointer to the start of a shadow segment table
1350  *
1351  * Called with the sg->guest_table_lock
1352  */
1353 static void __gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1354                                 unsigned long *sgt)
1355 {
1356         unsigned long *pgt;
1357         struct page *page;
1358         int i;
1359
1360         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1361         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _SEGMENT_SIZE) {
1362                 if (!(sgt[i] & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1363                         continue;
1364                 pgt = (unsigned long *)(sgt[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1365                 sgt[i] = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1366                 __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1367                 /* Free page table */
1368                 page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1369                 list_del(&page->lru);
1370                 page_table_free_pgste(page);
1371         }
1372 }
1373
1374 /**
1375  * gmap_unshadow_sgt - remove a shadow segment table from a region-3 entry
1376  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1377  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1378  *
1379  * Called with the shadow->guest_table_lock
1380  */
1381 static void gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1382 {
1383         unsigned long r3o, *r3e, *sgt;
1384         struct page *page;
1385
1386         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1387         r3e = gmap_table_walk(sg, raddr, 2); /* get region-3 pointer */
1388         if (!r3e || !(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1389                 return;
1390         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION3_SIZE - 1);
1391         r3o = (unsigned long) (r3e - ((raddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT));
1392         gmap_idte_one(r3o | _ASCE_TYPE_REGION3, raddr);
1393         sgt = (unsigned long *)(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1394         *r3e = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1395         __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1396         /* Free segment table */
1397         page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1398         list_del(&page->lru);
1399         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1400 }
1401
1402 /**
1403  * __gmap_unshadow_r3t - remove all entries from a shadow region-3 table
1404  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1405  * @raddr: address in the shadow guest address space
1406  * @r3t: pointer to the start of a shadow region-3 table
1407  *
1408  * Called with the sg->guest_table_lock
1409  */
1410 static void __gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1411                                 unsigned long *r3t)
1412 {
1413         unsigned long *sgt;
1414         struct page *page;
1415         int i;
1416
1417         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1418         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION3_SIZE) {
1419                 if (!(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1420                         continue;
1421                 sgt = (unsigned long *)(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1422                 r3t[i] = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1423                 __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1424                 /* Free segment table */
1425                 page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1426                 list_del(&page->lru);
1427                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1428         }
1429 }
1430
1431 /**
1432  * gmap_unshadow_r3t - remove a shadow region-3 table from a region-2 entry
1433  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1434  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1435  *
1436  * Called with the sg->guest_table_lock
1437  */
1438 static void gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1439 {
1440         unsigned long r2o, *r2e, *r3t;
1441         struct page *page;
1442
1443         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1444         r2e = gmap_table_walk(sg, raddr, 3); /* get region-2 pointer */
1445         if (!r2e || !(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1446                 return;
1447         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION2_SIZE - 1);
1448         r2o = (unsigned long) (r2e - ((raddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT));
1449         gmap_idte_one(r2o | _ASCE_TYPE_REGION2, raddr);
1450         r3t = (unsigned long *)(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1451         *r2e = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1452         __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1453         /* Free region 3 table */
1454         page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1455         list_del(&page->lru);
1456         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1457 }
1458
1459 /**
1460  * __gmap_unshadow_r2t - remove all entries from a shadow region-2 table
1461  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1462  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1463  * @r2t: pointer to the start of a shadow region-2 table
1464  *
1465  * Called with the sg->guest_table_lock
1466  */
1467 static void __gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1468                                 unsigned long *r2t)
1469 {
1470         unsigned long *r3t;
1471         struct page *page;
1472         int i;
1473
1474         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1475         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION2_SIZE) {
1476                 if (!(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1477                         continue;
1478                 r3t = (unsigned long *)(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1479                 r2t[i] = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1480                 __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1481                 /* Free region 3 table */
1482                 page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1483                 list_del(&page->lru);
1484                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1485         }
1486 }
1487
1488 /**
1489  * gmap_unshadow_r2t - remove a shadow region-2 table from a region-1 entry
1490  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1491  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1492  *
1493  * Called with the sg->guest_table_lock
1494  */
1495 static void gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1496 {
1497         unsigned long r1o, *r1e, *r2t;
1498         struct page *page;
1499
1500         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1501         r1e = gmap_table_walk(sg, raddr, 4); /* get region-1 pointer */
1502         if (!r1e || !(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1503                 return;
1504         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION1_SIZE - 1);
1505         r1o = (unsigned long) (r1e - ((raddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT));
1506         gmap_idte_one(r1o | _ASCE_TYPE_REGION1, raddr);
1507         r2t = (unsigned long *)(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1508         *r1e = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1509         __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1510         /* Free region 2 table */
1511         page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1512         list_del(&page->lru);
1513         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1514 }
1515
1516 /**
1517  * __gmap_unshadow_r1t - remove all entries from a shadow region-1 table
1518  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1519  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1520  * @r1t: pointer to the start of a shadow region-1 table
1521  *
1522  * Called with the shadow->guest_table_lock
1523  */
1524 static void __gmap_unshadow_r1t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1525                                 unsigned long *r1t)
1526 {
1527         unsigned long asce, *r2t;
1528         struct page *page;
1529         int i;
1530
1531         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1532         asce = (unsigned long) r1t | _ASCE_TYPE_REGION1;
1533         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION1_SIZE) {
1534                 if (!(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1535                         continue;
1536                 r2t = (unsigned long *)(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1537                 __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1538                 /* Clear entry and flush translation r1t -> r2t */
1539                 gmap_idte_one(asce, raddr);
1540                 r1t[i] = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1541                 /* Free region 2 table */
1542                 page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1543                 list_del(&page->lru);
1544                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1545         }
1546 }
1547
1548 /**
1549  * gmap_unshadow - remove a shadow page table completely
1550  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1551  *
1552  * Called with sg->guest_table_lock
1553  */
1554 static void gmap_unshadow(struct gmap *sg)
1555 {
1556         unsigned long *table;
1557
1558         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1559         if (sg->removed)
1560                 return;
1561         sg->removed = 1;
1562         gmap_call_notifier(sg, 0, -1UL);
1563         gmap_flush_tlb(sg);
1564         table = (unsigned long *)(sg->asce & _ASCE_ORIGIN);
1565         switch (sg->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
1566         case _ASCE_TYPE_REGION1:
1567                 __gmap_unshadow_r1t(sg, 0, table);
1568                 break;
1569         case _ASCE_TYPE_REGION2:
1570                 __gmap_unshadow_r2t(sg, 0, table);
1571                 break;
1572         case _ASCE_TYPE_REGION3:
1573                 __gmap_unshadow_r3t(sg, 0, table);
1574                 break;
1575         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
1576                 __gmap_unshadow_sgt(sg, 0, table);
1577                 break;
1578         }
1579 }
1580
1581 /**
1582  * gmap_find_shadow - find a specific asce in the list of shadow tables
1583  * @parent: pointer to the parent gmap
1584  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1585  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1586  *
1587  * Returns the pointer to a gmap if a shadow table with the given asce is
1588  * already available, ERR_PTR(-EAGAIN) if another one is just being created,
1589  * otherwise NULL
1590  */
1591 static struct gmap *gmap_find_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1592                                      int edat_level)
1593 {
1594         struct gmap *sg;
1595
1596         list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1597                 if (sg->orig_asce != asce || sg->edat_level != edat_level ||
1598                     sg->removed)
1599                         continue;
1600                 if (!sg->initialized)
1601                         return ERR_PTR(-EAGAIN);
1602                 refcount_inc(&sg->ref_count);
1603                 return sg;
1604         }
1605         return NULL;
1606 }
1607
1608 /**
1609  * gmap_shadow_valid - check if a shadow guest address space matches the
1610  *                     given properties and is still valid
1611  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1612  * @asce: ASCE for which the shadow table is requested
1613  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1614  *
1615  * Returns 1 if the gmap shadow is still valid and matches the given
1616  * properties, the caller can continue using it. Returns 0 otherwise, the
1617  * caller has to request a new shadow gmap in this case.
1618  *
1619  */
1620 int gmap_shadow_valid(struct gmap *sg, unsigned long asce, int edat_level)
1621 {
1622         if (sg->removed)
1623                 return 0;
1624         return sg->orig_asce == asce && sg->edat_level == edat_level;
1625 }
1626 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_valid);
1627
1628 /**
1629  * gmap_shadow - create/find a shadow guest address space
1630  * @parent: pointer to the parent gmap
1631  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1632  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1633  *
1634  * The pages of the top level page table referred by the asce parameter
1635  * will be set to read-only and marked in the PGSTEs of the kvm process.
1636  * The shadow table will be removed automatically on any change to the
1637  * PTE mapping for the source table.
1638  *
1639  * Returns a guest address space structure, ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory,
1640  * ERR_PTR(-EAGAIN) if the caller has to retry and ERR_PTR(-EFAULT) if the
1641  * parent gmap table could not be protected.
1642  */
1643 struct gmap *gmap_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1644                          int edat_level)
1645 {
1646         struct gmap *sg, *new;
1647         unsigned long limit;
1648         int rc;
1649
1650         BUG_ON(parent->mm->context.allow_gmap_hpage_1m);
1651         BUG_ON(gmap_is_shadow(parent));
1652         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1653         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1654         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1655         if (sg)
1656                 return sg;
1657         /* Create a new shadow gmap */
1658         limit = -1UL >> (33 - (((asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2) * 11));
1659         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE)
1660                 limit = -1UL;
1661         new = gmap_alloc(limit);
1662         if (!new)
1663                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1664         new->mm = parent->mm;
1665         new->parent = gmap_get(parent);
1666         new->orig_asce = asce;
1667         new->edat_level = edat_level;
1668         new->initialized = false;
1669         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1670         /* Recheck if another CPU created the same shadow */
1671         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1672         if (sg) {
1673                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1674                 gmap_free(new);
1675                 return sg;
1676         }
1677         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1678                 /* only allow one real-space gmap shadow */
1679                 list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1680                         if (sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1681                                 spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1682                                 gmap_unshadow(sg);
1683                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1684                                 list_del(&sg->list);
1685                                 gmap_put(sg);
1686                                 break;
1687                         }
1688                 }
1689         }
1690         refcount_set(&new->ref_count, 2);
1691         list_add(&new->list, &parent->children);
1692         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1693                 /* nothing to protect, return right away */
1694                 new->initialized = true;
1695                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1696                 return new;
1697         }
1698         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1699         /* protect after insertion, so it will get properly invalidated */
1700         down_read(&parent->mm->mmap_sem);
1701         rc = gmap_protect_range(parent, asce & _ASCE_ORIGIN,
1702                                 ((asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE,
1703                                 PROT_READ, GMAP_NOTIFY_SHADOW);
1704         up_read(&parent->mm->mmap_sem);
1705         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1706         new->initialized = true;
1707         if (rc) {
1708                 list_del(&new->list);
1709                 gmap_free(new);
1710                 new = ERR_PTR(rc);
1711         }
1712         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1713         return new;
1714 }
1715 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow);
1716
1717 /**
1718  * gmap_shadow_r2t - create an empty shadow region 2 table
1719  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1720  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1721  * @r2t: parent gmap address of the region 2 table to get shadowed
1722  * @fake: r2t references contiguous guest memory block, not a r2t
1723  *
1724  * The r2t parameter specifies the address of the source table. The
1725  * four pages of the source table are made read-only in the parent gmap
1726  * address space. A write to the source table area @r2t will automatically
1727  * remove the shadow r2 table and all of its decendents.
1728  *
1729  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1730  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1731  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1732  *
1733  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1734  */
1735 int gmap_shadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r2t,
1736                     int fake)
1737 {
1738         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1739         unsigned long *s_r2t, *table;
1740         struct page *page;
1741         int rc;
1742
1743         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1744         /* Allocate a shadow region second table */
1745         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1746         if (!page)
1747                 return -ENOMEM;
1748         page->index = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1749         if (fake)
1750                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1751         s_r2t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1752         /* Install shadow region second table */
1753         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1754         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4); /* get region-1 pointer */
1755         if (!table) {
1756                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1757                 goto out_free;
1758         }
1759         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1760                 rc = 0;                 /* Already established */
1761                 goto out_free;
1762         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1763                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1764                 goto out_free;
1765         }
1766         crst_table_init(s_r2t, _REGION2_ENTRY_EMPTY);
1767         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1768         *table = (unsigned long) s_r2t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1769                  _REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1770         if (sg->edat_level >= 1)
1771                 *table |= (r2t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1772         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1773         if (fake) {
1774                 /* nothing to protect for fake tables */
1775                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1776                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1777                 return 0;
1778         }
1779         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1780         /* Make r2t read-only in parent gmap page table */
1781         raddr = (saddr & _REGION1_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION1;
1782         origin = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1783         offset = ((r2t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1784         len = ((r2t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1785         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1786         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1787         if (!rc) {
1788                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4);
1789                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1790                               (unsigned long) s_r2t)
1791                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1792                 else
1793                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1794         } else {
1795                 gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
1796         }
1797         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1798         return rc;
1799 out_free:
1800         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1801         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1802         return rc;
1803 }
1804 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r2t);
1805
1806 /**
1807  * gmap_shadow_r3t - create a shadow region 3 table
1808  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1809  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1810  * @r3t: parent gmap address of the region 3 table to get shadowed
1811  * @fake: r3t references contiguous guest memory block, not a r3t
1812  *
1813  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1814  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1815  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1816  *
1817  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1818  */
1819 int gmap_shadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r3t,
1820                     int fake)
1821 {
1822         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1823         unsigned long *s_r3t, *table;
1824         struct page *page;
1825         int rc;
1826
1827         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1828         /* Allocate a shadow region second table */
1829         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1830         if (!page)
1831                 return -ENOMEM;
1832         page->index = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1833         if (fake)
1834                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1835         s_r3t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1836         /* Install shadow region second table */
1837         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1838         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3); /* get region-2 pointer */
1839         if (!table) {
1840                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1841                 goto out_free;
1842         }
1843         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1844                 rc = 0;                 /* Already established */
1845                 goto out_free;
1846         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1847                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1848                 goto out_free;
1849         }
1850         crst_table_init(s_r3t, _REGION3_ENTRY_EMPTY);
1851         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1852         *table = (unsigned long) s_r3t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1853                  _REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1854         if (sg->edat_level >= 1)
1855                 *table |= (r3t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1856         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1857         if (fake) {
1858                 /* nothing to protect for fake tables */
1859                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1860                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1861                 return 0;
1862         }
1863         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1864         /* Make r3t read-only in parent gmap page table */
1865         raddr = (saddr & _REGION2_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION2;
1866         origin = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1867         offset = ((r3t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1868         len = ((r3t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1869         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1870         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1871         if (!rc) {
1872                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3);
1873                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1874                               (unsigned long) s_r3t)
1875                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1876                 else
1877                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1878         } else {
1879                 gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
1880         }
1881         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1882         return rc;
1883 out_free:
1884         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1885         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1886         return rc;
1887 }
1888 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r3t);
1889
1890 /**
1891  * gmap_shadow_sgt - create a shadow segment table
1892  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1893  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1894  * @sgt: parent gmap address of the segment table to get shadowed
1895  * @fake: sgt references contiguous guest memory block, not a sgt
1896  *
1897  * Returns: 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1898  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1899  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1900  *
1901  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1902  */
1903 int gmap_shadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long sgt,
1904                     int fake)
1905 {
1906         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1907         unsigned long *s_sgt, *table;
1908         struct page *page;
1909         int rc;
1910
1911         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (sgt & _REGION3_ENTRY_LARGE));
1912         /* Allocate a shadow segment table */
1913         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1914         if (!page)
1915                 return -ENOMEM;
1916         page->index = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1917         if (fake)
1918                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1919         s_sgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1920         /* Install shadow region second table */
1921         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1922         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2); /* get region-3 pointer */
1923         if (!table) {
1924                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1925                 goto out_free;
1926         }
1927         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1928                 rc = 0;                 /* Already established */
1929                 goto out_free;
1930         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1931                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1932                 goto out_free;
1933         }
1934         crst_table_init(s_sgt, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
1935         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1936         *table = (unsigned long) s_sgt | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1937                  _REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1938         if (sg->edat_level >= 1)
1939                 *table |= sgt & _REGION_ENTRY_PROTECT;
1940         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1941         if (fake) {
1942                 /* nothing to protect for fake tables */
1943                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1944                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1945                 return 0;
1946         }
1947         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1948         /* Make sgt read-only in parent gmap page table */
1949         raddr = (saddr & _REGION3_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION3;
1950         origin = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1951         offset = ((sgt & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1952         len = ((sgt & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1953         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1954         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1955         if (!rc) {
1956                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2);
1957                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1958                               (unsigned long) s_sgt)
1959                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1960                 else
1961                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1962         } else {
1963                 gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
1964         }
1965         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1966         return rc;
1967 out_free:
1968         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1969         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1970         return rc;
1971 }
1972 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_sgt);
1973
1974 /**
1975  * gmap_shadow_lookup_pgtable - find a shadow page table
1976  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1977  * @saddr: the address in the shadow aguest address space
1978  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1979  * @dat_protection: if the pgtable is marked as protected by dat
1980  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1981  *
1982  * Returns 0 if the shadow page table was found and -EAGAIN if the page
1983  * table was not found.
1984  *
1985  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1986  */
1987 int gmap_shadow_pgt_lookup(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
1988                            unsigned long *pgt, int *dat_protection,
1989                            int *fake)
1990 {
1991         unsigned long *table;
1992         struct page *page;
1993         int rc;
1994
1995         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1996         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1997         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
1998         if (table && !(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
1999                 /* Shadow page tables are full pages (pte+pgste) */
2000                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
2001                 *pgt = page->index & ~GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
2002                 *dat_protection = !!(*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
2003                 *fake = !!(page->index & GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE);
2004                 rc = 0;
2005         } else  {
2006                 rc = -EAGAIN;
2007         }
2008         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2009         return rc;
2010
2011 }
2012 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt_lookup);
2013
2014 /**
2015  * gmap_shadow_pgt - instantiate a shadow page table
2016  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2017  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2018  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
2019  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
2020  *
2021  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2022  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory,
2023  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved and
2024  *
2025  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read
2026  */
2027 int gmap_shadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long pgt,
2028                     int fake)
2029 {
2030         unsigned long raddr, origin;
2031         unsigned long *s_pgt, *table;
2032         struct page *page;
2033         int rc;
2034
2035         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (pgt & _SEGMENT_ENTRY_LARGE));
2036         /* Allocate a shadow page table */
2037         page = page_table_alloc_pgste(sg->mm);
2038         if (!page)
2039                 return -ENOMEM;
2040         page->index = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
2041         if (fake)
2042                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
2043         s_pgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
2044         /* Install shadow page table */
2045         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2046         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
2047         if (!table) {
2048                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2049                 goto out_free;
2050         }
2051         if (!(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
2052                 rc = 0;                 /* Already established */
2053                 goto out_free;
2054         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) {
2055                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
2056                 goto out_free;
2057         }
2058         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
2059         *table = (unsigned long) s_pgt | _SEGMENT_ENTRY |
2060                  (pgt & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT) | _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2061         list_add(&page->lru, &sg->pt_list);
2062         if (fake) {
2063                 /* nothing to protect for fake tables */
2064                 *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2065                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2066                 return 0;
2067         }
2068         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2069         /* Make pgt read-only in parent gmap page table (not the pgste) */
2070         raddr = (saddr & _SEGMENT_MASK) | _SHADOW_RMAP_SEGMENT;
2071         origin = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & PAGE_MASK;
2072         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin, PAGE_SIZE);
2073         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2074         if (!rc) {
2075                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1);
2076                 if (!table || (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) !=
2077                               (unsigned long) s_pgt)
2078                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2079                 else
2080                         *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2081         } else {
2082                 gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2083         }
2084         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2085         return rc;
2086 out_free:
2087         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2088         page_table_free_pgste(page);
2089         return rc;
2090
2091 }
2092 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt);
2093
2094 /**
2095  * gmap_shadow_page - create a shadow page mapping
2096  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2097  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2098  * @pte: pte in parent gmap address space to get shadowed
2099  *
2100  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2101  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
2102  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
2103  *
2104  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
2105  */
2106 int gmap_shadow_page(struct gmap *sg, unsigned long saddr, pte_t pte)
2107 {
2108         struct gmap *parent;
2109         struct gmap_rmap *rmap;
2110         unsigned long vmaddr, paddr;
2111         spinlock_t *ptl;
2112         pte_t *sptep, *tptep;
2113         int prot;
2114         int rc;
2115
2116         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2117         parent = sg->parent;
2118         prot = (pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT) ? PROT_READ : PROT_WRITE;
2119
2120         rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
2121         if (!rmap)
2122                 return -ENOMEM;
2123         rmap->raddr = (saddr & PAGE_MASK) | _SHADOW_RMAP_PGTABLE;
2124
2125         while (1) {
2126                 paddr = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
2127                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
2128                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
2129                         rc = vmaddr;
2130                         break;
2131                 }
2132                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
2133                 if (rc)
2134                         break;
2135                 rc = -EAGAIN;
2136                 sptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
2137                 if (sptep) {
2138                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2139                         /* Get page table pointer */
2140                         tptep = (pte_t *) gmap_table_walk(sg, saddr, 0);
2141                         if (!tptep) {
2142                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2143                                 gmap_pte_op_end(ptl);
2144                                 radix_tree_preload_end();
2145                                 break;
2146                         }
2147                         rc = ptep_shadow_pte(sg->mm, saddr, sptep, tptep, pte);
2148                         if (rc > 0) {
2149                                 /* Success and a new mapping */
2150                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
2151                                 rmap = NULL;
2152                                 rc = 0;
2153                         }
2154                         gmap_pte_op_end(ptl);
2155                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2156                 }
2157                 radix_tree_preload_end();
2158                 if (!rc)
2159                         break;
2160                 rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, prot);
2161                 if (rc)
2162                         break;
2163         }
2164         kfree(rmap);
2165         return rc;
2166 }
2167 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_page);
2168
2169 /**
2170  * gmap_shadow_notify - handle notifications for shadow gmap
2171  *
2172  * Called with sg->parent->shadow_lock.
2173  */
2174 static void gmap_shadow_notify(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
2175                                unsigned long gaddr)
2176 {
2177         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
2178         unsigned long start, end, bits, raddr;
2179
2180         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2181
2182         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2183         if (sg->removed) {
2184                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2185                 return;
2186         }
2187         /* Check for top level table */
2188         start = sg->orig_asce & _ASCE_ORIGIN;
2189         end = start + ((sg->orig_asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE;
2190         if (!(sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) && gaddr >= start &&
2191             gaddr < end) {
2192                 /* The complete shadow table has to go */
2193                 gmap_unshadow(sg);
2194                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2195                 list_del(&sg->list);
2196                 gmap_put(sg);
2197                 return;
2198         }
2199         /* Remove the page table tree from on specific entry */
2200         head = radix_tree_delete(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
2201         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head) {
2202                 bits = rmap->raddr & _SHADOW_RMAP_MASK;
2203                 raddr = rmap->raddr ^ bits;
2204                 switch (bits) {
2205                 case _SHADOW_RMAP_REGION1:
2206                         gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
2207                         break;
2208                 case _SHADOW_RMAP_REGION2:
2209                         gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
2210                         break;
2211                 case _SHADOW_RMAP_REGION3:
2212                         gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
2213                         break;
2214                 case _SHADOW_RMAP_SEGMENT:
2215                         gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2216                         break;
2217                 case _SHADOW_RMAP_PGTABLE:
2218                         gmap_unshadow_page(sg, raddr);
2219                         break;
2220                 }
2221                 kfree(rmap);
2222         }
2223         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2224 }
2225
2226 /**
2227  * ptep_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
2228  * @mm: pointer to the process mm_struct
2229  * @addr: virtual address in the process address space
2230  * @pte: pointer to the page table entry
2231  * @bits: bits from the pgste that caused the notify call
2232  *
2233  * This function is assumed to be called with the page table lock held
2234  * for the pte to notify.
2235  */
2236 void ptep_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2237                  pte_t *pte, unsigned long bits)
2238 {
2239         unsigned long offset, gaddr = 0;
2240         unsigned long *table;
2241         struct gmap *gmap, *sg, *next;
2242
2243         offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
2244         offset = offset * (PAGE_SIZE / sizeof(pte_t));
2245         rcu_read_lock();
2246         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2247                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2248                 table = radix_tree_lookup(&gmap->host_to_guest,
2249                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2250                 if (table)
2251                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(table) + offset;
2252                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2253                 if (!table)
2254                         continue;
2255
2256                 if (!list_empty(&gmap->children) && (bits & PGSTE_VSIE_BIT)) {
2257                         spin_lock(&gmap->shadow_lock);
2258                         list_for_each_entry_safe(sg, next,
2259                                                  &gmap->children, list)
2260                                 gmap_shadow_notify(sg, vmaddr, gaddr);
2261                         spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
2262                 }
2263                 if (bits & PGSTE_IN_BIT)
2264                         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + PAGE_SIZE - 1);
2265         }
2266         rcu_read_unlock();
2267 }
2268 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_notify);
2269
2270 static void pmdp_notify_gmap(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2271                              unsigned long gaddr)
2272 {
2273         pmd_val(*pmdp) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
2274         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + HPAGE_SIZE - 1);
2275 }
2276
2277 /**
2278  * gmap_pmdp_xchg - exchange a gmap pmd with another
2279  * @gmap: pointer to the guest address space structure
2280  * @pmdp: pointer to the pmd entry
2281  * @new: replacement entry
2282  * @gaddr: the affected guest address
2283  *
2284  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2285  * held.
2286  */
2287 static void gmap_pmdp_xchg(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp, pmd_t new,
2288                            unsigned long gaddr)
2289 {
2290         gaddr &= HPAGE_MASK;
2291         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2292         pmd_val(new) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
2293         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2294                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, IDTE_GUEST_ASCE, gmap->asce,
2295                             IDTE_GLOBAL);
2296         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2297                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2298         else
2299                 __pmdp_csp(pmdp);
2300         *pmdp = new;
2301 }
2302
2303 static void gmap_pmdp_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2304                             int purge)
2305 {
2306         pmd_t *pmdp;
2307         struct gmap *gmap;
2308         unsigned long gaddr;
2309
2310         rcu_read_lock();
2311         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2312                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2313                 pmdp = (pmd_t *)radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2314                                                   vmaddr >> PMD_SHIFT);
2315                 if (pmdp) {
2316                         gaddr = __gmap_segment_gaddr((unsigned long *)pmdp);
2317                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2318                         WARN_ON(pmd_val(*pmdp) & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2319                                                    _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2320                         if (purge)
2321                                 __pmdp_csp(pmdp);
2322                         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2323                 }
2324                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2325         }
2326         rcu_read_unlock();
2327 }
2328
2329 /**
2330  * gmap_pmdp_invalidate - invalidate all affected guest pmd entries without
2331  *                        flushing
2332  * @mm: pointer to the process mm_struct
2333  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2334  */
2335 void gmap_pmdp_invalidate(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2336 {
2337         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 0);
2338 }
2339 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_invalidate);
2340
2341 /**
2342  * gmap_pmdp_csp - csp all affected guest pmd entries
2343  * @mm: pointer to the process mm_struct
2344  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2345  */
2346 void gmap_pmdp_csp(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2347 {
2348         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 1);
2349 }
2350 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_csp);
2351
2352 /**
2353  * gmap_pmdp_idte_local - invalidate and clear a guest pmd entry
2354  * @mm: pointer to the process mm_struct
2355  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2356  */
2357 void gmap_pmdp_idte_local(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2358 {
2359         unsigned long *entry, gaddr;
2360         struct gmap *gmap;
2361         pmd_t *pmdp;
2362
2363         rcu_read_lock();
2364         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2365                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2366                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2367                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2368                 if (entry) {
2369                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2370                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2371                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2372                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2373                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2374                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2375                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2376                                             gmap->asce, IDTE_LOCAL);
2377                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2378                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
2379                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2380                 }
2381                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2382         }
2383         rcu_read_unlock();
2384 }
2385 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_local);
2386
2387 /**
2388  * gmap_pmdp_idte_global - invalidate and clear a guest pmd entry
2389  * @mm: pointer to the process mm_struct
2390  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2391  */
2392 void gmap_pmdp_idte_global(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2393 {
2394         unsigned long *entry, gaddr;
2395         struct gmap *gmap;
2396         pmd_t *pmdp;
2397
2398         rcu_read_lock();
2399         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2400                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2401                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2402                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2403                 if (entry) {
2404                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2405                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2406                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2407                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2408                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2409                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2410                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2411                                             gmap->asce, IDTE_GLOBAL);
2412                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2413                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2414                         else
2415                                 __pmdp_csp(pmdp);
2416                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2417                 }
2418                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2419         }
2420         rcu_read_unlock();
2421 }
2422 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_global);
2423
2424 /**
2425  * gmap_test_and_clear_dirty_pmd - test and reset segment dirty status
2426  * @gmap: pointer to guest address space
2427  * @pmdp: pointer to the pmd to be tested
2428  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2429  *
2430  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2431  * held.
2432  */
2433 static bool gmap_test_and_clear_dirty_pmd(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2434                                           unsigned long gaddr)
2435 {
2436         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
2437                 return false;
2438
2439         /* Already protected memory, which did not change is clean */
2440         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT &&
2441             !(pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC))
2442                 return false;
2443
2444         /* Clear UC indication and reset protection */
2445         pmd_val(*pmdp) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
2446         gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, PROT_READ, 0);
2447         return true;
2448 }
2449
2450 /**
2451  * gmap_sync_dirty_log_pmd - set bitmap based on dirty status of segment
2452  * @gmap: pointer to guest address space
2453  * @bitmap: dirty bitmap for this pmd
2454  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2455  * @vmaddr: virtual address in the host address space
2456  *
2457  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2458  * held.
2459  */
2460 void gmap_sync_dirty_log_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long bitmap[4],
2461                              unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
2462 {
2463         int i;
2464         pmd_t *pmdp;
2465         pte_t *ptep;
2466         spinlock_t *ptl;
2467
2468         pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
2469         if (!pmdp)
2470                 return;
2471
2472         if (pmd_large(*pmdp)) {
2473                 if (gmap_test_and_clear_dirty_pmd(gmap, pmdp, gaddr))
2474                         bitmap_fill(bitmap, _PAGE_ENTRIES);
2475         } else {
2476                 for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, vmaddr += PAGE_SIZE) {
2477                         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, vmaddr, &ptl);
2478                         if (!ptep)
2479                                 continue;
2480                         if (ptep_test_and_clear_uc(gmap->mm, vmaddr, ptep))
2481                                 set_bit(i, bitmap);
2482                         spin_unlock(ptl);
2483                 }
2484         }
2485         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
2486 }
2487 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_sync_dirty_log_pmd);
2488
2489 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2490 static int thp_split_walk_pmd_entry(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
2491                                     unsigned long end, struct mm_walk *walk)
2492 {
2493         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
2494
2495         split_huge_pmd(vma, pmd, addr);
2496         return 0;
2497 }
2498
2499 static const struct mm_walk_ops thp_split_walk_ops = {
2500         .pmd_entry      = thp_split_walk_pmd_entry,
2501 };
2502
2503 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
2504 {
2505         struct vm_area_struct *vma;
2506
2507         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
2508                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
2509                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2510                 walk_page_vma(vma, &thp_split_walk_ops, NULL);
2511         }
2512         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2513 }
2514 #else
2515 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
2516 {
2517 }
2518 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
2519
2520 /*
2521  * Remove all empty zero pages from the mapping for lazy refaulting
2522  * - This must be called after mm->context.has_pgste is set, to avoid
2523  *   future creation of zero pages
2524  * - This must be called after THP was enabled
2525  */
2526 static int __zap_zero_pages(pmd_t *pmd, unsigned long start,
2527                            unsigned long end, struct mm_walk *walk)
2528 {
2529         unsigned long addr;
2530
2531         for (addr = start; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
2532                 pte_t *ptep;
2533                 spinlock_t *ptl;
2534
2535                 ptep = pte_offset_map_lock(walk->mm, pmd, addr, &ptl);
2536                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(*ptep)))
2537                         ptep_xchg_direct(walk->mm, addr, ptep, __pte(_PAGE_INVALID));
2538                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2539         }
2540         return 0;
2541 }
2542
2543 static const struct mm_walk_ops zap_zero_walk_ops = {
2544         .pmd_entry      = __zap_zero_pages,
2545 };
2546
2547 /*
2548  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
2549  */
2550 int s390_enable_sie(void)
2551 {
2552         struct mm_struct *mm = current->mm;
2553
2554         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
2555         if (mm_has_pgste(mm))
2556                 return 0;
2557         /* Fail if the page tables are 2K */
2558         if (!mm_alloc_pgste(mm))
2559                 return -EINVAL;
2560         down_write(&mm->mmap_sem);
2561         mm->context.has_pgste = 1;
2562         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
2563         thp_split_mm(mm);
2564         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &zap_zero_walk_ops, NULL);
2565         up_write(&mm->mmap_sem);
2566         return 0;
2567 }
2568 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
2569
2570 /*
2571  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
2572  * keys with the default key.
2573  */
2574 static int __s390_enable_skey_pte(pte_t *pte, unsigned long addr,
2575                                   unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2576 {
2577         /* Clear storage key */
2578         ptep_zap_key(walk->mm, addr, pte);
2579         return 0;
2580 }
2581
2582 /*
2583  * Give a chance to schedule after setting a key to 256 pages.
2584  * We only hold the mm lock, which is a rwsem and the kvm srcu.
2585  * Both can sleep.
2586  */
2587 static int __s390_enable_skey_pmd(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
2588                                   unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2589 {
2590         cond_resched();
2591         return 0;
2592 }
2593
2594 static int __s390_enable_skey_hugetlb(pte_t *pte, unsigned long addr,
2595                                       unsigned long hmask, unsigned long next,
2596                                       struct mm_walk *walk)
2597 {
2598         pmd_t *pmd = (pmd_t *)pte;
2599         unsigned long start, end;
2600         struct page *page = pmd_page(*pmd);
2601
2602         /*
2603          * The write check makes sure we do not set a key on shared
2604          * memory. This is needed as the walker does not differentiate
2605          * between actual guest memory and the process executable or
2606          * shared libraries.
2607          */
2608         if (pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID ||
2609             !(pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_WRITE))
2610                 return 0;
2611
2612         start = pmd_val(*pmd) & HPAGE_MASK;
2613         end = start + HPAGE_SIZE - 1;
2614         __storage_key_init_range(start, end);
2615         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
2616         cond_resched();
2617         return 0;
2618 }
2619
2620 static const struct mm_walk_ops enable_skey_walk_ops = {
2621         .hugetlb_entry          = __s390_enable_skey_hugetlb,
2622         .pte_entry              = __s390_enable_skey_pte,
2623         .pmd_entry              = __s390_enable_skey_pmd,
2624 };
2625
2626 int s390_enable_skey(void)
2627 {
2628         struct mm_struct *mm = current->mm;
2629         struct vm_area_struct *vma;
2630         int rc = 0;
2631
2632         down_write(&mm->mmap_sem);
2633         if (mm_uses_skeys(mm))
2634                 goto out_up;
2635
2636         mm->context.uses_skeys = 1;
2637         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
2638                 if (ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
2639                                 MADV_UNMERGEABLE, &vma->vm_flags)) {
2640                         mm->context.uses_skeys = 0;
2641                         rc = -ENOMEM;
2642                         goto out_up;
2643                 }
2644         }
2645         mm->def_flags &= ~VM_MERGEABLE;
2646
2647         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &enable_skey_walk_ops, NULL);
2648
2649 out_up:
2650         up_write(&mm->mmap_sem);
2651         return rc;
2652 }
2653 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
2654
2655 /*
2656  * Reset CMMA state, make all pages stable again.
2657  */
2658 static int __s390_reset_cmma(pte_t *pte, unsigned long addr,
2659                              unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2660 {
2661         ptep_zap_unused(walk->mm, addr, pte, 1);
2662         return 0;
2663 }
2664
2665 static const struct mm_walk_ops reset_cmma_walk_ops = {
2666         .pte_entry              = __s390_reset_cmma,
2667 };
2668
2669 void s390_reset_cmma(struct mm_struct *mm)
2670 {
2671         down_write(&mm->mmap_sem);
2672         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &reset_cmma_walk_ops, NULL);
2673         up_write(&mm->mmap_sem);
2674 }
2675 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_cmma);