arch/s390/mm/gmap.c

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