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 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
 693
 694 void gmap_discard(struct gmap *gmap, unsigned long from, unsigned long to)
 695 {
 696         unsigned long gaddr, vmaddr, size;
 697         struct vm_area_struct *vma;
 698
 699         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 700         for (gaddr = from; gaddr < to;
 701              gaddr = (gaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK) {
 702                 /* Find the vm address for the guest address */
 703                 vmaddr = (unsigned long)
 704                         radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 705                                           gaddr >> PMD_SHIFT);
 706                 if (!vmaddr)
 707                         continue;
 708                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 709                 /* Find vma in the parent mm */
 710                 vma = find_vma(gmap->mm, vmaddr);
 711                 if (!vma)
 712                         continue;
 713                 /*
 714                  * We do not discard pages that are backed by
 715                  * hugetlbfs, so we don't have to refault them.
 716                  */
 717                 if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 718                         continue;
 719                 size = min(to - gaddr, PMD_SIZE - (gaddr & ~PMD_MASK));
 720                 zap_page_range(vma, vmaddr, size);
 721         }
 722         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 723 }
 724 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
 725
 726 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
 727 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
 728
 729 /**
 730  * gmap_register_pte_notifier - register a pte invalidation callback
 731  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 732  */
 733 void gmap_register_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 734 {
 735         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 736         list_add_rcu(&nb->list, &gmap_notifier_list);
 737         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 738 }
 739 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_pte_notifier);
 740
 741 /**
 742  * gmap_unregister_pte_notifier - remove a pte invalidation callback
 743  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 744  */
 745 void gmap_unregister_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 746 {
 747         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 748         list_del_rcu(&nb->list);
 749         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 750         synchronize_rcu();
 751 }
 752 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_pte_notifier);
 753
 754 /**
 755  * gmap_call_notifier - call all registered invalidation callbacks
 756  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 757  * @start: start virtual address in the guest address space
 758  * @end: end virtual address in the guest address space
 759  */
 760 static void gmap_call_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
 761                                unsigned long end)
 762 {
 763         struct gmap_notifier *nb;
 764
 765         list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
 766                 nb->notifier_call(gmap, start, end);
 767 }
 768
 769 /**
 770  * gmap_table_walk - walk the gmap page tables
 771  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 772  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 773  * @level: page table level to stop at
 774  *
 775  * Returns a table entry pointer for the given guest address and @level
 776  * @level=0 : returns a pointer to a page table table entry (or NULL)
 777  * @level=1 : returns a pointer to a segment table entry (or NULL)
 778  * @level=2 : returns a pointer to a region-3 table entry (or NULL)
 779  * @level=3 : returns a pointer to a region-2 table entry (or NULL)
 780  * @level=4 : returns a pointer to a region-1 table entry (or NULL)
 781  *
 782  * Returns NULL if the gmap page tables could not be walked to the
 783  * requested level.
 784  *
 785  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 786  */
 787 static inline unsigned long *gmap_table_walk(struct gmap *gmap,
 788                                              unsigned long gaddr, int level)
 789 {
 790         const int asce_type = gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK;
 791         unsigned long *table;
 792
 793         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) + 4 < (level * 4))
 794                 return NULL;
 795         if (gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed)
 796                 return NULL;
 797
 798         if (asce_type != _ASCE_TYPE_REGION1 &&
 799             gaddr & (-1UL << (31 + (asce_type >> 2) * 11)))
 800                 return NULL;
 801
 802         table = gmap->table;
 803         switch (gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
 804         case _ASCE_TYPE_REGION1:
 805                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 806                 if (level == 4)
 807                         break;
 808                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 809                         return NULL;
 810                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 811                 /* Fallthrough */
 812         case _ASCE_TYPE_REGION2:
 813                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 814                 if (level == 3)
 815                         break;
 816                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 817                         return NULL;
 818                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 819                 /* Fallthrough */
 820         case _ASCE_TYPE_REGION3:
 821                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 822                 if (level == 2)
 823                         break;
 824                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 825                         return NULL;
 826                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 827                 /* Fallthrough */
 828         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
 829                 table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 830                 if (level == 1)
 831                         break;
 832                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 833                         return NULL;
 834                 table = (unsigned long *)(*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
 835                 table += (gaddr & _PAGE_INDEX) >> _PAGE_SHIFT;
 836         }
 837         return table;
 838 }
 839
 840 /**
 841  * gmap_pte_op_walk - walk the gmap page table, get the page table lock
 842  *                    and return the pte pointer
 843  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 844  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 845  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 846  *
 847  * Returns a pointer to the locked pte for a guest address, or NULL
 848  */
 849 static pte_t *gmap_pte_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 850                                spinlock_t **ptl)
 851 {
 852         unsigned long *table;
 853
 854         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 855         /* Walk the gmap page table, lock and get pte pointer */
 856         table = gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1); /* get segment pointer */
 857         if (!table || *table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 858                 return NULL;
 859         return pte_alloc_map_lock(gmap->mm, (pmd_t *) table, gaddr, ptl);
 860 }
 861
 862 /**
 863  * gmap_pte_op_fixup - force a page in and connect the gmap page table
 864  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 865  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 866  * @vmaddr: address in the host process address space
 867  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 868  *
 869  * Returns 0 if the caller can retry __gmap_translate (might fail again),
 870  * -ENOMEM if out of memory and -EFAULT if anything goes wrong while fixing
 871  * up or connecting the gmap page table.
 872  */
 873 static int gmap_pte_op_fixup(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 874                              unsigned long vmaddr, int prot)
 875 {
 876         struct mm_struct *mm = gmap->mm;
 877         unsigned int fault_flags;
 878         bool unlocked = false;
 879
 880         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 881         fault_flags = (prot == PROT_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
 882         if (fixup_user_fault(current, mm, vmaddr, fault_flags, &unlocked))
 883                 return -EFAULT;
 884         if (unlocked)
 885                 /* lost mmap_sem, caller has to retry __gmap_translate */
 886                 return 0;
 887         /* Connect the page tables */
 888         return __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 889 }
 890
 891 /**
 892  * gmap_pte_op_end - release the page table lock
 893  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 894  */
 895 static void gmap_pte_op_end(spinlock_t *ptl)
 896 {
 897         if (ptl)
 898                 spin_unlock(ptl);
 899 }
 900
 901 /**
 902  * gmap_pmd_op_walk - walk the gmap tables, get the guest table lock
 903  *                    and return the pmd pointer
 904  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 905  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 906  *
 907  * Returns a pointer to the pmd for a guest address, or NULL
 908  */
 909 static inline pmd_t *gmap_pmd_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 910 {
 911         pmd_t *pmdp;
 912
 913         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 914         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 915         pmdp = (pmd_t *) gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1);
 916
 917         if (!pmdp || pmd_none(*pmdp)) {
 918                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 919                 return NULL;
 920         }
 921
 922         /* 4k page table entries are locked via the pte (pte_alloc_map_lock). */
 923         if (!pmd_large(*pmdp))
 924                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 925         return pmdp;
 926 }
 927
 928 /**
 929  * gmap_pmd_op_end - release the guest_table_lock if needed
 930  * @gmap: pointer to the guest mapping meta data structure
 931  * @pmdp: pointer to the pmd
 932  */
 933 static inline void gmap_pmd_op_end(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp)
 934 {
 935         if (pmd_large(*pmdp))
 936                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 937 }
 938
 939 /*
 940  * gmap_protect_pmd - remove access rights to memory and set pmd notification bits
 941  * @pmdp: pointer to the pmd to be protected
 942  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 943  * @bits: notification bits to set
 944  *
 945  * Returns:
 946  * 0 if successfully protected
 947  * -EAGAIN if a fixup is needed
 948  * -EINVAL if unsupported notifier bits have been specified
 949  *
 950  * Expected to be called with sg->mm->mmap_sem in read and
 951  * guest_table_lock held.
 952  */
 953 static int gmap_protect_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 954                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
 955 {
 956         int pmd_i = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 957         int pmd_p = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 958         pmd_t new = *pmdp;
 959
 960         /* Fixup needed */
 961         if ((pmd_i && (prot != PROT_NONE)) || (pmd_p && (prot == PROT_WRITE)))
 962                 return -EAGAIN;
 963
 964         if (prot == PROT_NONE && !pmd_i) {
 965                 pmd_val(new) |= _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 966                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 967         }
 968
 969         if (prot == PROT_READ && !pmd_p) {
 970                 pmd_val(new) &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 971                 pmd_val(new) |= _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 972                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 973         }
 974
 975         if (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT)
 976                 pmd_val(*pmdp) |= _SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
 977
 978         /* Shadow GMAP protection needs split PMDs */
 979         if (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW)
 980                 return -EINVAL;
 981
 982         return 0;
 983 }
 984
 985 /*
 986  * gmap_protect_pte - remove access rights to memory and set pgste bits
 987  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 988  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 989  * @pmdp: pointer to the pmd associated with the pte
 990  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 991  * @bits: notification bits to set
 992  *
 993  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
 994  * -EAGAIN if a fixup is needed.
 995  *
 996  * Expected to be called with sg->mm->mmap_sem in read
 997  */
 998 static int gmap_protect_pte(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 999                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
1000 {
1001         int rc;
1002         pte_t *ptep;
1003         spinlock_t *ptl = NULL;
1004         unsigned long pbits = 0;
1005
1006         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
1007                 return -EAGAIN;
1008
1009         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, gaddr, &ptl);
1010         if (!ptep)
1011                 return -ENOMEM;
1012
1013         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT) ? PGSTE_IN_BIT : 0;
1014         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW) ? PGSTE_VSIE_BIT : 0;
1015         /* Protect and unlock. */
1016         rc = ptep_force_prot(gmap->mm, gaddr, ptep, prot, pbits);
1017         gmap_pte_op_end(ptl);
1018         return rc;
1019 }
1020
1021 /*
1022  * gmap_protect_range - remove access rights to memory and set pgste bits
1023  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1024  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1025  * @len: size of area
1026  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1027  * @bits: pgste notification bits to set
1028  *
1029  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
1030  * -EFAULT if gaddr is invalid (or mapping for shadows is missing).
1031  *
1032  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1033  */
1034 static int gmap_protect_range(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1035                               unsigned long len, int prot, unsigned long bits)
1036 {
1037         unsigned long vmaddr, dist;
1038         pmd_t *pmdp;
1039         int rc;
1040
1041         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
1042         while (len) {
1043                 rc = -EAGAIN;
1044                 pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
1045                 if (pmdp) {
1046                         if (!pmd_large(*pmdp)) {
1047                                 rc = gmap_protect_pte(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1048                                                       bits);
1049                                 if (!rc) {
1050                                         len -= PAGE_SIZE;
1051                                         gaddr += PAGE_SIZE;
1052                                 }
1053                         } else {
1054                                 rc = gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1055                                                       bits);
1056                                 if (!rc) {
1057                                         dist = HPAGE_SIZE - (gaddr & ~HPAGE_MASK);
1058                                         len = len < dist ? 0 : len - dist;
1059                                         gaddr = (gaddr & HPAGE_MASK) + HPAGE_SIZE;
1060                                 }
1061                         }
1062                         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
1063                 }
1064                 if (rc) {
1065                         if (rc == -EINVAL)
1066                                 return rc;
1067
1068                         /* -EAGAIN, fixup of userspace mm and gmap */
1069                         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1070                         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1071                                 return vmaddr;
1072                         rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, prot);
1073                         if (rc)
1074                                 return rc;
1075                 }
1076         }
1077         return 0;
1078 }
1079
1080 /**
1081  * gmap_mprotect_notify - change access rights for a range of ptes and
1082  *                        call the notifier if any pte changes again
1083  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1084  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1085  * @len: size of area
1086  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1087  *
1088  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists,
1089  * the new access rights could be set and the notifier could be armed.
1090  * If the gmap mapping is missing for one or more pages -EFAULT is
1091  * returned. If no memory could be allocated -ENOMEM is returned.
1092  * This function establishes missing page table entries.
1093  */
1094 int gmap_mprotect_notify(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1095                          unsigned long len, int prot)
1096 {
1097         int rc;
1098
1099         if ((gaddr & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK) || gmap_is_shadow(gmap))
1100                 return -EINVAL;
1101         if (!MACHINE_HAS_ESOP && prot == PROT_READ)
1102                 return -EINVAL;
1103         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
1104         rc = gmap_protect_range(gmap, gaddr, len, prot, GMAP_NOTIFY_MPROT);
1105         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
1106         return rc;
1107 }
1108 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_mprotect_notify);
1109
1110 /**
1111  * gmap_read_table - get an unsigned long value from a guest page table using
1112  *                   absolute addressing, without marking the page referenced.
1113  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1114  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1115  * @val: pointer to the unsigned long value to return
1116  *
1117  * Returns 0 if the value was read, -ENOMEM if out of memory and -EFAULT
1118  * if reading using the virtual address failed. -EINVAL if called on a gmap
1119  * shadow.
1120  *
1121  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read.
1122  */
1123 int gmap_read_table(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long *val)
1124 {
1125         unsigned long address, vmaddr;
1126         spinlock_t *ptl;
1127         pte_t *ptep, pte;
1128         int rc;
1129
1130         if (gmap_is_shadow(gmap))
1131                 return -EINVAL;
1132
1133         while (1) {
1134                 rc = -EAGAIN;
1135                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
1136                 if (ptep) {
1137                         pte = *ptep;
1138                         if (pte_present(pte) && (pte_val(pte) & _PAGE_READ)) {
1139                                 address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
1140                                 address += gaddr & ~PAGE_MASK;
1141                                 *val = *(unsigned long *) address;
1142                                 pte_val(*ptep) |= _PAGE_YOUNG;
1143                                 /* Do *NOT* clear the _PAGE_INVALID bit! */
1144                                 rc = 0;
1145                         }
1146                         gmap_pte_op_end(ptl);
1147                 }
1148                 if (!rc)
1149                         break;
1150                 vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1151                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
1152                         rc = vmaddr;
1153                         break;
1154                 }
1155                 rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, PROT_READ);
1156                 if (rc)
1157                         break;
1158         }
1159         return rc;
1160 }
1161 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_read_table);
1162
1163 /**
1164  * gmap_insert_rmap - add a rmap to the host_to_rmap radix tree
1165  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1166  * @vmaddr: vm address associated with the rmap
1167  * @rmap: pointer to the rmap structure
1168  *
1169  * Called with the sg->guest_table_lock
1170  */
1171 static inline void gmap_insert_rmap(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
1172                                     struct gmap_rmap *rmap)
1173 {
1174         void __rcu **slot;
1175
1176         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1177         slot = radix_tree_lookup_slot(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
1178         if (slot) {
1179                 rmap->next = radix_tree_deref_slot_protected(slot,
1180                                                         &sg->guest_table_lock);
1181                 radix_tree_replace_slot(&sg->host_to_rmap, slot, rmap);
1182         } else {
1183                 rmap->next = NULL;
1184                 radix_tree_insert(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT,
1185                                   rmap);
1186         }
1187 }
1188
1189 /**
1190  * gmap_protect_rmap - restrict access rights to memory (RO) and create an rmap
1191  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1192  * @raddr: rmap address in the shadow gmap
1193  * @paddr: address in the parent guest address space
1194  * @len: length of the memory area to protect
1195  *
1196  * Returns 0 if successfully protected and the rmap was created, -ENOMEM
1197  * if out of memory and -EFAULT if paddr is invalid.
1198  */
1199 static int gmap_protect_rmap(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1200                              unsigned long paddr, unsigned long len)
1201 {
1202         struct gmap *parent;
1203         struct gmap_rmap *rmap;
1204         unsigned long vmaddr;
1205         spinlock_t *ptl;
1206         pte_t *ptep;
1207         int rc;
1208
1209         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1210         parent = sg->parent;
1211         while (len) {
1212                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1213                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1214                         return vmaddr;
1215                 rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
1216                 if (!rmap)
1217                         return -ENOMEM;
1218                 rmap->raddr = raddr;
1219                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1220                 if (rc) {
1221                         kfree(rmap);
1222                         return rc;
1223                 }
1224                 rc = -EAGAIN;
1225                 ptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1226                 if (ptep) {
1227                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1228                         rc = ptep_force_prot(parent->mm, paddr, ptep, PROT_READ,
1229                                              PGSTE_VSIE_BIT);
1230                         if (!rc)
1231                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1232                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1233                         gmap_pte_op_end(ptl);
1234                 }
1235                 radix_tree_preload_end();
1236                 if (rc) {
1237                         kfree(rmap);
1238                         rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, PROT_READ);
1239                         if (rc)
1240                                 return rc;
1241                         continue;
1242                 }
1243                 paddr += PAGE_SIZE;
1244                 len -= PAGE_SIZE;
1245         }
1246         return 0;
1247 }
1248
1249 #define _SHADOW_RMAP_MASK       0x7
1250 #define _SHADOW_RMAP_REGION1    0x5
1251 #define _SHADOW_RMAP_REGION2    0x4
1252 #define _SHADOW_RMAP_REGION3    0x3
1253 #define _SHADOW_RMAP_SEGMENT    0x2
1254 #define _SHADOW_RMAP_PGTABLE    0x1
1255
1256 /**
1257  * gmap_idte_one - invalidate a single region or segment table entry
1258  * @asce: region or segment table *origin* + table-type bits
1259  * @vaddr: virtual address to identify the table entry to flush
1260  *
1261  * The invalid bit of a single region or segment table entry is set
1262  * and the associated TLB entries depending on the entry are flushed.
1263  * The table-type of the @asce identifies the portion of the @vaddr
1264  * that is used as the invalidation index.
1265  */
1266 static inline void gmap_idte_one(unsigned long asce, unsigned long vaddr)
1267 {
1268         asm volatile(
1269                 "       .insn   rrf,0xb98e0000,%0,%1,0,0"
1270                 : : "a" (asce), "a" (vaddr) : "cc", "memory");
1271 }
1272
1273 /**
1274  * gmap_unshadow_page - remove a page from a shadow page table
1275  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1276  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1277  *
1278  * Called with the sg->guest_table_lock
1279  */
1280 static void gmap_unshadow_page(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1281 {
1282         unsigned long *table;
1283
1284         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1285         table = gmap_table_walk(sg, raddr, 0); /* get page table pointer */
1286         if (!table || *table & _PAGE_INVALID)
1287                 return;
1288         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _PAGE_SIZE - 1);
1289         ptep_unshadow_pte(sg->mm, raddr, (pte_t *) table);
1290 }
1291
1292 /**
1293  * __gmap_unshadow_pgt - remove all entries from a shadow page table
1294  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1295  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1296  * @pgt: pointer to the start of a shadow page table
1297  *
1298  * Called with the sg->guest_table_lock
1299  */
1300 static void __gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1301                                 unsigned long *pgt)
1302 {
1303         int i;
1304
1305         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1306         for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, raddr += _PAGE_SIZE)
1307                 pgt[i] = _PAGE_INVALID;
1308 }
1309
1310 /**
1311  * gmap_unshadow_pgt - remove a shadow page table from a segment entry
1312  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1313  * @raddr: address in the shadow guest address space
1314  *
1315  * Called with the sg->guest_table_lock
1316  */
1317 static void gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1318 {
1319         unsigned long sto, *ste, *pgt;
1320         struct page *page;
1321
1322         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1323         ste = gmap_table_walk(sg, raddr, 1); /* get segment pointer */
1324         if (!ste || !(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1325                 return;
1326         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _SEGMENT_SIZE - 1);
1327         sto = (unsigned long) (ste - ((raddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT));
1328         gmap_idte_one(sto | _ASCE_TYPE_SEGMENT, raddr);
1329         pgt = (unsigned long *)(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
1330         *ste = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1331         __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1332         /* Free page table */
1333         page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1334         list_del(&page->lru);
1335         page_table_free_pgste(page);
1336 }
1337
1338 /**
1339  * __gmap_unshadow_sgt - remove all entries from a shadow segment table
1340  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1341  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1342  * @sgt: pointer to the start of a shadow segment table
1343  *
1344  * Called with the sg->guest_table_lock
1345  */
1346 static void __gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1347                                 unsigned long *sgt)
1348 {
1349         unsigned long *pgt;
1350         struct page *page;
1351         int i;
1352
1353         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1354         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _SEGMENT_SIZE) {
1355                 if (!(sgt[i] & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1356                         continue;
1357                 pgt = (unsigned long *)(sgt[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1358                 sgt[i] = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1359                 __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1360                 /* Free page table */
1361                 page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1362                 list_del(&page->lru);
1363                 page_table_free_pgste(page);
1364         }
1365 }
1366
1367 /**
1368  * gmap_unshadow_sgt - remove a shadow segment table from a region-3 entry
1369  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1370  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1371  *
1372  * Called with the shadow->guest_table_lock
1373  */
1374 static void gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1375 {
1376         unsigned long r3o, *r3e, *sgt;
1377         struct page *page;
1378
1379         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1380         r3e = gmap_table_walk(sg, raddr, 2); /* get region-3 pointer */
1381         if (!r3e || !(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1382                 return;
1383         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION3_SIZE - 1);
1384         r3o = (unsigned long) (r3e - ((raddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT));
1385         gmap_idte_one(r3o | _ASCE_TYPE_REGION3, raddr);
1386         sgt = (unsigned long *)(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1387         *r3e = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1388         __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1389         /* Free segment table */
1390         page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1391         list_del(&page->lru);
1392         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1393 }
1394
1395 /**
1396  * __gmap_unshadow_r3t - remove all entries from a shadow region-3 table
1397  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1398  * @raddr: address in the shadow guest address space
1399  * @r3t: pointer to the start of a shadow region-3 table
1400  *
1401  * Called with the sg->guest_table_lock
1402  */
1403 static void __gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1404                                 unsigned long *r3t)
1405 {
1406         unsigned long *sgt;
1407         struct page *page;
1408         int i;
1409
1410         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1411         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION3_SIZE) {
1412                 if (!(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1413                         continue;
1414                 sgt = (unsigned long *)(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1415                 r3t[i] = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1416                 __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1417                 /* Free segment table */
1418                 page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1419                 list_del(&page->lru);
1420                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1421         }
1422 }
1423
1424 /**
1425  * gmap_unshadow_r3t - remove a shadow region-3 table from a region-2 entry
1426  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1427  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1428  *
1429  * Called with the sg->guest_table_lock
1430  */
1431 static void gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1432 {
1433         unsigned long r2o, *r2e, *r3t;
1434         struct page *page;
1435
1436         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1437         r2e = gmap_table_walk(sg, raddr, 3); /* get region-2 pointer */
1438         if (!r2e || !(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1439                 return;
1440         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION2_SIZE - 1);
1441         r2o = (unsigned long) (r2e - ((raddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT));
1442         gmap_idte_one(r2o | _ASCE_TYPE_REGION2, raddr);
1443         r3t = (unsigned long *)(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1444         *r2e = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1445         __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1446         /* Free region 3 table */
1447         page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1448         list_del(&page->lru);
1449         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1450 }
1451
1452 /**
1453  * __gmap_unshadow_r2t - remove all entries from a shadow region-2 table
1454  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1455  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1456  * @r2t: pointer to the start of a shadow region-2 table
1457  *
1458  * Called with the sg->guest_table_lock
1459  */
1460 static void __gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1461                                 unsigned long *r2t)
1462 {
1463         unsigned long *r3t;
1464         struct page *page;
1465         int i;
1466
1467         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1468         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION2_SIZE) {
1469                 if (!(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1470                         continue;
1471                 r3t = (unsigned long *)(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1472                 r2t[i] = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1473                 __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1474                 /* Free region 3 table */
1475                 page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1476                 list_del(&page->lru);
1477                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1478         }
1479 }
1480
1481 /**
1482  * gmap_unshadow_r2t - remove a shadow region-2 table from a region-1 entry
1483  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1484  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1485  *
1486  * Called with the sg->guest_table_lock
1487  */
1488 static void gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1489 {
1490         unsigned long r1o, *r1e, *r2t;
1491         struct page *page;
1492
1493         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1494         r1e = gmap_table_walk(sg, raddr, 4); /* get region-1 pointer */
1495         if (!r1e || !(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1496                 return;
1497         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION1_SIZE - 1);
1498         r1o = (unsigned long) (r1e - ((raddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT));
1499         gmap_idte_one(r1o | _ASCE_TYPE_REGION1, raddr);
1500         r2t = (unsigned long *)(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1501         *r1e = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1502         __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1503         /* Free region 2 table */
1504         page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1505         list_del(&page->lru);
1506         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1507 }
1508
1509 /**
1510  * __gmap_unshadow_r1t - remove all entries from a shadow region-1 table
1511  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1512  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1513  * @r1t: pointer to the start of a shadow region-1 table
1514  *
1515  * Called with the shadow->guest_table_lock
1516  */
1517 static void __gmap_unshadow_r1t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1518                                 unsigned long *r1t)
1519 {
1520         unsigned long asce, *r2t;
1521         struct page *page;
1522         int i;
1523
1524         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1525         asce = (unsigned long) r1t | _ASCE_TYPE_REGION1;
1526         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION1_SIZE) {
1527                 if (!(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1528                         continue;
1529                 r2t = (unsigned long *)(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1530                 __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1531                 /* Clear entry and flush translation r1t -> r2t */
1532                 gmap_idte_one(asce, raddr);
1533                 r1t[i] = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1534                 /* Free region 2 table */
1535                 page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1536                 list_del(&page->lru);
1537                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1538         }
1539 }
1540
1541 /**
1542  * gmap_unshadow - remove a shadow page table completely
1543  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1544  *
1545  * Called with sg->guest_table_lock
1546  */
1547 static void gmap_unshadow(struct gmap *sg)
1548 {
1549         unsigned long *table;
1550
1551         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1552         if (sg->removed)
1553                 return;
1554         sg->removed = 1;
1555         gmap_call_notifier(sg, 0, -1UL);
1556         gmap_flush_tlb(sg);
1557         table = (unsigned long *)(sg->asce & _ASCE_ORIGIN);
1558         switch (sg->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
1559         case _ASCE_TYPE_REGION1:
1560                 __gmap_unshadow_r1t(sg, 0, table);
1561                 break;
1562         case _ASCE_TYPE_REGION2:
1563                 __gmap_unshadow_r2t(sg, 0, table);
1564                 break;
1565         case _ASCE_TYPE_REGION3:
1566                 __gmap_unshadow_r3t(sg, 0, table);
1567                 break;
1568         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
1569                 __gmap_unshadow_sgt(sg, 0, table);
1570                 break;
1571         }
1572 }
1573
1574 /**
1575  * gmap_find_shadow - find a specific asce in the list of shadow tables
1576  * @parent: pointer to the parent gmap
1577  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1578  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1579  *
1580  * Returns the pointer to a gmap if a shadow table with the given asce is
1581  * already available, ERR_PTR(-EAGAIN) if another one is just being created,
1582  * otherwise NULL
1583  */
1584 static struct gmap *gmap_find_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1585                                      int edat_level)
1586 {
1587         struct gmap *sg;
1588
1589         list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1590                 if (sg->orig_asce != asce || sg->edat_level != edat_level ||
1591                     sg->removed)
1592                         continue;
1593                 if (!sg->initialized)
1594                         return ERR_PTR(-EAGAIN);
1595                 atomic_inc(&sg->ref_count);
1596                 return sg;
1597         }
1598         return NULL;
1599 }
1600
1601 /**
1602  * gmap_shadow_valid - check if a shadow guest address space matches the
1603  *                     given properties and is still valid
1604  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1605  * @asce: ASCE for which the shadow table is requested
1606  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1607  *
1608  * Returns 1 if the gmap shadow is still valid and matches the given
1609  * properties, the caller can continue using it. Returns 0 otherwise, the
1610  * caller has to request a new shadow gmap in this case.
1611  *
1612  */
1613 int gmap_shadow_valid(struct gmap *sg, unsigned long asce, int edat_level)
1614 {
1615         if (sg->removed)
1616                 return 0;
1617         return sg->orig_asce == asce && sg->edat_level == edat_level;
1618 }
1619 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_valid);
1620
1621 /**
1622  * gmap_shadow - create/find a shadow guest address space
1623  * @parent: pointer to the parent gmap
1624  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1625  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1626  *
1627  * The pages of the top level page table referred by the asce parameter
1628  * will be set to read-only and marked in the PGSTEs of the kvm process.
1629  * The shadow table will be removed automatically on any change to the
1630  * PTE mapping for the source table.
1631  *
1632  * Returns a guest address space structure, ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory,
1633  * ERR_PTR(-EAGAIN) if the caller has to retry and ERR_PTR(-EFAULT) if the
1634  * parent gmap table could not be protected.
1635  */
1636 struct gmap *gmap_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1637                          int edat_level)
1638 {
1639         struct gmap *sg, *new;
1640         unsigned long limit;
1641         int rc;
1642
1643         BUG_ON(parent->mm->context.allow_gmap_hpage_1m);
1644         BUG_ON(gmap_is_shadow(parent));
1645         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1646         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1647         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1648         if (sg)
1649                 return sg;
1650         /* Create a new shadow gmap */
1651         limit = -1UL >> (33 - (((asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2) * 11));
1652         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE)
1653                 limit = -1UL;
1654         new = gmap_alloc(limit);
1655         if (!new)
1656                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1657         new->mm = parent->mm;
1658         new->parent = gmap_get(parent);
1659         new->orig_asce = asce;
1660         new->edat_level = edat_level;
1661         new->initialized = false;
1662         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1663         /* Recheck if another CPU created the same shadow */
1664         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1665         if (sg) {
1666                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1667                 gmap_free(new);
1668                 return sg;
1669         }
1670         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1671                 /* only allow one real-space gmap shadow */
1672                 list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1673                         if (sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1674                                 spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1675                                 gmap_unshadow(sg);
1676                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1677                                 list_del(&sg->list);
1678                                 gmap_put(sg);
1679                                 break;
1680                         }
1681                 }
1682         }
1683         atomic_set(&new->ref_count, 2);
1684         list_add(&new->list, &parent->children);
1685         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1686                 /* nothing to protect, return right away */
1687                 new->initialized = true;
1688                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1689                 return new;
1690         }
1691         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1692         /* protect after insertion, so it will get properly invalidated */
1693         down_read(&parent->mm->mmap_sem);
1694         rc = gmap_protect_range(parent, asce & _ASCE_ORIGIN,
1695                                 ((asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE,
1696                                 PROT_READ, GMAP_NOTIFY_SHADOW);
1697         up_read(&parent->mm->mmap_sem);
1698         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1699         new->initialized = true;
1700         if (rc) {
1701                 list_del(&new->list);
1702                 gmap_free(new);
1703                 new = ERR_PTR(rc);
1704         }
1705         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1706         return new;
1707 }
1708 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow);
1709
1710 /**
1711  * gmap_shadow_r2t - create an empty shadow region 2 table
1712  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1713  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1714  * @r2t: parent gmap address of the region 2 table to get shadowed
1715  * @fake: r2t references contiguous guest memory block, not a r2t
1716  *
1717  * The r2t parameter specifies the address of the source table. The
1718  * four pages of the source table are made read-only in the parent gmap
1719  * address space. A write to the source table area @r2t will automatically
1720  * remove the shadow r2 table and all of its decendents.
1721  *
1722  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1723  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1724  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1725  *
1726  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1727  */
1728 int gmap_shadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r2t,
1729                     int fake)
1730 {
1731         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1732         unsigned long *s_r2t, *table;
1733         struct page *page;
1734         int rc;
1735
1736         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1737         /* Allocate a shadow region second table */
1738         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1739         if (!page)
1740                 return -ENOMEM;
1741         page->index = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1742         if (fake)
1743                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1744         s_r2t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1745         /* Install shadow region second table */
1746         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1747         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4); /* get region-1 pointer */
1748         if (!table) {
1749                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1750                 goto out_free;
1751         }
1752         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1753                 rc = 0;                 /* Already established */
1754                 goto out_free;
1755         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1756                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1757                 goto out_free;
1758         }
1759         crst_table_init(s_r2t, _REGION2_ENTRY_EMPTY);
1760         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1761         *table = (unsigned long) s_r2t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1762                  _REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1763         if (sg->edat_level >= 1)
1764                 *table |= (r2t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1765         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1766         if (fake) {
1767                 /* nothing to protect for fake tables */
1768                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1769                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1770                 return 0;
1771         }
1772         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1773         /* Make r2t read-only in parent gmap page table */
1774         raddr = (saddr & _REGION1_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION1;
1775         origin = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1776         offset = ((r2t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1777         len = ((r2t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1778         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1779         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1780         if (!rc) {
1781                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4);
1782                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1783                               (unsigned long) s_r2t)
1784                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1785                 else
1786                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1787         } else {
1788                 gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
1789         }
1790         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1791         return rc;
1792 out_free:
1793         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1794         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1795         return rc;
1796 }
1797 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r2t);
1798
1799 /**
1800  * gmap_shadow_r3t - create a shadow region 3 table
1801  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1802  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1803  * @r3t: parent gmap address of the region 3 table to get shadowed
1804  * @fake: r3t references contiguous guest memory block, not a r3t
1805  *
1806  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1807  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1808  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1809  *
1810  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1811  */
1812 int gmap_shadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r3t,
1813                     int fake)
1814 {
1815         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1816         unsigned long *s_r3t, *table;
1817         struct page *page;
1818         int rc;
1819
1820         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1821         /* Allocate a shadow region second table */
1822         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1823         if (!page)
1824                 return -ENOMEM;
1825         page->index = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1826         if (fake)
1827                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1828         s_r3t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1829         /* Install shadow region second table */
1830         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1831         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3); /* get region-2 pointer */
1832         if (!table) {
1833                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1834                 goto out_free;
1835         }
1836         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1837                 rc = 0;                 /* Already established */
1838                 goto out_free;
1839         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1840                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1841                 goto out_free;
1842         }
1843         crst_table_init(s_r3t, _REGION3_ENTRY_EMPTY);
1844         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1845         *table = (unsigned long) s_r3t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1846                  _REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1847         if (sg->edat_level >= 1)
1848                 *table |= (r3t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1849         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1850         if (fake) {
1851                 /* nothing to protect for fake tables */
1852                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1853                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1854                 return 0;
1855         }
1856         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1857         /* Make r3t read-only in parent gmap page table */
1858         raddr = (saddr & _REGION2_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION2;
1859         origin = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1860         offset = ((r3t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1861         len = ((r3t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1862         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1863         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1864         if (!rc) {
1865                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3);
1866                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1867                               (unsigned long) s_r3t)
1868                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1869                 else
1870                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1871         } else {
1872                 gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
1873         }
1874         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1875         return rc;
1876 out_free:
1877         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1878         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1879         return rc;
1880 }
1881 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r3t);
1882
1883 /**
1884  * gmap_shadow_sgt - create a shadow segment table
1885  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1886  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1887  * @sgt: parent gmap address of the segment table to get shadowed
1888  * @fake: sgt references contiguous guest memory block, not a sgt
1889  *
1890  * Returns: 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1891  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1892  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1893  *
1894  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1895  */
1896 int gmap_shadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long sgt,
1897                     int fake)
1898 {
1899         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1900         unsigned long *s_sgt, *table;
1901         struct page *page;
1902         int rc;
1903
1904         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (sgt & _REGION3_ENTRY_LARGE));
1905         /* Allocate a shadow segment table */
1906         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, CRST_ALLOC_ORDER);
1907         if (!page)
1908                 return -ENOMEM;
1909         page->index = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1910         if (fake)
1911                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1912         s_sgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1913         /* Install shadow region second table */
1914         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1915         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2); /* get region-3 pointer */
1916         if (!table) {
1917                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1918                 goto out_free;
1919         }
1920         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1921                 rc = 0;                 /* Already established */
1922                 goto out_free;
1923         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1924                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1925                 goto out_free;
1926         }
1927         crst_table_init(s_sgt, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
1928         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1929         *table = (unsigned long) s_sgt | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1930                  _REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1931         if (sg->edat_level >= 1)
1932                 *table |= sgt & _REGION_ENTRY_PROTECT;
1933         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1934         if (fake) {
1935                 /* nothing to protect for fake tables */
1936                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1937                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1938                 return 0;
1939         }
1940         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1941         /* Make sgt read-only in parent gmap page table */
1942         raddr = (saddr & _REGION3_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION3;
1943         origin = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1944         offset = ((sgt & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1945         len = ((sgt & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1946         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1947         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1948         if (!rc) {
1949                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2);
1950                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1951                               (unsigned long) s_sgt)
1952                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1953                 else
1954                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1955         } else {
1956                 gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
1957         }
1958         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1959         return rc;
1960 out_free:
1961         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1962         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1963         return rc;
1964 }
1965 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_sgt);
1966
1967 /**
1968  * gmap_shadow_lookup_pgtable - find a shadow page table
1969  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1970  * @saddr: the address in the shadow aguest address space
1971  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1972  * @dat_protection: if the pgtable is marked as protected by dat
1973  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1974  *
1975  * Returns 0 if the shadow page table was found and -EAGAIN if the page
1976  * table was not found.
1977  *
1978  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1979  */
1980 int gmap_shadow_pgt_lookup(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
1981                            unsigned long *pgt, int *dat_protection,
1982                            int *fake)
1983 {
1984         unsigned long *table;
1985         struct page *page;
1986         int rc;
1987
1988         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1989         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1990         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
1991         if (table && !(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
1992                 /* Shadow page tables are full pages (pte+pgste) */
1993                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
1994                 *pgt = page->index & ~GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1995                 *dat_protection = !!(*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
1996                 *fake = !!(page->index & GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE);
1997                 rc = 0;
1998         } else  {
1999                 rc = -EAGAIN;
2000         }
2001         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2002         return rc;
2003
2004 }
2005 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt_lookup);
2006
2007 /**
2008  * gmap_shadow_pgt - instantiate a shadow page table
2009  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2010  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2011  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
2012  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
2013  *
2014  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2015  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory,
2016  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved and
2017  *
2018  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read
2019  */
2020 int gmap_shadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long pgt,
2021                     int fake)
2022 {
2023         unsigned long raddr, origin;
2024         unsigned long *s_pgt, *table;
2025         struct page *page;
2026         int rc;
2027
2028         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (pgt & _SEGMENT_ENTRY_LARGE));
2029         /* Allocate a shadow page table */
2030         page = page_table_alloc_pgste(sg->mm);
2031         if (!page)
2032                 return -ENOMEM;
2033         page->index = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
2034         if (fake)
2035                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
2036         s_pgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
2037         /* Install shadow page table */
2038         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2039         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
2040         if (!table) {
2041                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2042                 goto out_free;
2043         }
2044         if (!(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
2045                 rc = 0;                 /* Already established */
2046                 goto out_free;
2047         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) {
2048                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
2049                 goto out_free;
2050         }
2051         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
2052         *table = (unsigned long) s_pgt | _SEGMENT_ENTRY |
2053                  (pgt & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT) | _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2054         list_add(&page->lru, &sg->pt_list);
2055         if (fake) {
2056                 /* nothing to protect for fake tables */
2057                 *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2058                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2059                 return 0;
2060         }
2061         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2062         /* Make pgt read-only in parent gmap page table (not the pgste) */
2063         raddr = (saddr & _SEGMENT_MASK) | _SHADOW_RMAP_SEGMENT;
2064         origin = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & PAGE_MASK;
2065         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin, PAGE_SIZE);
2066         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2067         if (!rc) {
2068                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1);
2069                 if (!table || (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) !=
2070                               (unsigned long) s_pgt)
2071                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2072                 else
2073                         *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2074         } else {
2075                 gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2076         }
2077         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2078         return rc;
2079 out_free:
2080         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2081         page_table_free_pgste(page);
2082         return rc;
2083
2084 }
2085 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt);
2086
2087 /**
2088  * gmap_shadow_page - create a shadow page mapping
2089  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2090  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2091  * @pte: pte in parent gmap address space to get shadowed
2092  *
2093  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2094  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
2095  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
2096  *
2097  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
2098  */
2099 int gmap_shadow_page(struct gmap *sg, unsigned long saddr, pte_t pte)
2100 {
2101         struct gmap *parent;
2102         struct gmap_rmap *rmap;
2103         unsigned long vmaddr, paddr;
2104         spinlock_t *ptl;
2105         pte_t *sptep, *tptep;
2106         int prot;
2107         int rc;
2108
2109         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2110         parent = sg->parent;
2111         prot = (pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT) ? PROT_READ : PROT_WRITE;
2112
2113         rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
2114         if (!rmap)
2115                 return -ENOMEM;
2116         rmap->raddr = (saddr & PAGE_MASK) | _SHADOW_RMAP_PGTABLE;
2117
2118         while (1) {
2119                 paddr = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
2120                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
2121                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
2122                         rc = vmaddr;
2123                         break;
2124                 }
2125                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
2126                 if (rc)
2127                         break;
2128                 rc = -EAGAIN;
2129                 sptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
2130                 if (sptep) {
2131                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2132                         /* Get page table pointer */
2133                         tptep = (pte_t *) gmap_table_walk(sg, saddr, 0);
2134                         if (!tptep) {
2135                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2136                                 gmap_pte_op_end(ptl);
2137                                 radix_tree_preload_end();
2138                                 break;
2139                         }
2140                         rc = ptep_shadow_pte(sg->mm, saddr, sptep, tptep, pte);
2141                         if (rc > 0) {
2142                                 /* Success and a new mapping */
2143                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
2144                                 rmap = NULL;
2145                                 rc = 0;
2146                         }
2147                         gmap_pte_op_end(ptl);
2148                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2149                 }
2150                 radix_tree_preload_end();
2151                 if (!rc)
2152                         break;
2153                 rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, prot);
2154                 if (rc)
2155                         break;
2156         }
2157         kfree(rmap);
2158         return rc;
2159 }
2160 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_page);
2161
2162 /**
2163  * gmap_shadow_notify - handle notifications for shadow gmap
2164  *
2165  * Called with sg->parent->shadow_lock.
2166  */
2167 static void gmap_shadow_notify(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
2168                                unsigned long gaddr)
2169 {
2170         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
2171         unsigned long start, end, bits, raddr;
2172
2173         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2174
2175         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2176         if (sg->removed) {
2177                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2178                 return;
2179         }
2180         /* Check for top level table */
2181         start = sg->orig_asce & _ASCE_ORIGIN;
2182         end = start + ((sg->orig_asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE;
2183         if (!(sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) && gaddr >= start &&
2184             gaddr < end) {
2185                 /* The complete shadow table has to go */
2186                 gmap_unshadow(sg);
2187                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2188                 list_del(&sg->list);
2189                 gmap_put(sg);
2190                 return;
2191         }
2192         /* Remove the page table tree from on specific entry */
2193         head = radix_tree_delete(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
2194         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head) {
2195                 bits = rmap->raddr & _SHADOW_RMAP_MASK;
2196                 raddr = rmap->raddr ^ bits;
2197                 switch (bits) {
2198                 case _SHADOW_RMAP_REGION1:
2199                         gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
2200                         break;
2201                 case _SHADOW_RMAP_REGION2:
2202                         gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
2203                         break;
2204                 case _SHADOW_RMAP_REGION3:
2205                         gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
2206                         break;
2207                 case _SHADOW_RMAP_SEGMENT:
2208                         gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2209                         break;
2210                 case _SHADOW_RMAP_PGTABLE:
2211                         gmap_unshadow_page(sg, raddr);
2212                         break;
2213                 }
2214                 kfree(rmap);
2215         }
2216         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2217 }
2218
2219 /**
2220  * ptep_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
2221  * @mm: pointer to the process mm_struct
2222  * @addr: virtual address in the process address space
2223  * @pte: pointer to the page table entry
2224  * @bits: bits from the pgste that caused the notify call
2225  *
2226  * This function is assumed to be called with the page table lock held
2227  * for the pte to notify.
2228  */
2229 void ptep_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2230                  pte_t *pte, unsigned long bits)
2231 {
2232         unsigned long offset, gaddr = 0;
2233         unsigned long *table;
2234         struct gmap *gmap, *sg, *next;
2235
2236         offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
2237         offset = offset * (PAGE_SIZE / sizeof(pte_t));
2238         rcu_read_lock();
2239         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2240                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2241                 table = radix_tree_lookup(&gmap->host_to_guest,
2242                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2243                 if (table)
2244                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(table) + offset;
2245                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2246                 if (!table)
2247                         continue;
2248
2249                 if (!list_empty(&gmap->children) && (bits & PGSTE_VSIE_BIT)) {
2250                         spin_lock(&gmap->shadow_lock);
2251                         list_for_each_entry_safe(sg, next,
2252                                                  &gmap->children, list)
2253                                 gmap_shadow_notify(sg, vmaddr, gaddr);
2254                         spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
2255                 }
2256                 if (bits & PGSTE_IN_BIT)
2257                         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + PAGE_SIZE - 1);
2258         }
2259         rcu_read_unlock();
2260 }
2261 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_notify);
2262
2263 static void pmdp_notify_gmap(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2264                              unsigned long gaddr)
2265 {
2266         pmd_val(*pmdp) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
2267         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + HPAGE_SIZE - 1);
2268 }
2269
2270 /**
2271  * gmap_pmdp_xchg - exchange a gmap pmd with another
2272  * @gmap: pointer to the guest address space structure
2273  * @pmdp: pointer to the pmd entry
2274  * @new: replacement entry
2275  * @gaddr: the affected guest address
2276  *
2277  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2278  * held.
2279  */
2280 static void gmap_pmdp_xchg(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp, pmd_t new,
2281                            unsigned long gaddr)
2282 {
2283         gaddr &= HPAGE_MASK;
2284         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2285         pmd_val(new) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN;
2286         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2287                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, IDTE_GUEST_ASCE, gmap->asce,
2288                             IDTE_GLOBAL);
2289         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2290                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2291         else
2292                 __pmdp_csp(pmdp);
2293         *pmdp = new;
2294 }
2295
2296 static void gmap_pmdp_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2297                             int purge)
2298 {
2299         pmd_t *pmdp;
2300         struct gmap *gmap;
2301         unsigned long gaddr;
2302
2303         rcu_read_lock();
2304         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2305                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2306                 pmdp = (pmd_t *)radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2307                                                   vmaddr >> PMD_SHIFT);
2308                 if (pmdp) {
2309                         gaddr = __gmap_segment_gaddr((unsigned long *)pmdp);
2310                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2311                         WARN_ON(pmd_val(*pmdp) & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2312                                                    _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2313                         if (purge)
2314                                 __pmdp_csp(pmdp);
2315                         pmd_val(*pmdp) = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2316                 }
2317                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2318         }
2319         rcu_read_unlock();
2320 }
2321
2322 /**
2323  * gmap_pmdp_invalidate - invalidate all affected guest pmd entries without
2324  *                        flushing
2325  * @mm: pointer to the process mm_struct
2326  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2327  */
2328 void gmap_pmdp_invalidate(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2329 {
2330         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 0);
2331 }
2332 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_invalidate);
2333
2334 /**
2335  * gmap_pmdp_csp - csp all affected guest pmd entries
2336  * @mm: pointer to the process mm_struct
2337  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2338  */
2339 void gmap_pmdp_csp(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2340 {
2341         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 1);
2342 }
2343 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_csp);
2344
2345 /**
2346  * gmap_pmdp_idte_local - invalidate and clear a guest pmd entry
2347  * @mm: pointer to the process mm_struct
2348  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2349  */
2350 void gmap_pmdp_idte_local(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2351 {
2352         unsigned long *entry, gaddr;
2353         struct gmap *gmap;
2354         pmd_t *pmdp;
2355
2356         rcu_read_lock();
2357         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2358                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2359                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2360                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2361                 if (entry) {
2362                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2363                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2364                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2365                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2366                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2367                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2368                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2369                                             gmap->asce, IDTE_LOCAL);
2370                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2371                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
2372                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2373                 }
2374                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2375         }
2376         rcu_read_unlock();
2377 }
2378 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_local);
2379
2380 /**
2381  * gmap_pmdp_idte_global - invalidate and clear a guest pmd entry
2382  * @mm: pointer to the process mm_struct
2383  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2384  */
2385 void gmap_pmdp_idte_global(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2386 {
2387         unsigned long *entry, gaddr;
2388         struct gmap *gmap;
2389         pmd_t *pmdp;
2390
2391         rcu_read_lock();
2392         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2393                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2394                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2395                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2396                 if (entry) {
2397                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2398                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2399                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2400                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2401                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2402                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2403                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2404                                             gmap->asce, IDTE_GLOBAL);
2405                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2406                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2407                         else
2408                                 __pmdp_csp(pmdp);
2409                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2410                 }
2411                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2412         }
2413         rcu_read_unlock();
2414 }
2415 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_global);
2416
2417 /**
2418  * gmap_test_and_clear_dirty_pmd - test and reset segment dirty status
2419  * @gmap: pointer to guest address space
2420  * @pmdp: pointer to the pmd to be tested
2421  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2422  *
2423  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2424  * held.
2425  */
2426 bool gmap_test_and_clear_dirty_pmd(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2427                                    unsigned long gaddr)
2428 {
2429         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
2430                 return false;
2431
2432         /* Already protected memory, which did not change is clean */
2433         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT &&
2434             !(pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC))
2435                 return false;
2436
2437         /* Clear UC indication and reset protection */
2438         pmd_val(*pmdp) &= ~_SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
2439         gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, PROT_READ, 0);
2440         return true;
2441 }
2442
2443 /**
2444  * gmap_sync_dirty_log_pmd - set bitmap based on dirty status of segment
2445  * @gmap: pointer to guest address space
2446  * @bitmap: dirty bitmap for this pmd
2447  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2448  * @vmaddr: virtual address in the host address space
2449  *
2450  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2451  * held.
2452  */
2453 void gmap_sync_dirty_log_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long bitmap[4],
2454                              unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
2455 {
2456         int i;
2457         pmd_t *pmdp;
2458         pte_t *ptep;
2459         spinlock_t *ptl;
2460
2461         pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
2462         if (!pmdp)
2463                 return;
2464
2465         if (pmd_large(*pmdp)) {
2466                 if (gmap_test_and_clear_dirty_pmd(gmap, pmdp, gaddr))
2467                         bitmap_fill(bitmap, _PAGE_ENTRIES);
2468         } else {
2469                 for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, vmaddr += PAGE_SIZE) {
2470                         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, vmaddr, &ptl);
2471                         if (!ptep)
2472                                 continue;
2473                         if (ptep_test_and_clear_uc(gmap->mm, vmaddr, ptep))
2474                                 set_bit(i, bitmap);
2475                         spin_unlock(ptl);
2476                 }
2477         }
2478         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
2479 }
2480 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_sync_dirty_log_pmd);
2481
2482 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
2483 {
2484 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2485         struct vm_area_struct *vma;
2486         unsigned long addr;
2487
2488         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
2489                 for (addr = vma->vm_start;
2490                      addr < vma->vm_end;
2491                      addr += PAGE_SIZE)
2492                         follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
2493                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
2494                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2495         }
2496         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2497 #endif
2498 }
2499
2500 /*
2501  * Remove all empty zero pages from the mapping for lazy refaulting
2502  * - This must be called after mm->context.has_pgste is set, to avoid
2503  *   future creation of zero pages
2504  * - This must be called after THP was enabled
2505  */
2506 static int __zap_zero_pages(pmd_t *pmd, unsigned long start,
2507                            unsigned long end, struct mm_walk *walk)
2508 {
2509         unsigned long addr;
2510
2511         for (addr = start; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
2512                 pte_t *ptep;
2513                 spinlock_t *ptl;
2514
2515                 ptep = pte_offset_map_lock(walk->mm, pmd, addr, &ptl);
2516                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(*ptep)))
2517                         ptep_xchg_direct(walk->mm, addr, ptep, __pte(_PAGE_INVALID));
2518                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2519         }
2520         return 0;
2521 }
2522
2523 static inline void zap_zero_pages(struct mm_struct *mm)
2524 {
2525         struct mm_walk walk = { .pmd_entry = __zap_zero_pages };
2526
2527         walk.mm = mm;
2528         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2529 }
2530
2531 /*
2532  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
2533  */
2534 int s390_enable_sie(void)
2535 {
2536         struct mm_struct *mm = current->mm;
2537
2538         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
2539         if (mm_has_pgste(mm))
2540                 return 0;
2541         /* Fail if the page tables are 2K */
2542         if (!mm_alloc_pgste(mm))
2543                 return -EINVAL;
2544         down_write(&mm->mmap_sem);
2545         mm->context.has_pgste = 1;
2546         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
2547         thp_split_mm(mm);
2548         zap_zero_pages(mm);
2549         up_write(&mm->mmap_sem);
2550         return 0;
2551 }
2552 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
2553
2554 /*
2555  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
2556  * keys with the default key.
2557  */
2558 static int __s390_enable_skey_pte(pte_t *pte, unsigned long addr,
2559                                   unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2560 {
2561         /* Clear storage key */
2562         ptep_zap_key(walk->mm, addr, pte);
2563         return 0;
2564 }
2565
2566 static int __s390_enable_skey_hugetlb(pte_t *pte, unsigned long addr,
2567                                       unsigned long hmask, unsigned long next,
2568                                       struct mm_walk *walk)
2569 {
2570         pmd_t *pmd = (pmd_t *)pte;
2571         unsigned long start, end;
2572         struct page *page = pmd_page(*pmd);
2573
2574         /*
2575          * The write check makes sure we do not set a key on shared
2576          * memory. This is needed as the walker does not differentiate
2577          * between actual guest memory and the process executable or
2578          * shared libraries.
2579          */
2580         if (pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID ||
2581             !(pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_WRITE))
2582                 return 0;
2583
2584         start = pmd_val(*pmd) & HPAGE_MASK;
2585         end = start + HPAGE_SIZE - 1;
2586         __storage_key_init_range(start, end);
2587         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
2588         return 0;
2589 }
2590
2591 int s390_enable_skey(void)
2592 {
2593         struct mm_walk walk = {
2594                 .hugetlb_entry = __s390_enable_skey_hugetlb,
2595                 .pte_entry = __s390_enable_skey_pte,
2596         };
2597         struct mm_struct *mm = current->mm;
2598         struct vm_area_struct *vma;
2599         int rc = 0;
2600
2601         down_write(&mm->mmap_sem);
2602         if (mm_uses_skeys(mm))
2603                 goto out_up;
2604
2605         mm->context.uses_skeys = 1;
2606         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
2607                 if (ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
2608                                 MADV_UNMERGEABLE, &vma->vm_flags)) {
2609                         mm->context.uses_skeys = 0;
2610                         rc = -ENOMEM;
2611                         goto out_up;
2612                 }
2613         }
2614         mm->def_flags &= ~VM_MERGEABLE;
2615
2616         walk.mm = mm;
2617         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2618
2619 out_up:
2620         up_write(&mm->mmap_sem);
2621         return rc;
2622 }
2623 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
2624
2625 /*
2626  * Reset CMMA state, make all pages stable again.
2627  */
2628 static int __s390_reset_cmma(pte_t *pte, unsigned long addr,
2629                              unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2630 {
2631         ptep_zap_unused(walk->mm, addr, pte, 1);
2632         return 0;
2633 }
2634
2635 void s390_reset_cmma(struct mm_struct *mm)
2636 {
2637         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_reset_cmma };
2638
2639         down_write(&mm->mmap_sem);
2640         walk.mm = mm;
2641         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2642         up_write(&mm->mmap_sem);
2643 }
2644 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_cmma);