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, 2020
   6  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
   7  *               David Hildenbrand <david@redhat.com>
   8  *               Janosch Frank <frankja@linux.vnet.ibm.com>
   9  */
  10
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/pagewalk.h>
  13 #include <linux/swap.h>
  14 #include <linux/smp.h>
  15 #include <linux/spinlock.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/swapops.h>
  18 #include <linux/ksm.h>
  19 #include <linux/mman.h>
  20 #include <linux/pgtable.h>
  21
  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  * @limit: maximum address of the gmap address space
  31  *
  32  * Returns a guest address space structure.
  33  */
  34 static struct gmap *gmap_alloc(unsigned long limit)
  35 {
  36         struct gmap *gmap;
  37         struct page *page;
  38         unsigned long *table;
  39         unsigned long etype, atype;
  40
  41         if (limit < _REGION3_SIZE) {
  42                 limit = _REGION3_SIZE - 1;
  43                 atype = _ASCE_TYPE_SEGMENT;
  44                 etype = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
  45         } else if (limit < _REGION2_SIZE) {
  46                 limit = _REGION2_SIZE - 1;
  47                 atype = _ASCE_TYPE_REGION3;
  48                 etype = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
  49         } else if (limit < _REGION1_SIZE) {
  50                 limit = _REGION1_SIZE - 1;
  51                 atype = _ASCE_TYPE_REGION2;
  52                 etype = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
  53         } else {
  54                 limit = -1UL;
  55                 atype = _ASCE_TYPE_REGION1;
  56                 etype = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
  57         }
  58         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
  59         if (!gmap)
  60                 goto out;
  61         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
  62         INIT_LIST_HEAD(&gmap->children);
  63         INIT_LIST_HEAD(&gmap->pt_list);
  64         INIT_RADIX_TREE(&gmap->guest_to_host, GFP_KERNEL_ACCOUNT);
  65         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_guest, GFP_ATOMIC | __GFP_ACCOUNT);
  66         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_rmap, GFP_ATOMIC | __GFP_ACCOUNT);
  67         spin_lock_init(&gmap->guest_table_lock);
  68         spin_lock_init(&gmap->shadow_lock);
  69         refcount_set(&gmap->ref_count, 1);
  70         page = alloc_pages(GFP_KERNEL_ACCOUNT, CRST_ALLOC_ORDER);
  71         if (!page)
  72                 goto out_free;
  73         page->index = 0;
  74         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
  75         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
  76         crst_table_init(table, etype);
  77         gmap->table = table;
  78         gmap->asce = atype | _ASCE_TABLE_LENGTH |
  79                 _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
  80         gmap->asce_end = limit;
  81         return gmap;
  82
  83 out_free:
  84         kfree(gmap);
  85 out:
  86         return NULL;
  87 }
  88
  89 /**
  90  * gmap_create - create a guest address space
  91  * @mm: pointer to the parent mm_struct
  92  * @limit: maximum size of the gmap address space
  93  *
  94  * Returns a guest address space structure.
  95  */
  96 struct gmap *gmap_create(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
  97 {
  98         struct gmap *gmap;
  99         unsigned long gmap_asce;
 100
 101         gmap = gmap_alloc(limit);
 102         if (!gmap)
 103                 return NULL;
 104         gmap->mm = mm;
 105         spin_lock(&mm->context.lock);
 106         list_add_rcu(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
 107         if (list_is_singular(&mm->context.gmap_list))
 108                 gmap_asce = gmap->asce;
 109         else
 110                 gmap_asce = -1UL;
 111         WRITE_ONCE(mm->context.gmap_asce, gmap_asce);
 112         spin_unlock(&mm->context.lock);
 113         return gmap;
 114 }
 115 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_create);
 116
 117 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
 118 {
 119         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 120                 __tlb_flush_idte(gmap->asce);
 121         else
 122                 __tlb_flush_global();
 123 }
 124
 125 static void gmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 126 {
 127         struct radix_tree_iter iter;
 128         unsigned long indices[16];
 129         unsigned long index;
 130         void __rcu **slot;
 131         int i, nr;
 132
 133         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 134         index = 0;
 135         do {
 136                 nr = 0;
 137                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 138                         indices[nr] = iter.index;
 139                         if (++nr == 16)
 140                                 break;
 141                 }
 142                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 143                         index = indices[i];
 144                         radix_tree_delete(root, index);
 145                 }
 146         } while (nr > 0);
 147 }
 148
 149 static void gmap_rmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 150 {
 151         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
 152         struct radix_tree_iter iter;
 153         unsigned long indices[16];
 154         unsigned long index;
 155         void __rcu **slot;
 156         int i, nr;
 157
 158         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 159         index = 0;
 160         do {
 161                 nr = 0;
 162                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 163                         indices[nr] = iter.index;
 164                         if (++nr == 16)
 165                                 break;
 166                 }
 167                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 168                         index = indices[i];
 169                         head = radix_tree_delete(root, index);
 170                         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head)
 171                                 kfree(rmap);
 172                 }
 173         } while (nr > 0);
 174 }
 175
 176 /**
 177  * gmap_free - free a guest address space
 178  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 179  *
 180  * No locks required. There are no references to this gmap anymore.
 181  */
 182 static void gmap_free(struct gmap *gmap)
 183 {
 184         struct page *page, *next;
 185
 186         /* Flush tlb of all gmaps (if not already done for shadows) */
 187         if (!(gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed))
 188                 gmap_flush_tlb(gmap);
 189         /* Free all segment & region tables. */
 190         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru)
 191                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
 192         gmap_radix_tree_free(&gmap->guest_to_host);
 193         gmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_guest);
 194
 195         /* Free additional data for a shadow gmap */
 196         if (gmap_is_shadow(gmap)) {
 197                 /* Free all page tables. */
 198                 list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->pt_list, lru)
 199                         page_table_free_pgste(page);
 200                 gmap_rmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_rmap);
 201                 /* Release reference to the parent */
 202                 gmap_put(gmap->parent);
 203         }
 204
 205         kfree(gmap);
 206 }
 207
 208 /**
 209  * gmap_get - increase reference counter for guest address space
 210  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 211  *
 212  * Returns the gmap pointer
 213  */
 214 struct gmap *gmap_get(struct gmap *gmap)
 215 {
 216         refcount_inc(&gmap->ref_count);
 217         return gmap;
 218 }
 219 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get);
 220
 221 /**
 222  * gmap_put - decrease reference counter for guest address space
 223  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 224  *
 225  * If the reference counter reaches zero the guest address space is freed.
 226  */
 227 void gmap_put(struct gmap *gmap)
 228 {
 229         if (refcount_dec_and_test(&gmap->ref_count))
 230                 gmap_free(gmap);
 231 }
 232 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_put);
 233
 234 /**
 235  * gmap_remove - remove a guest address space but do not free it yet
 236  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 237  */
 238 void gmap_remove(struct gmap *gmap)
 239 {
 240         struct gmap *sg, *next;
 241         unsigned long gmap_asce;
 242
 243         /* Remove all shadow gmaps linked to this gmap */
 244         if (!list_empty(&gmap->children)) {
 245                 spin_lock(&gmap->shadow_lock);
 246                 list_for_each_entry_safe(sg, next, &gmap->children, list) {
 247                         list_del(&sg->list);
 248                         gmap_put(sg);
 249                 }
 250                 spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
 251         }
 252         /* Remove gmap from the pre-mm list */
 253         spin_lock(&gmap->mm->context.lock);
 254         list_del_rcu(&gmap->list);
 255         if (list_empty(&gmap->mm->context.gmap_list))
 256                 gmap_asce = 0;
 257         else if (list_is_singular(&gmap->mm->context.gmap_list))
 258                 gmap_asce = list_first_entry(&gmap->mm->context.gmap_list,
 259                                              struct gmap, list)->asce;
 260         else
 261                 gmap_asce = -1UL;
 262         WRITE_ONCE(gmap->mm->context.gmap_asce, gmap_asce);
 263         spin_unlock(&gmap->mm->context.lock);
 264         synchronize_rcu();
 265         /* Put reference */
 266         gmap_put(gmap);
 267 }
 268 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_remove);
 269
 270 /**
 271  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
 272  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 273  */
 274 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
 275 {
 276         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
 277 }
 278 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
 279
 280 /**
 281  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
 282  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 283  */
 284 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
 285 {
 286         S390_lowcore.gmap = 0UL;
 287 }
 288 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
 289
 290 /**
 291  * gmap_get_enabled - get a pointer to the currently enabled gmap
 292  *
 293  * Returns a pointer to the currently enabled gmap. 0 if none is enabled.
 294  */
 295 struct gmap *gmap_get_enabled(void)
 296 {
 297         return (struct gmap *) S390_lowcore.gmap;
 298 }
 299 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get_enabled);
 300
 301 /*
 302  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_lock held
 303  */
 304 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap, unsigned long *table,
 305                             unsigned long init, unsigned long gaddr)
 306 {
 307         struct page *page;
 308         unsigned long *new;
 309
 310         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
 311         page = alloc_pages(GFP_KERNEL_ACCOUNT, CRST_ALLOC_ORDER);
 312         if (!page)
 313                 return -ENOMEM;
 314         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 315         crst_table_init(new, init);
 316         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 317         if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID) {
 318                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 319                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
 320                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
 321                 page->index = gaddr;
 322                 page = NULL;
 323         }
 324         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 325         if (page)
 326                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
 327         return 0;
 328 }
 329
 330 /**
 331  * __gmap_segment_gaddr - find virtual address from segment pointer
 332  * @entry: pointer to a segment table entry in the guest address space
 333  *
 334  * Returns the virtual address in the guest address space for the segment
 335  */
 336 static unsigned long __gmap_segment_gaddr(unsigned long *entry)
 337 {
 338         struct page *page;
 339         unsigned long offset, mask;
 340
 341         offset = (unsigned long) entry / sizeof(unsigned long);
 342         offset = (offset & (PTRS_PER_PMD - 1)) * PMD_SIZE;
 343         mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
 344         page = virt_to_page((void *)((unsigned long) entry & mask));
 345         return page->index + offset;
 346 }
 347
 348 /**
 349  * __gmap_unlink_by_vmaddr - unlink a single segment via a host address
 350  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 351  * @vmaddr: address in the host process address space
 352  *
 353  * Returns 1 if a TLB flush is required
 354  */
 355 static int __gmap_unlink_by_vmaddr(struct gmap *gmap, unsigned long vmaddr)
 356 {
 357         unsigned long *entry;
 358         int flush = 0;
 359
 360         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 361         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 362         entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest, vmaddr >> PMD_SHIFT);
 363         if (entry) {
 364                 flush = (*entry != _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
 365                 *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 366         }
 367         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 368         return flush;
 369 }
 370
 371 /**
 372  * __gmap_unmap_by_gaddr - unmap a single segment via a guest address
 373  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 374  * @gaddr: address in the guest address space
 375  *
 376  * Returns 1 if a TLB flush is required
 377  */
 378 static int __gmap_unmap_by_gaddr(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 379 {
 380         unsigned long vmaddr;
 381
 382         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_delete(&gmap->guest_to_host,
 383                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 384         return vmaddr ? __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr) : 0;
 385 }
 386
 387 /**
 388  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
 389  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 390  * @to: address in the guest address space
 391  * @len: length of the memory area to unmap
 392  *
 393  * Returns 0 if the unmap succeeded, -EINVAL if not.
 394  */
 395 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
 396 {
 397         unsigned long off;
 398         int flush;
 399
 400         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 401         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 402                 return -EINVAL;
 403         if (len == 0 || to + len < to)
 404                 return -EINVAL;
 405
 406         flush = 0;
 407         mmap_write_lock(gmap->mm);
 408         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE)
 409                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 410         mmap_write_unlock(gmap->mm);
 411         if (flush)
 412                 gmap_flush_tlb(gmap);
 413         return 0;
 414 }
 415 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
 416
 417 /**
 418  * gmap_map_segment - map a segment to the guest address space
 419  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 420  * @from: source address in the parent address space
 421  * @to: target address in the guest address space
 422  * @len: length of the memory area to map
 423  *
 424  * Returns 0 if the mmap succeeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
 425  */
 426 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
 427                      unsigned long to, unsigned long len)
 428 {
 429         unsigned long off;
 430         int flush;
 431
 432         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 433         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 434                 return -EINVAL;
 435         if (len == 0 || from + len < from || to + len < to ||
 436             from + len - 1 > TASK_SIZE_MAX || to + len - 1 > gmap->asce_end)
 437                 return -EINVAL;
 438
 439         flush = 0;
 440         mmap_write_lock(gmap->mm);
 441         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
 442                 /* Remove old translation */
 443                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 444                 /* Store new translation */
 445                 if (radix_tree_insert(&gmap->guest_to_host,
 446                                       (to + off) >> PMD_SHIFT,
 447                                       (void *) from + off))
 448                         break;
 449         }
 450         mmap_write_unlock(gmap->mm);
 451         if (flush)
 452                 gmap_flush_tlb(gmap);
 453         if (off >= len)
 454                 return 0;
 455         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
 456         return -ENOMEM;
 457 }
 458 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
 459
 460 /**
 461  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 462  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 463  * @gaddr: guest address
 464  *
 465  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 466  * -EFAULT if no such mapping exists.
 467  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 468  * The mmap_lock of the mm that belongs to the address space must be held
 469  * when this function gets called.
 470  *
 471  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 472  */
 473 unsigned long __gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 474 {
 475         unsigned long vmaddr;
 476
 477         vmaddr = (unsigned long)
 478                 radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host, gaddr >> PMD_SHIFT);
 479         /* Note: guest_to_host is empty for a shadow gmap */
 480         return vmaddr ? (vmaddr | (gaddr & ~PMD_MASK)) : -EFAULT;
 481 }
 482 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
 483
 484 /**
 485  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 486  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 487  * @gaddr: guest address
 488  *
 489  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 490  * -EFAULT if no such mapping exists.
 491  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 492  */
 493 unsigned long gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 494 {
 495         unsigned long rc;
 496
 497         mmap_read_lock(gmap->mm);
 498         rc = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 499         mmap_read_unlock(gmap->mm);
 500         return rc;
 501 }
 502 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
 503
 504 /**
 505  * gmap_unlink - disconnect a page table from the gmap shadow tables
 506  * @mm: pointer to the parent mm_struct
 507  * @table: pointer to the host page table
 508  * @vmaddr: vm address associated with the host page table
 509  */
 510 void gmap_unlink(struct mm_struct *mm, unsigned long *table,
 511                  unsigned long vmaddr)
 512 {
 513         struct gmap *gmap;
 514         int flush;
 515
 516         rcu_read_lock();
 517         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
 518                 flush = __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr);
 519                 if (flush)
 520                         gmap_flush_tlb(gmap);
 521         }
 522         rcu_read_unlock();
 523 }
 524
 525 static void gmap_pmdp_xchg(struct gmap *gmap, pmd_t *old, pmd_t new,
 526                            unsigned long gaddr);
 527
 528 /**
 529  * __gmap_link - set up shadow page tables to connect a host to a guest address
 530  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 531  * @gaddr: guest address
 532  * @vmaddr: vm address
 533  *
 534  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 535  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 536  * The mmap_lock of the mm that belongs to the address space must be held
 537  * when this function gets called.
 538  */
 539 int __gmap_link(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
 540 {
 541         struct mm_struct *mm;
 542         unsigned long *table;
 543         spinlock_t *ptl;
 544         pgd_t *pgd;
 545         p4d_t *p4d;
 546         pud_t *pud;
 547         pmd_t *pmd;
 548         u64 unprot;
 549         int rc;
 550
 551         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 552         /* Create higher level tables in the gmap page table */
 553         table = gmap->table;
 554         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION1) {
 555                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 556                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 557                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY,
 558                                      gaddr & _REGION1_MASK))
 559                         return -ENOMEM;
 560                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 561         }
 562         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION2) {
 563                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 564                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 565                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY,
 566                                      gaddr & _REGION2_MASK))
 567                         return -ENOMEM;
 568                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 569         }
 570         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION3) {
 571                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 572                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 573                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY,
 574                                      gaddr & _REGION3_MASK))
 575                         return -ENOMEM;
 576                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 577         }
 578         table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 579         /* Walk the parent mm page table */
 580         mm = gmap->mm;
 581         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
 582         VM_BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 583         p4d = p4d_offset(pgd, vmaddr);
 584         VM_BUG_ON(p4d_none(*p4d));
 585         pud = pud_offset(p4d, vmaddr);
 586         VM_BUG_ON(pud_none(*pud));
 587         /* large puds cannot yet be handled */
 588         if (pud_large(*pud))
 589                 return -EFAULT;
 590         pmd = pmd_offset(pud, vmaddr);
 591         VM_BUG_ON(pmd_none(*pmd));
 592         /* Are we allowed to use huge pages? */
 593         if (pmd_large(*pmd) && !gmap->mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 594                 return -EFAULT;
 595         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
 596         rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL_ACCOUNT);
 597         if (rc)
 598                 return rc;
 599         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
 600         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 601         if (*table == _SEGMENT_ENTRY_EMPTY) {
 602                 rc = radix_tree_insert(&gmap->host_to_guest,
 603                                        vmaddr >> PMD_SHIFT, table);
 604                 if (!rc) {
 605                         if (pmd_large(*pmd)) {
 606                                 *table = (pmd_val(*pmd) &
 607                                           _SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE)
 608                                         | _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
 609                         } else
 610                                 *table = pmd_val(*pmd) &
 611                                         _SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS;
 612                 }
 613         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT &&
 614                    !(pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT)) {
 615                 unprot = (u64)*table;
 616                 unprot &= ~_SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 617                 unprot |= _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC;
 618                 gmap_pmdp_xchg(gmap, (pmd_t *)table, __pmd(unprot), gaddr);
 619         }
 620         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 621         spin_unlock(ptl);
 622         radix_tree_preload_end();
 623         return rc;
 624 }
 625
 626 /**
 627  * gmap_fault - resolve a fault on a guest address
 628  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 629  * @gaddr: guest address
 630  * @fault_flags: flags to pass down to handle_mm_fault()
 631  *
 632  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 633  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 634  */
 635 int gmap_fault(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 636                unsigned int fault_flags)
 637 {
 638         unsigned long vmaddr;
 639         int rc;
 640         bool unlocked;
 641
 642         mmap_read_lock(gmap->mm);
 643
 644 retry:
 645         unlocked = false;
 646         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 647         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
 648                 rc = vmaddr;
 649                 goto out_up;
 650         }
 651         if (fixup_user_fault(gmap->mm, vmaddr, fault_flags,
 652                              &unlocked)) {
 653                 rc = -EFAULT;
 654                 goto out_up;
 655         }
 656         /*
 657          * In the case that fixup_user_fault unlocked the mmap_lock during
 658          * faultin redo __gmap_translate to not race with a map/unmap_segment.
 659          */
 660         if (unlocked)
 661                 goto retry;
 662
 663         rc = __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 664 out_up:
 665         mmap_read_unlock(gmap->mm);
 666         return rc;
 667 }
 668 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_fault);
 669
 670 /*
 671  * this function is assumed to be called with mmap_lock held
 672  */
 673 void __gmap_zap(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 674 {
 675         struct vm_area_struct *vma;
 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
 686                 vma = vma_lookup(gmap->mm, vmaddr);
 687                 if (!vma || is_vm_hugetlb_page(vma))
 688                         return;
 689
 690                 /* Get pointer to the page table entry */
 691                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, vmaddr, &ptl);
 692                 if (likely(ptep)) {
 693                         ptep_zap_unused(gmap->mm, vmaddr, ptep, 0);
 694                         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 695                 }
 696         }
 697 }
 698 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
 699
 700 void gmap_discard(struct gmap *gmap, unsigned long from, unsigned long to)
 701 {
 702         unsigned long gaddr, vmaddr, size;
 703         struct vm_area_struct *vma;
 704
 705         mmap_read_lock(gmap->mm);
 706         for (gaddr = from; gaddr < to;
 707              gaddr = (gaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK) {
 708                 /* Find the vm address for the guest address */
 709                 vmaddr = (unsigned long)
 710                         radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 711                                           gaddr >> PMD_SHIFT);
 712                 if (!vmaddr)
 713                         continue;
 714                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 715                 /* Find vma in the parent mm */
 716                 vma = find_vma(gmap->mm, vmaddr);
 717                 if (!vma)
 718                         continue;
 719                 /*
 720                  * We do not discard pages that are backed by
 721                  * hugetlbfs, so we don't have to refault them.
 722                  */
 723                 if (is_vm_hugetlb_page(vma))
 724                         continue;
 725                 size = min(to - gaddr, PMD_SIZE - (gaddr & ~PMD_MASK));
 726                 zap_page_range(vma, vmaddr, size);
 727         }
 728         mmap_read_unlock(gmap->mm);
 729 }
 730 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
 731
 732 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
 733 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
 734
 735 /**
 736  * gmap_register_pte_notifier - register a pte invalidation callback
 737  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 738  */
 739 void gmap_register_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 740 {
 741         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 742         list_add_rcu(&nb->list, &gmap_notifier_list);
 743         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 744 }
 745 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_pte_notifier);
 746
 747 /**
 748  * gmap_unregister_pte_notifier - remove a pte invalidation callback
 749  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 750  */
 751 void gmap_unregister_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 752 {
 753         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 754         list_del_rcu(&nb->list);
 755         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 756         synchronize_rcu();
 757 }
 758 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_pte_notifier);
 759
 760 /**
 761  * gmap_call_notifier - call all registered invalidation callbacks
 762  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 763  * @start: start virtual address in the guest address space
 764  * @end: end virtual address in the guest address space
 765  */
 766 static void gmap_call_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
 767                                unsigned long end)
 768 {
 769         struct gmap_notifier *nb;
 770
 771         list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
 772                 nb->notifier_call(gmap, start, end);
 773 }
 774
 775 /**
 776  * gmap_table_walk - walk the gmap page tables
 777  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 778  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 779  * @level: page table level to stop at
 780  *
 781  * Returns a table entry pointer for the given guest address and @level
 782  * @level=0 : returns a pointer to a page table table entry (or NULL)
 783  * @level=1 : returns a pointer to a segment table entry (or NULL)
 784  * @level=2 : returns a pointer to a region-3 table entry (or NULL)
 785  * @level=3 : returns a pointer to a region-2 table entry (or NULL)
 786  * @level=4 : returns a pointer to a region-1 table entry (or NULL)
 787  *
 788  * Returns NULL if the gmap page tables could not be walked to the
 789  * requested level.
 790  *
 791  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 792  */
 793 static inline unsigned long *gmap_table_walk(struct gmap *gmap,
 794                                              unsigned long gaddr, int level)
 795 {
 796         const int asce_type = gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK;
 797         unsigned long *table = gmap->table;
 798
 799         if (gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed)
 800                 return NULL;
 801
 802         if (WARN_ON_ONCE(level > (asce_type >> 2) + 1))
 803                 return NULL;
 804
 805         if (asce_type != _ASCE_TYPE_REGION1 &&
 806             gaddr & (-1UL << (31 + (asce_type >> 2) * 11)))
 807                 return NULL;
 808
 809         switch (asce_type) {
 810         case _ASCE_TYPE_REGION1:
 811                 table += (gaddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT;
 812                 if (level == 4)
 813                         break;
 814                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 815                         return NULL;
 816                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 817                 fallthrough;
 818         case _ASCE_TYPE_REGION2:
 819                 table += (gaddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT;
 820                 if (level == 3)
 821                         break;
 822                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 823                         return NULL;
 824                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 825                 fallthrough;
 826         case _ASCE_TYPE_REGION3:
 827                 table += (gaddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT;
 828                 if (level == 2)
 829                         break;
 830                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 831                         return NULL;
 832                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 833                 fallthrough;
 834         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
 835                 table += (gaddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT;
 836                 if (level == 1)
 837                         break;
 838                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 839                         return NULL;
 840                 table = (unsigned long *)(*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
 841                 table += (gaddr & _PAGE_INDEX) >> _PAGE_SHIFT;
 842         }
 843         return table;
 844 }
 845
 846 /**
 847  * gmap_pte_op_walk - walk the gmap page table, get the page table lock
 848  *                    and return the pte pointer
 849  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 850  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 851  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 852  *
 853  * Returns a pointer to the locked pte for a guest address, or NULL
 854  */
 855 static pte_t *gmap_pte_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 856                                spinlock_t **ptl)
 857 {
 858         unsigned long *table;
 859
 860         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 861         /* Walk the gmap page table, lock and get pte pointer */
 862         table = gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1); /* get segment pointer */
 863         if (!table || *table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 864                 return NULL;
 865         return pte_alloc_map_lock(gmap->mm, (pmd_t *) table, gaddr, ptl);
 866 }
 867
 868 /**
 869  * gmap_pte_op_fixup - force a page in and connect the gmap page table
 870  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 871  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 872  * @vmaddr: address in the host process address space
 873  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 874  *
 875  * Returns 0 if the caller can retry __gmap_translate (might fail again),
 876  * -ENOMEM if out of memory and -EFAULT if anything goes wrong while fixing
 877  * up or connecting the gmap page table.
 878  */
 879 static int gmap_pte_op_fixup(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 880                              unsigned long vmaddr, int prot)
 881 {
 882         struct mm_struct *mm = gmap->mm;
 883         unsigned int fault_flags;
 884         bool unlocked = false;
 885
 886         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 887         fault_flags = (prot == PROT_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
 888         if (fixup_user_fault(mm, vmaddr, fault_flags, &unlocked))
 889                 return -EFAULT;
 890         if (unlocked)
 891                 /* lost mmap_lock, caller has to retry __gmap_translate */
 892                 return 0;
 893         /* Connect the page tables */
 894         return __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 895 }
 896
 897 /**
 898  * gmap_pte_op_end - release the page table lock
 899  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 900  */
 901 static void gmap_pte_op_end(spinlock_t *ptl)
 902 {
 903         if (ptl)
 904                 spin_unlock(ptl);
 905 }
 906
 907 /**
 908  * gmap_pmd_op_walk - walk the gmap tables, get the guest table lock
 909  *                    and return the pmd pointer
 910  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 911  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 912  *
 913  * Returns a pointer to the pmd for a guest address, or NULL
 914  */
 915 static inline pmd_t *gmap_pmd_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 916 {
 917         pmd_t *pmdp;
 918
 919         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 920         pmdp = (pmd_t *) gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1);
 921         if (!pmdp)
 922                 return NULL;
 923
 924         /* without huge pages, there is no need to take the table lock */
 925         if (!gmap->mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 926                 return pmd_none(*pmdp) ? NULL : pmdp;
 927
 928         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 929         if (pmd_none(*pmdp)) {
 930                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 931                 return NULL;
 932         }
 933
 934         /* 4k page table entries are locked via the pte (pte_alloc_map_lock). */
 935         if (!pmd_large(*pmdp))
 936                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 937         return pmdp;
 938 }
 939
 940 /**
 941  * gmap_pmd_op_end - release the guest_table_lock if needed
 942  * @gmap: pointer to the guest mapping meta data structure
 943  * @pmdp: pointer to the pmd
 944  */
 945 static inline void gmap_pmd_op_end(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp)
 946 {
 947         if (pmd_large(*pmdp))
 948                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 949 }
 950
 951 /*
 952  * gmap_protect_pmd - remove access rights to memory and set pmd notification bits
 953  * @pmdp: pointer to the pmd to be protected
 954  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 955  * @bits: notification bits to set
 956  *
 957  * Returns:
 958  * 0 if successfully protected
 959  * -EAGAIN if a fixup is needed
 960  * -EINVAL if unsupported notifier bits have been specified
 961  *
 962  * Expected to be called with sg->mm->mmap_lock in read and
 963  * guest_table_lock held.
 964  */
 965 static int gmap_protect_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 966                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
 967 {
 968         int pmd_i = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 969         int pmd_p = pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 970         pmd_t new = *pmdp;
 971
 972         /* Fixup needed */
 973         if ((pmd_i && (prot != PROT_NONE)) || (pmd_p && (prot == PROT_WRITE)))
 974                 return -EAGAIN;
 975
 976         if (prot == PROT_NONE && !pmd_i) {
 977                 new = set_pmd_bit(new, __pgprot(_SEGMENT_ENTRY_INVALID));
 978                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 979         }
 980
 981         if (prot == PROT_READ && !pmd_p) {
 982                 new = clear_pmd_bit(new, __pgprot(_SEGMENT_ENTRY_INVALID));
 983                 new = set_pmd_bit(new, __pgprot(_SEGMENT_ENTRY_PROTECT));
 984                 gmap_pmdp_xchg(gmap, pmdp, new, gaddr);
 985         }
 986
 987         if (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT)
 988                 set_pmd(pmdp, set_pmd_bit(*pmdp, __pgprot(_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN)));
 989
 990         /* Shadow GMAP protection needs split PMDs */
 991         if (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW)
 992                 return -EINVAL;
 993
 994         return 0;
 995 }
 996
 997 /*
 998  * gmap_protect_pte - remove access rights to memory and set pgste bits
 999  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1000  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1001  * @pmdp: pointer to the pmd associated with the pte
1002  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1003  * @bits: notification bits to set
1004  *
1005  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
1006  * -EAGAIN if a fixup is needed.
1007  *
1008  * Expected to be called with sg->mm->mmap_lock in read
1009  */
1010 static int gmap_protect_pte(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1011                             pmd_t *pmdp, int prot, unsigned long bits)
1012 {
1013         int rc;
1014         pte_t *ptep;
1015         spinlock_t *ptl = NULL;
1016         unsigned long pbits = 0;
1017
1018         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
1019                 return -EAGAIN;
1020
1021         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, gaddr, &ptl);
1022         if (!ptep)
1023                 return -ENOMEM;
1024
1025         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_MPROT) ? PGSTE_IN_BIT : 0;
1026         pbits |= (bits & GMAP_NOTIFY_SHADOW) ? PGSTE_VSIE_BIT : 0;
1027         /* Protect and unlock. */
1028         rc = ptep_force_prot(gmap->mm, gaddr, ptep, prot, pbits);
1029         gmap_pte_op_end(ptl);
1030         return rc;
1031 }
1032
1033 /*
1034  * gmap_protect_range - remove access rights to memory and set pgste bits
1035  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1036  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1037  * @len: size of area
1038  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1039  * @bits: pgste notification bits to set
1040  *
1041  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
1042  * -EFAULT if gaddr is invalid (or mapping for shadows is missing).
1043  *
1044  * Called with sg->mm->mmap_lock in read.
1045  */
1046 static int gmap_protect_range(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1047                               unsigned long len, int prot, unsigned long bits)
1048 {
1049         unsigned long vmaddr, dist;
1050         pmd_t *pmdp;
1051         int rc;
1052
1053         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
1054         while (len) {
1055                 rc = -EAGAIN;
1056                 pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
1057                 if (pmdp) {
1058                         if (!pmd_large(*pmdp)) {
1059                                 rc = gmap_protect_pte(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1060                                                       bits);
1061                                 if (!rc) {
1062                                         len -= PAGE_SIZE;
1063                                         gaddr += PAGE_SIZE;
1064                                 }
1065                         } else {
1066                                 rc = gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, prot,
1067                                                       bits);
1068                                 if (!rc) {
1069                                         dist = HPAGE_SIZE - (gaddr & ~HPAGE_MASK);
1070                                         len = len < dist ? 0 : len - dist;
1071                                         gaddr = (gaddr & HPAGE_MASK) + HPAGE_SIZE;
1072                                 }
1073                         }
1074                         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
1075                 }
1076                 if (rc) {
1077                         if (rc == -EINVAL)
1078                                 return rc;
1079
1080                         /* -EAGAIN, fixup of userspace mm and gmap */
1081                         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1082                         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1083                                 return vmaddr;
1084                         rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, prot);
1085                         if (rc)
1086                                 return rc;
1087                 }
1088         }
1089         return 0;
1090 }
1091
1092 /**
1093  * gmap_mprotect_notify - change access rights for a range of ptes and
1094  *                        call the notifier if any pte changes again
1095  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1096  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1097  * @len: size of area
1098  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
1099  *
1100  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists,
1101  * the new access rights could be set and the notifier could be armed.
1102  * If the gmap mapping is missing for one or more pages -EFAULT is
1103  * returned. If no memory could be allocated -ENOMEM is returned.
1104  * This function establishes missing page table entries.
1105  */
1106 int gmap_mprotect_notify(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
1107                          unsigned long len, int prot)
1108 {
1109         int rc;
1110
1111         if ((gaddr & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK) || gmap_is_shadow(gmap))
1112                 return -EINVAL;
1113         if (!MACHINE_HAS_ESOP && prot == PROT_READ)
1114                 return -EINVAL;
1115         mmap_read_lock(gmap->mm);
1116         rc = gmap_protect_range(gmap, gaddr, len, prot, GMAP_NOTIFY_MPROT);
1117         mmap_read_unlock(gmap->mm);
1118         return rc;
1119 }
1120 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_mprotect_notify);
1121
1122 /**
1123  * gmap_read_table - get an unsigned long value from a guest page table using
1124  *                   absolute addressing, without marking the page referenced.
1125  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
1126  * @gaddr: virtual address in the guest address space
1127  * @val: pointer to the unsigned long value to return
1128  *
1129  * Returns 0 if the value was read, -ENOMEM if out of memory and -EFAULT
1130  * if reading using the virtual address failed. -EINVAL if called on a gmap
1131  * shadow.
1132  *
1133  * Called with gmap->mm->mmap_lock in read.
1134  */
1135 int gmap_read_table(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long *val)
1136 {
1137         unsigned long address, vmaddr;
1138         spinlock_t *ptl;
1139         pte_t *ptep, pte;
1140         int rc;
1141
1142         if (gmap_is_shadow(gmap))
1143                 return -EINVAL;
1144
1145         while (1) {
1146                 rc = -EAGAIN;
1147                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
1148                 if (ptep) {
1149                         pte = *ptep;
1150                         if (pte_present(pte) && (pte_val(pte) & _PAGE_READ)) {
1151                                 address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
1152                                 address += gaddr & ~PAGE_MASK;
1153                                 *val = *(unsigned long *) address;
1154                                 set_pte(ptep, set_pte_bit(*ptep, __pgprot(_PAGE_YOUNG)));
1155                                 /* Do *NOT* clear the _PAGE_INVALID bit! */
1156                                 rc = 0;
1157                         }
1158                         gmap_pte_op_end(ptl);
1159                 }
1160                 if (!rc)
1161                         break;
1162                 vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
1163                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
1164                         rc = vmaddr;
1165                         break;
1166                 }
1167                 rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, PROT_READ);
1168                 if (rc)
1169                         break;
1170         }
1171         return rc;
1172 }
1173 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_read_table);
1174
1175 /**
1176  * gmap_insert_rmap - add a rmap to the host_to_rmap radix tree
1177  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1178  * @vmaddr: vm address associated with the rmap
1179  * @rmap: pointer to the rmap structure
1180  *
1181  * Called with the sg->guest_table_lock
1182  */
1183 static inline void gmap_insert_rmap(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
1184                                     struct gmap_rmap *rmap)
1185 {
1186         struct gmap_rmap *temp;
1187         void __rcu **slot;
1188
1189         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1190         slot = radix_tree_lookup_slot(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
1191         if (slot) {
1192                 rmap->next = radix_tree_deref_slot_protected(slot,
1193                                                         &sg->guest_table_lock);
1194                 for (temp = rmap->next; temp; temp = temp->next) {
1195                         if (temp->raddr == rmap->raddr) {
1196                                 kfree(rmap);
1197                                 return;
1198                         }
1199                 }
1200                 radix_tree_replace_slot(&sg->host_to_rmap, slot, rmap);
1201         } else {
1202                 rmap->next = NULL;
1203                 radix_tree_insert(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT,
1204                                   rmap);
1205         }
1206 }
1207
1208 /**
1209  * gmap_protect_rmap - restrict access rights to memory (RO) and create an rmap
1210  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1211  * @raddr: rmap address in the shadow gmap
1212  * @paddr: address in the parent guest address space
1213  * @len: length of the memory area to protect
1214  *
1215  * Returns 0 if successfully protected and the rmap was created, -ENOMEM
1216  * if out of memory and -EFAULT if paddr is invalid.
1217  */
1218 static int gmap_protect_rmap(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1219                              unsigned long paddr, unsigned long len)
1220 {
1221         struct gmap *parent;
1222         struct gmap_rmap *rmap;
1223         unsigned long vmaddr;
1224         spinlock_t *ptl;
1225         pte_t *ptep;
1226         int rc;
1227
1228         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1229         parent = sg->parent;
1230         while (len) {
1231                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1232                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1233                         return vmaddr;
1234                 rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
1235                 if (!rmap)
1236                         return -ENOMEM;
1237                 rmap->raddr = raddr;
1238                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL_ACCOUNT);
1239                 if (rc) {
1240                         kfree(rmap);
1241                         return rc;
1242                 }
1243                 rc = -EAGAIN;
1244                 ptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1245                 if (ptep) {
1246                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1247                         rc = ptep_force_prot(parent->mm, paddr, ptep, PROT_READ,
1248                                              PGSTE_VSIE_BIT);
1249                         if (!rc)
1250                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1251                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1252                         gmap_pte_op_end(ptl);
1253                 }
1254                 radix_tree_preload_end();
1255                 if (rc) {
1256                         kfree(rmap);
1257                         rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, PROT_READ);
1258                         if (rc)
1259                                 return rc;
1260                         continue;
1261                 }
1262                 paddr += PAGE_SIZE;
1263                 len -= PAGE_SIZE;
1264         }
1265         return 0;
1266 }
1267
1268 #define _SHADOW_RMAP_MASK       0x7
1269 #define _SHADOW_RMAP_REGION1    0x5
1270 #define _SHADOW_RMAP_REGION2    0x4
1271 #define _SHADOW_RMAP_REGION3    0x3
1272 #define _SHADOW_RMAP_SEGMENT    0x2
1273 #define _SHADOW_RMAP_PGTABLE    0x1
1274
1275 /**
1276  * gmap_idte_one - invalidate a single region or segment table entry
1277  * @asce: region or segment table *origin* + table-type bits
1278  * @vaddr: virtual address to identify the table entry to flush
1279  *
1280  * The invalid bit of a single region or segment table entry is set
1281  * and the associated TLB entries depending on the entry are flushed.
1282  * The table-type of the @asce identifies the portion of the @vaddr
1283  * that is used as the invalidation index.
1284  */
1285 static inline void gmap_idte_one(unsigned long asce, unsigned long vaddr)
1286 {
1287         asm volatile(
1288                 "       idte    %0,0,%1"
1289                 : : "a" (asce), "a" (vaddr) : "cc", "memory");
1290 }
1291
1292 /**
1293  * gmap_unshadow_page - remove a page 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  *
1297  * Called with the sg->guest_table_lock
1298  */
1299 static void gmap_unshadow_page(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1300 {
1301         unsigned long *table;
1302
1303         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1304         table = gmap_table_walk(sg, raddr, 0); /* get page table pointer */
1305         if (!table || *table & _PAGE_INVALID)
1306                 return;
1307         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _PAGE_SIZE - 1);
1308         ptep_unshadow_pte(sg->mm, raddr, (pte_t *) table);
1309 }
1310
1311 /**
1312  * __gmap_unshadow_pgt - remove all entries from a shadow page table
1313  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1314  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1315  * @pgt: pointer to the start of a shadow page table
1316  *
1317  * Called with the sg->guest_table_lock
1318  */
1319 static void __gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1320                                 unsigned long *pgt)
1321 {
1322         int i;
1323
1324         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1325         for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, raddr += _PAGE_SIZE)
1326                 pgt[i] = _PAGE_INVALID;
1327 }
1328
1329 /**
1330  * gmap_unshadow_pgt - remove a shadow page table from a segment entry
1331  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1332  * @raddr: address in the shadow guest address space
1333  *
1334  * Called with the sg->guest_table_lock
1335  */
1336 static void gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1337 {
1338         unsigned long sto, *ste, *pgt;
1339         struct page *page;
1340
1341         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1342         ste = gmap_table_walk(sg, raddr, 1); /* get segment pointer */
1343         if (!ste || !(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1344                 return;
1345         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _SEGMENT_SIZE - 1);
1346         sto = (unsigned long) (ste - ((raddr & _SEGMENT_INDEX) >> _SEGMENT_SHIFT));
1347         gmap_idte_one(sto | _ASCE_TYPE_SEGMENT, raddr);
1348         pgt = (unsigned long *)(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
1349         *ste = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1350         __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1351         /* Free page table */
1352         page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1353         list_del(&page->lru);
1354         page_table_free_pgste(page);
1355 }
1356
1357 /**
1358  * __gmap_unshadow_sgt - remove all entries from a shadow segment table
1359  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1360  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1361  * @sgt: pointer to the start of a shadow segment table
1362  *
1363  * Called with the sg->guest_table_lock
1364  */
1365 static void __gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1366                                 unsigned long *sgt)
1367 {
1368         unsigned long *pgt;
1369         struct page *page;
1370         int i;
1371
1372         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1373         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _SEGMENT_SIZE) {
1374                 if (!(sgt[i] & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1375                         continue;
1376                 pgt = (unsigned long *)(sgt[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1377                 sgt[i] = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1378                 __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1379                 /* Free page table */
1380                 page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1381                 list_del(&page->lru);
1382                 page_table_free_pgste(page);
1383         }
1384 }
1385
1386 /**
1387  * gmap_unshadow_sgt - remove a shadow segment table from a region-3 entry
1388  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1389  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1390  *
1391  * Called with the shadow->guest_table_lock
1392  */
1393 static void gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1394 {
1395         unsigned long r3o, *r3e, *sgt;
1396         struct page *page;
1397
1398         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1399         r3e = gmap_table_walk(sg, raddr, 2); /* get region-3 pointer */
1400         if (!r3e || !(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1401                 return;
1402         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION3_SIZE - 1);
1403         r3o = (unsigned long) (r3e - ((raddr & _REGION3_INDEX) >> _REGION3_SHIFT));
1404         gmap_idte_one(r3o | _ASCE_TYPE_REGION3, raddr);
1405         sgt = (unsigned long *)(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1406         *r3e = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1407         __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1408         /* Free segment table */
1409         page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1410         list_del(&page->lru);
1411         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1412 }
1413
1414 /**
1415  * __gmap_unshadow_r3t - remove all entries from a shadow region-3 table
1416  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1417  * @raddr: address in the shadow guest address space
1418  * @r3t: pointer to the start of a shadow region-3 table
1419  *
1420  * Called with the sg->guest_table_lock
1421  */
1422 static void __gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1423                                 unsigned long *r3t)
1424 {
1425         unsigned long *sgt;
1426         struct page *page;
1427         int i;
1428
1429         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1430         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION3_SIZE) {
1431                 if (!(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1432                         continue;
1433                 sgt = (unsigned long *)(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1434                 r3t[i] = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1435                 __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1436                 /* Free segment table */
1437                 page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1438                 list_del(&page->lru);
1439                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1440         }
1441 }
1442
1443 /**
1444  * gmap_unshadow_r3t - remove a shadow region-3 table from a region-2 entry
1445  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1446  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1447  *
1448  * Called with the sg->guest_table_lock
1449  */
1450 static void gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1451 {
1452         unsigned long r2o, *r2e, *r3t;
1453         struct page *page;
1454
1455         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1456         r2e = gmap_table_walk(sg, raddr, 3); /* get region-2 pointer */
1457         if (!r2e || !(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1458                 return;
1459         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION2_SIZE - 1);
1460         r2o = (unsigned long) (r2e - ((raddr & _REGION2_INDEX) >> _REGION2_SHIFT));
1461         gmap_idte_one(r2o | _ASCE_TYPE_REGION2, raddr);
1462         r3t = (unsigned long *)(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1463         *r2e = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1464         __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1465         /* Free region 3 table */
1466         page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1467         list_del(&page->lru);
1468         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1469 }
1470
1471 /**
1472  * __gmap_unshadow_r2t - remove all entries from a shadow region-2 table
1473  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1474  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1475  * @r2t: pointer to the start of a shadow region-2 table
1476  *
1477  * Called with the sg->guest_table_lock
1478  */
1479 static void __gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1480                                 unsigned long *r2t)
1481 {
1482         unsigned long *r3t;
1483         struct page *page;
1484         int i;
1485
1486         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1487         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION2_SIZE) {
1488                 if (!(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1489                         continue;
1490                 r3t = (unsigned long *)(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1491                 r2t[i] = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1492                 __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1493                 /* Free region 3 table */
1494                 page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1495                 list_del(&page->lru);
1496                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1497         }
1498 }
1499
1500 /**
1501  * gmap_unshadow_r2t - remove a shadow region-2 table from a region-1 entry
1502  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1503  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1504  *
1505  * Called with the sg->guest_table_lock
1506  */
1507 static void gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1508 {
1509         unsigned long r1o, *r1e, *r2t;
1510         struct page *page;
1511
1512         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1513         r1e = gmap_table_walk(sg, raddr, 4); /* get region-1 pointer */
1514         if (!r1e || !(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1515                 return;
1516         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + _REGION1_SIZE - 1);
1517         r1o = (unsigned long) (r1e - ((raddr & _REGION1_INDEX) >> _REGION1_SHIFT));
1518         gmap_idte_one(r1o | _ASCE_TYPE_REGION1, raddr);
1519         r2t = (unsigned long *)(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1520         *r1e = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1521         __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1522         /* Free region 2 table */
1523         page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1524         list_del(&page->lru);
1525         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1526 }
1527
1528 /**
1529  * __gmap_unshadow_r1t - remove all entries from a shadow region-1 table
1530  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1531  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1532  * @r1t: pointer to the start of a shadow region-1 table
1533  *
1534  * Called with the shadow->guest_table_lock
1535  */
1536 static void __gmap_unshadow_r1t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1537                                 unsigned long *r1t)
1538 {
1539         unsigned long asce, *r2t;
1540         struct page *page;
1541         int i;
1542
1543         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1544         asce = (unsigned long) r1t | _ASCE_TYPE_REGION1;
1545         for (i = 0; i < _CRST_ENTRIES; i++, raddr += _REGION1_SIZE) {
1546                 if (!(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1547                         continue;
1548                 r2t = (unsigned long *)(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1549                 __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1550                 /* Clear entry and flush translation r1t -> r2t */
1551                 gmap_idte_one(asce, raddr);
1552                 r1t[i] = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1553                 /* Free region 2 table */
1554                 page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1555                 list_del(&page->lru);
1556                 __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1557         }
1558 }
1559
1560 /**
1561  * gmap_unshadow - remove a shadow page table completely
1562  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1563  *
1564  * Called with sg->guest_table_lock
1565  */
1566 static void gmap_unshadow(struct gmap *sg)
1567 {
1568         unsigned long *table;
1569
1570         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1571         if (sg->removed)
1572                 return;
1573         sg->removed = 1;
1574         gmap_call_notifier(sg, 0, -1UL);
1575         gmap_flush_tlb(sg);
1576         table = (unsigned long *)(sg->asce & _ASCE_ORIGIN);
1577         switch (sg->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
1578         case _ASCE_TYPE_REGION1:
1579                 __gmap_unshadow_r1t(sg, 0, table);
1580                 break;
1581         case _ASCE_TYPE_REGION2:
1582                 __gmap_unshadow_r2t(sg, 0, table);
1583                 break;
1584         case _ASCE_TYPE_REGION3:
1585                 __gmap_unshadow_r3t(sg, 0, table);
1586                 break;
1587         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
1588                 __gmap_unshadow_sgt(sg, 0, table);
1589                 break;
1590         }
1591 }
1592
1593 /**
1594  * gmap_find_shadow - find a specific asce in the list of shadow tables
1595  * @parent: pointer to the parent gmap
1596  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1597  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1598  *
1599  * Returns the pointer to a gmap if a shadow table with the given asce is
1600  * already available, ERR_PTR(-EAGAIN) if another one is just being created,
1601  * otherwise NULL
1602  */
1603 static struct gmap *gmap_find_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1604                                      int edat_level)
1605 {
1606         struct gmap *sg;
1607
1608         list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1609                 if (sg->orig_asce != asce || sg->edat_level != edat_level ||
1610                     sg->removed)
1611                         continue;
1612                 if (!sg->initialized)
1613                         return ERR_PTR(-EAGAIN);
1614                 refcount_inc(&sg->ref_count);
1615                 return sg;
1616         }
1617         return NULL;
1618 }
1619
1620 /**
1621  * gmap_shadow_valid - check if a shadow guest address space matches the
1622  *                     given properties and is still valid
1623  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1624  * @asce: ASCE for which the shadow table is requested
1625  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1626  *
1627  * Returns 1 if the gmap shadow is still valid and matches the given
1628  * properties, the caller can continue using it. Returns 0 otherwise, the
1629  * caller has to request a new shadow gmap in this case.
1630  *
1631  */
1632 int gmap_shadow_valid(struct gmap *sg, unsigned long asce, int edat_level)
1633 {
1634         if (sg->removed)
1635                 return 0;
1636         return sg->orig_asce == asce && sg->edat_level == edat_level;
1637 }
1638 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_valid);
1639
1640 /**
1641  * gmap_shadow - create/find a shadow guest address space
1642  * @parent: pointer to the parent gmap
1643  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1644  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1645  *
1646  * The pages of the top level page table referred by the asce parameter
1647  * will be set to read-only and marked in the PGSTEs of the kvm process.
1648  * The shadow table will be removed automatically on any change to the
1649  * PTE mapping for the source table.
1650  *
1651  * Returns a guest address space structure, ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory,
1652  * ERR_PTR(-EAGAIN) if the caller has to retry and ERR_PTR(-EFAULT) if the
1653  * parent gmap table could not be protected.
1654  */
1655 struct gmap *gmap_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1656                          int edat_level)
1657 {
1658         struct gmap *sg, *new;
1659         unsigned long limit;
1660         int rc;
1661
1662         BUG_ON(parent->mm->context.allow_gmap_hpage_1m);
1663         BUG_ON(gmap_is_shadow(parent));
1664         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1665         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1666         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1667         if (sg)
1668                 return sg;
1669         /* Create a new shadow gmap */
1670         limit = -1UL >> (33 - (((asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2) * 11));
1671         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE)
1672                 limit = -1UL;
1673         new = gmap_alloc(limit);
1674         if (!new)
1675                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1676         new->mm = parent->mm;
1677         new->parent = gmap_get(parent);
1678         new->orig_asce = asce;
1679         new->edat_level = edat_level;
1680         new->initialized = false;
1681         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1682         /* Recheck if another CPU created the same shadow */
1683         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1684         if (sg) {
1685                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1686                 gmap_free(new);
1687                 return sg;
1688         }
1689         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1690                 /* only allow one real-space gmap shadow */
1691                 list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1692                         if (sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1693                                 spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1694                                 gmap_unshadow(sg);
1695                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1696                                 list_del(&sg->list);
1697                                 gmap_put(sg);
1698                                 break;
1699                         }
1700                 }
1701         }
1702         refcount_set(&new->ref_count, 2);
1703         list_add(&new->list, &parent->children);
1704         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1705                 /* nothing to protect, return right away */
1706                 new->initialized = true;
1707                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1708                 return new;
1709         }
1710         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1711         /* protect after insertion, so it will get properly invalidated */
1712         mmap_read_lock(parent->mm);
1713         rc = gmap_protect_range(parent, asce & _ASCE_ORIGIN,
1714                                 ((asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE,
1715                                 PROT_READ, GMAP_NOTIFY_SHADOW);
1716         mmap_read_unlock(parent->mm);
1717         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1718         new->initialized = true;
1719         if (rc) {
1720                 list_del(&new->list);
1721                 gmap_free(new);
1722                 new = ERR_PTR(rc);
1723         }
1724         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1725         return new;
1726 }
1727 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow);
1728
1729 /**
1730  * gmap_shadow_r2t - create an empty shadow region 2 table
1731  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1732  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1733  * @r2t: parent gmap address of the region 2 table to get shadowed
1734  * @fake: r2t references contiguous guest memory block, not a r2t
1735  *
1736  * The r2t parameter specifies the address of the source table. The
1737  * four pages of the source table are made read-only in the parent gmap
1738  * address space. A write to the source table area @r2t will automatically
1739  * remove the shadow r2 table and all of its decendents.
1740  *
1741  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1742  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1743  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1744  *
1745  * Called with sg->mm->mmap_lock in read.
1746  */
1747 int gmap_shadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r2t,
1748                     int fake)
1749 {
1750         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1751         unsigned long *s_r2t, *table;
1752         struct page *page;
1753         int rc;
1754
1755         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1756         /* Allocate a shadow region second table */
1757         page = alloc_pages(GFP_KERNEL_ACCOUNT, CRST_ALLOC_ORDER);
1758         if (!page)
1759                 return -ENOMEM;
1760         page->index = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1761         if (fake)
1762                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1763         s_r2t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1764         /* Install shadow region second table */
1765         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1766         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4); /* get region-1 pointer */
1767         if (!table) {
1768                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1769                 goto out_free;
1770         }
1771         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1772                 rc = 0;                 /* Already established */
1773                 goto out_free;
1774         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1775                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1776                 goto out_free;
1777         }
1778         crst_table_init(s_r2t, _REGION2_ENTRY_EMPTY);
1779         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1780         *table = (unsigned long) s_r2t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1781                  _REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1782         if (sg->edat_level >= 1)
1783                 *table |= (r2t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1784         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1785         if (fake) {
1786                 /* nothing to protect for fake tables */
1787                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1788                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1789                 return 0;
1790         }
1791         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1792         /* Make r2t read-only in parent gmap page table */
1793         raddr = (saddr & _REGION1_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION1;
1794         origin = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1795         offset = ((r2t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1796         len = ((r2t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1797         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1798         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1799         if (!rc) {
1800                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4);
1801                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1802                               (unsigned long) s_r2t)
1803                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1804                 else
1805                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1806         } else {
1807                 gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
1808         }
1809         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1810         return rc;
1811 out_free:
1812         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1813         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1814         return rc;
1815 }
1816 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r2t);
1817
1818 /**
1819  * gmap_shadow_r3t - create a shadow region 3 table
1820  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1821  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1822  * @r3t: parent gmap address of the region 3 table to get shadowed
1823  * @fake: r3t references contiguous guest memory block, not a r3t
1824  *
1825  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1826  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1827  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1828  *
1829  * Called with sg->mm->mmap_lock in read.
1830  */
1831 int gmap_shadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r3t,
1832                     int fake)
1833 {
1834         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1835         unsigned long *s_r3t, *table;
1836         struct page *page;
1837         int rc;
1838
1839         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1840         /* Allocate a shadow region second table */
1841         page = alloc_pages(GFP_KERNEL_ACCOUNT, CRST_ALLOC_ORDER);
1842         if (!page)
1843                 return -ENOMEM;
1844         page->index = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1845         if (fake)
1846                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1847         s_r3t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1848         /* Install shadow region second table */
1849         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1850         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3); /* get region-2 pointer */
1851         if (!table) {
1852                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1853                 goto out_free;
1854         }
1855         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1856                 rc = 0;                 /* Already established */
1857                 goto out_free;
1858         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1859                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1860                 goto out_free;
1861         }
1862         crst_table_init(s_r3t, _REGION3_ENTRY_EMPTY);
1863         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1864         *table = (unsigned long) s_r3t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1865                  _REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1866         if (sg->edat_level >= 1)
1867                 *table |= (r3t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1868         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1869         if (fake) {
1870                 /* nothing to protect for fake tables */
1871                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1872                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1873                 return 0;
1874         }
1875         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1876         /* Make r3t read-only in parent gmap page table */
1877         raddr = (saddr & _REGION2_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION2;
1878         origin = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1879         offset = ((r3t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1880         len = ((r3t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1881         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1882         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1883         if (!rc) {
1884                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3);
1885                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1886                               (unsigned long) s_r3t)
1887                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1888                 else
1889                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1890         } else {
1891                 gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
1892         }
1893         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1894         return rc;
1895 out_free:
1896         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1897         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1898         return rc;
1899 }
1900 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r3t);
1901
1902 /**
1903  * gmap_shadow_sgt - create a shadow segment table
1904  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1905  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1906  * @sgt: parent gmap address of the segment table to get shadowed
1907  * @fake: sgt references contiguous guest memory block, not a sgt
1908  *
1909  * Returns: 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1910  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1911  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1912  *
1913  * Called with sg->mm->mmap_lock in read.
1914  */
1915 int gmap_shadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long sgt,
1916                     int fake)
1917 {
1918         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1919         unsigned long *s_sgt, *table;
1920         struct page *page;
1921         int rc;
1922
1923         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (sgt & _REGION3_ENTRY_LARGE));
1924         /* Allocate a shadow segment table */
1925         page = alloc_pages(GFP_KERNEL_ACCOUNT, CRST_ALLOC_ORDER);
1926         if (!page)
1927                 return -ENOMEM;
1928         page->index = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1929         if (fake)
1930                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1931         s_sgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1932         /* Install shadow region second table */
1933         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1934         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2); /* get region-3 pointer */
1935         if (!table) {
1936                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1937                 goto out_free;
1938         }
1939         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1940                 rc = 0;                 /* Already established */
1941                 goto out_free;
1942         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1943                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1944                 goto out_free;
1945         }
1946         crst_table_init(s_sgt, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
1947         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1948         *table = (unsigned long) s_sgt | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1949                  _REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1950         if (sg->edat_level >= 1)
1951                 *table |= sgt & _REGION_ENTRY_PROTECT;
1952         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1953         if (fake) {
1954                 /* nothing to protect for fake tables */
1955                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1956                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1957                 return 0;
1958         }
1959         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1960         /* Make sgt read-only in parent gmap page table */
1961         raddr = (saddr & _REGION3_MASK) | _SHADOW_RMAP_REGION3;
1962         origin = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1963         offset = ((sgt & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * PAGE_SIZE;
1964         len = ((sgt & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE - offset;
1965         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len);
1966         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1967         if (!rc) {
1968                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2);
1969                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1970                               (unsigned long) s_sgt)
1971                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1972                 else
1973                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1974         } else {
1975                 gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
1976         }
1977         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1978         return rc;
1979 out_free:
1980         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1981         __free_pages(page, CRST_ALLOC_ORDER);
1982         return rc;
1983 }
1984 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_sgt);
1985
1986 /**
1987  * gmap_shadow_pgt_lookup - find a shadow page table
1988  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1989  * @saddr: the address in the shadow aguest address space
1990  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1991  * @dat_protection: if the pgtable is marked as protected by dat
1992  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1993  *
1994  * Returns 0 if the shadow page table was found and -EAGAIN if the page
1995  * table was not found.
1996  *
1997  * Called with sg->mm->mmap_lock in read.
1998  */
1999 int gmap_shadow_pgt_lookup(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
2000                            unsigned long *pgt, int *dat_protection,
2001                            int *fake)
2002 {
2003         unsigned long *table;
2004         struct page *page;
2005         int rc;
2006
2007         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2008         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2009         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
2010         if (table && !(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
2011                 /* Shadow page tables are full pages (pte+pgste) */
2012                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
2013                 *pgt = page->index & ~GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
2014                 *dat_protection = !!(*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
2015                 *fake = !!(page->index & GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE);
2016                 rc = 0;
2017         } else  {
2018                 rc = -EAGAIN;
2019         }
2020         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2021         return rc;
2022
2023 }
2024 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt_lookup);
2025
2026 /**
2027  * gmap_shadow_pgt - instantiate a shadow page table
2028  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2029  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2030  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
2031  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
2032  *
2033  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2034  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory,
2035  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved and
2036  *
2037  * Called with gmap->mm->mmap_lock in read
2038  */
2039 int gmap_shadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long pgt,
2040                     int fake)
2041 {
2042         unsigned long raddr, origin;
2043         unsigned long *s_pgt, *table;
2044         struct page *page;
2045         int rc;
2046
2047         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (pgt & _SEGMENT_ENTRY_LARGE));
2048         /* Allocate a shadow page table */
2049         page = page_table_alloc_pgste(sg->mm);
2050         if (!page)
2051                 return -ENOMEM;
2052         page->index = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
2053         if (fake)
2054                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
2055         s_pgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
2056         /* Install shadow page table */
2057         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2058         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
2059         if (!table) {
2060                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2061                 goto out_free;
2062         }
2063         if (!(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
2064                 rc = 0;                 /* Already established */
2065                 goto out_free;
2066         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) {
2067                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
2068                 goto out_free;
2069         }
2070         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
2071         *table = (unsigned long) s_pgt | _SEGMENT_ENTRY |
2072                  (pgt & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT) | _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2073         list_add(&page->lru, &sg->pt_list);
2074         if (fake) {
2075                 /* nothing to protect for fake tables */
2076                 *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2077                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2078                 return 0;
2079         }
2080         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2081         /* Make pgt read-only in parent gmap page table (not the pgste) */
2082         raddr = (saddr & _SEGMENT_MASK) | _SHADOW_RMAP_SEGMENT;
2083         origin = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & PAGE_MASK;
2084         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin, PAGE_SIZE);
2085         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2086         if (!rc) {
2087                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1);
2088                 if (!table || (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) !=
2089                               (unsigned long) s_pgt)
2090                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
2091                 else
2092                         *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
2093         } else {
2094                 gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2095         }
2096         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2097         return rc;
2098 out_free:
2099         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2100         page_table_free_pgste(page);
2101         return rc;
2102
2103 }
2104 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt);
2105
2106 /**
2107  * gmap_shadow_page - create a shadow page mapping
2108  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
2109  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
2110  * @pte: pte in parent gmap address space to get shadowed
2111  *
2112  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
2113  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
2114  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
2115  *
2116  * Called with sg->mm->mmap_lock in read.
2117  */
2118 int gmap_shadow_page(struct gmap *sg, unsigned long saddr, pte_t pte)
2119 {
2120         struct gmap *parent;
2121         struct gmap_rmap *rmap;
2122         unsigned long vmaddr, paddr;
2123         spinlock_t *ptl;
2124         pte_t *sptep, *tptep;
2125         int prot;
2126         int rc;
2127
2128         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2129         parent = sg->parent;
2130         prot = (pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT) ? PROT_READ : PROT_WRITE;
2131
2132         rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
2133         if (!rmap)
2134                 return -ENOMEM;
2135         rmap->raddr = (saddr & PAGE_MASK) | _SHADOW_RMAP_PGTABLE;
2136
2137         while (1) {
2138                 paddr = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
2139                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
2140                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
2141                         rc = vmaddr;
2142                         break;
2143                 }
2144                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL_ACCOUNT);
2145                 if (rc)
2146                         break;
2147                 rc = -EAGAIN;
2148                 sptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
2149                 if (sptep) {
2150                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2151                         /* Get page table pointer */
2152                         tptep = (pte_t *) gmap_table_walk(sg, saddr, 0);
2153                         if (!tptep) {
2154                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2155                                 gmap_pte_op_end(ptl);
2156                                 radix_tree_preload_end();
2157                                 break;
2158                         }
2159                         rc = ptep_shadow_pte(sg->mm, saddr, sptep, tptep, pte);
2160                         if (rc > 0) {
2161                                 /* Success and a new mapping */
2162                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
2163                                 rmap = NULL;
2164                                 rc = 0;
2165                         }
2166                         gmap_pte_op_end(ptl);
2167                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2168                 }
2169                 radix_tree_preload_end();
2170                 if (!rc)
2171                         break;
2172                 rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, prot);
2173                 if (rc)
2174                         break;
2175         }
2176         kfree(rmap);
2177         return rc;
2178 }
2179 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_page);
2180
2181 /*
2182  * gmap_shadow_notify - handle notifications for shadow gmap
2183  *
2184  * Called with sg->parent->shadow_lock.
2185  */
2186 static void gmap_shadow_notify(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
2187                                unsigned long gaddr)
2188 {
2189         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
2190         unsigned long start, end, bits, raddr;
2191
2192         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
2193
2194         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2195         if (sg->removed) {
2196                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2197                 return;
2198         }
2199         /* Check for top level table */
2200         start = sg->orig_asce & _ASCE_ORIGIN;
2201         end = start + ((sg->orig_asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * PAGE_SIZE;
2202         if (!(sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) && gaddr >= start &&
2203             gaddr < end) {
2204                 /* The complete shadow table has to go */
2205                 gmap_unshadow(sg);
2206                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2207                 list_del(&sg->list);
2208                 gmap_put(sg);
2209                 return;
2210         }
2211         /* Remove the page table tree from on specific entry */
2212         head = radix_tree_delete(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
2213         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head) {
2214                 bits = rmap->raddr & _SHADOW_RMAP_MASK;
2215                 raddr = rmap->raddr ^ bits;
2216                 switch (bits) {
2217                 case _SHADOW_RMAP_REGION1:
2218                         gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
2219                         break;
2220                 case _SHADOW_RMAP_REGION2:
2221                         gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
2222                         break;
2223                 case _SHADOW_RMAP_REGION3:
2224                         gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
2225                         break;
2226                 case _SHADOW_RMAP_SEGMENT:
2227                         gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2228                         break;
2229                 case _SHADOW_RMAP_PGTABLE:
2230                         gmap_unshadow_page(sg, raddr);
2231                         break;
2232                 }
2233                 kfree(rmap);
2234         }
2235         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2236 }
2237
2238 /**
2239  * ptep_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
2240  * @mm: pointer to the process mm_struct
2241  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2242  * @pte: pointer to the page table entry
2243  * @bits: bits from the pgste that caused the notify call
2244  *
2245  * This function is assumed to be called with the page table lock held
2246  * for the pte to notify.
2247  */
2248 void ptep_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2249                  pte_t *pte, unsigned long bits)
2250 {
2251         unsigned long offset, gaddr = 0;
2252         unsigned long *table;
2253         struct gmap *gmap, *sg, *next;
2254
2255         offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
2256         offset = offset * (PAGE_SIZE / sizeof(pte_t));
2257         rcu_read_lock();
2258         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2259                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2260                 table = radix_tree_lookup(&gmap->host_to_guest,
2261                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2262                 if (table)
2263                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(table) + offset;
2264                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2265                 if (!table)
2266                         continue;
2267
2268                 if (!list_empty(&gmap->children) && (bits & PGSTE_VSIE_BIT)) {
2269                         spin_lock(&gmap->shadow_lock);
2270                         list_for_each_entry_safe(sg, next,
2271                                                  &gmap->children, list)
2272                                 gmap_shadow_notify(sg, vmaddr, gaddr);
2273                         spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
2274                 }
2275                 if (bits & PGSTE_IN_BIT)
2276                         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + PAGE_SIZE - 1);
2277         }
2278         rcu_read_unlock();
2279 }
2280 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_notify);
2281
2282 static void pmdp_notify_gmap(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2283                              unsigned long gaddr)
2284 {
2285         set_pmd(pmdp, clear_pmd_bit(*pmdp, __pgprot(_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN)));
2286         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + HPAGE_SIZE - 1);
2287 }
2288
2289 /**
2290  * gmap_pmdp_xchg - exchange a gmap pmd with another
2291  * @gmap: pointer to the guest address space structure
2292  * @pmdp: pointer to the pmd entry
2293  * @new: replacement entry
2294  * @gaddr: the affected guest address
2295  *
2296  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2297  * held.
2298  */
2299 static void gmap_pmdp_xchg(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp, pmd_t new,
2300                            unsigned long gaddr)
2301 {
2302         gaddr &= HPAGE_MASK;
2303         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2304         new = clear_pmd_bit(new, __pgprot(_SEGMENT_ENTRY_GMAP_IN));
2305         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2306                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, IDTE_GUEST_ASCE, gmap->asce,
2307                             IDTE_GLOBAL);
2308         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2309                 __pmdp_idte(gaddr, (pmd_t *)pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2310         else
2311                 __pmdp_csp(pmdp);
2312         set_pmd(pmdp, new);
2313 }
2314
2315 static void gmap_pmdp_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2316                             int purge)
2317 {
2318         pmd_t *pmdp;
2319         struct gmap *gmap;
2320         unsigned long gaddr;
2321
2322         rcu_read_lock();
2323         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2324                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2325                 pmdp = (pmd_t *)radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2326                                                   vmaddr >> PMD_SHIFT);
2327                 if (pmdp) {
2328                         gaddr = __gmap_segment_gaddr((unsigned long *)pmdp);
2329                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2330                         WARN_ON(pmd_val(*pmdp) & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2331                                                    _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2332                         if (purge)
2333                                 __pmdp_csp(pmdp);
2334                         set_pmd(pmdp, __pmd(_SEGMENT_ENTRY_EMPTY));
2335                 }
2336                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2337         }
2338         rcu_read_unlock();
2339 }
2340
2341 /**
2342  * gmap_pmdp_invalidate - invalidate all affected guest pmd entries without
2343  *                        flushing
2344  * @mm: pointer to the process mm_struct
2345  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2346  */
2347 void gmap_pmdp_invalidate(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2348 {
2349         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 0);
2350 }
2351 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_invalidate);
2352
2353 /**
2354  * gmap_pmdp_csp - csp all affected guest pmd entries
2355  * @mm: pointer to the process mm_struct
2356  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2357  */
2358 void gmap_pmdp_csp(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2359 {
2360         gmap_pmdp_clear(mm, vmaddr, 1);
2361 }
2362 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_csp);
2363
2364 /**
2365  * gmap_pmdp_idte_local - invalidate and clear a guest pmd entry
2366  * @mm: pointer to the process mm_struct
2367  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2368  */
2369 void gmap_pmdp_idte_local(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2370 {
2371         unsigned long *entry, gaddr;
2372         struct gmap *gmap;
2373         pmd_t *pmdp;
2374
2375         rcu_read_lock();
2376         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2377                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2378                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2379                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2380                 if (entry) {
2381                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2382                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2383                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2384                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2385                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2386                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2387                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2388                                             gmap->asce, IDTE_LOCAL);
2389                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2390                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
2391                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2392                 }
2393                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2394         }
2395         rcu_read_unlock();
2396 }
2397 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_local);
2398
2399 /**
2400  * gmap_pmdp_idte_global - invalidate and clear a guest pmd entry
2401  * @mm: pointer to the process mm_struct
2402  * @vmaddr: virtual address in the process address space
2403  */
2404 void gmap_pmdp_idte_global(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
2405 {
2406         unsigned long *entry, gaddr;
2407         struct gmap *gmap;
2408         pmd_t *pmdp;
2409
2410         rcu_read_lock();
2411         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2412                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2413                 entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest,
2414                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2415                 if (entry) {
2416                         pmdp = (pmd_t *)entry;
2417                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(entry);
2418                         pmdp_notify_gmap(gmap, pmdp, gaddr);
2419                         WARN_ON(*entry & ~(_SEGMENT_ENTRY_HARDWARE_BITS_LARGE |
2420                                            _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC));
2421                         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
2422                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, IDTE_GUEST_ASCE,
2423                                             gmap->asce, IDTE_GLOBAL);
2424                         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
2425                                 __pmdp_idte(gaddr, pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
2426                         else
2427                                 __pmdp_csp(pmdp);
2428                         *entry = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
2429                 }
2430                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2431         }
2432         rcu_read_unlock();
2433 }
2434 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_pmdp_idte_global);
2435
2436 /**
2437  * gmap_test_and_clear_dirty_pmd - test and reset segment dirty status
2438  * @gmap: pointer to guest address space
2439  * @pmdp: pointer to the pmd to be tested
2440  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2441  *
2442  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2443  * held.
2444  */
2445 static bool gmap_test_and_clear_dirty_pmd(struct gmap *gmap, pmd_t *pmdp,
2446                                           unsigned long gaddr)
2447 {
2448         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
2449                 return false;
2450
2451         /* Already protected memory, which did not change is clean */
2452         if (pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT &&
2453             !(pmd_val(*pmdp) & _SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC))
2454                 return false;
2455
2456         /* Clear UC indication and reset protection */
2457         set_pmd(pmdp, clear_pmd_bit(*pmdp, __pgprot(_SEGMENT_ENTRY_GMAP_UC)));
2458         gmap_protect_pmd(gmap, gaddr, pmdp, PROT_READ, 0);
2459         return true;
2460 }
2461
2462 /**
2463  * gmap_sync_dirty_log_pmd - set bitmap based on dirty status of segment
2464  * @gmap: pointer to guest address space
2465  * @bitmap: dirty bitmap for this pmd
2466  * @gaddr: virtual address in the guest address space
2467  * @vmaddr: virtual address in the host address space
2468  *
2469  * This function is assumed to be called with the guest_table_lock
2470  * held.
2471  */
2472 void gmap_sync_dirty_log_pmd(struct gmap *gmap, unsigned long bitmap[4],
2473                              unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
2474 {
2475         int i;
2476         pmd_t *pmdp;
2477         pte_t *ptep;
2478         spinlock_t *ptl;
2479
2480         pmdp = gmap_pmd_op_walk(gmap, gaddr);
2481         if (!pmdp)
2482                 return;
2483
2484         if (pmd_large(*pmdp)) {
2485                 if (gmap_test_and_clear_dirty_pmd(gmap, pmdp, gaddr))
2486                         bitmap_fill(bitmap, _PAGE_ENTRIES);
2487         } else {
2488                 for (i = 0; i < _PAGE_ENTRIES; i++, vmaddr += PAGE_SIZE) {
2489                         ptep = pte_alloc_map_lock(gmap->mm, pmdp, vmaddr, &ptl);
2490                         if (!ptep)
2491                                 continue;
2492                         if (ptep_test_and_clear_uc(gmap->mm, vmaddr, ptep))
2493                                 set_bit(i, bitmap);
2494                         spin_unlock(ptl);
2495                 }
2496         }
2497         gmap_pmd_op_end(gmap, pmdp);
2498 }
2499 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_sync_dirty_log_pmd);
2500
2501 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2502 static int thp_split_walk_pmd_entry(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
2503                                     unsigned long end, struct mm_walk *walk)
2504 {
2505         struct vm_area_struct *vma = walk->vma;
2506
2507         split_huge_pmd(vma, pmd, addr);
2508         return 0;
2509 }
2510
2511 static const struct mm_walk_ops thp_split_walk_ops = {
2512         .pmd_entry      = thp_split_walk_pmd_entry,
2513 };
2514
2515 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
2516 {
2517         struct vm_area_struct *vma;
2518
2519         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
2520                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
2521                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2522                 walk_page_vma(vma, &thp_split_walk_ops, NULL);
2523         }
2524         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2525 }
2526 #else
2527 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
2528 {
2529 }
2530 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
2531
2532 /*
2533  * Remove all empty zero pages from the mapping for lazy refaulting
2534  * - This must be called after mm->context.has_pgste is set, to avoid
2535  *   future creation of zero pages
2536  * - This must be called after THP was enabled
2537  */
2538 static int __zap_zero_pages(pmd_t *pmd, unsigned long start,
2539                            unsigned long end, struct mm_walk *walk)
2540 {
2541         unsigned long addr;
2542
2543         for (addr = start; addr != end; addr += PAGE_SIZE) {
2544                 pte_t *ptep;
2545                 spinlock_t *ptl;
2546
2547                 ptep = pte_offset_map_lock(walk->mm, pmd, addr, &ptl);
2548                 if (is_zero_pfn(pte_pfn(*ptep)))
2549                         ptep_xchg_direct(walk->mm, addr, ptep, __pte(_PAGE_INVALID));
2550                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
2551         }
2552         return 0;
2553 }
2554
2555 static const struct mm_walk_ops zap_zero_walk_ops = {
2556         .pmd_entry      = __zap_zero_pages,
2557 };
2558
2559 /*
2560  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
2561  */
2562 int s390_enable_sie(void)
2563 {
2564         struct mm_struct *mm = current->mm;
2565
2566         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
2567         if (mm_has_pgste(mm))
2568                 return 0;
2569         /* Fail if the page tables are 2K */
2570         if (!mm_alloc_pgste(mm))
2571                 return -EINVAL;
2572         mmap_write_lock(mm);
2573         mm->context.has_pgste = 1;
2574         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
2575         thp_split_mm(mm);
2576         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &zap_zero_walk_ops, NULL);
2577         mmap_write_unlock(mm);
2578         return 0;
2579 }
2580 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
2581
2582 int gmap_mark_unmergeable(void)
2583 {
2584         struct mm_struct *mm = current->mm;
2585         struct vm_area_struct *vma;
2586         int ret;
2587
2588         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
2589                 ret = ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
2590                                   MADV_UNMERGEABLE, &vma->vm_flags);
2591                 if (ret)
2592                         return ret;
2593         }
2594         mm->def_flags &= ~VM_MERGEABLE;
2595         return 0;
2596 }
2597 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_mark_unmergeable);
2598
2599 /*
2600  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
2601  * keys with the default key.
2602  */
2603 static int __s390_enable_skey_pte(pte_t *pte, unsigned long addr,
2604                                   unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2605 {
2606         /* Clear storage key */
2607         ptep_zap_key(walk->mm, addr, pte);
2608         return 0;
2609 }
2610
2611 /*
2612  * Give a chance to schedule after setting a key to 256 pages.
2613  * We only hold the mm lock, which is a rwsem and the kvm srcu.
2614  * Both can sleep.
2615  */
2616 static int __s390_enable_skey_pmd(pmd_t *pmd, unsigned long addr,
2617                                   unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2618 {
2619         cond_resched();
2620         return 0;
2621 }
2622
2623 static int __s390_enable_skey_hugetlb(pte_t *pte, unsigned long addr,
2624                                       unsigned long hmask, unsigned long next,
2625                                       struct mm_walk *walk)
2626 {
2627         pmd_t *pmd = (pmd_t *)pte;
2628         unsigned long start, end;
2629         struct page *page = pmd_page(*pmd);
2630
2631         /*
2632          * The write check makes sure we do not set a key on shared
2633          * memory. This is needed as the walker does not differentiate
2634          * between actual guest memory and the process executable or
2635          * shared libraries.
2636          */
2637         if (pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID ||
2638             !(pmd_val(*pmd) & _SEGMENT_ENTRY_WRITE))
2639                 return 0;
2640
2641         start = pmd_val(*pmd) & HPAGE_MASK;
2642         end = start + HPAGE_SIZE - 1;
2643         __storage_key_init_range(start, end);
2644         set_bit(PG_arch_1, &page->flags);
2645         cond_resched();
2646         return 0;
2647 }
2648
2649 static const struct mm_walk_ops enable_skey_walk_ops = {
2650         .hugetlb_entry          = __s390_enable_skey_hugetlb,
2651         .pte_entry              = __s390_enable_skey_pte,
2652         .pmd_entry              = __s390_enable_skey_pmd,
2653 };
2654
2655 int s390_enable_skey(void)
2656 {
2657         struct mm_struct *mm = current->mm;
2658         int rc = 0;
2659
2660         mmap_write_lock(mm);
2661         if (mm_uses_skeys(mm))
2662                 goto out_up;
2663
2664         mm->context.uses_skeys = 1;
2665         rc = gmap_mark_unmergeable();
2666         if (rc) {
2667                 mm->context.uses_skeys = 0;
2668                 goto out_up;
2669         }
2670         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &enable_skey_walk_ops, NULL);
2671
2672 out_up:
2673         mmap_write_unlock(mm);
2674         return rc;
2675 }
2676 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
2677
2678 /*
2679  * Reset CMMA state, make all pages stable again.
2680  */
2681 static int __s390_reset_cmma(pte_t *pte, unsigned long addr,
2682                              unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2683 {
2684         ptep_zap_unused(walk->mm, addr, pte, 1);
2685         return 0;
2686 }
2687
2688 static const struct mm_walk_ops reset_cmma_walk_ops = {
2689         .pte_entry              = __s390_reset_cmma,
2690 };
2691
2692 void s390_reset_cmma(struct mm_struct *mm)
2693 {
2694         mmap_write_lock(mm);
2695         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &reset_cmma_walk_ops, NULL);
2696         mmap_write_unlock(mm);
2697 }
2698 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_cmma);
2699
2700 /*
2701  * make inaccessible pages accessible again
2702  */
2703 static int __s390_reset_acc(pte_t *ptep, unsigned long addr,
2704                             unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2705 {
2706         pte_t pte = READ_ONCE(*ptep);
2707
2708         /* There is a reference through the mapping */
2709         if (pte_present(pte))
2710                 WARN_ON_ONCE(uv_destroy_owned_page(pte_val(pte) & PAGE_MASK));
2711
2712         return 0;
2713 }
2714
2715 static const struct mm_walk_ops reset_acc_walk_ops = {
2716         .pte_entry              = __s390_reset_acc,
2717 };
2718
2719 #include <linux/sched/mm.h>
2720 void s390_reset_acc(struct mm_struct *mm)
2721 {
2722         if (!mm_is_protected(mm))
2723                 return;
2724         /*
2725          * we might be called during
2726          * reset:                             we walk the pages and clear
2727          * close of all kvm file descriptors: we walk the pages and clear
2728          * exit of process on fd closure:     vma already gone, do nothing
2729          */
2730         if (!mmget_not_zero(mm))
2731                 return;
2732         mmap_read_lock(mm);
2733         walk_page_range(mm, 0, TASK_SIZE, &reset_acc_walk_ops, NULL);
2734         mmap_read_unlock(mm);
2735         mmput(mm);
2736 }
2737 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_acc);