GNU Linux-libre 6.8.7-gnu
[releases.git] / arch / s390 / mm / pgtable.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  *    Copyright IBM Corp. 2007, 2011
4  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
5  */
6
7 #include <linux/sched.h>
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/errno.h>
10 #include <linux/gfp.h>
11 #include <linux/mm.h>
12 #include <linux/swap.h>
13 #include <linux/smp.h>
14 #include <linux/spinlock.h>
15 #include <linux/rcupdate.h>
16 #include <linux/slab.h>
17 #include <linux/swapops.h>
18 #include <linux/sysctl.h>
19 #include <linux/ksm.h>
20 #include <linux/mman.h>
21
22 #include <asm/tlb.h>
23 #include <asm/tlbflush.h>
24 #include <asm/mmu_context.h>
25 #include <asm/page-states.h>
26
27 pgprot_t pgprot_writecombine(pgprot_t prot)
28 {
29         /*
30          * mio_wb_bit_mask may be set on a different CPU, but it is only set
31          * once at init and only read afterwards.
32          */
33         return __pgprot(pgprot_val(prot) | mio_wb_bit_mask);
34 }
35 EXPORT_SYMBOL_GPL(pgprot_writecombine);
36
37 pgprot_t pgprot_writethrough(pgprot_t prot)
38 {
39         /*
40          * mio_wb_bit_mask may be set on a different CPU, but it is only set
41          * once at init and only read afterwards.
42          */
43         return __pgprot(pgprot_val(prot) & ~mio_wb_bit_mask);
44 }
45 EXPORT_SYMBOL_GPL(pgprot_writethrough);
46
47 static inline void ptep_ipte_local(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
48                                    pte_t *ptep, int nodat)
49 {
50         unsigned long opt, asce;
51
52         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST) {
53                 opt = 0;
54                 asce = READ_ONCE(mm->context.gmap_asce);
55                 if (asce == 0UL || nodat)
56                         opt |= IPTE_NODAT;
57                 if (asce != -1UL) {
58                         asce = asce ? : mm->context.asce;
59                         opt |= IPTE_GUEST_ASCE;
60                 }
61                 __ptep_ipte(addr, ptep, opt, asce, IPTE_LOCAL);
62         } else {
63                 __ptep_ipte(addr, ptep, 0, 0, IPTE_LOCAL);
64         }
65 }
66
67 static inline void ptep_ipte_global(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
68                                     pte_t *ptep, int nodat)
69 {
70         unsigned long opt, asce;
71
72         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST) {
73                 opt = 0;
74                 asce = READ_ONCE(mm->context.gmap_asce);
75                 if (asce == 0UL || nodat)
76                         opt |= IPTE_NODAT;
77                 if (asce != -1UL) {
78                         asce = asce ? : mm->context.asce;
79                         opt |= IPTE_GUEST_ASCE;
80                 }
81                 __ptep_ipte(addr, ptep, opt, asce, IPTE_GLOBAL);
82         } else {
83                 __ptep_ipte(addr, ptep, 0, 0, IPTE_GLOBAL);
84         }
85 }
86
87 static inline pte_t ptep_flush_direct(struct mm_struct *mm,
88                                       unsigned long addr, pte_t *ptep,
89                                       int nodat)
90 {
91         pte_t old;
92
93         old = *ptep;
94         if (unlikely(pte_val(old) & _PAGE_INVALID))
95                 return old;
96         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
97         if (MACHINE_HAS_TLB_LC &&
98             cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
99                 ptep_ipte_local(mm, addr, ptep, nodat);
100         else
101                 ptep_ipte_global(mm, addr, ptep, nodat);
102         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
103         return old;
104 }
105
106 static inline pte_t ptep_flush_lazy(struct mm_struct *mm,
107                                     unsigned long addr, pte_t *ptep,
108                                     int nodat)
109 {
110         pte_t old;
111
112         old = *ptep;
113         if (unlikely(pte_val(old) & _PAGE_INVALID))
114                 return old;
115         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
116         if (cpumask_equal(&mm->context.cpu_attach_mask,
117                           cpumask_of(smp_processor_id()))) {
118                 set_pte(ptep, set_pte_bit(*ptep, __pgprot(_PAGE_INVALID)));
119                 mm->context.flush_mm = 1;
120         } else
121                 ptep_ipte_global(mm, addr, ptep, nodat);
122         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
123         return old;
124 }
125
126 static inline pgste_t pgste_get_lock(pte_t *ptep)
127 {
128         unsigned long value = 0;
129 #ifdef CONFIG_PGSTE
130         unsigned long *ptr = (unsigned long *)(ptep + PTRS_PER_PTE);
131
132         do {
133                 value = __atomic64_or_barrier(PGSTE_PCL_BIT, ptr);
134         } while (value & PGSTE_PCL_BIT);
135         value |= PGSTE_PCL_BIT;
136 #endif
137         return __pgste(value);
138 }
139
140 static inline void pgste_set_unlock(pte_t *ptep, pgste_t pgste)
141 {
142 #ifdef CONFIG_PGSTE
143         barrier();
144         WRITE_ONCE(*(unsigned long *)(ptep + PTRS_PER_PTE), pgste_val(pgste) & ~PGSTE_PCL_BIT);
145 #endif
146 }
147
148 static inline pgste_t pgste_get(pte_t *ptep)
149 {
150         unsigned long pgste = 0;
151 #ifdef CONFIG_PGSTE
152         pgste = *(unsigned long *)(ptep + PTRS_PER_PTE);
153 #endif
154         return __pgste(pgste);
155 }
156
157 static inline void pgste_set(pte_t *ptep, pgste_t pgste)
158 {
159 #ifdef CONFIG_PGSTE
160         *(pgste_t *)(ptep + PTRS_PER_PTE) = pgste;
161 #endif
162 }
163
164 static inline pgste_t pgste_update_all(pte_t pte, pgste_t pgste,
165                                        struct mm_struct *mm)
166 {
167 #ifdef CONFIG_PGSTE
168         unsigned long address, bits, skey;
169
170         if (!mm_uses_skeys(mm) || pte_val(pte) & _PAGE_INVALID)
171                 return pgste;
172         address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
173         skey = (unsigned long) page_get_storage_key(address);
174         bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
175         /* Transfer page changed & referenced bit to guest bits in pgste */
176         pgste_val(pgste) |= bits << 48;         /* GR bit & GC bit */
177         /* Copy page access key and fetch protection bit to pgste */
178         pgste_val(pgste) &= ~(PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
179         pgste_val(pgste) |= (skey & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
180 #endif
181         return pgste;
182
183 }
184
185 static inline void pgste_set_key(pte_t *ptep, pgste_t pgste, pte_t entry,
186                                  struct mm_struct *mm)
187 {
188 #ifdef CONFIG_PGSTE
189         unsigned long address;
190         unsigned long nkey;
191
192         if (!mm_uses_skeys(mm) || pte_val(entry) & _PAGE_INVALID)
193                 return;
194         VM_BUG_ON(!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID));
195         address = pte_val(entry) & PAGE_MASK;
196         /*
197          * Set page access key and fetch protection bit from pgste.
198          * The guest C/R information is still in the PGSTE, set real
199          * key C/R to 0.
200          */
201         nkey = (pgste_val(pgste) & (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT)) >> 56;
202         nkey |= (pgste_val(pgste) & (PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT)) >> 48;
203         page_set_storage_key(address, nkey, 0);
204 #endif
205 }
206
207 static inline pgste_t pgste_set_pte(pte_t *ptep, pgste_t pgste, pte_t entry)
208 {
209 #ifdef CONFIG_PGSTE
210         if ((pte_val(entry) & _PAGE_PRESENT) &&
211             (pte_val(entry) & _PAGE_WRITE) &&
212             !(pte_val(entry) & _PAGE_INVALID)) {
213                 if (!MACHINE_HAS_ESOP) {
214                         /*
215                          * Without enhanced suppression-on-protection force
216                          * the dirty bit on for all writable ptes.
217                          */
218                         entry = set_pte_bit(entry, __pgprot(_PAGE_DIRTY));
219                         entry = clear_pte_bit(entry, __pgprot(_PAGE_PROTECT));
220                 }
221                 if (!(pte_val(entry) & _PAGE_PROTECT))
222                         /* This pte allows write access, set user-dirty */
223                         pgste_val(pgste) |= PGSTE_UC_BIT;
224         }
225 #endif
226         set_pte(ptep, entry);
227         return pgste;
228 }
229
230 static inline pgste_t pgste_pte_notify(struct mm_struct *mm,
231                                        unsigned long addr,
232                                        pte_t *ptep, pgste_t pgste)
233 {
234 #ifdef CONFIG_PGSTE
235         unsigned long bits;
236
237         bits = pgste_val(pgste) & (PGSTE_IN_BIT | PGSTE_VSIE_BIT);
238         if (bits) {
239                 pgste_val(pgste) ^= bits;
240                 ptep_notify(mm, addr, ptep, bits);
241         }
242 #endif
243         return pgste;
244 }
245
246 static inline pgste_t ptep_xchg_start(struct mm_struct *mm,
247                                       unsigned long addr, pte_t *ptep)
248 {
249         pgste_t pgste = __pgste(0);
250
251         if (mm_has_pgste(mm)) {
252                 pgste = pgste_get_lock(ptep);
253                 pgste = pgste_pte_notify(mm, addr, ptep, pgste);
254         }
255         return pgste;
256 }
257
258 static inline pte_t ptep_xchg_commit(struct mm_struct *mm,
259                                     unsigned long addr, pte_t *ptep,
260                                     pgste_t pgste, pte_t old, pte_t new)
261 {
262         if (mm_has_pgste(mm)) {
263                 if (pte_val(old) & _PAGE_INVALID)
264                         pgste_set_key(ptep, pgste, new, mm);
265                 if (pte_val(new) & _PAGE_INVALID) {
266                         pgste = pgste_update_all(old, pgste, mm);
267                         if ((pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) ==
268                             _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED)
269                                 old = set_pte_bit(old, __pgprot(_PAGE_UNUSED));
270                 }
271                 pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, new);
272                 pgste_set_unlock(ptep, pgste);
273         } else {
274                 set_pte(ptep, new);
275         }
276         return old;
277 }
278
279 pte_t ptep_xchg_direct(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
280                        pte_t *ptep, pte_t new)
281 {
282         pgste_t pgste;
283         pte_t old;
284         int nodat;
285
286         preempt_disable();
287         pgste = ptep_xchg_start(mm, addr, ptep);
288         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
289         old = ptep_flush_direct(mm, addr, ptep, nodat);
290         old = ptep_xchg_commit(mm, addr, ptep, pgste, old, new);
291         preempt_enable();
292         return old;
293 }
294 EXPORT_SYMBOL(ptep_xchg_direct);
295
296 /*
297  * Caller must check that new PTE only differs in _PAGE_PROTECT HW bit, so that
298  * RDP can be used instead of IPTE. See also comments at pte_allow_rdp().
299  */
300 void ptep_reset_dat_prot(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep,
301                          pte_t new)
302 {
303         preempt_disable();
304         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
305         if (cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
306                 __ptep_rdp(addr, ptep, 0, 0, 1);
307         else
308                 __ptep_rdp(addr, ptep, 0, 0, 0);
309         /*
310          * PTE is not invalidated by RDP, only _PAGE_PROTECT is cleared. That
311          * means it is still valid and active, and must not be changed according
312          * to the architecture. But writing a new value that only differs in SW
313          * bits is allowed.
314          */
315         set_pte(ptep, new);
316         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
317         preempt_enable();
318 }
319 EXPORT_SYMBOL(ptep_reset_dat_prot);
320
321 pte_t ptep_xchg_lazy(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
322                      pte_t *ptep, pte_t new)
323 {
324         pgste_t pgste;
325         pte_t old;
326         int nodat;
327
328         preempt_disable();
329         pgste = ptep_xchg_start(mm, addr, ptep);
330         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
331         old = ptep_flush_lazy(mm, addr, ptep, nodat);
332         old = ptep_xchg_commit(mm, addr, ptep, pgste, old, new);
333         preempt_enable();
334         return old;
335 }
336 EXPORT_SYMBOL(ptep_xchg_lazy);
337
338 pte_t ptep_modify_prot_start(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
339                              pte_t *ptep)
340 {
341         pgste_t pgste;
342         pte_t old;
343         int nodat;
344         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
345
346         preempt_disable();
347         pgste = ptep_xchg_start(mm, addr, ptep);
348         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
349         old = ptep_flush_lazy(mm, addr, ptep, nodat);
350         if (mm_has_pgste(mm)) {
351                 pgste = pgste_update_all(old, pgste, mm);
352                 pgste_set(ptep, pgste);
353         }
354         return old;
355 }
356
357 void ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
358                              pte_t *ptep, pte_t old_pte, pte_t pte)
359 {
360         pgste_t pgste;
361         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
362
363         if (!MACHINE_HAS_NX)
364                 pte = clear_pte_bit(pte, __pgprot(_PAGE_NOEXEC));
365         if (mm_has_pgste(mm)) {
366                 pgste = pgste_get(ptep);
367                 pgste_set_key(ptep, pgste, pte, mm);
368                 pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, pte);
369                 pgste_set_unlock(ptep, pgste);
370         } else {
371                 set_pte(ptep, pte);
372         }
373         preempt_enable();
374 }
375
376 static inline void pmdp_idte_local(struct mm_struct *mm,
377                                    unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
378 {
379         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
380                 __pmdp_idte(addr, pmdp, IDTE_NODAT | IDTE_GUEST_ASCE,
381                             mm->context.asce, IDTE_LOCAL);
382         else
383                 __pmdp_idte(addr, pmdp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
384         if (mm_has_pgste(mm) && mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
385                 gmap_pmdp_idte_local(mm, addr);
386 }
387
388 static inline void pmdp_idte_global(struct mm_struct *mm,
389                                     unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
390 {
391         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST) {
392                 __pmdp_idte(addr, pmdp, IDTE_NODAT | IDTE_GUEST_ASCE,
393                             mm->context.asce, IDTE_GLOBAL);
394                 if (mm_has_pgste(mm) && mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
395                         gmap_pmdp_idte_global(mm, addr);
396         } else if (MACHINE_HAS_IDTE) {
397                 __pmdp_idte(addr, pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
398                 if (mm_has_pgste(mm) && mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
399                         gmap_pmdp_idte_global(mm, addr);
400         } else {
401                 __pmdp_csp(pmdp);
402                 if (mm_has_pgste(mm) && mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
403                         gmap_pmdp_csp(mm, addr);
404         }
405 }
406
407 static inline pmd_t pmdp_flush_direct(struct mm_struct *mm,
408                                       unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
409 {
410         pmd_t old;
411
412         old = *pmdp;
413         if (pmd_val(old) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
414                 return old;
415         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
416         if (MACHINE_HAS_TLB_LC &&
417             cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
418                 pmdp_idte_local(mm, addr, pmdp);
419         else
420                 pmdp_idte_global(mm, addr, pmdp);
421         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
422         return old;
423 }
424
425 static inline pmd_t pmdp_flush_lazy(struct mm_struct *mm,
426                                     unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
427 {
428         pmd_t old;
429
430         old = *pmdp;
431         if (pmd_val(old) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
432                 return old;
433         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
434         if (cpumask_equal(&mm->context.cpu_attach_mask,
435                           cpumask_of(smp_processor_id()))) {
436                 set_pmd(pmdp, set_pmd_bit(*pmdp, __pgprot(_SEGMENT_ENTRY_INVALID)));
437                 mm->context.flush_mm = 1;
438                 if (mm_has_pgste(mm))
439                         gmap_pmdp_invalidate(mm, addr);
440         } else {
441                 pmdp_idte_global(mm, addr, pmdp);
442         }
443         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
444         return old;
445 }
446
447 #ifdef CONFIG_PGSTE
448 static int pmd_lookup(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pmd_t **pmdp)
449 {
450         struct vm_area_struct *vma;
451         pgd_t *pgd;
452         p4d_t *p4d;
453         pud_t *pud;
454
455         /* We need a valid VMA, otherwise this is clearly a fault. */
456         vma = vma_lookup(mm, addr);
457         if (!vma)
458                 return -EFAULT;
459
460         pgd = pgd_offset(mm, addr);
461         if (!pgd_present(*pgd))
462                 return -ENOENT;
463
464         p4d = p4d_offset(pgd, addr);
465         if (!p4d_present(*p4d))
466                 return -ENOENT;
467
468         pud = pud_offset(p4d, addr);
469         if (!pud_present(*pud))
470                 return -ENOENT;
471
472         /* Large PUDs are not supported yet. */
473         if (pud_leaf(*pud))
474                 return -EFAULT;
475
476         *pmdp = pmd_offset(pud, addr);
477         return 0;
478 }
479 #endif
480
481 pmd_t pmdp_xchg_direct(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
482                        pmd_t *pmdp, pmd_t new)
483 {
484         pmd_t old;
485
486         preempt_disable();
487         old = pmdp_flush_direct(mm, addr, pmdp);
488         set_pmd(pmdp, new);
489         preempt_enable();
490         return old;
491 }
492 EXPORT_SYMBOL(pmdp_xchg_direct);
493
494 pmd_t pmdp_xchg_lazy(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
495                      pmd_t *pmdp, pmd_t new)
496 {
497         pmd_t old;
498
499         preempt_disable();
500         old = pmdp_flush_lazy(mm, addr, pmdp);
501         set_pmd(pmdp, new);
502         preempt_enable();
503         return old;
504 }
505 EXPORT_SYMBOL(pmdp_xchg_lazy);
506
507 static inline void pudp_idte_local(struct mm_struct *mm,
508                                    unsigned long addr, pud_t *pudp)
509 {
510         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
511                 __pudp_idte(addr, pudp, IDTE_NODAT | IDTE_GUEST_ASCE,
512                             mm->context.asce, IDTE_LOCAL);
513         else
514                 __pudp_idte(addr, pudp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
515 }
516
517 static inline void pudp_idte_global(struct mm_struct *mm,
518                                     unsigned long addr, pud_t *pudp)
519 {
520         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
521                 __pudp_idte(addr, pudp, IDTE_NODAT | IDTE_GUEST_ASCE,
522                             mm->context.asce, IDTE_GLOBAL);
523         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
524                 __pudp_idte(addr, pudp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
525         else
526                 /*
527                  * Invalid bit position is the same for pmd and pud, so we can
528                  * re-use _pmd_csp() here
529                  */
530                 __pmdp_csp((pmd_t *) pudp);
531 }
532
533 static inline pud_t pudp_flush_direct(struct mm_struct *mm,
534                                       unsigned long addr, pud_t *pudp)
535 {
536         pud_t old;
537
538         old = *pudp;
539         if (pud_val(old) & _REGION_ENTRY_INVALID)
540                 return old;
541         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
542         if (MACHINE_HAS_TLB_LC &&
543             cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
544                 pudp_idte_local(mm, addr, pudp);
545         else
546                 pudp_idte_global(mm, addr, pudp);
547         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
548         return old;
549 }
550
551 pud_t pudp_xchg_direct(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
552                        pud_t *pudp, pud_t new)
553 {
554         pud_t old;
555
556         preempt_disable();
557         old = pudp_flush_direct(mm, addr, pudp);
558         set_pud(pudp, new);
559         preempt_enable();
560         return old;
561 }
562 EXPORT_SYMBOL(pudp_xchg_direct);
563
564 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
565 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
566                                 pgtable_t pgtable)
567 {
568         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
569
570         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
571
572         /* FIFO */
573         if (!pmd_huge_pte(mm, pmdp))
574                 INIT_LIST_HEAD(lh);
575         else
576                 list_add(lh, (struct list_head *) pmd_huge_pte(mm, pmdp));
577         pmd_huge_pte(mm, pmdp) = pgtable;
578 }
579
580 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
581 {
582         struct list_head *lh;
583         pgtable_t pgtable;
584         pte_t *ptep;
585
586         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
587
588         /* FIFO */
589         pgtable = pmd_huge_pte(mm, pmdp);
590         lh = (struct list_head *) pgtable;
591         if (list_empty(lh))
592                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = NULL;
593         else {
594                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = (pgtable_t) lh->next;
595                 list_del(lh);
596         }
597         ptep = (pte_t *) pgtable;
598         set_pte(ptep, __pte(_PAGE_INVALID));
599         ptep++;
600         set_pte(ptep, __pte(_PAGE_INVALID));
601         return pgtable;
602 }
603 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
604
605 #ifdef CONFIG_PGSTE
606 void ptep_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
607                      pte_t *ptep, pte_t entry)
608 {
609         pgste_t pgste;
610
611         /* the mm_has_pgste() check is done in set_pte_at() */
612         preempt_disable();
613         pgste = pgste_get_lock(ptep);
614         pgste_val(pgste) &= ~_PGSTE_GPS_ZERO;
615         pgste_set_key(ptep, pgste, entry, mm);
616         pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, entry);
617         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
618         preempt_enable();
619 }
620
621 void ptep_set_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
622 {
623         pgste_t pgste;
624
625         preempt_disable();
626         pgste = pgste_get_lock(ptep);
627         pgste_val(pgste) |= PGSTE_IN_BIT;
628         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
629         preempt_enable();
630 }
631
632 /**
633  * ptep_force_prot - change access rights of a locked pte
634  * @mm: pointer to the process mm_struct
635  * @addr: virtual address in the guest address space
636  * @ptep: pointer to the page table entry
637  * @prot: indicates guest access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
638  * @bit: pgste bit to set (e.g. for notification)
639  *
640  * Returns 0 if the access rights were changed and -EAGAIN if the current
641  * and requested access rights are incompatible.
642  */
643 int ptep_force_prot(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
644                     pte_t *ptep, int prot, unsigned long bit)
645 {
646         pte_t entry;
647         pgste_t pgste;
648         int pte_i, pte_p, nodat;
649
650         pgste = pgste_get_lock(ptep);
651         entry = *ptep;
652         /* Check pte entry after all locks have been acquired */
653         pte_i = pte_val(entry) & _PAGE_INVALID;
654         pte_p = pte_val(entry) & _PAGE_PROTECT;
655         if ((pte_i && (prot != PROT_NONE)) ||
656             (pte_p && (prot & PROT_WRITE))) {
657                 pgste_set_unlock(ptep, pgste);
658                 return -EAGAIN;
659         }
660         /* Change access rights and set pgste bit */
661         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
662         if (prot == PROT_NONE && !pte_i) {
663                 ptep_flush_direct(mm, addr, ptep, nodat);
664                 pgste = pgste_update_all(entry, pgste, mm);
665                 entry = set_pte_bit(entry, __pgprot(_PAGE_INVALID));
666         }
667         if (prot == PROT_READ && !pte_p) {
668                 ptep_flush_direct(mm, addr, ptep, nodat);
669                 entry = clear_pte_bit(entry, __pgprot(_PAGE_INVALID));
670                 entry = set_pte_bit(entry, __pgprot(_PAGE_PROTECT));
671         }
672         pgste_val(pgste) |= bit;
673         pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, entry);
674         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
675         return 0;
676 }
677
678 int ptep_shadow_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long saddr,
679                     pte_t *sptep, pte_t *tptep, pte_t pte)
680 {
681         pgste_t spgste, tpgste;
682         pte_t spte, tpte;
683         int rc = -EAGAIN;
684
685         if (!(pte_val(*tptep) & _PAGE_INVALID))
686                 return 0;       /* already shadowed */
687         spgste = pgste_get_lock(sptep);
688         spte = *sptep;
689         if (!(pte_val(spte) & _PAGE_INVALID) &&
690             !((pte_val(spte) & _PAGE_PROTECT) &&
691               !(pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT))) {
692                 pgste_val(spgste) |= PGSTE_VSIE_BIT;
693                 tpgste = pgste_get_lock(tptep);
694                 tpte = __pte((pte_val(spte) & PAGE_MASK) |
695                              (pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT));
696                 /* don't touch the storage key - it belongs to parent pgste */
697                 tpgste = pgste_set_pte(tptep, tpgste, tpte);
698                 pgste_set_unlock(tptep, tpgste);
699                 rc = 1;
700         }
701         pgste_set_unlock(sptep, spgste);
702         return rc;
703 }
704
705 void ptep_unshadow_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long saddr, pte_t *ptep)
706 {
707         pgste_t pgste;
708         int nodat;
709
710         pgste = pgste_get_lock(ptep);
711         /* notifier is called by the caller */
712         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
713         ptep_flush_direct(mm, saddr, ptep, nodat);
714         /* don't touch the storage key - it belongs to parent pgste */
715         pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, __pte(_PAGE_INVALID));
716         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
717 }
718
719 static void ptep_zap_swap_entry(struct mm_struct *mm, swp_entry_t entry)
720 {
721         if (!non_swap_entry(entry))
722                 dec_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
723         else if (is_migration_entry(entry)) {
724                 struct page *page = pfn_swap_entry_to_page(entry);
725
726                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
727         }
728         free_swap_and_cache(entry);
729 }
730
731 void ptep_zap_unused(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
732                      pte_t *ptep, int reset)
733 {
734         unsigned long pgstev;
735         pgste_t pgste;
736         pte_t pte;
737
738         /* Zap unused and logically-zero pages */
739         preempt_disable();
740         pgste = pgste_get_lock(ptep);
741         pgstev = pgste_val(pgste);
742         pte = *ptep;
743         if (!reset && pte_swap(pte) &&
744             ((pgstev & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) == _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED ||
745              (pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO))) {
746                 ptep_zap_swap_entry(mm, pte_to_swp_entry(pte));
747                 pte_clear(mm, addr, ptep);
748         }
749         if (reset)
750                 pgste_val(pgste) &= ~(_PGSTE_GPS_USAGE_MASK | _PGSTE_GPS_NODAT);
751         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
752         preempt_enable();
753 }
754
755 void ptep_zap_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
756 {
757         unsigned long ptev;
758         pgste_t pgste;
759
760         /* Clear storage key ACC and F, but set R/C */
761         preempt_disable();
762         pgste = pgste_get_lock(ptep);
763         pgste_val(pgste) &= ~(PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
764         pgste_val(pgste) |= PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT;
765         ptev = pte_val(*ptep);
766         if (!(ptev & _PAGE_INVALID) && (ptev & _PAGE_WRITE))
767                 page_set_storage_key(ptev & PAGE_MASK, PAGE_DEFAULT_KEY, 0);
768         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
769         preempt_enable();
770 }
771
772 /*
773  * Test and reset if a guest page is dirty
774  */
775 bool ptep_test_and_clear_uc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
776                        pte_t *ptep)
777 {
778         pgste_t pgste;
779         pte_t pte;
780         bool dirty;
781         int nodat;
782
783         pgste = pgste_get_lock(ptep);
784         dirty = !!(pgste_val(pgste) & PGSTE_UC_BIT);
785         pgste_val(pgste) &= ~PGSTE_UC_BIT;
786         pte = *ptep;
787         if (dirty && (pte_val(pte) & _PAGE_PRESENT)) {
788                 pgste = pgste_pte_notify(mm, addr, ptep, pgste);
789                 nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
790                 ptep_ipte_global(mm, addr, ptep, nodat);
791                 if (MACHINE_HAS_ESOP || !(pte_val(pte) & _PAGE_WRITE))
792                         pte = set_pte_bit(pte, __pgprot(_PAGE_PROTECT));
793                 else
794                         pte = set_pte_bit(pte, __pgprot(_PAGE_INVALID));
795                 set_pte(ptep, pte);
796         }
797         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
798         return dirty;
799 }
800 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_test_and_clear_uc);
801
802 int set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
803                           unsigned char key, bool nq)
804 {
805         unsigned long keyul, paddr;
806         spinlock_t *ptl;
807         pgste_t old, new;
808         pmd_t *pmdp;
809         pte_t *ptep;
810
811         /*
812          * If we don't have a PTE table and if there is no huge page mapped,
813          * we can ignore attempts to set the key to 0, because it already is 0.
814          */
815         switch (pmd_lookup(mm, addr, &pmdp)) {
816         case -ENOENT:
817                 return key ? -EFAULT : 0;
818         case 0:
819                 break;
820         default:
821                 return -EFAULT;
822         }
823 again:
824         ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
825         if (!pmd_present(*pmdp)) {
826                 spin_unlock(ptl);
827                 return key ? -EFAULT : 0;
828         }
829
830         if (pmd_large(*pmdp)) {
831                 paddr = pmd_val(*pmdp) & HPAGE_MASK;
832                 paddr |= addr & ~HPAGE_MASK;
833                 /*
834                  * Huge pmds need quiescing operations, they are
835                  * always mapped.
836                  */
837                 page_set_storage_key(paddr, key, 1);
838                 spin_unlock(ptl);
839                 return 0;
840         }
841         spin_unlock(ptl);
842
843         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
844         if (!ptep)
845                 goto again;
846         new = old = pgste_get_lock(ptep);
847         pgste_val(new) &= ~(PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT |
848                             PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
849         keyul = (unsigned long) key;
850         pgste_val(new) |= (keyul & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED)) << 48;
851         pgste_val(new) |= (keyul & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
852         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
853                 unsigned long bits, skey;
854
855                 paddr = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
856                 skey = (unsigned long) page_get_storage_key(paddr);
857                 bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
858                 skey = key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT);
859                 /* Set storage key ACC and FP */
860                 page_set_storage_key(paddr, skey, !nq);
861                 /* Merge host changed & referenced into pgste  */
862                 pgste_val(new) |= bits << 52;
863         }
864         /* changing the guest storage key is considered a change of the page */
865         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) &
866             (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT | PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT))
867                 pgste_val(new) |= PGSTE_UC_BIT;
868
869         pgste_set_unlock(ptep, new);
870         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
871         return 0;
872 }
873 EXPORT_SYMBOL(set_guest_storage_key);
874
875 /*
876  * Conditionally set a guest storage key (handling csske).
877  * oldkey will be updated when either mr or mc is set and a pointer is given.
878  *
879  * Returns 0 if a guests storage key update wasn't necessary, 1 if the guest
880  * storage key was updated and -EFAULT on access errors.
881  */
882 int cond_set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
883                                unsigned char key, unsigned char *oldkey,
884                                bool nq, bool mr, bool mc)
885 {
886         unsigned char tmp, mask = _PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT;
887         int rc;
888
889         /* we can drop the pgste lock between getting and setting the key */
890         if (mr | mc) {
891                 rc = get_guest_storage_key(current->mm, addr, &tmp);
892                 if (rc)
893                         return rc;
894                 if (oldkey)
895                         *oldkey = tmp;
896                 if (!mr)
897                         mask |= _PAGE_REFERENCED;
898                 if (!mc)
899                         mask |= _PAGE_CHANGED;
900                 if (!((tmp ^ key) & mask))
901                         return 0;
902         }
903         rc = set_guest_storage_key(current->mm, addr, key, nq);
904         return rc < 0 ? rc : 1;
905 }
906 EXPORT_SYMBOL(cond_set_guest_storage_key);
907
908 /*
909  * Reset a guest reference bit (rrbe), returning the reference and changed bit.
910  *
911  * Returns < 0 in case of error, otherwise the cc to be reported to the guest.
912  */
913 int reset_guest_reference_bit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
914 {
915         spinlock_t *ptl;
916         unsigned long paddr;
917         pgste_t old, new;
918         pmd_t *pmdp;
919         pte_t *ptep;
920         int cc = 0;
921
922         /*
923          * If we don't have a PTE table and if there is no huge page mapped,
924          * the storage key is 0 and there is nothing for us to do.
925          */
926         switch (pmd_lookup(mm, addr, &pmdp)) {
927         case -ENOENT:
928                 return 0;
929         case 0:
930                 break;
931         default:
932                 return -EFAULT;
933         }
934 again:
935         ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
936         if (!pmd_present(*pmdp)) {
937                 spin_unlock(ptl);
938                 return 0;
939         }
940
941         if (pmd_large(*pmdp)) {
942                 paddr = pmd_val(*pmdp) & HPAGE_MASK;
943                 paddr |= addr & ~HPAGE_MASK;
944                 cc = page_reset_referenced(paddr);
945                 spin_unlock(ptl);
946                 return cc;
947         }
948         spin_unlock(ptl);
949
950         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
951         if (!ptep)
952                 goto again;
953         new = old = pgste_get_lock(ptep);
954         /* Reset guest reference bit only */
955         pgste_val(new) &= ~PGSTE_GR_BIT;
956
957         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
958                 paddr = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
959                 cc = page_reset_referenced(paddr);
960                 /* Merge real referenced bit into host-set */
961                 pgste_val(new) |= ((unsigned long) cc << 53) & PGSTE_HR_BIT;
962         }
963         /* Reflect guest's logical view, not physical */
964         cc |= (pgste_val(old) & (PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT)) >> 49;
965         /* Changing the guest storage key is considered a change of the page */
966         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) & PGSTE_GR_BIT)
967                 pgste_val(new) |= PGSTE_UC_BIT;
968
969         pgste_set_unlock(ptep, new);
970         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
971         return cc;
972 }
973 EXPORT_SYMBOL(reset_guest_reference_bit);
974
975 int get_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
976                           unsigned char *key)
977 {
978         unsigned long paddr;
979         spinlock_t *ptl;
980         pgste_t pgste;
981         pmd_t *pmdp;
982         pte_t *ptep;
983
984         /*
985          * If we don't have a PTE table and if there is no huge page mapped,
986          * the storage key is 0.
987          */
988         *key = 0;
989
990         switch (pmd_lookup(mm, addr, &pmdp)) {
991         case -ENOENT:
992                 return 0;
993         case 0:
994                 break;
995         default:
996                 return -EFAULT;
997         }
998 again:
999         ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
1000         if (!pmd_present(*pmdp)) {
1001                 spin_unlock(ptl);
1002                 return 0;
1003         }
1004
1005         if (pmd_large(*pmdp)) {
1006                 paddr = pmd_val(*pmdp) & HPAGE_MASK;
1007                 paddr |= addr & ~HPAGE_MASK;
1008                 *key = page_get_storage_key(paddr);
1009                 spin_unlock(ptl);
1010                 return 0;
1011         }
1012         spin_unlock(ptl);
1013
1014         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
1015         if (!ptep)
1016                 goto again;
1017         pgste = pgste_get_lock(ptep);
1018         *key = (pgste_val(pgste) & (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT)) >> 56;
1019         paddr = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
1020         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID))
1021                 *key = page_get_storage_key(paddr);
1022         /* Reflect guest's logical view, not physical */
1023         *key |= (pgste_val(pgste) & (PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT)) >> 48;
1024         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
1025         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1026         return 0;
1027 }
1028 EXPORT_SYMBOL(get_guest_storage_key);
1029
1030 /**
1031  * pgste_perform_essa - perform ESSA actions on the PGSTE.
1032  * @mm: the memory context. It must have PGSTEs, no check is performed here!
1033  * @hva: the host virtual address of the page whose PGSTE is to be processed
1034  * @orc: the specific action to perform, see the ESSA_SET_* macros.
1035  * @oldpte: the PTE will be saved there if the pointer is not NULL.
1036  * @oldpgste: the old PGSTE will be saved there if the pointer is not NULL.
1037  *
1038  * Return: 1 if the page is to be added to the CBRL, otherwise 0,
1039  *         or < 0 in case of error. -EINVAL is returned for invalid values
1040  *         of orc, -EFAULT for invalid addresses.
1041  */
1042 int pgste_perform_essa(struct mm_struct *mm, unsigned long hva, int orc,
1043                         unsigned long *oldpte, unsigned long *oldpgste)
1044 {
1045         struct vm_area_struct *vma;
1046         unsigned long pgstev;
1047         spinlock_t *ptl;
1048         pgste_t pgste;
1049         pte_t *ptep;
1050         int res = 0;
1051
1052         WARN_ON_ONCE(orc > ESSA_MAX);
1053         if (unlikely(orc > ESSA_MAX))
1054                 return -EINVAL;
1055
1056         vma = vma_lookup(mm, hva);
1057         if (!vma || is_vm_hugetlb_page(vma))
1058                 return -EFAULT;
1059         ptep = get_locked_pte(mm, hva, &ptl);
1060         if (unlikely(!ptep))
1061                 return -EFAULT;
1062         pgste = pgste_get_lock(ptep);
1063         pgstev = pgste_val(pgste);
1064         if (oldpte)
1065                 *oldpte = pte_val(*ptep);
1066         if (oldpgste)
1067                 *oldpgste = pgstev;
1068
1069         switch (orc) {
1070         case ESSA_GET_STATE:
1071                 break;
1072         case ESSA_SET_STABLE:
1073                 pgstev &= ~(_PGSTE_GPS_USAGE_MASK | _PGSTE_GPS_NODAT);
1074                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_STABLE;
1075                 break;
1076         case ESSA_SET_UNUSED:
1077                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1078                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED;
1079                 if (pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)
1080                         res = 1;
1081                 break;
1082         case ESSA_SET_VOLATILE:
1083                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1084                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_VOLATILE;
1085                 if (pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)
1086                         res = 1;
1087                 break;
1088         case ESSA_SET_POT_VOLATILE:
1089                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1090                 if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
1091                         pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_POT_VOLATILE;
1092                         break;
1093                 }
1094                 if (pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO) {
1095                         pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_VOLATILE;
1096                         break;
1097                 }
1098                 if (!(pgstev & PGSTE_GC_BIT)) {
1099                         pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_VOLATILE;
1100                         res = 1;
1101                         break;
1102                 }
1103                 break;
1104         case ESSA_SET_STABLE_RESIDENT:
1105                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1106                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_STABLE;
1107                 /*
1108                  * Since the resident state can go away any time after this
1109                  * call, we will not make this page resident. We can revisit
1110                  * this decision if a guest will ever start using this.
1111                  */
1112                 break;
1113         case ESSA_SET_STABLE_IF_RESIDENT:
1114                 if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
1115                         pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1116                         pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_STABLE;
1117                 }
1118                 break;
1119         case ESSA_SET_STABLE_NODAT:
1120                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1121                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_STABLE | _PGSTE_GPS_NODAT;
1122                 break;
1123         default:
1124                 /* we should never get here! */
1125                 break;
1126         }
1127         /* If we are discarding a page, set it to logical zero */
1128         if (res)
1129                 pgstev |= _PGSTE_GPS_ZERO;
1130
1131         pgste_val(pgste) = pgstev;
1132         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
1133         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1134         return res;
1135 }
1136 EXPORT_SYMBOL(pgste_perform_essa);
1137
1138 /**
1139  * set_pgste_bits - set specific PGSTE bits.
1140  * @mm: the memory context. It must have PGSTEs, no check is performed here!
1141  * @hva: the host virtual address of the page whose PGSTE is to be processed
1142  * @bits: a bitmask representing the bits that will be touched
1143  * @value: the values of the bits to be written. Only the bits in the mask
1144  *         will be written.
1145  *
1146  * Return: 0 on success, < 0 in case of error.
1147  */
1148 int set_pgste_bits(struct mm_struct *mm, unsigned long hva,
1149                         unsigned long bits, unsigned long value)
1150 {
1151         struct vm_area_struct *vma;
1152         spinlock_t *ptl;
1153         pgste_t new;
1154         pte_t *ptep;
1155
1156         vma = vma_lookup(mm, hva);
1157         if (!vma || is_vm_hugetlb_page(vma))
1158                 return -EFAULT;
1159         ptep = get_locked_pte(mm, hva, &ptl);
1160         if (unlikely(!ptep))
1161                 return -EFAULT;
1162         new = pgste_get_lock(ptep);
1163
1164         pgste_val(new) &= ~bits;
1165         pgste_val(new) |= value & bits;
1166
1167         pgste_set_unlock(ptep, new);
1168         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1169         return 0;
1170 }
1171 EXPORT_SYMBOL(set_pgste_bits);
1172
1173 /**
1174  * get_pgste - get the current PGSTE for the given address.
1175  * @mm: the memory context. It must have PGSTEs, no check is performed here!
1176  * @hva: the host virtual address of the page whose PGSTE is to be processed
1177  * @pgstep: will be written with the current PGSTE for the given address.
1178  *
1179  * Return: 0 on success, < 0 in case of error.
1180  */
1181 int get_pgste(struct mm_struct *mm, unsigned long hva, unsigned long *pgstep)
1182 {
1183         struct vm_area_struct *vma;
1184         spinlock_t *ptl;
1185         pte_t *ptep;
1186
1187         vma = vma_lookup(mm, hva);
1188         if (!vma || is_vm_hugetlb_page(vma))
1189                 return -EFAULT;
1190         ptep = get_locked_pte(mm, hva, &ptl);
1191         if (unlikely(!ptep))
1192                 return -EFAULT;
1193         *pgstep = pgste_val(pgste_get(ptep));
1194         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1195         return 0;
1196 }
1197 EXPORT_SYMBOL(get_pgste);
1198 #endif