Mention branches and keyring.
[releases.git] / kvm / book3s_hv_uvmem.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Secure pages management: Migration of pages between normal and secure
4  * memory of KVM guests.
5  *
6  * Copyright 2018 Bharata B Rao, IBM Corp. <bharata@linux.ibm.com>
7  */
8
9 /*
10  * A pseries guest can be run as secure guest on Ultravisor-enabled
11  * POWER platforms. On such platforms, this driver will be used to manage
12  * the movement of guest pages between the normal memory managed by
13  * hypervisor (HV) and secure memory managed by Ultravisor (UV).
14  *
15  * The page-in or page-out requests from UV will come to HV as hcalls and
16  * HV will call back into UV via ultracalls to satisfy these page requests.
17  *
18  * Private ZONE_DEVICE memory equal to the amount of secure memory
19  * available in the platform for running secure guests is hotplugged.
20  * Whenever a page belonging to the guest becomes secure, a page from this
21  * private device memory is used to represent and track that secure page
22  * on the HV side. Some pages (like virtio buffers, VPA pages etc) are
23  * shared between UV and HV. However such pages aren't represented by
24  * device private memory and mappings to shared memory exist in both
25  * UV and HV page tables.
26  */
27
28 /*
29  * Notes on locking
30  *
31  * kvm->arch.uvmem_lock is a per-guest lock that prevents concurrent
32  * page-in and page-out requests for the same GPA. Concurrent accesses
33  * can either come via UV (guest vCPUs requesting for same page)
34  * or when HV and guest simultaneously access the same page.
35  * This mutex serializes the migration of page from HV(normal) to
36  * UV(secure) and vice versa. So the serialization points are around
37  * migrate_vma routines and page-in/out routines.
38  *
39  * Per-guest mutex comes with a cost though. Mainly it serializes the
40  * fault path as page-out can occur when HV faults on accessing secure
41  * guest pages. Currently UV issues page-in requests for all the guest
42  * PFNs one at a time during early boot (UV_ESM uvcall), so this is
43  * not a cause for concern. Also currently the number of page-outs caused
44  * by HV touching secure pages is very very low. If an when UV supports
45  * overcommitting, then we might see concurrent guest driven page-outs.
46  *
47  * Locking order
48  *
49  * 1. kvm->srcu - Protects KVM memslots
50  * 2. kvm->mm->mmap_lock - find_vma, migrate_vma_pages and helpers, ksm_madvise
51  * 3. kvm->arch.uvmem_lock - protects read/writes to uvmem slots thus acting
52  *                           as sync-points for page-in/out
53  */
54
55 /*
56  * Notes on page size
57  *
58  * Currently UV uses 2MB mappings internally, but will issue H_SVM_PAGE_IN
59  * and H_SVM_PAGE_OUT hcalls in PAGE_SIZE(64K) granularity. HV tracks
60  * secure GPAs at 64K page size and maintains one device PFN for each
61  * 64K secure GPA. UV_PAGE_IN and UV_PAGE_OUT calls by HV are also issued
62  * for 64K page at a time.
63  *
64  * HV faulting on secure pages: When HV touches any secure page, it
65  * faults and issues a UV_PAGE_OUT request with 64K page size. Currently
66  * UV splits and remaps the 2MB page if necessary and copies out the
67  * required 64K page contents.
68  *
69  * Shared pages: Whenever guest shares a secure page, UV will split and
70  * remap the 2MB page if required and issue H_SVM_PAGE_IN with 64K page size.
71  *
72  * HV invalidating a page: When a regular page belonging to secure
73  * guest gets unmapped, HV informs UV with UV_PAGE_INVAL of 64K
74  * page size. Using 64K page size is correct here because any non-secure
75  * page will essentially be of 64K page size. Splitting by UV during sharing
76  * and page-out ensures this.
77  *
78  * Page fault handling: When HV handles page fault of a page belonging
79  * to secure guest, it sends that to UV with a 64K UV_PAGE_IN request.
80  * Using 64K size is correct here too as UV would have split the 2MB page
81  * into 64k mappings and would have done page-outs earlier.
82  *
83  * In summary, the current secure pages handling code in HV assumes
84  * 64K page size and in fact fails any page-in/page-out requests of
85  * non-64K size upfront. If and when UV starts supporting multiple
86  * page-sizes, we need to break this assumption.
87  */
88
89 #include <linux/pagemap.h>
90 #include <linux/migrate.h>
91 #include <linux/kvm_host.h>
92 #include <linux/ksm.h>
93 #include <linux/of.h>
94 #include <linux/memremap.h>
95 #include <asm/ultravisor.h>
96 #include <asm/mman.h>
97 #include <asm/kvm_ppc.h>
98 #include <asm/kvm_book3s_uvmem.h>
99
100 static struct dev_pagemap kvmppc_uvmem_pgmap;
101 static unsigned long *kvmppc_uvmem_bitmap;
102 static DEFINE_SPINLOCK(kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
103
104 /*
105  * States of a GFN
106  * ---------------
107  * The GFN can be in one of the following states.
108  *
109  * (a) Secure - The GFN is secure. The GFN is associated with
110  *      a Secure VM, the contents of the GFN is not accessible
111  *      to the Hypervisor.  This GFN can be backed by a secure-PFN,
112  *      or can be backed by a normal-PFN with contents encrypted.
113  *      The former is true when the GFN is paged-in into the
114  *      ultravisor. The latter is true when the GFN is paged-out
115  *      of the ultravisor.
116  *
117  * (b) Shared - The GFN is shared. The GFN is associated with a
118  *      a secure VM. The contents of the GFN is accessible to
119  *      Hypervisor. This GFN is backed by a normal-PFN and its
120  *      content is un-encrypted.
121  *
122  * (c) Normal - The GFN is a normal. The GFN is associated with
123  *      a normal VM. The contents of the GFN is accessible to
124  *      the Hypervisor. Its content is never encrypted.
125  *
126  * States of a VM.
127  * ---------------
128  *
129  * Normal VM:  A VM whose contents are always accessible to
130  *      the hypervisor.  All its GFNs are normal-GFNs.
131  *
132  * Secure VM: A VM whose contents are not accessible to the
133  *      hypervisor without the VM's consent.  Its GFNs are
134  *      either Shared-GFN or Secure-GFNs.
135  *
136  * Transient VM: A Normal VM that is transitioning to secure VM.
137  *      The transition starts on successful return of
138  *      H_SVM_INIT_START, and ends on successful return
139  *      of H_SVM_INIT_DONE. This transient VM, can have GFNs
140  *      in any of the three states; i.e Secure-GFN, Shared-GFN,
141  *      and Normal-GFN. The VM never executes in this state
142  *      in supervisor-mode.
143  *
144  * Memory slot State.
145  * -----------------------------
146  *      The state of a memory slot mirrors the state of the
147  *      VM the memory slot is associated with.
148  *
149  * VM State transition.
150  * --------------------
151  *
152  *  A VM always starts in Normal Mode.
153  *
154  *  H_SVM_INIT_START moves the VM into transient state. During this
155  *  time the Ultravisor may request some of its GFNs to be shared or
156  *  secured. So its GFNs can be in one of the three GFN states.
157  *
158  *  H_SVM_INIT_DONE moves the VM entirely from transient state to
159  *  secure-state. At this point any left-over normal-GFNs are
160  *  transitioned to Secure-GFN.
161  *
162  *  H_SVM_INIT_ABORT moves the transient VM back to normal VM.
163  *  All its GFNs are moved to Normal-GFNs.
164  *
165  *  UV_TERMINATE transitions the secure-VM back to normal-VM. All
166  *  the secure-GFN and shared-GFNs are tranistioned to normal-GFN
167  *  Note: The contents of the normal-GFN is undefined at this point.
168  *
169  * GFN state implementation:
170  * -------------------------
171  *
172  * Secure GFN is associated with a secure-PFN; also called uvmem_pfn,
173  * when the GFN is paged-in. Its pfn[] has KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN flag
174  * set, and contains the value of the secure-PFN.
175  * It is associated with a normal-PFN; also called mem_pfn, when
176  * the GFN is pagedout. Its pfn[] has KVMPPC_GFN_MEM_PFN flag set.
177  * The value of the normal-PFN is not tracked.
178  *
179  * Shared GFN is associated with a normal-PFN. Its pfn[] has
180  * KVMPPC_UVMEM_SHARED_PFN flag set. The value of the normal-PFN
181  * is not tracked.
182  *
183  * Normal GFN is associated with normal-PFN. Its pfn[] has
184  * no flag set. The value of the normal-PFN is not tracked.
185  *
186  * Life cycle of a GFN
187  * --------------------
188  *
189  * --------------------------------------------------------------
190  * |        |     Share  |  Unshare | SVM       |H_SVM_INIT_DONE|
191  * |        |operation   |operation | abort/    |               |
192  * |        |            |          | terminate |               |
193  * -------------------------------------------------------------
194  * |        |            |          |           |               |
195  * | Secure |     Shared | Secure   |Normal     |Secure         |
196  * |        |            |          |           |               |
197  * | Shared |     Shared | Secure   |Normal     |Shared         |
198  * |        |            |          |           |               |
199  * | Normal |     Shared | Secure   |Normal     |Secure         |
200  * --------------------------------------------------------------
201  *
202  * Life cycle of a VM
203  * --------------------
204  *
205  * --------------------------------------------------------------------
206  * |         |  start    |  H_SVM_  |H_SVM_   |H_SVM_     |UV_SVM_    |
207  * |         |  VM       |INIT_START|INIT_DONE|INIT_ABORT |TERMINATE  |
208  * |         |           |          |         |           |           |
209  * --------- ----------------------------------------------------------
210  * |         |           |          |         |           |           |
211  * | Normal  | Normal    | Transient|Error    |Error      |Normal     |
212  * |         |           |          |         |           |           |
213  * | Secure  |   Error   | Error    |Error    |Error      |Normal     |
214  * |         |           |          |         |           |           |
215  * |Transient|   N/A     | Error    |Secure   |Normal     |Normal     |
216  * --------------------------------------------------------------------
217  */
218
219 #define KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN    (1UL << 63)
220 #define KVMPPC_GFN_MEM_PFN      (1UL << 62)
221 #define KVMPPC_GFN_SHARED       (1UL << 61)
222 #define KVMPPC_GFN_SECURE       (KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN | KVMPPC_GFN_MEM_PFN)
223 #define KVMPPC_GFN_FLAG_MASK    (KVMPPC_GFN_SECURE | KVMPPC_GFN_SHARED)
224 #define KVMPPC_GFN_PFN_MASK     (~KVMPPC_GFN_FLAG_MASK)
225
226 struct kvmppc_uvmem_slot {
227         struct list_head list;
228         unsigned long nr_pfns;
229         unsigned long base_pfn;
230         unsigned long *pfns;
231 };
232 struct kvmppc_uvmem_page_pvt {
233         struct kvm *kvm;
234         unsigned long gpa;
235         bool skip_page_out;
236         bool remove_gfn;
237 };
238
239 bool kvmppc_uvmem_available(void)
240 {
241         /*
242          * If kvmppc_uvmem_bitmap != NULL, then there is an ultravisor
243          * and our data structures have been initialized successfully.
244          */
245         return !!kvmppc_uvmem_bitmap;
246 }
247
248 int kvmppc_uvmem_slot_init(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *slot)
249 {
250         struct kvmppc_uvmem_slot *p;
251
252         p = kzalloc(sizeof(*p), GFP_KERNEL);
253         if (!p)
254                 return -ENOMEM;
255         p->pfns = vcalloc(slot->npages, sizeof(*p->pfns));
256         if (!p->pfns) {
257                 kfree(p);
258                 return -ENOMEM;
259         }
260         p->nr_pfns = slot->npages;
261         p->base_pfn = slot->base_gfn;
262
263         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
264         list_add(&p->list, &kvm->arch.uvmem_pfns);
265         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
266
267         return 0;
268 }
269
270 /*
271  * All device PFNs are already released by the time we come here.
272  */
273 void kvmppc_uvmem_slot_free(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *slot)
274 {
275         struct kvmppc_uvmem_slot *p, *next;
276
277         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
278         list_for_each_entry_safe(p, next, &kvm->arch.uvmem_pfns, list) {
279                 if (p->base_pfn == slot->base_gfn) {
280                         vfree(p->pfns);
281                         list_del(&p->list);
282                         kfree(p);
283                         break;
284                 }
285         }
286         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
287 }
288
289 static void kvmppc_mark_gfn(unsigned long gfn, struct kvm *kvm,
290                         unsigned long flag, unsigned long uvmem_pfn)
291 {
292         struct kvmppc_uvmem_slot *p;
293
294         list_for_each_entry(p, &kvm->arch.uvmem_pfns, list) {
295                 if (gfn >= p->base_pfn && gfn < p->base_pfn + p->nr_pfns) {
296                         unsigned long index = gfn - p->base_pfn;
297
298                         if (flag == KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN)
299                                 p->pfns[index] = uvmem_pfn | flag;
300                         else
301                                 p->pfns[index] = flag;
302                         return;
303                 }
304         }
305 }
306
307 /* mark the GFN as secure-GFN associated with @uvmem pfn device-PFN. */
308 static void kvmppc_gfn_secure_uvmem_pfn(unsigned long gfn,
309                         unsigned long uvmem_pfn, struct kvm *kvm)
310 {
311         kvmppc_mark_gfn(gfn, kvm, KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN, uvmem_pfn);
312 }
313
314 /* mark the GFN as secure-GFN associated with a memory-PFN. */
315 static void kvmppc_gfn_secure_mem_pfn(unsigned long gfn, struct kvm *kvm)
316 {
317         kvmppc_mark_gfn(gfn, kvm, KVMPPC_GFN_MEM_PFN, 0);
318 }
319
320 /* mark the GFN as a shared GFN. */
321 static void kvmppc_gfn_shared(unsigned long gfn, struct kvm *kvm)
322 {
323         kvmppc_mark_gfn(gfn, kvm, KVMPPC_GFN_SHARED, 0);
324 }
325
326 /* mark the GFN as a non-existent GFN. */
327 static void kvmppc_gfn_remove(unsigned long gfn, struct kvm *kvm)
328 {
329         kvmppc_mark_gfn(gfn, kvm, 0, 0);
330 }
331
332 /* return true, if the GFN is a secure-GFN backed by a secure-PFN */
333 static bool kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(unsigned long gfn, struct kvm *kvm,
334                                     unsigned long *uvmem_pfn)
335 {
336         struct kvmppc_uvmem_slot *p;
337
338         list_for_each_entry(p, &kvm->arch.uvmem_pfns, list) {
339                 if (gfn >= p->base_pfn && gfn < p->base_pfn + p->nr_pfns) {
340                         unsigned long index = gfn - p->base_pfn;
341
342                         if (p->pfns[index] & KVMPPC_GFN_UVMEM_PFN) {
343                                 if (uvmem_pfn)
344                                         *uvmem_pfn = p->pfns[index] &
345                                                      KVMPPC_GFN_PFN_MASK;
346                                 return true;
347                         } else
348                                 return false;
349                 }
350         }
351         return false;
352 }
353
354 /*
355  * starting from *gfn search for the next available GFN that is not yet
356  * transitioned to a secure GFN.  return the value of that GFN in *gfn.  If a
357  * GFN is found, return true, else return false
358  *
359  * Must be called with kvm->arch.uvmem_lock  held.
360  */
361 static bool kvmppc_next_nontransitioned_gfn(const struct kvm_memory_slot *memslot,
362                 struct kvm *kvm, unsigned long *gfn)
363 {
364         struct kvmppc_uvmem_slot *p = NULL, *iter;
365         bool ret = false;
366         unsigned long i;
367
368         list_for_each_entry(iter, &kvm->arch.uvmem_pfns, list)
369                 if (*gfn >= iter->base_pfn && *gfn < iter->base_pfn + iter->nr_pfns) {
370                         p = iter;
371                         break;
372                 }
373         if (!p)
374                 return ret;
375         /*
376          * The code below assumes, one to one correspondence between
377          * kvmppc_uvmem_slot and memslot.
378          */
379         for (i = *gfn; i < p->base_pfn + p->nr_pfns; i++) {
380                 unsigned long index = i - p->base_pfn;
381
382                 if (!(p->pfns[index] & KVMPPC_GFN_FLAG_MASK)) {
383                         *gfn = i;
384                         ret = true;
385                         break;
386                 }
387         }
388         return ret;
389 }
390
391 static int kvmppc_memslot_page_merge(struct kvm *kvm,
392                 const struct kvm_memory_slot *memslot, bool merge)
393 {
394         unsigned long gfn = memslot->base_gfn;
395         unsigned long end, start = gfn_to_hva(kvm, gfn);
396         unsigned long vm_flags;
397         int ret = 0;
398         struct vm_area_struct *vma;
399         int merge_flag = (merge) ? MADV_MERGEABLE : MADV_UNMERGEABLE;
400
401         if (kvm_is_error_hva(start))
402                 return H_STATE;
403
404         end = start + (memslot->npages << PAGE_SHIFT);
405
406         mmap_write_lock(kvm->mm);
407         do {
408                 vma = find_vma_intersection(kvm->mm, start, end);
409                 if (!vma) {
410                         ret = H_STATE;
411                         break;
412                 }
413                 /* Copy vm_flags to avoid partial modifications in ksm_madvise */
414                 vm_flags = vma->vm_flags;
415                 ret = ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
416                           merge_flag, &vm_flags);
417                 if (ret) {
418                         ret = H_STATE;
419                         break;
420                 }
421                 vm_flags_reset(vma, vm_flags);
422                 start = vma->vm_end;
423         } while (end > vma->vm_end);
424
425         mmap_write_unlock(kvm->mm);
426         return ret;
427 }
428
429 static void __kvmppc_uvmem_memslot_delete(struct kvm *kvm,
430                 const struct kvm_memory_slot *memslot)
431 {
432         uv_unregister_mem_slot(kvm->arch.lpid, memslot->id);
433         kvmppc_uvmem_slot_free(kvm, memslot);
434         kvmppc_memslot_page_merge(kvm, memslot, true);
435 }
436
437 static int __kvmppc_uvmem_memslot_create(struct kvm *kvm,
438                 const struct kvm_memory_slot *memslot)
439 {
440         int ret = H_PARAMETER;
441
442         if (kvmppc_memslot_page_merge(kvm, memslot, false))
443                 return ret;
444
445         if (kvmppc_uvmem_slot_init(kvm, memslot))
446                 goto out1;
447
448         ret = uv_register_mem_slot(kvm->arch.lpid,
449                                    memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT,
450                                    memslot->npages * PAGE_SIZE,
451                                    0, memslot->id);
452         if (ret < 0) {
453                 ret = H_PARAMETER;
454                 goto out;
455         }
456         return 0;
457 out:
458         kvmppc_uvmem_slot_free(kvm, memslot);
459 out1:
460         kvmppc_memslot_page_merge(kvm, memslot, true);
461         return ret;
462 }
463
464 unsigned long kvmppc_h_svm_init_start(struct kvm *kvm)
465 {
466         struct kvm_memslots *slots;
467         struct kvm_memory_slot *memslot, *m;
468         int ret = H_SUCCESS;
469         int srcu_idx, bkt;
470
471         kvm->arch.secure_guest = KVMPPC_SECURE_INIT_START;
472
473         if (!kvmppc_uvmem_bitmap)
474                 return H_UNSUPPORTED;
475
476         /* Only radix guests can be secure guests */
477         if (!kvm_is_radix(kvm))
478                 return H_UNSUPPORTED;
479
480         /* NAK the transition to secure if not enabled */
481         if (!kvm->arch.svm_enabled)
482                 return H_AUTHORITY;
483
484         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
485
486         /* register the memslot */
487         slots = kvm_memslots(kvm);
488         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, slots) {
489                 ret = __kvmppc_uvmem_memslot_create(kvm, memslot);
490                 if (ret)
491                         break;
492         }
493
494         if (ret) {
495                 slots = kvm_memslots(kvm);
496                 kvm_for_each_memslot(m, bkt, slots) {
497                         if (m == memslot)
498                                 break;
499                         __kvmppc_uvmem_memslot_delete(kvm, memslot);
500                 }
501         }
502
503         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
504         return ret;
505 }
506
507 /*
508  * Provision a new page on HV side and copy over the contents
509  * from secure memory using UV_PAGE_OUT uvcall.
510  * Caller must held kvm->arch.uvmem_lock.
511  */
512 static int __kvmppc_svm_page_out(struct vm_area_struct *vma,
513                 unsigned long start,
514                 unsigned long end, unsigned long page_shift,
515                 struct kvm *kvm, unsigned long gpa, struct page *fault_page)
516 {
517         unsigned long src_pfn, dst_pfn = 0;
518         struct migrate_vma mig = { 0 };
519         struct page *dpage, *spage;
520         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
521         unsigned long pfn;
522         int ret = U_SUCCESS;
523
524         memset(&mig, 0, sizeof(mig));
525         mig.vma = vma;
526         mig.start = start;
527         mig.end = end;
528         mig.src = &src_pfn;
529         mig.dst = &dst_pfn;
530         mig.pgmap_owner = &kvmppc_uvmem_pgmap;
531         mig.flags = MIGRATE_VMA_SELECT_DEVICE_PRIVATE;
532         mig.fault_page = fault_page;
533
534         /* The requested page is already paged-out, nothing to do */
535         if (!kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gpa >> page_shift, kvm, NULL))
536                 return ret;
537
538         ret = migrate_vma_setup(&mig);
539         if (ret)
540                 return -1;
541
542         spage = migrate_pfn_to_page(*mig.src);
543         if (!spage || !(*mig.src & MIGRATE_PFN_MIGRATE))
544                 goto out_finalize;
545
546         if (!is_zone_device_page(spage))
547                 goto out_finalize;
548
549         dpage = alloc_page_vma(GFP_HIGHUSER, vma, start);
550         if (!dpage) {
551                 ret = -1;
552                 goto out_finalize;
553         }
554
555         lock_page(dpage);
556         pvt = spage->zone_device_data;
557         pfn = page_to_pfn(dpage);
558
559         /*
560          * This function is used in two cases:
561          * - When HV touches a secure page, for which we do UV_PAGE_OUT
562          * - When a secure page is converted to shared page, we *get*
563          *   the page to essentially unmap the device page. In this
564          *   case we skip page-out.
565          */
566         if (!pvt->skip_page_out)
567                 ret = uv_page_out(kvm->arch.lpid, pfn << page_shift,
568                                   gpa, 0, page_shift);
569
570         if (ret == U_SUCCESS)
571                 *mig.dst = migrate_pfn(pfn);
572         else {
573                 unlock_page(dpage);
574                 __free_page(dpage);
575                 goto out_finalize;
576         }
577
578         migrate_vma_pages(&mig);
579
580 out_finalize:
581         migrate_vma_finalize(&mig);
582         return ret;
583 }
584
585 static inline int kvmppc_svm_page_out(struct vm_area_struct *vma,
586                                       unsigned long start, unsigned long end,
587                                       unsigned long page_shift,
588                                       struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
589                                       struct page *fault_page)
590 {
591         int ret;
592
593         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
594         ret = __kvmppc_svm_page_out(vma, start, end, page_shift, kvm, gpa,
595                                 fault_page);
596         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
597
598         return ret;
599 }
600
601 /*
602  * Drop device pages that we maintain for the secure guest
603  *
604  * We first mark the pages to be skipped from UV_PAGE_OUT when there
605  * is HV side fault on these pages. Next we *get* these pages, forcing
606  * fault on them, do fault time migration to replace the device PTEs in
607  * QEMU page table with normal PTEs from newly allocated pages.
608  */
609 void kvmppc_uvmem_drop_pages(const struct kvm_memory_slot *slot,
610                              struct kvm *kvm, bool skip_page_out)
611 {
612         int i;
613         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
614         struct page *uvmem_page;
615         struct vm_area_struct *vma = NULL;
616         unsigned long uvmem_pfn, gfn;
617         unsigned long addr;
618
619         mmap_read_lock(kvm->mm);
620
621         addr = slot->userspace_addr;
622
623         gfn = slot->base_gfn;
624         for (i = slot->npages; i; --i, ++gfn, addr += PAGE_SIZE) {
625
626                 /* Fetch the VMA if addr is not in the latest fetched one */
627                 if (!vma || addr >= vma->vm_end) {
628                         vma = vma_lookup(kvm->mm, addr);
629                         if (!vma) {
630                                 pr_err("Can't find VMA for gfn:0x%lx\n", gfn);
631                                 break;
632                         }
633                 }
634
635                 mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
636
637                 if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, &uvmem_pfn)) {
638                         uvmem_page = pfn_to_page(uvmem_pfn);
639                         pvt = uvmem_page->zone_device_data;
640                         pvt->skip_page_out = skip_page_out;
641                         pvt->remove_gfn = true;
642
643                         if (__kvmppc_svm_page_out(vma, addr, addr + PAGE_SIZE,
644                                                   PAGE_SHIFT, kvm, pvt->gpa, NULL))
645                                 pr_err("Can't page out gpa:0x%lx addr:0x%lx\n",
646                                        pvt->gpa, addr);
647                 } else {
648                         /* Remove the shared flag if any */
649                         kvmppc_gfn_remove(gfn, kvm);
650                 }
651
652                 mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
653         }
654
655         mmap_read_unlock(kvm->mm);
656 }
657
658 unsigned long kvmppc_h_svm_init_abort(struct kvm *kvm)
659 {
660         int srcu_idx, bkt;
661         struct kvm_memory_slot *memslot;
662
663         /*
664          * Expect to be called only after INIT_START and before INIT_DONE.
665          * If INIT_DONE was completed, use normal VM termination sequence.
666          */
667         if (!(kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START))
668                 return H_UNSUPPORTED;
669
670         if (kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_DONE)
671                 return H_STATE;
672
673         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
674
675         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, kvm_memslots(kvm))
676                 kvmppc_uvmem_drop_pages(memslot, kvm, false);
677
678         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
679
680         kvm->arch.secure_guest = 0;
681         uv_svm_terminate(kvm->arch.lpid);
682
683         return H_PARAMETER;
684 }
685
686 /*
687  * Get a free device PFN from the pool
688  *
689  * Called when a normal page is moved to secure memory (UV_PAGE_IN). Device
690  * PFN will be used to keep track of the secure page on HV side.
691  *
692  * Called with kvm->arch.uvmem_lock held
693  */
694 static struct page *kvmppc_uvmem_get_page(unsigned long gpa, struct kvm *kvm)
695 {
696         struct page *dpage = NULL;
697         unsigned long bit, uvmem_pfn;
698         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
699         unsigned long pfn_last, pfn_first;
700
701         pfn_first = kvmppc_uvmem_pgmap.range.start >> PAGE_SHIFT;
702         pfn_last = pfn_first +
703                    (range_len(&kvmppc_uvmem_pgmap.range) >> PAGE_SHIFT);
704
705         spin_lock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
706         bit = find_first_zero_bit(kvmppc_uvmem_bitmap,
707                                   pfn_last - pfn_first);
708         if (bit >= (pfn_last - pfn_first))
709                 goto out;
710         bitmap_set(kvmppc_uvmem_bitmap, bit, 1);
711         spin_unlock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
712
713         pvt = kzalloc(sizeof(*pvt), GFP_KERNEL);
714         if (!pvt)
715                 goto out_clear;
716
717         uvmem_pfn = bit + pfn_first;
718         kvmppc_gfn_secure_uvmem_pfn(gpa >> PAGE_SHIFT, uvmem_pfn, kvm);
719
720         pvt->gpa = gpa;
721         pvt->kvm = kvm;
722
723         dpage = pfn_to_page(uvmem_pfn);
724         dpage->zone_device_data = pvt;
725         zone_device_page_init(dpage);
726         return dpage;
727 out_clear:
728         spin_lock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
729         bitmap_clear(kvmppc_uvmem_bitmap, bit, 1);
730 out:
731         spin_unlock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
732         return NULL;
733 }
734
735 /*
736  * Alloc a PFN from private device memory pool. If @pagein is true,
737  * copy page from normal memory to secure memory using UV_PAGE_IN uvcall.
738  */
739 static int kvmppc_svm_page_in(struct vm_area_struct *vma,
740                 unsigned long start,
741                 unsigned long end, unsigned long gpa, struct kvm *kvm,
742                 unsigned long page_shift,
743                 bool pagein)
744 {
745         unsigned long src_pfn, dst_pfn = 0;
746         struct migrate_vma mig = { 0 };
747         struct page *spage;
748         unsigned long pfn;
749         struct page *dpage;
750         int ret = 0;
751
752         memset(&mig, 0, sizeof(mig));
753         mig.vma = vma;
754         mig.start = start;
755         mig.end = end;
756         mig.src = &src_pfn;
757         mig.dst = &dst_pfn;
758         mig.flags = MIGRATE_VMA_SELECT_SYSTEM;
759
760         ret = migrate_vma_setup(&mig);
761         if (ret)
762                 return ret;
763
764         if (!(*mig.src & MIGRATE_PFN_MIGRATE)) {
765                 ret = -1;
766                 goto out_finalize;
767         }
768
769         dpage = kvmppc_uvmem_get_page(gpa, kvm);
770         if (!dpage) {
771                 ret = -1;
772                 goto out_finalize;
773         }
774
775         if (pagein) {
776                 pfn = *mig.src >> MIGRATE_PFN_SHIFT;
777                 spage = migrate_pfn_to_page(*mig.src);
778                 if (spage) {
779                         ret = uv_page_in(kvm->arch.lpid, pfn << page_shift,
780                                         gpa, 0, page_shift);
781                         if (ret)
782                                 goto out_finalize;
783                 }
784         }
785
786         *mig.dst = migrate_pfn(page_to_pfn(dpage));
787         migrate_vma_pages(&mig);
788 out_finalize:
789         migrate_vma_finalize(&mig);
790         return ret;
791 }
792
793 static int kvmppc_uv_migrate_mem_slot(struct kvm *kvm,
794                 const struct kvm_memory_slot *memslot)
795 {
796         unsigned long gfn = memslot->base_gfn;
797         struct vm_area_struct *vma;
798         unsigned long start, end;
799         int ret = 0;
800
801         mmap_read_lock(kvm->mm);
802         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
803         while (kvmppc_next_nontransitioned_gfn(memslot, kvm, &gfn)) {
804                 ret = H_STATE;
805                 start = gfn_to_hva(kvm, gfn);
806                 if (kvm_is_error_hva(start))
807                         break;
808
809                 end = start + (1UL << PAGE_SHIFT);
810                 vma = find_vma_intersection(kvm->mm, start, end);
811                 if (!vma || vma->vm_start > start || vma->vm_end < end)
812                         break;
813
814                 ret = kvmppc_svm_page_in(vma, start, end,
815                                 (gfn << PAGE_SHIFT), kvm, PAGE_SHIFT, false);
816                 if (ret) {
817                         ret = H_STATE;
818                         break;
819                 }
820
821                 /* relinquish the cpu if needed */
822                 cond_resched();
823         }
824         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
825         mmap_read_unlock(kvm->mm);
826         return ret;
827 }
828
829 unsigned long kvmppc_h_svm_init_done(struct kvm *kvm)
830 {
831         struct kvm_memslots *slots;
832         struct kvm_memory_slot *memslot;
833         int srcu_idx, bkt;
834         long ret = H_SUCCESS;
835
836         if (!(kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START))
837                 return H_UNSUPPORTED;
838
839         /* migrate any unmoved normal pfn to device pfns*/
840         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
841         slots = kvm_memslots(kvm);
842         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, slots) {
843                 ret = kvmppc_uv_migrate_mem_slot(kvm, memslot);
844                 if (ret) {
845                         /*
846                          * The pages will remain transitioned.
847                          * Its the callers responsibility to
848                          * terminate the VM, which will undo
849                          * all state of the VM. Till then
850                          * this VM is in a erroneous state.
851                          * Its KVMPPC_SECURE_INIT_DONE will
852                          * remain unset.
853                          */
854                         ret = H_STATE;
855                         goto out;
856                 }
857         }
858
859         kvm->arch.secure_guest |= KVMPPC_SECURE_INIT_DONE;
860         pr_info("LPID %d went secure\n", kvm->arch.lpid);
861
862 out:
863         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
864         return ret;
865 }
866
867 /*
868  * Shares the page with HV, thus making it a normal page.
869  *
870  * - If the page is already secure, then provision a new page and share
871  * - If the page is a normal page, share the existing page
872  *
873  * In the former case, uses dev_pagemap_ops.migrate_to_ram handler
874  * to unmap the device page from QEMU's page tables.
875  */
876 static unsigned long kvmppc_share_page(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
877                 unsigned long page_shift)
878 {
879
880         int ret = H_PARAMETER;
881         struct page *uvmem_page;
882         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
883         unsigned long pfn;
884         unsigned long gfn = gpa >> page_shift;
885         int srcu_idx;
886         unsigned long uvmem_pfn;
887
888         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
889         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
890         if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, &uvmem_pfn)) {
891                 uvmem_page = pfn_to_page(uvmem_pfn);
892                 pvt = uvmem_page->zone_device_data;
893                 pvt->skip_page_out = true;
894                 /*
895                  * do not drop the GFN. It is a valid GFN
896                  * that is transitioned to a shared GFN.
897                  */
898                 pvt->remove_gfn = false;
899         }
900
901 retry:
902         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
903         pfn = gfn_to_pfn(kvm, gfn);
904         if (is_error_noslot_pfn(pfn))
905                 goto out;
906
907         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
908         if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, &uvmem_pfn)) {
909                 uvmem_page = pfn_to_page(uvmem_pfn);
910                 pvt = uvmem_page->zone_device_data;
911                 pvt->skip_page_out = true;
912                 pvt->remove_gfn = false; /* it continues to be a valid GFN */
913                 kvm_release_pfn_clean(pfn);
914                 goto retry;
915         }
916
917         if (!uv_page_in(kvm->arch.lpid, pfn << page_shift, gpa, 0,
918                                 page_shift)) {
919                 kvmppc_gfn_shared(gfn, kvm);
920                 ret = H_SUCCESS;
921         }
922         kvm_release_pfn_clean(pfn);
923         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
924 out:
925         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
926         return ret;
927 }
928
929 /*
930  * H_SVM_PAGE_IN: Move page from normal memory to secure memory.
931  *
932  * H_PAGE_IN_SHARED flag makes the page shared which means that the same
933  * memory in is visible from both UV and HV.
934  */
935 unsigned long kvmppc_h_svm_page_in(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
936                 unsigned long flags,
937                 unsigned long page_shift)
938 {
939         unsigned long start, end;
940         struct vm_area_struct *vma;
941         int srcu_idx;
942         unsigned long gfn = gpa >> page_shift;
943         int ret;
944
945         if (!(kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START))
946                 return H_UNSUPPORTED;
947
948         if (page_shift != PAGE_SHIFT)
949                 return H_P3;
950
951         if (flags & ~H_PAGE_IN_SHARED)
952                 return H_P2;
953
954         if (flags & H_PAGE_IN_SHARED)
955                 return kvmppc_share_page(kvm, gpa, page_shift);
956
957         ret = H_PARAMETER;
958         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
959         mmap_read_lock(kvm->mm);
960
961         start = gfn_to_hva(kvm, gfn);
962         if (kvm_is_error_hva(start))
963                 goto out;
964
965         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
966         /* Fail the page-in request of an already paged-in page */
967         if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, NULL))
968                 goto out_unlock;
969
970         end = start + (1UL << page_shift);
971         vma = find_vma_intersection(kvm->mm, start, end);
972         if (!vma || vma->vm_start > start || vma->vm_end < end)
973                 goto out_unlock;
974
975         if (kvmppc_svm_page_in(vma, start, end, gpa, kvm, page_shift,
976                                 true))
977                 goto out_unlock;
978
979         ret = H_SUCCESS;
980
981 out_unlock:
982         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
983 out:
984         mmap_read_unlock(kvm->mm);
985         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
986         return ret;
987 }
988
989
990 /*
991  * Fault handler callback that gets called when HV touches any page that
992  * has been moved to secure memory, we ask UV to give back the page by
993  * issuing UV_PAGE_OUT uvcall.
994  *
995  * This eventually results in dropping of device PFN and the newly
996  * provisioned page/PFN gets populated in QEMU page tables.
997  */
998 static vm_fault_t kvmppc_uvmem_migrate_to_ram(struct vm_fault *vmf)
999 {
1000         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt = vmf->page->zone_device_data;
1001
1002         if (kvmppc_svm_page_out(vmf->vma, vmf->address,
1003                                 vmf->address + PAGE_SIZE, PAGE_SHIFT,
1004                                 pvt->kvm, pvt->gpa, vmf->page))
1005                 return VM_FAULT_SIGBUS;
1006         else
1007                 return 0;
1008 }
1009
1010 /*
1011  * Release the device PFN back to the pool
1012  *
1013  * Gets called when secure GFN tranistions from a secure-PFN
1014  * to a normal PFN during H_SVM_PAGE_OUT.
1015  * Gets called with kvm->arch.uvmem_lock held.
1016  */
1017 static void kvmppc_uvmem_page_free(struct page *page)
1018 {
1019         unsigned long pfn = page_to_pfn(page) -
1020                         (kvmppc_uvmem_pgmap.range.start >> PAGE_SHIFT);
1021         struct kvmppc_uvmem_page_pvt *pvt;
1022
1023         spin_lock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
1024         bitmap_clear(kvmppc_uvmem_bitmap, pfn, 1);
1025         spin_unlock(&kvmppc_uvmem_bitmap_lock);
1026
1027         pvt = page->zone_device_data;
1028         page->zone_device_data = NULL;
1029         if (pvt->remove_gfn)
1030                 kvmppc_gfn_remove(pvt->gpa >> PAGE_SHIFT, pvt->kvm);
1031         else
1032                 kvmppc_gfn_secure_mem_pfn(pvt->gpa >> PAGE_SHIFT, pvt->kvm);
1033         kfree(pvt);
1034 }
1035
1036 static const struct dev_pagemap_ops kvmppc_uvmem_ops = {
1037         .page_free = kvmppc_uvmem_page_free,
1038         .migrate_to_ram = kvmppc_uvmem_migrate_to_ram,
1039 };
1040
1041 /*
1042  * H_SVM_PAGE_OUT: Move page from secure memory to normal memory.
1043  */
1044 unsigned long
1045 kvmppc_h_svm_page_out(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
1046                       unsigned long flags, unsigned long page_shift)
1047 {
1048         unsigned long gfn = gpa >> page_shift;
1049         unsigned long start, end;
1050         struct vm_area_struct *vma;
1051         int srcu_idx;
1052         int ret;
1053
1054         if (!(kvm->arch.secure_guest & KVMPPC_SECURE_INIT_START))
1055                 return H_UNSUPPORTED;
1056
1057         if (page_shift != PAGE_SHIFT)
1058                 return H_P3;
1059
1060         if (flags)
1061                 return H_P2;
1062
1063         ret = H_PARAMETER;
1064         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
1065         mmap_read_lock(kvm->mm);
1066         start = gfn_to_hva(kvm, gfn);
1067         if (kvm_is_error_hva(start))
1068                 goto out;
1069
1070         end = start + (1UL << page_shift);
1071         vma = find_vma_intersection(kvm->mm, start, end);
1072         if (!vma || vma->vm_start > start || vma->vm_end < end)
1073                 goto out;
1074
1075         if (!kvmppc_svm_page_out(vma, start, end, page_shift, kvm, gpa, NULL))
1076                 ret = H_SUCCESS;
1077 out:
1078         mmap_read_unlock(kvm->mm);
1079         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
1080         return ret;
1081 }
1082
1083 int kvmppc_send_page_to_uv(struct kvm *kvm, unsigned long gfn)
1084 {
1085         unsigned long pfn;
1086         int ret = U_SUCCESS;
1087
1088         pfn = gfn_to_pfn(kvm, gfn);
1089         if (is_error_noslot_pfn(pfn))
1090                 return -EFAULT;
1091
1092         mutex_lock(&kvm->arch.uvmem_lock);
1093         if (kvmppc_gfn_is_uvmem_pfn(gfn, kvm, NULL))
1094                 goto out;
1095
1096         ret = uv_page_in(kvm->arch.lpid, pfn << PAGE_SHIFT, gfn << PAGE_SHIFT,
1097                          0, PAGE_SHIFT);
1098 out:
1099         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1100         mutex_unlock(&kvm->arch.uvmem_lock);
1101         return (ret == U_SUCCESS) ? RESUME_GUEST : -EFAULT;
1102 }
1103
1104 int kvmppc_uvmem_memslot_create(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *new)
1105 {
1106         int ret = __kvmppc_uvmem_memslot_create(kvm, new);
1107
1108         if (!ret)
1109                 ret = kvmppc_uv_migrate_mem_slot(kvm, new);
1110
1111         return ret;
1112 }
1113
1114 void kvmppc_uvmem_memslot_delete(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *old)
1115 {
1116         __kvmppc_uvmem_memslot_delete(kvm, old);
1117 }
1118
1119 static u64 kvmppc_get_secmem_size(void)
1120 {
1121         struct device_node *np;
1122         int i, len;
1123         const __be32 *prop;
1124         u64 size = 0;
1125
1126         /*
1127          * First try the new ibm,secure-memory nodes which supersede the
1128          * secure-memory-ranges property.
1129          * If we found some, no need to read the deprecated ones.
1130          */
1131         for_each_compatible_node(np, NULL, "ibm,secure-memory") {
1132                 prop = of_get_property(np, "reg", &len);
1133                 if (!prop)
1134                         continue;
1135                 size += of_read_number(prop + 2, 2);
1136         }
1137         if (size)
1138                 return size;
1139
1140         np = of_find_compatible_node(NULL, NULL, "ibm,uv-firmware");
1141         if (!np)
1142                 goto out;
1143
1144         prop = of_get_property(np, "secure-memory-ranges", &len);
1145         if (!prop)
1146                 goto out_put;
1147
1148         for (i = 0; i < len / (sizeof(*prop) * 4); i++)
1149                 size += of_read_number(prop + (i * 4) + 2, 2);
1150
1151 out_put:
1152         of_node_put(np);
1153 out:
1154         return size;
1155 }
1156
1157 int kvmppc_uvmem_init(void)
1158 {
1159         int ret = 0;
1160         unsigned long size;
1161         struct resource *res;
1162         void *addr;
1163         unsigned long pfn_last, pfn_first;
1164
1165         size = kvmppc_get_secmem_size();
1166         if (!size) {
1167                 /*
1168                  * Don't fail the initialization of kvm-hv module if
1169                  * the platform doesn't export ibm,uv-firmware node.
1170                  * Let normal guests run on such PEF-disabled platform.
1171                  */
1172                 pr_info("KVMPPC-UVMEM: No support for secure guests\n");
1173                 goto out;
1174         }
1175
1176         res = request_free_mem_region(&iomem_resource, size, "kvmppc_uvmem");
1177         if (IS_ERR(res)) {
1178                 ret = PTR_ERR(res);
1179                 goto out;
1180         }
1181
1182         kvmppc_uvmem_pgmap.type = MEMORY_DEVICE_PRIVATE;
1183         kvmppc_uvmem_pgmap.range.start = res->start;
1184         kvmppc_uvmem_pgmap.range.end = res->end;
1185         kvmppc_uvmem_pgmap.nr_range = 1;
1186         kvmppc_uvmem_pgmap.ops = &kvmppc_uvmem_ops;
1187         /* just one global instance: */
1188         kvmppc_uvmem_pgmap.owner = &kvmppc_uvmem_pgmap;
1189         addr = memremap_pages(&kvmppc_uvmem_pgmap, NUMA_NO_NODE);
1190         if (IS_ERR(addr)) {
1191                 ret = PTR_ERR(addr);
1192                 goto out_free_region;
1193         }
1194
1195         pfn_first = res->start >> PAGE_SHIFT;
1196         pfn_last = pfn_first + (resource_size(res) >> PAGE_SHIFT);
1197         kvmppc_uvmem_bitmap = bitmap_zalloc(pfn_last - pfn_first, GFP_KERNEL);
1198         if (!kvmppc_uvmem_bitmap) {
1199                 ret = -ENOMEM;
1200                 goto out_unmap;
1201         }
1202
1203         pr_info("KVMPPC-UVMEM: Secure Memory size 0x%lx\n", size);
1204         return ret;
1205 out_unmap:
1206         memunmap_pages(&kvmppc_uvmem_pgmap);
1207 out_free_region:
1208         release_mem_region(res->start, size);
1209 out:
1210         return ret;
1211 }
1212
1213 void kvmppc_uvmem_free(void)
1214 {
1215         if (!kvmppc_uvmem_bitmap)
1216                 return;
1217
1218         memunmap_pages(&kvmppc_uvmem_pgmap);
1219         release_mem_region(kvmppc_uvmem_pgmap.range.start,
1220                            range_len(&kvmppc_uvmem_pgmap.range));
1221         bitmap_free(kvmppc_uvmem_bitmap);
1222 }