Merge branch 'fixes' of git://git.armlinux.org.uk/~rmk/linux-arm
[cascardo/linux.git] / arch / s390 / kvm / gaccess.c
1 /*
2  * guest access functions
3  *
4  * Copyright IBM Corp. 2014
5  *
6  */
7
8 #include <linux/vmalloc.h>
9 #include <linux/err.h>
10 #include <asm/pgtable.h>
11 #include <asm/gmap.h>
12 #include "kvm-s390.h"
13 #include "gaccess.h"
14 #include <asm/switch_to.h>
15
16 union asce {
17         unsigned long val;
18         struct {
19                 unsigned long origin : 52; /* Region- or Segment-Table Origin */
20                 unsigned long    : 2;
21                 unsigned long g  : 1; /* Subspace Group Control */
22                 unsigned long p  : 1; /* Private Space Control */
23                 unsigned long s  : 1; /* Storage-Alteration-Event Control */
24                 unsigned long x  : 1; /* Space-Switch-Event Control */
25                 unsigned long r  : 1; /* Real-Space Control */
26                 unsigned long    : 1;
27                 unsigned long dt : 2; /* Designation-Type Control */
28                 unsigned long tl : 2; /* Region- or Segment-Table Length */
29         };
30 };
31
32 enum {
33         ASCE_TYPE_SEGMENT = 0,
34         ASCE_TYPE_REGION3 = 1,
35         ASCE_TYPE_REGION2 = 2,
36         ASCE_TYPE_REGION1 = 3
37 };
38
39 union region1_table_entry {
40         unsigned long val;
41         struct {
42                 unsigned long rto: 52;/* Region-Table Origin */
43                 unsigned long    : 2;
44                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
45                 unsigned long    : 1;
46                 unsigned long tf : 2; /* Region-Second-Table Offset */
47                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
48                 unsigned long    : 1;
49                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
50                 unsigned long tl : 2; /* Region-Second-Table Length */
51         };
52 };
53
54 union region2_table_entry {
55         unsigned long val;
56         struct {
57                 unsigned long rto: 52;/* Region-Table Origin */
58                 unsigned long    : 2;
59                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
60                 unsigned long    : 1;
61                 unsigned long tf : 2; /* Region-Third-Table Offset */
62                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
63                 unsigned long    : 1;
64                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
65                 unsigned long tl : 2; /* Region-Third-Table Length */
66         };
67 };
68
69 struct region3_table_entry_fc0 {
70         unsigned long sto: 52;/* Segment-Table Origin */
71         unsigned long    : 1;
72         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
73         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
74         unsigned long    : 1;
75         unsigned long tf : 2; /* Segment-Table Offset */
76         unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
77         unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
78         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
79         unsigned long tl : 2; /* Segment-Table Length */
80 };
81
82 struct region3_table_entry_fc1 {
83         unsigned long rfaa : 33; /* Region-Frame Absolute Address */
84         unsigned long    : 14;
85         unsigned long av : 1; /* ACCF-Validity Control */
86         unsigned long acc: 4; /* Access-Control Bits */
87         unsigned long f  : 1; /* Fetch-Protection Bit */
88         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
89         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
90         unsigned long co : 1; /* Change-Recording Override */
91         unsigned long    : 2;
92         unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
93         unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
94         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
95         unsigned long    : 2;
96 };
97
98 union region3_table_entry {
99         unsigned long val;
100         struct region3_table_entry_fc0 fc0;
101         struct region3_table_entry_fc1 fc1;
102         struct {
103                 unsigned long    : 53;
104                 unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
105                 unsigned long    : 4;
106                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
107                 unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
108                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
109                 unsigned long    : 2;
110         };
111 };
112
113 struct segment_entry_fc0 {
114         unsigned long pto: 53;/* Page-Table Origin */
115         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
116         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
117         unsigned long    : 3;
118         unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
119         unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
120         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
121         unsigned long    : 2;
122 };
123
124 struct segment_entry_fc1 {
125         unsigned long sfaa : 44; /* Segment-Frame Absolute Address */
126         unsigned long    : 3;
127         unsigned long av : 1; /* ACCF-Validity Control */
128         unsigned long acc: 4; /* Access-Control Bits */
129         unsigned long f  : 1; /* Fetch-Protection Bit */
130         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
131         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
132         unsigned long co : 1; /* Change-Recording Override */
133         unsigned long    : 2;
134         unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
135         unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
136         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
137         unsigned long    : 2;
138 };
139
140 union segment_table_entry {
141         unsigned long val;
142         struct segment_entry_fc0 fc0;
143         struct segment_entry_fc1 fc1;
144         struct {
145                 unsigned long    : 53;
146                 unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
147                 unsigned long    : 4;
148                 unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
149                 unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
150                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
151                 unsigned long    : 2;
152         };
153 };
154
155 enum {
156         TABLE_TYPE_SEGMENT = 0,
157         TABLE_TYPE_REGION3 = 1,
158         TABLE_TYPE_REGION2 = 2,
159         TABLE_TYPE_REGION1 = 3
160 };
161
162 union page_table_entry {
163         unsigned long val;
164         struct {
165                 unsigned long pfra : 52; /* Page-Frame Real Address */
166                 unsigned long z  : 1; /* Zero Bit */
167                 unsigned long i  : 1; /* Page-Invalid Bit */
168                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
169                 unsigned long co : 1; /* Change-Recording Override */
170                 unsigned long    : 8;
171         };
172 };
173
174 /*
175  * vaddress union in order to easily decode a virtual address into its
176  * region first index, region second index etc. parts.
177  */
178 union vaddress {
179         unsigned long addr;
180         struct {
181                 unsigned long rfx : 11;
182                 unsigned long rsx : 11;
183                 unsigned long rtx : 11;
184                 unsigned long sx  : 11;
185                 unsigned long px  : 8;
186                 unsigned long bx  : 12;
187         };
188         struct {
189                 unsigned long rfx01 : 2;
190                 unsigned long       : 9;
191                 unsigned long rsx01 : 2;
192                 unsigned long       : 9;
193                 unsigned long rtx01 : 2;
194                 unsigned long       : 9;
195                 unsigned long sx01  : 2;
196                 unsigned long       : 29;
197         };
198 };
199
200 /*
201  * raddress union which will contain the result (real or absolute address)
202  * after a page table walk. The rfaa, sfaa and pfra members are used to
203  * simply assign them the value of a region, segment or page table entry.
204  */
205 union raddress {
206         unsigned long addr;
207         unsigned long rfaa : 33; /* Region-Frame Absolute Address */
208         unsigned long sfaa : 44; /* Segment-Frame Absolute Address */
209         unsigned long pfra : 52; /* Page-Frame Real Address */
210 };
211
212 union alet {
213         u32 val;
214         struct {
215                 u32 reserved : 7;
216                 u32 p        : 1;
217                 u32 alesn    : 8;
218                 u32 alen     : 16;
219         };
220 };
221
222 union ald {
223         u32 val;
224         struct {
225                 u32     : 1;
226                 u32 alo : 24;
227                 u32 all : 7;
228         };
229 };
230
231 struct ale {
232         unsigned long i      : 1; /* ALEN-Invalid Bit */
233         unsigned long        : 5;
234         unsigned long fo     : 1; /* Fetch-Only Bit */
235         unsigned long p      : 1; /* Private Bit */
236         unsigned long alesn  : 8; /* Access-List-Entry Sequence Number */
237         unsigned long aleax  : 16; /* Access-List-Entry Authorization Index */
238         unsigned long        : 32;
239         unsigned long        : 1;
240         unsigned long asteo  : 25; /* ASN-Second-Table-Entry Origin */
241         unsigned long        : 6;
242         unsigned long astesn : 32; /* ASTE Sequence Number */
243 } __packed;
244
245 struct aste {
246         unsigned long i      : 1; /* ASX-Invalid Bit */
247         unsigned long ato    : 29; /* Authority-Table Origin */
248         unsigned long        : 1;
249         unsigned long b      : 1; /* Base-Space Bit */
250         unsigned long ax     : 16; /* Authorization Index */
251         unsigned long atl    : 12; /* Authority-Table Length */
252         unsigned long        : 2;
253         unsigned long ca     : 1; /* Controlled-ASN Bit */
254         unsigned long ra     : 1; /* Reusable-ASN Bit */
255         unsigned long asce   : 64; /* Address-Space-Control Element */
256         unsigned long ald    : 32;
257         unsigned long astesn : 32;
258         /* .. more fields there */
259 } __packed;
260
261 int ipte_lock_held(struct kvm_vcpu *vcpu)
262 {
263         if (vcpu->arch.sie_block->eca & 1) {
264                 int rc;
265
266                 read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
267                 rc = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm)->kh != 0;
268                 read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
269                 return rc;
270         }
271         return vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count != 0;
272 }
273
274 static void ipte_lock_simple(struct kvm_vcpu *vcpu)
275 {
276         union ipte_control old, new, *ic;
277
278         mutex_lock(&vcpu->kvm->arch.ipte_mutex);
279         vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count++;
280         if (vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count > 1)
281                 goto out;
282 retry:
283         read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
284         ic = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm);
285         do {
286                 old = READ_ONCE(*ic);
287                 if (old.k) {
288                         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
289                         cond_resched();
290                         goto retry;
291                 }
292                 new = old;
293                 new.k = 1;
294         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
295         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
296 out:
297         mutex_unlock(&vcpu->kvm->arch.ipte_mutex);
298 }
299
300 static void ipte_unlock_simple(struct kvm_vcpu *vcpu)
301 {
302         union ipte_control old, new, *ic;
303
304         mutex_lock(&vcpu->kvm->arch.ipte_mutex);
305         vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count--;
306         if (vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count)
307                 goto out;
308         read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
309         ic = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm);
310         do {
311                 old = READ_ONCE(*ic);
312                 new = old;
313                 new.k = 0;
314         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
315         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
316         wake_up(&vcpu->kvm->arch.ipte_wq);
317 out:
318         mutex_unlock(&vcpu->kvm->arch.ipte_mutex);
319 }
320
321 static void ipte_lock_siif(struct kvm_vcpu *vcpu)
322 {
323         union ipte_control old, new, *ic;
324
325 retry:
326         read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
327         ic = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm);
328         do {
329                 old = READ_ONCE(*ic);
330                 if (old.kg) {
331                         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
332                         cond_resched();
333                         goto retry;
334                 }
335                 new = old;
336                 new.k = 1;
337                 new.kh++;
338         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
339         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
340 }
341
342 static void ipte_unlock_siif(struct kvm_vcpu *vcpu)
343 {
344         union ipte_control old, new, *ic;
345
346         read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
347         ic = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm);
348         do {
349                 old = READ_ONCE(*ic);
350                 new = old;
351                 new.kh--;
352                 if (!new.kh)
353                         new.k = 0;
354         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
355         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
356         if (!new.kh)
357                 wake_up(&vcpu->kvm->arch.ipte_wq);
358 }
359
360 void ipte_lock(struct kvm_vcpu *vcpu)
361 {
362         if (vcpu->arch.sie_block->eca & 1)
363                 ipte_lock_siif(vcpu);
364         else
365                 ipte_lock_simple(vcpu);
366 }
367
368 void ipte_unlock(struct kvm_vcpu *vcpu)
369 {
370         if (vcpu->arch.sie_block->eca & 1)
371                 ipte_unlock_siif(vcpu);
372         else
373                 ipte_unlock_simple(vcpu);
374 }
375
376 static int ar_translation(struct kvm_vcpu *vcpu, union asce *asce, ar_t ar,
377                           enum gacc_mode mode)
378 {
379         union alet alet;
380         struct ale ale;
381         struct aste aste;
382         unsigned long ald_addr, authority_table_addr;
383         union ald ald;
384         int eax, rc;
385         u8 authority_table;
386
387         if (ar >= NUM_ACRS)
388                 return -EINVAL;
389
390         save_access_regs(vcpu->run->s.regs.acrs);
391         alet.val = vcpu->run->s.regs.acrs[ar];
392
393         if (ar == 0 || alet.val == 0) {
394                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
395                 return 0;
396         } else if (alet.val == 1) {
397                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[7];
398                 return 0;
399         }
400
401         if (alet.reserved)
402                 return PGM_ALET_SPECIFICATION;
403
404         if (alet.p)
405                 ald_addr = vcpu->arch.sie_block->gcr[5];
406         else
407                 ald_addr = vcpu->arch.sie_block->gcr[2];
408         ald_addr &= 0x7fffffc0;
409
410         rc = read_guest_real(vcpu, ald_addr + 16, &ald.val, sizeof(union ald));
411         if (rc)
412                 return rc;
413
414         if (alet.alen / 8 > ald.all)
415                 return PGM_ALEN_TRANSLATION;
416
417         if (0x7fffffff - ald.alo * 128 < alet.alen * 16)
418                 return PGM_ADDRESSING;
419
420         rc = read_guest_real(vcpu, ald.alo * 128 + alet.alen * 16, &ale,
421                              sizeof(struct ale));
422         if (rc)
423                 return rc;
424
425         if (ale.i == 1)
426                 return PGM_ALEN_TRANSLATION;
427         if (ale.alesn != alet.alesn)
428                 return PGM_ALE_SEQUENCE;
429
430         rc = read_guest_real(vcpu, ale.asteo * 64, &aste, sizeof(struct aste));
431         if (rc)
432                 return rc;
433
434         if (aste.i)
435                 return PGM_ASTE_VALIDITY;
436         if (aste.astesn != ale.astesn)
437                 return PGM_ASTE_SEQUENCE;
438
439         if (ale.p == 1) {
440                 eax = (vcpu->arch.sie_block->gcr[8] >> 16) & 0xffff;
441                 if (ale.aleax != eax) {
442                         if (eax / 16 > aste.atl)
443                                 return PGM_EXTENDED_AUTHORITY;
444
445                         authority_table_addr = aste.ato * 4 + eax / 4;
446
447                         rc = read_guest_real(vcpu, authority_table_addr,
448                                              &authority_table,
449                                              sizeof(u8));
450                         if (rc)
451                                 return rc;
452
453                         if ((authority_table & (0x40 >> ((eax & 3) * 2))) == 0)
454                                 return PGM_EXTENDED_AUTHORITY;
455                 }
456         }
457
458         if (ale.fo == 1 && mode == GACC_STORE)
459                 return PGM_PROTECTION;
460
461         asce->val = aste.asce;
462         return 0;
463 }
464
465 struct trans_exc_code_bits {
466         unsigned long addr : 52; /* Translation-exception Address */
467         unsigned long fsi  : 2;  /* Access Exception Fetch/Store Indication */
468         unsigned long      : 6;
469         unsigned long b60  : 1;
470         unsigned long b61  : 1;
471         unsigned long as   : 2;  /* ASCE Identifier */
472 };
473
474 enum {
475         FSI_UNKNOWN = 0, /* Unknown wether fetch or store */
476         FSI_STORE   = 1, /* Exception was due to store operation */
477         FSI_FETCH   = 2  /* Exception was due to fetch operation */
478 };
479
480 enum prot_type {
481         PROT_TYPE_LA   = 0,
482         PROT_TYPE_KEYC = 1,
483         PROT_TYPE_ALC  = 2,
484         PROT_TYPE_DAT  = 3,
485 };
486
487 static int trans_exc(struct kvm_vcpu *vcpu, int code, unsigned long gva,
488                      ar_t ar, enum gacc_mode mode, enum prot_type prot)
489 {
490         struct kvm_s390_pgm_info *pgm = &vcpu->arch.pgm;
491         struct trans_exc_code_bits *tec;
492
493         memset(pgm, 0, sizeof(*pgm));
494         pgm->code = code;
495         tec = (struct trans_exc_code_bits *)&pgm->trans_exc_code;
496
497         switch (code) {
498         case PGM_ASCE_TYPE:
499         case PGM_PAGE_TRANSLATION:
500         case PGM_REGION_FIRST_TRANS:
501         case PGM_REGION_SECOND_TRANS:
502         case PGM_REGION_THIRD_TRANS:
503         case PGM_SEGMENT_TRANSLATION:
504                 /*
505                  * op_access_id only applies to MOVE_PAGE -> set bit 61
506                  * exc_access_id has to be set to 0 for some instructions. Both
507                  * cases have to be handled by the caller. We can always store
508                  * exc_access_id, as it is undefined for non-ar cases.
509                  */
510                 tec->addr = gva >> PAGE_SHIFT;
511                 tec->fsi = mode == GACC_STORE ? FSI_STORE : FSI_FETCH;
512                 tec->as = psw_bits(vcpu->arch.sie_block->gpsw).as;
513                 /* FALL THROUGH */
514         case PGM_ALEN_TRANSLATION:
515         case PGM_ALE_SEQUENCE:
516         case PGM_ASTE_VALIDITY:
517         case PGM_ASTE_SEQUENCE:
518         case PGM_EXTENDED_AUTHORITY:
519                 pgm->exc_access_id = ar;
520                 break;
521         case PGM_PROTECTION:
522                 switch (prot) {
523                 case PROT_TYPE_ALC:
524                         tec->b60 = 1;
525                         /* FALL THROUGH */
526                 case PROT_TYPE_DAT:
527                         tec->b61 = 1;
528                         tec->addr = gva >> PAGE_SHIFT;
529                         tec->fsi = mode == GACC_STORE ? FSI_STORE : FSI_FETCH;
530                         tec->as = psw_bits(vcpu->arch.sie_block->gpsw).as;
531                         /* exc_access_id is undefined for most cases */
532                         pgm->exc_access_id = ar;
533                         break;
534                 default: /* LA and KEYC set b61 to 0, other params undefined */
535                         break;
536                 }
537                 break;
538         }
539         return code;
540 }
541
542 static int get_vcpu_asce(struct kvm_vcpu *vcpu, union asce *asce,
543                          unsigned long ga, ar_t ar, enum gacc_mode mode)
544 {
545         int rc;
546         struct psw_bits psw = psw_bits(vcpu->arch.sie_block->gpsw);
547
548         if (!psw.t) {
549                 asce->val = 0;
550                 asce->r = 1;
551                 return 0;
552         }
553
554         if (mode == GACC_IFETCH)
555                 psw.as = psw.as == PSW_AS_HOME ? PSW_AS_HOME : PSW_AS_PRIMARY;
556
557         switch (psw.as) {
558         case PSW_AS_PRIMARY:
559                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
560                 return 0;
561         case PSW_AS_SECONDARY:
562                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[7];
563                 return 0;
564         case PSW_AS_HOME:
565                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[13];
566                 return 0;
567         case PSW_AS_ACCREG:
568                 rc = ar_translation(vcpu, asce, ar, mode);
569                 if (rc > 0)
570                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, PROT_TYPE_ALC);
571                 return rc;
572         }
573         return 0;
574 }
575
576 static int deref_table(struct kvm *kvm, unsigned long gpa, unsigned long *val)
577 {
578         return kvm_read_guest(kvm, gpa, val, sizeof(*val));
579 }
580
581 /**
582  * guest_translate - translate a guest virtual into a guest absolute address
583  * @vcpu: virtual cpu
584  * @gva: guest virtual address
585  * @gpa: points to where guest physical (absolute) address should be stored
586  * @asce: effective asce
587  * @mode: indicates the access mode to be used
588  *
589  * Translate a guest virtual address into a guest absolute address by means
590  * of dynamic address translation as specified by the architecture.
591  * If the resulting absolute address is not available in the configuration
592  * an addressing exception is indicated and @gpa will not be changed.
593  *
594  * Returns: - zero on success; @gpa contains the resulting absolute address
595  *          - a negative value if guest access failed due to e.g. broken
596  *            guest mapping
597  *          - a positve value if an access exception happened. In this case
598  *            the returned value is the program interruption code as defined
599  *            by the architecture
600  */
601 static unsigned long guest_translate(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva,
602                                      unsigned long *gpa, const union asce asce,
603                                      enum gacc_mode mode)
604 {
605         union vaddress vaddr = {.addr = gva};
606         union raddress raddr = {.addr = gva};
607         union page_table_entry pte;
608         int dat_protection = 0;
609         union ctlreg0 ctlreg0;
610         unsigned long ptr;
611         int edat1, edat2;
612
613         ctlreg0.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0];
614         edat1 = ctlreg0.edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8);
615         edat2 = edat1 && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78);
616         if (asce.r)
617                 goto real_address;
618         ptr = asce.origin * 4096;
619         switch (asce.dt) {
620         case ASCE_TYPE_REGION1:
621                 if (vaddr.rfx01 > asce.tl)
622                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
623                 ptr += vaddr.rfx * 8;
624                 break;
625         case ASCE_TYPE_REGION2:
626                 if (vaddr.rfx)
627                         return PGM_ASCE_TYPE;
628                 if (vaddr.rsx01 > asce.tl)
629                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
630                 ptr += vaddr.rsx * 8;
631                 break;
632         case ASCE_TYPE_REGION3:
633                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx)
634                         return PGM_ASCE_TYPE;
635                 if (vaddr.rtx01 > asce.tl)
636                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
637                 ptr += vaddr.rtx * 8;
638                 break;
639         case ASCE_TYPE_SEGMENT:
640                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx || vaddr.rtx)
641                         return PGM_ASCE_TYPE;
642                 if (vaddr.sx01 > asce.tl)
643                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
644                 ptr += vaddr.sx * 8;
645                 break;
646         }
647         switch (asce.dt) {
648         case ASCE_TYPE_REGION1: {
649                 union region1_table_entry rfte;
650
651                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
652                         return PGM_ADDRESSING;
653                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rfte.val))
654                         return -EFAULT;
655                 if (rfte.i)
656                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
657                 if (rfte.tt != TABLE_TYPE_REGION1)
658                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
659                 if (vaddr.rsx01 < rfte.tf || vaddr.rsx01 > rfte.tl)
660                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
661                 if (edat1)
662                         dat_protection |= rfte.p;
663                 ptr = rfte.rto * 4096 + vaddr.rsx * 8;
664         }
665                 /* fallthrough */
666         case ASCE_TYPE_REGION2: {
667                 union region2_table_entry rste;
668
669                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
670                         return PGM_ADDRESSING;
671                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rste.val))
672                         return -EFAULT;
673                 if (rste.i)
674                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
675                 if (rste.tt != TABLE_TYPE_REGION2)
676                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
677                 if (vaddr.rtx01 < rste.tf || vaddr.rtx01 > rste.tl)
678                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
679                 if (edat1)
680                         dat_protection |= rste.p;
681                 ptr = rste.rto * 4096 + vaddr.rtx * 8;
682         }
683                 /* fallthrough */
684         case ASCE_TYPE_REGION3: {
685                 union region3_table_entry rtte;
686
687                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
688                         return PGM_ADDRESSING;
689                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rtte.val))
690                         return -EFAULT;
691                 if (rtte.i)
692                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
693                 if (rtte.tt != TABLE_TYPE_REGION3)
694                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
695                 if (rtte.cr && asce.p && edat2)
696                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
697                 if (rtte.fc && edat2) {
698                         dat_protection |= rtte.fc1.p;
699                         raddr.rfaa = rtte.fc1.rfaa;
700                         goto absolute_address;
701                 }
702                 if (vaddr.sx01 < rtte.fc0.tf)
703                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
704                 if (vaddr.sx01 > rtte.fc0.tl)
705                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
706                 if (edat1)
707                         dat_protection |= rtte.fc0.p;
708                 ptr = rtte.fc0.sto * 4096 + vaddr.sx * 8;
709         }
710                 /* fallthrough */
711         case ASCE_TYPE_SEGMENT: {
712                 union segment_table_entry ste;
713
714                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
715                         return PGM_ADDRESSING;
716                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &ste.val))
717                         return -EFAULT;
718                 if (ste.i)
719                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
720                 if (ste.tt != TABLE_TYPE_SEGMENT)
721                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
722                 if (ste.cs && asce.p)
723                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
724                 if (ste.fc && edat1) {
725                         dat_protection |= ste.fc1.p;
726                         raddr.sfaa = ste.fc1.sfaa;
727                         goto absolute_address;
728                 }
729                 dat_protection |= ste.fc0.p;
730                 ptr = ste.fc0.pto * 2048 + vaddr.px * 8;
731         }
732         }
733         if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
734                 return PGM_ADDRESSING;
735         if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &pte.val))
736                 return -EFAULT;
737         if (pte.i)
738                 return PGM_PAGE_TRANSLATION;
739         if (pte.z)
740                 return PGM_TRANSLATION_SPEC;
741         if (pte.co && !edat1)
742                 return PGM_TRANSLATION_SPEC;
743         dat_protection |= pte.p;
744         raddr.pfra = pte.pfra;
745 real_address:
746         raddr.addr = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, raddr.addr);
747 absolute_address:
748         if (mode == GACC_STORE && dat_protection)
749                 return PGM_PROTECTION;
750         if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, raddr.addr))
751                 return PGM_ADDRESSING;
752         *gpa = raddr.addr;
753         return 0;
754 }
755
756 static inline int is_low_address(unsigned long ga)
757 {
758         /* Check for address ranges 0..511 and 4096..4607 */
759         return (ga & ~0x11fful) == 0;
760 }
761
762 static int low_address_protection_enabled(struct kvm_vcpu *vcpu,
763                                           const union asce asce)
764 {
765         union ctlreg0 ctlreg0 = {.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0]};
766         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
767
768         if (!ctlreg0.lap)
769                 return 0;
770         if (psw_bits(*psw).t && asce.p)
771                 return 0;
772         return 1;
773 }
774
775 static int guest_page_range(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long ga, ar_t ar,
776                             unsigned long *pages, unsigned long nr_pages,
777                             const union asce asce, enum gacc_mode mode)
778 {
779         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
780         int lap_enabled, rc = 0;
781
782         lap_enabled = low_address_protection_enabled(vcpu, asce);
783         while (nr_pages) {
784                 ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga);
785                 if (mode == GACC_STORE && lap_enabled && is_low_address(ga))
786                         return trans_exc(vcpu, PGM_PROTECTION, ga, ar, mode,
787                                          PROT_TYPE_LA);
788                 ga &= PAGE_MASK;
789                 if (psw_bits(*psw).t) {
790                         rc = guest_translate(vcpu, ga, pages, asce, mode);
791                         if (rc < 0)
792                                 return rc;
793                 } else {
794                         *pages = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, ga);
795                         if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, *pages))
796                                 rc = PGM_ADDRESSING;
797                 }
798                 if (rc)
799                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, PROT_TYPE_DAT);
800                 ga += PAGE_SIZE;
801                 pages++;
802                 nr_pages--;
803         }
804         return 0;
805 }
806
807 int access_guest(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long ga, ar_t ar, void *data,
808                  unsigned long len, enum gacc_mode mode)
809 {
810         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
811         unsigned long _len, nr_pages, gpa, idx;
812         unsigned long pages_array[2];
813         unsigned long *pages;
814         int need_ipte_lock;
815         union asce asce;
816         int rc;
817
818         if (!len)
819                 return 0;
820         ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga);
821         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, ga, ar, mode);
822         if (rc)
823                 return rc;
824         nr_pages = (((ga & ~PAGE_MASK) + len - 1) >> PAGE_SHIFT) + 1;
825         pages = pages_array;
826         if (nr_pages > ARRAY_SIZE(pages_array))
827                 pages = vmalloc(nr_pages * sizeof(unsigned long));
828         if (!pages)
829                 return -ENOMEM;
830         need_ipte_lock = psw_bits(*psw).t && !asce.r;
831         if (need_ipte_lock)
832                 ipte_lock(vcpu);
833         rc = guest_page_range(vcpu, ga, ar, pages, nr_pages, asce, mode);
834         for (idx = 0; idx < nr_pages && !rc; idx++) {
835                 gpa = *(pages + idx) + (ga & ~PAGE_MASK);
836                 _len = min(PAGE_SIZE - (gpa & ~PAGE_MASK), len);
837                 if (mode == GACC_STORE)
838                         rc = kvm_write_guest(vcpu->kvm, gpa, data, _len);
839                 else
840                         rc = kvm_read_guest(vcpu->kvm, gpa, data, _len);
841                 len -= _len;
842                 ga += _len;
843                 data += _len;
844         }
845         if (need_ipte_lock)
846                 ipte_unlock(vcpu);
847         if (nr_pages > ARRAY_SIZE(pages_array))
848                 vfree(pages);
849         return rc;
850 }
851
852 int access_guest_real(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gra,
853                       void *data, unsigned long len, enum gacc_mode mode)
854 {
855         unsigned long _len, gpa;
856         int rc = 0;
857
858         while (len && !rc) {
859                 gpa = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, gra);
860                 _len = min(PAGE_SIZE - (gpa & ~PAGE_MASK), len);
861                 if (mode)
862                         rc = write_guest_abs(vcpu, gpa, data, _len);
863                 else
864                         rc = read_guest_abs(vcpu, gpa, data, _len);
865                 len -= _len;
866                 gra += _len;
867                 data += _len;
868         }
869         return rc;
870 }
871
872 /**
873  * guest_translate_address - translate guest logical into guest absolute address
874  *
875  * Parameter semantics are the same as the ones from guest_translate.
876  * The memory contents at the guest address are not changed.
877  *
878  * Note: The IPTE lock is not taken during this function, so the caller
879  * has to take care of this.
880  */
881 int guest_translate_address(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva, ar_t ar,
882                             unsigned long *gpa, enum gacc_mode mode)
883 {
884         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
885         union asce asce;
886         int rc;
887
888         gva = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, gva);
889         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, gva, ar, mode);
890         if (rc)
891                 return rc;
892         if (is_low_address(gva) && low_address_protection_enabled(vcpu, asce)) {
893                 if (mode == GACC_STORE)
894                         return trans_exc(vcpu, PGM_PROTECTION, gva, 0,
895                                          mode, PROT_TYPE_LA);
896         }
897
898         if (psw_bits(*psw).t && !asce.r) {      /* Use DAT? */
899                 rc = guest_translate(vcpu, gva, gpa, asce, mode);
900                 if (rc > 0)
901                         return trans_exc(vcpu, rc, gva, 0, mode, PROT_TYPE_DAT);
902         } else {
903                 *gpa = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, gva);
904                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, *gpa))
905                         return trans_exc(vcpu, rc, gva, PGM_ADDRESSING, mode, 0);
906         }
907
908         return rc;
909 }
910
911 /**
912  * check_gva_range - test a range of guest virtual addresses for accessibility
913  */
914 int check_gva_range(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva, ar_t ar,
915                     unsigned long length, enum gacc_mode mode)
916 {
917         unsigned long gpa;
918         unsigned long currlen;
919         int rc = 0;
920
921         ipte_lock(vcpu);
922         while (length > 0 && !rc) {
923                 currlen = min(length, PAGE_SIZE - (gva % PAGE_SIZE));
924                 rc = guest_translate_address(vcpu, gva, ar, &gpa, mode);
925                 gva += currlen;
926                 length -= currlen;
927         }
928         ipte_unlock(vcpu);
929
930         return rc;
931 }
932
933 /**
934  * kvm_s390_check_low_addr_prot_real - check for low-address protection
935  * @gra: Guest real address
936  *
937  * Checks whether an address is subject to low-address protection and set
938  * up vcpu->arch.pgm accordingly if necessary.
939  *
940  * Return: 0 if no protection exception, or PGM_PROTECTION if protected.
941  */
942 int kvm_s390_check_low_addr_prot_real(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gra)
943 {
944         union ctlreg0 ctlreg0 = {.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0]};
945
946         if (!ctlreg0.lap || !is_low_address(gra))
947                 return 0;
948         return trans_exc(vcpu, PGM_PROTECTION, gra, 0, GACC_STORE, PROT_TYPE_LA);
949 }
950
951 /**
952  * kvm_s390_shadow_tables - walk the guest page table and create shadow tables
953  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
954  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
955  * @pgt: pointer to the page table address result
956  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
957  */
958 static int kvm_s390_shadow_tables(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
959                                   unsigned long *pgt, int *dat_protection,
960                                   int *fake)
961 {
962         struct gmap *parent;
963         union asce asce;
964         union vaddress vaddr;
965         unsigned long ptr;
966         int rc;
967
968         *fake = 0;
969         *dat_protection = 0;
970         parent = sg->parent;
971         vaddr.addr = saddr;
972         asce.val = sg->orig_asce;
973         ptr = asce.origin * 4096;
974         if (asce.r) {
975                 *fake = 1;
976                 asce.dt = ASCE_TYPE_REGION1;
977         }
978         switch (asce.dt) {
979         case ASCE_TYPE_REGION1:
980                 if (vaddr.rfx01 > asce.tl && !asce.r)
981                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
982                 break;
983         case ASCE_TYPE_REGION2:
984                 if (vaddr.rfx)
985                         return PGM_ASCE_TYPE;
986                 if (vaddr.rsx01 > asce.tl)
987                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
988                 break;
989         case ASCE_TYPE_REGION3:
990                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx)
991                         return PGM_ASCE_TYPE;
992                 if (vaddr.rtx01 > asce.tl)
993                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
994                 break;
995         case ASCE_TYPE_SEGMENT:
996                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx || vaddr.rtx)
997                         return PGM_ASCE_TYPE;
998                 if (vaddr.sx01 > asce.tl)
999                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1000                 break;
1001         }
1002
1003         switch (asce.dt) {
1004         case ASCE_TYPE_REGION1: {
1005                 union region1_table_entry rfte;
1006
1007                 if (*fake) {
1008                         /* offset in 16EB guest memory block */
1009                         ptr = ptr + ((unsigned long) vaddr.rsx << 53UL);
1010                         rfte.val = ptr;
1011                         goto shadow_r2t;
1012                 }
1013                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rfx * 8, &rfte.val);
1014                 if (rc)
1015                         return rc;
1016                 if (rfte.i)
1017                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
1018                 if (rfte.tt != TABLE_TYPE_REGION1)
1019                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1020                 if (vaddr.rsx01 < rfte.tf || vaddr.rsx01 > rfte.tl)
1021                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1022                 if (sg->edat_level >= 1)
1023                         *dat_protection |= rfte.p;
1024                 ptr = rfte.rto << 12UL;
1025 shadow_r2t:
1026                 rc = gmap_shadow_r2t(sg, saddr, rfte.val, *fake);
1027                 if (rc)
1028                         return rc;
1029                 /* fallthrough */
1030         }
1031         case ASCE_TYPE_REGION2: {
1032                 union region2_table_entry rste;
1033
1034                 if (*fake) {
1035                         /* offset in 8PB guest memory block */
1036                         ptr = ptr + ((unsigned long) vaddr.rtx << 42UL);
1037                         rste.val = ptr;
1038                         goto shadow_r3t;
1039                 }
1040                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rsx * 8, &rste.val);
1041                 if (rc)
1042                         return rc;
1043                 if (rste.i)
1044                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1045                 if (rste.tt != TABLE_TYPE_REGION2)
1046                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1047                 if (vaddr.rtx01 < rste.tf || vaddr.rtx01 > rste.tl)
1048                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1049                 if (sg->edat_level >= 1)
1050                         *dat_protection |= rste.p;
1051                 ptr = rste.rto << 12UL;
1052 shadow_r3t:
1053                 rste.p |= *dat_protection;
1054                 rc = gmap_shadow_r3t(sg, saddr, rste.val, *fake);
1055                 if (rc)
1056                         return rc;
1057                 /* fallthrough */
1058         }
1059         case ASCE_TYPE_REGION3: {
1060                 union region3_table_entry rtte;
1061
1062                 if (*fake) {
1063                         /* offset in 4TB guest memory block */
1064                         ptr = ptr + ((unsigned long) vaddr.sx << 31UL);
1065                         rtte.val = ptr;
1066                         goto shadow_sgt;
1067                 }
1068                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rtx * 8, &rtte.val);
1069                 if (rc)
1070                         return rc;
1071                 if (rtte.i)
1072                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1073                 if (rtte.tt != TABLE_TYPE_REGION3)
1074                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1075                 if (rtte.cr && asce.p && sg->edat_level >= 2)
1076                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1077                 if (rtte.fc && sg->edat_level >= 2) {
1078                         *dat_protection |= rtte.fc0.p;
1079                         *fake = 1;
1080                         ptr = rtte.fc1.rfaa << 31UL;
1081                         rtte.val = ptr;
1082                         goto shadow_sgt;
1083                 }
1084                 if (vaddr.sx01 < rtte.fc0.tf || vaddr.sx01 > rtte.fc0.tl)
1085                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1086                 if (sg->edat_level >= 1)
1087                         *dat_protection |= rtte.fc0.p;
1088                 ptr = rtte.fc0.sto << 12UL;
1089 shadow_sgt:
1090                 rtte.fc0.p |= *dat_protection;
1091                 rc = gmap_shadow_sgt(sg, saddr, rtte.val, *fake);
1092                 if (rc)
1093                         return rc;
1094                 /* fallthrough */
1095         }
1096         case ASCE_TYPE_SEGMENT: {
1097                 union segment_table_entry ste;
1098
1099                 if (*fake) {
1100                         /* offset in 2G guest memory block */
1101                         ptr = ptr + ((unsigned long) vaddr.sx << 20UL);
1102                         ste.val = ptr;
1103                         goto shadow_pgt;
1104                 }
1105                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.sx * 8, &ste.val);
1106                 if (rc)
1107                         return rc;
1108                 if (ste.i)
1109                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1110                 if (ste.tt != TABLE_TYPE_SEGMENT)
1111                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1112                 if (ste.cs && asce.p)
1113                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1114                 *dat_protection |= ste.fc0.p;
1115                 if (ste.fc && sg->edat_level >= 1) {
1116                         *fake = 1;
1117                         ptr = ste.fc1.sfaa << 20UL;
1118                         ste.val = ptr;
1119                         goto shadow_pgt;
1120                 }
1121                 ptr = ste.fc0.pto << 11UL;
1122 shadow_pgt:
1123                 ste.fc0.p |= *dat_protection;
1124                 rc = gmap_shadow_pgt(sg, saddr, ste.val, *fake);
1125                 if (rc)
1126                         return rc;
1127         }
1128         }
1129         /* Return the parent address of the page table */
1130         *pgt = ptr;
1131         return 0;
1132 }
1133
1134 /**
1135  * kvm_s390_shadow_fault - handle fault on a shadow page table
1136  * @vcpu: virtual cpu
1137  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1138  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1139  *
1140  * Returns: - 0 if the shadow fault was successfully resolved
1141  *          - > 0 (pgm exception code) on exceptions while faulting
1142  *          - -EAGAIN if the caller can retry immediately
1143  *          - -EFAULT when accessing invalid guest addresses
1144  *          - -ENOMEM if out of memory
1145  */
1146 int kvm_s390_shadow_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct gmap *sg,
1147                           unsigned long saddr)
1148 {
1149         union vaddress vaddr;
1150         union page_table_entry pte;
1151         unsigned long pgt;
1152         int dat_protection, fake;
1153         int rc;
1154
1155         down_read(&sg->mm->mmap_sem);
1156         /*
1157          * We don't want any guest-2 tables to change - so the parent
1158          * tables/pointers we read stay valid - unshadowing is however
1159          * always possible - only guest_table_lock protects us.
1160          */
1161         ipte_lock(vcpu);
1162
1163         rc = gmap_shadow_pgt_lookup(sg, saddr, &pgt, &dat_protection, &fake);
1164         if (rc)
1165                 rc = kvm_s390_shadow_tables(sg, saddr, &pgt, &dat_protection,
1166                                             &fake);
1167
1168         vaddr.addr = saddr;
1169         if (fake) {
1170                 /* offset in 1MB guest memory block */
1171                 pte.val = pgt + ((unsigned long) vaddr.px << 12UL);
1172                 goto shadow_page;
1173         }
1174         if (!rc)
1175                 rc = gmap_read_table(sg->parent, pgt + vaddr.px * 8, &pte.val);
1176         if (!rc && pte.i)
1177                 rc = PGM_PAGE_TRANSLATION;
1178         if (!rc && (pte.z || (pte.co && sg->edat_level < 1)))
1179                 rc = PGM_TRANSLATION_SPEC;
1180 shadow_page:
1181         pte.p |= dat_protection;
1182         if (!rc)
1183                 rc = gmap_shadow_page(sg, saddr, __pte(pte.val));
1184         ipte_unlock(vcpu);
1185         up_read(&sg->mm->mmap_sem);
1186         return rc;
1187 }