arch/s390/mm/gmap.c

   1 /*
   2  *  KVM guest address space mapping code
   3  *
   4  *    Copyright IBM Corp. 2007, 2016
   5  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
   6  */
   7
   8 #include <linux/kernel.h>
   9 #include <linux/mm.h>
  10 #include <linux/swap.h>
  11 #include <linux/smp.h>
  12 #include <linux/spinlock.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/swapops.h>
  15 #include <linux/ksm.h>
  16 #include <linux/mman.h>
  17
  18 #include <asm/pgtable.h>
  19 #include <asm/pgalloc.h>
  20 #include <asm/gmap.h>
  21 #include <asm/tlb.h>
  22
  23 /**
  24  * gmap_alloc - allocate and initialize a guest address space
  25  * @mm: pointer to the parent mm_struct
  26  * @limit: maximum address of the gmap address space
  27  *
  28  * Returns a guest address space structure.
  29  */
  30 static struct gmap *gmap_alloc(unsigned long limit)
  31 {
  32         struct gmap *gmap;
  33         struct page *page;
  34         unsigned long *table;
  35         unsigned long etype, atype;
  36
  37         if (limit < (1UL << 31)) {
  38                 limit = (1UL << 31) - 1;
  39                 atype = _ASCE_TYPE_SEGMENT;
  40                 etype = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
  41         } else if (limit < (1UL << 42)) {
  42                 limit = (1UL << 42) - 1;
  43                 atype = _ASCE_TYPE_REGION3;
  44                 etype = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
  45         } else if (limit < (1UL << 53)) {
  46                 limit = (1UL << 53) - 1;
  47                 atype = _ASCE_TYPE_REGION2;
  48                 etype = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
  49         } else {
  50                 limit = -1UL;
  51                 atype = _ASCE_TYPE_REGION1;
  52                 etype = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
  53         }
  54         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL);
  55         if (!gmap)
  56                 goto out;
  57         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
  58         INIT_LIST_HEAD(&gmap->children);
  59         INIT_LIST_HEAD(&gmap->pt_list);
  60         INIT_RADIX_TREE(&gmap->guest_to_host, GFP_KERNEL);
  61         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_guest, GFP_ATOMIC);
  62         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_rmap, GFP_ATOMIC);
  63         spin_lock_init(&gmap->guest_table_lock);
  64         spin_lock_init(&gmap->shadow_lock);
  65         atomic_set(&gmap->ref_count, 1);
  66         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, 2);
  67         if (!page)
  68                 goto out_free;
  69         page->index = 0;
  70         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
  71         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
  72         crst_table_init(table, etype);
  73         gmap->table = table;
  74         gmap->asce = atype | _ASCE_TABLE_LENGTH |
  75                 _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
  76         gmap->asce_end = limit;
  77         return gmap;
  78
  79 out_free:
  80         kfree(gmap);
  81 out:
  82         return NULL;
  83 }
  84
  85 /**
  86  * gmap_create - create a guest address space
  87  * @mm: pointer to the parent mm_struct
  88  * @limit: maximum size of the gmap address space
  89  *
  90  * Returns a guest address space structure.
  91  */
  92 struct gmap *gmap_create(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
  93 {
  94         struct gmap *gmap;
  95
  96         gmap = gmap_alloc(limit);
  97         if (!gmap)
  98                 return NULL;
  99         gmap->mm = mm;
 100         spin_lock(&mm->context.gmap_lock);
 101         list_add_rcu(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
 102         spin_unlock(&mm->context.gmap_lock);
 103         return gmap;
 104 }
 105 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_create);
 106
 107 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
 108 {
 109         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 110                 __tlb_flush_asce(gmap->mm, gmap->asce);
 111         else
 112                 __tlb_flush_global();
 113 }
 114
 115 static void gmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 116 {
 117         struct radix_tree_iter iter;
 118         unsigned long indices[16];
 119         unsigned long index;
 120         void **slot;
 121         int i, nr;
 122
 123         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 124         index = 0;
 125         do {
 126                 nr = 0;
 127                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 128                         indices[nr] = iter.index;
 129                         if (++nr == 16)
 130                                 break;
 131                 }
 132                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 133                         index = indices[i];
 134                         radix_tree_delete(root, index);
 135                 }
 136         } while (nr > 0);
 137 }
 138
 139 static void gmap_rmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 140 {
 141         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
 142         struct radix_tree_iter iter;
 143         unsigned long indices[16];
 144         unsigned long index;
 145         void **slot;
 146         int i, nr;
 147
 148         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 149         index = 0;
 150         do {
 151                 nr = 0;
 152                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 153                         indices[nr] = iter.index;
 154                         if (++nr == 16)
 155                                 break;
 156                 }
 157                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 158                         index = indices[i];
 159                         head = radix_tree_delete(root, index);
 160                         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head)
 161                                 kfree(rmap);
 162                 }
 163         } while (nr > 0);
 164 }
 165
 166 /**
 167  * gmap_free - free a guest address space
 168  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 169  *
 170  * No locks required. There are no references to this gmap anymore.
 171  */
 172 static void gmap_free(struct gmap *gmap)
 173 {
 174         struct page *page, *next;
 175
 176         /* Flush tlb of all gmaps (if not already done for shadows) */
 177         if (!(gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed))
 178                 gmap_flush_tlb(gmap);
 179         /* Free all segment & region tables. */
 180         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru)
 181                 __free_pages(page, 2);
 182         gmap_radix_tree_free(&gmap->guest_to_host);
 183         gmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_guest);
 184
 185         /* Free additional data for a shadow gmap */
 186         if (gmap_is_shadow(gmap)) {
 187                 /* Free all page tables. */
 188                 list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->pt_list, lru)
 189                         page_table_free_pgste(page);
 190                 gmap_rmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_rmap);
 191                 /* Release reference to the parent */
 192                 gmap_put(gmap->parent);
 193         }
 194
 195         kfree(gmap);
 196 }
 197
 198 /**
 199  * gmap_get - increase reference counter for guest address space
 200  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 201  *
 202  * Returns the gmap pointer
 203  */
 204 struct gmap *gmap_get(struct gmap *gmap)
 205 {
 206         atomic_inc(&gmap->ref_count);
 207         return gmap;
 208 }
 209 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get);
 210
 211 /**
 212  * gmap_put - decrease reference counter for guest address space
 213  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 214  *
 215  * If the reference counter reaches zero the guest address space is freed.
 216  */
 217 void gmap_put(struct gmap *gmap)
 218 {
 219         if (atomic_dec_return(&gmap->ref_count) == 0)
 220                 gmap_free(gmap);
 221 }
 222 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_put);
 223
 224 /**
 225  * gmap_remove - remove a guest address space but do not free it yet
 226  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 227  */
 228 void gmap_remove(struct gmap *gmap)
 229 {
 230         struct gmap *sg, *next;
 231
 232         /* Remove all shadow gmaps linked to this gmap */
 233         if (!list_empty(&gmap->children)) {
 234                 spin_lock(&gmap->shadow_lock);
 235                 list_for_each_entry_safe(sg, next, &gmap->children, list) {
 236                         list_del(&sg->list);
 237                         gmap_put(sg);
 238                 }
 239                 spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
 240         }
 241         /* Remove gmap from the pre-mm list */
 242         spin_lock(&gmap->mm->context.gmap_lock);
 243         list_del_rcu(&gmap->list);
 244         spin_unlock(&gmap->mm->context.gmap_lock);
 245         synchronize_rcu();
 246         /* Put reference */
 247         gmap_put(gmap);
 248 }
 249 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_remove);
 250
 251 /**
 252  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
 253  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 254  */
 255 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
 256 {
 257         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
 258 }
 259 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
 260
 261 /**
 262  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
 263  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 264  */
 265 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
 266 {
 267         S390_lowcore.gmap = 0UL;
 268 }
 269 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
 270
 271 /*
 272  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_sem held
 273  */
 274 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap, unsigned long *table,
 275                             unsigned long init, unsigned long gaddr)
 276 {
 277         struct page *page;
 278         unsigned long *new;
 279
 280         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
 281         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, 2);
 282         if (!page)
 283                 return -ENOMEM;
 284         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 285         crst_table_init(new, init);
 286         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 287         if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID) {
 288                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 289                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
 290                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
 291                 page->index = gaddr;
 292                 page = NULL;
 293         }
 294         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 295         if (page)
 296                 __free_pages(page, 2);
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 /**
 301  * __gmap_segment_gaddr - find virtual address from segment pointer
 302  * @entry: pointer to a segment table entry in the guest address space
 303  *
 304  * Returns the virtual address in the guest address space for the segment
 305  */
 306 static unsigned long __gmap_segment_gaddr(unsigned long *entry)
 307 {
 308         struct page *page;
 309         unsigned long offset, mask;
 310
 311         offset = (unsigned long) entry / sizeof(unsigned long);
 312         offset = (offset & (PTRS_PER_PMD - 1)) * PMD_SIZE;
 313         mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
 314         page = virt_to_page((void *)((unsigned long) entry & mask));
 315         return page->index + offset;
 316 }
 317
 318 /**
 319  * __gmap_unlink_by_vmaddr - unlink a single segment via a host address
 320  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 321  * @vmaddr: address in the host process address space
 322  *
 323  * Returns 1 if a TLB flush is required
 324  */
 325 static int __gmap_unlink_by_vmaddr(struct gmap *gmap, unsigned long vmaddr)
 326 {
 327         unsigned long *entry;
 328         int flush = 0;
 329
 330         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 331         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 332         entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest, vmaddr >> PMD_SHIFT);
 333         if (entry) {
 334                 flush = (*entry != _SEGMENT_ENTRY_INVALID);
 335                 *entry = _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 336         }
 337         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 338         return flush;
 339 }
 340
 341 /**
 342  * __gmap_unmap_by_gaddr - unmap a single segment via a guest address
 343  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 344  * @gaddr: address in the guest address space
 345  *
 346  * Returns 1 if a TLB flush is required
 347  */
 348 static int __gmap_unmap_by_gaddr(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 349 {
 350         unsigned long vmaddr;
 351
 352         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_delete(&gmap->guest_to_host,
 353                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 354         return vmaddr ? __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr) : 0;
 355 }
 356
 357 /**
 358  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
 359  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 360  * @to: address in the guest address space
 361  * @len: length of the memory area to unmap
 362  *
 363  * Returns 0 if the unmap succeeded, -EINVAL if not.
 364  */
 365 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
 366 {
 367         unsigned long off;
 368         int flush;
 369
 370         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 371         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 372                 return -EINVAL;
 373         if (len == 0 || to + len < to)
 374                 return -EINVAL;
 375
 376         flush = 0;
 377         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 378         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE)
 379                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 380         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 381         if (flush)
 382                 gmap_flush_tlb(gmap);
 383         return 0;
 384 }
 385 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
 386
 387 /**
 388  * gmap_map_segment - map a segment to the guest address space
 389  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 390  * @from: source address in the parent address space
 391  * @to: target address in the guest address space
 392  * @len: length of the memory area to map
 393  *
 394  * Returns 0 if the mmap succeeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
 395  */
 396 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
 397                      unsigned long to, unsigned long len)
 398 {
 399         unsigned long off;
 400         int flush;
 401
 402         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 403         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 404                 return -EINVAL;
 405         if (len == 0 || from + len < from || to + len < to ||
 406             from + len - 1 > TASK_MAX_SIZE || to + len - 1 > gmap->asce_end)
 407                 return -EINVAL;
 408
 409         flush = 0;
 410         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 411         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
 412                 /* Remove old translation */
 413                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 414                 /* Store new translation */
 415                 if (radix_tree_insert(&gmap->guest_to_host,
 416                                       (to + off) >> PMD_SHIFT,
 417                                       (void *) from + off))
 418                         break;
 419         }
 420         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 421         if (flush)
 422                 gmap_flush_tlb(gmap);
 423         if (off >= len)
 424                 return 0;
 425         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
 426         return -ENOMEM;
 427 }
 428 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
 429
 430 /**
 431  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 432  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 433  * @gaddr: guest address
 434  *
 435  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 436  * -EFAULT if no such mapping exists.
 437  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 438  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 439  * when this function gets called.
 440  *
 441  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 442  */
 443 unsigned long __gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 444 {
 445         unsigned long vmaddr;
 446
 447         vmaddr = (unsigned long)
 448                 radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host, gaddr >> PMD_SHIFT);
 449         /* Note: guest_to_host is empty for a shadow gmap */
 450         return vmaddr ? (vmaddr | (gaddr & ~PMD_MASK)) : -EFAULT;
 451 }
 452 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
 453
 454 /**
 455  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 456  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 457  * @gaddr: guest address
 458  *
 459  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 460  * -EFAULT if no such mapping exists.
 461  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 462  */
 463 unsigned long gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 464 {
 465         unsigned long rc;
 466
 467         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 468         rc = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 469         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 470         return rc;
 471 }
 472 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
 473
 474 /**
 475  * gmap_unlink - disconnect a page table from the gmap shadow tables
 476  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 477  * @table: pointer to the host page table
 478  * @vmaddr: vm address associated with the host page table
 479  */
 480 void gmap_unlink(struct mm_struct *mm, unsigned long *table,
 481                  unsigned long vmaddr)
 482 {
 483         struct gmap *gmap;
 484         int flush;
 485
 486         rcu_read_lock();
 487         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
 488                 flush = __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr);
 489                 if (flush)
 490                         gmap_flush_tlb(gmap);
 491         }
 492         rcu_read_unlock();
 493 }
 494
 495 /**
 496  * gmap_link - set up shadow page tables to connect a host to a guest address
 497  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 498  * @gaddr: guest address
 499  * @vmaddr: vm address
 500  *
 501  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 502  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 503  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 504  * when this function gets called.
 505  */
 506 int __gmap_link(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
 507 {
 508         struct mm_struct *mm;
 509         unsigned long *table;
 510         spinlock_t *ptl;
 511         pgd_t *pgd;
 512         pud_t *pud;
 513         pmd_t *pmd;
 514         int rc;
 515
 516         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 517         /* Create higher level tables in the gmap page table */
 518         table = gmap->table;
 519         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION1) {
 520                 table += (gaddr >> 53) & 0x7ff;
 521                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 522                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY,
 523                                      gaddr & 0xffe0000000000000UL))
 524                         return -ENOMEM;
 525                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 526         }
 527         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION2) {
 528                 table += (gaddr >> 42) & 0x7ff;
 529                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 530                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY,
 531                                      gaddr & 0xfffffc0000000000UL))
 532                         return -ENOMEM;
 533                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 534         }
 535         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION3) {
 536                 table += (gaddr >> 31) & 0x7ff;
 537                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 538                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY,
 539                                      gaddr & 0xffffffff80000000UL))
 540                         return -ENOMEM;
 541                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 542         }
 543         table += (gaddr >> 20) & 0x7ff;
 544         /* Walk the parent mm page table */
 545         mm = gmap->mm;
 546         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
 547         VM_BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 548         pud = pud_offset(pgd, vmaddr);
 549         VM_BUG_ON(pud_none(*pud));
 550         pmd = pmd_offset(pud, vmaddr);
 551         VM_BUG_ON(pmd_none(*pmd));
 552         /* large pmds cannot yet be handled */
 553         if (pmd_large(*pmd))
 554                 return -EFAULT;
 555         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
 556         rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
 557         if (rc)
 558                 return rc;
 559         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
 560         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 561         if (*table == _SEGMENT_ENTRY_INVALID) {
 562                 rc = radix_tree_insert(&gmap->host_to_guest,
 563                                        vmaddr >> PMD_SHIFT, table);
 564                 if (!rc)
 565                         *table = pmd_val(*pmd);
 566         } else
 567                 rc = 0;
 568         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 569         spin_unlock(ptl);
 570         radix_tree_preload_end();
 571         return rc;
 572 }
 573
 574 /**
 575  * gmap_fault - resolve a fault on a guest address
 576  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 577  * @gaddr: guest address
 578  * @fault_flags: flags to pass down to handle_mm_fault()
 579  *
 580  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 581  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 582  */
 583 int gmap_fault(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 584                unsigned int fault_flags)
 585 {
 586         unsigned long vmaddr;
 587         int rc;
 588         bool unlocked;
 589
 590         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 591
 592 retry:
 593         unlocked = false;
 594         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 595         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
 596                 rc = vmaddr;
 597                 goto out_up;
 598         }
 599         if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, vmaddr, fault_flags,
 600                              &unlocked)) {
 601                 rc = -EFAULT;
 602                 goto out_up;
 603         }
 604         /*
 605          * In the case that fixup_user_fault unlocked the mmap_sem during
 606          * faultin redo __gmap_translate to not race with a map/unmap_segment.
 607          */
 608         if (unlocked)
 609                 goto retry;
 610
 611         rc = __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 612 out_up:
 613         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 614         return rc;
 615 }
 616 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_fault);
 617
 618 /*
 619  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
 620  */
 621 void __gmap_zap(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 622 {
 623         unsigned long vmaddr;
 624         spinlock_t *ptl;
 625         pte_t *ptep;
 626
 627         /* Find the vm address for the guest address */
 628         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 629                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 630         if (vmaddr) {
 631                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 632                 /* Get pointer to the page table entry */
 633                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, vmaddr, &ptl);
 634                 if (likely(ptep))
 635                         ptep_zap_unused(gmap->mm, vmaddr, ptep, 0);
 636                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 637         }
 638 }
 639 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
 640
 641 void gmap_discard(struct gmap *gmap, unsigned long from, unsigned long to)
 642 {
 643         unsigned long gaddr, vmaddr, size;
 644         struct vm_area_struct *vma;
 645
 646         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 647         for (gaddr = from; gaddr < to;
 648              gaddr = (gaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK) {
 649                 /* Find the vm address for the guest address */
 650                 vmaddr = (unsigned long)
 651                         radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 652                                           gaddr >> PMD_SHIFT);
 653                 if (!vmaddr)
 654                         continue;
 655                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 656                 /* Find vma in the parent mm */
 657                 vma = find_vma(gmap->mm, vmaddr);
 658                 size = min(to - gaddr, PMD_SIZE - (gaddr & ~PMD_MASK));
 659                 zap_page_range(vma, vmaddr, size, NULL);
 660         }
 661         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 662 }
 663 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
 664
 665 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
 666 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
 667
 668 /**
 669  * gmap_register_pte_notifier - register a pte invalidation callback
 670  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 671  */
 672 void gmap_register_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 673 {
 674         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 675         list_add_rcu(&nb->list, &gmap_notifier_list);
 676         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 677 }
 678 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_pte_notifier);
 679
 680 /**
 681  * gmap_unregister_pte_notifier - remove a pte invalidation callback
 682  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 683  */
 684 void gmap_unregister_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 685 {
 686         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 687         list_del_rcu(&nb->list);
 688         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 689         synchronize_rcu();
 690 }
 691 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_pte_notifier);
 692
 693 /**
 694  * gmap_call_notifier - call all registered invalidation callbacks
 695  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 696  * @start: start virtual address in the guest address space
 697  * @end: end virtual address in the guest address space
 698  */
 699 static void gmap_call_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
 700                                unsigned long end)
 701 {
 702         struct gmap_notifier *nb;
 703
 704         list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
 705                 nb->notifier_call(gmap, start, end);
 706 }
 707
 708 /**
 709  * gmap_table_walk - walk the gmap page tables
 710  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 711  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 712  * @level: page table level to stop at
 713  *
 714  * Returns a table entry pointer for the given guest address and @level
 715  * @level=0 : returns a pointer to a page table table entry (or NULL)
 716  * @level=1 : returns a pointer to a segment table entry (or NULL)
 717  * @level=2 : returns a pointer to a region-3 table entry (or NULL)
 718  * @level=3 : returns a pointer to a region-2 table entry (or NULL)
 719  * @level=4 : returns a pointer to a region-1 table entry (or NULL)
 720  *
 721  * Returns NULL if the gmap page tables could not be walked to the
 722  * requested level.
 723  *
 724  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 725  */
 726 static inline unsigned long *gmap_table_walk(struct gmap *gmap,
 727                                              unsigned long gaddr, int level)
 728 {
 729         unsigned long *table;
 730
 731         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) + 4 < (level * 4))
 732                 return NULL;
 733         if (gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed)
 734                 return NULL;
 735         if (gaddr & (-1UL << (31 + ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2)*11)))
 736                 return NULL;
 737         table = gmap->table;
 738         switch (gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
 739         case _ASCE_TYPE_REGION1:
 740                 table += (gaddr >> 53) & 0x7ff;
 741                 if (level == 4)
 742                         break;
 743                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 744                         return NULL;
 745                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 746                 /* Fallthrough */
 747         case _ASCE_TYPE_REGION2:
 748                 table += (gaddr >> 42) & 0x7ff;
 749                 if (level == 3)
 750                         break;
 751                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 752                         return NULL;
 753                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 754                 /* Fallthrough */
 755         case _ASCE_TYPE_REGION3:
 756                 table += (gaddr >> 31) & 0x7ff;
 757                 if (level == 2)
 758                         break;
 759                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 760                         return NULL;
 761                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 762                 /* Fallthrough */
 763         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
 764                 table += (gaddr >> 20) & 0x7ff;
 765                 if (level == 1)
 766                         break;
 767                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 768                         return NULL;
 769                 table = (unsigned long *)(*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
 770                 table += (gaddr >> 12) & 0xff;
 771         }
 772         return table;
 773 }
 774
 775 /**
 776  * gmap_pte_op_walk - walk the gmap page table, get the page table lock
 777  *                    and return the pte pointer
 778  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 779  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 780  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 781  *
 782  * Returns a pointer to the locked pte for a guest address, or NULL
 783  *
 784  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 785  */
 786 static pte_t *gmap_pte_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 787                                spinlock_t **ptl)
 788 {
 789         unsigned long *table;
 790
 791         if (gmap_is_shadow(gmap))
 792                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 793         /* Walk the gmap page table, lock and get pte pointer */
 794         table = gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1); /* get segment pointer */
 795         if (!table || *table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID) {
 796                 if (gmap_is_shadow(gmap))
 797                         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 798                 return NULL;
 799         }
 800         if (gmap_is_shadow(gmap)) {
 801                 *ptl = &gmap->guest_table_lock;
 802                 return pte_offset_map((pmd_t *) table, gaddr);
 803         }
 804         return pte_alloc_map_lock(gmap->mm, (pmd_t *) table, gaddr, ptl);
 805 }
 806
 807 /**
 808  * gmap_pte_op_fixup - force a page in and connect the gmap page table
 809  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 810  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 811  * @vmaddr: address in the host process address space
 812  *
 813  * Returns 0 if the caller can retry __gmap_translate (might fail again),
 814  * -ENOMEM if out of memory and -EFAULT if anything goes wrong while fixing
 815  * up or connecting the gmap page table.
 816  */
 817 static int gmap_pte_op_fixup(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 818                              unsigned long vmaddr)
 819 {
 820         struct mm_struct *mm = gmap->mm;
 821         bool unlocked = false;
 822
 823         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
 824         if (fixup_user_fault(current, mm, vmaddr, FAULT_FLAG_WRITE, &unlocked))
 825                 return -EFAULT;
 826         if (unlocked)
 827                 /* lost mmap_sem, caller has to retry __gmap_translate */
 828                 return 0;
 829         /* Connect the page tables */
 830         return __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 831 }
 832
 833 /**
 834  * gmap_pte_op_end - release the page table lock
 835  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
 836  */
 837 static void gmap_pte_op_end(spinlock_t *ptl)
 838 {
 839         spin_unlock(ptl);
 840 }
 841
 842 /*
 843  * gmap_protect_range - remove access rights to memory and set pgste bits
 844  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 845  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 846  * @len: size of area
 847  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 848  * @bits: pgste notification bits to set
 849  *
 850  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
 851  * -EFAULT if gaddr is invalid (or mapping for shadows is missing).
 852  *
 853  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
 854  *
 855  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
 856  */
 857 static int gmap_protect_range(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 858                               unsigned long len, int prot, unsigned long bits)
 859 {
 860         unsigned long vmaddr;
 861         spinlock_t *ptl;
 862         pte_t *ptep;
 863         int rc;
 864
 865         while (len) {
 866                 rc = -EAGAIN;
 867                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
 868                 if (ptep) {
 869                         rc = ptep_force_prot(gmap->mm, gaddr, ptep, prot, bits);
 870                         gmap_pte_op_end(ptl);
 871                 }
 872                 if (rc) {
 873                         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 874                         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
 875                                 return vmaddr;
 876                         rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr);
 877                         if (rc)
 878                                 return rc;
 879                         continue;
 880                 }
 881                 gaddr += PAGE_SIZE;
 882                 len -= PAGE_SIZE;
 883         }
 884         return 0;
 885 }
 886
 887 /**
 888  * gmap_mprotect_notify - change access rights for a range of ptes and
 889  *                        call the notifier if any pte changes again
 890  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 891  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 892  * @len: size of area
 893  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 894  *
 895  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists,
 896  * the new access rights could be set and the notifier could be armed.
 897  * If the gmap mapping is missing for one or more pages -EFAULT is
 898  * returned. If no memory could be allocated -ENOMEM is returned.
 899  * This function establishes missing page table entries.
 900  */
 901 int gmap_mprotect_notify(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 902                          unsigned long len, int prot)
 903 {
 904         int rc;
 905
 906         if ((gaddr & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK) || gmap_is_shadow(gmap))
 907                 return -EINVAL;
 908         if (!MACHINE_HAS_ESOP && prot == PROT_READ)
 909                 return -EINVAL;
 910         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 911         rc = gmap_protect_range(gmap, gaddr, len, prot, PGSTE_IN_BIT);
 912         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 913         return rc;
 914 }
 915 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_mprotect_notify);
 916
 917 /**
 918  * gmap_read_table - get an unsigned long value from a guest page table using
 919  *                   absolute addressing, without marking the page referenced.
 920  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 921  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 922  * @val: pointer to the unsigned long value to return
 923  *
 924  * Returns 0 if the value was read, -ENOMEM if out of memory and -EFAULT
 925  * if reading using the virtual address failed.
 926  *
 927  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read.
 928  */
 929 int gmap_read_table(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long *val)
 930 {
 931         unsigned long address, vmaddr;
 932         spinlock_t *ptl;
 933         pte_t *ptep, pte;
 934         int rc;
 935
 936         while (1) {
 937                 rc = -EAGAIN;
 938                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
 939                 if (ptep) {
 940                         pte = *ptep;
 941                         if (pte_present(pte) && (pte_val(pte) & _PAGE_READ)) {
 942                                 address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
 943                                 address += gaddr & ~PAGE_MASK;
 944                                 *val = *(unsigned long *) address;
 945                                 pte_val(*ptep) |= _PAGE_YOUNG;
 946                                 /* Do *NOT* clear the _PAGE_INVALID bit! */
 947                                 rc = 0;
 948                         }
 949                         gmap_pte_op_end(ptl);
 950                 }
 951                 if (!rc)
 952                         break;
 953                 vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 954                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
 955                         rc = vmaddr;
 956                         break;
 957                 }
 958                 rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr);
 959                 if (rc)
 960                         break;
 961         }
 962         return rc;
 963 }
 964 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_read_table);
 965
 966 /**
 967  * gmap_insert_rmap - add a rmap to the host_to_rmap radix tree
 968  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
 969  * @vmaddr: vm address associated with the rmap
 970  * @rmap: pointer to the rmap structure
 971  *
 972  * Called with the sg->guest_table_lock
 973  */
 974 static inline void gmap_insert_rmap(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
 975                                     struct gmap_rmap *rmap)
 976 {
 977         void **slot;
 978
 979         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
 980         slot = radix_tree_lookup_slot(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
 981         if (slot) {
 982                 rmap->next = radix_tree_deref_slot_protected(slot,
 983                                                         &sg->guest_table_lock);
 984                 radix_tree_replace_slot(slot, rmap);
 985         } else {
 986                 rmap->next = NULL;
 987                 radix_tree_insert(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT,
 988                                   rmap);
 989         }
 990 }
 991
 992 /**
 993  * gmap_protect_rmap - modify access rights to memory and create an rmap
 994  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
 995  * @raddr: rmap address in the shadow gmap
 996  * @paddr: address in the parent guest address space
 997  * @len: length of the memory area to protect
 998  * @prot: indicates access rights: none, read-only or read-write
 999  *
1000  * Returns 0 if successfully protected and the rmap was created, -ENOMEM
1001  * if out of memory and -EFAULT if paddr is invalid.
1002  */
1003 static int gmap_protect_rmap(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1004                              unsigned long paddr, unsigned long len, int prot)
1005 {
1006         struct gmap *parent;
1007         struct gmap_rmap *rmap;
1008         unsigned long vmaddr;
1009         spinlock_t *ptl;
1010         pte_t *ptep;
1011         int rc;
1012
1013         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1014         parent = sg->parent;
1015         while (len) {
1016                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1017                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1018                         return vmaddr;
1019                 rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
1020                 if (!rmap)
1021                         return -ENOMEM;
1022                 rmap->raddr = raddr;
1023                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1024                 if (rc) {
1025                         kfree(rmap);
1026                         return rc;
1027                 }
1028                 rc = -EAGAIN;
1029                 ptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1030                 if (ptep) {
1031                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1032                         rc = ptep_force_prot(parent->mm, paddr, ptep, prot,
1033                                              PGSTE_VSIE_BIT);
1034                         if (!rc)
1035                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1036                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1037                         gmap_pte_op_end(ptl);
1038                 }
1039                 radix_tree_preload_end();
1040                 if (rc) {
1041                         kfree(rmap);
1042                         rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr);
1043                         if (rc)
1044                                 return rc;
1045                         continue;
1046                 }
1047                 paddr += PAGE_SIZE;
1048                 len -= PAGE_SIZE;
1049         }
1050         return 0;
1051 }
1052
1053 #define _SHADOW_RMAP_MASK       0x7
1054 #define _SHADOW_RMAP_REGION1    0x5
1055 #define _SHADOW_RMAP_REGION2    0x4
1056 #define _SHADOW_RMAP_REGION3    0x3
1057 #define _SHADOW_RMAP_SEGMENT    0x2
1058 #define _SHADOW_RMAP_PGTABLE    0x1
1059
1060 /**
1061  * gmap_idte_one - invalidate a single region or segment table entry
1062  * @asce: region or segment table *origin* + table-type bits
1063  * @vaddr: virtual address to identify the table entry to flush
1064  *
1065  * The invalid bit of a single region or segment table entry is set
1066  * and the associated TLB entries depending on the entry are flushed.
1067  * The table-type of the @asce identifies the portion of the @vaddr
1068  * that is used as the invalidation index.
1069  */
1070 static inline void gmap_idte_one(unsigned long asce, unsigned long vaddr)
1071 {
1072         asm volatile(
1073                 "       .insn   rrf,0xb98e0000,%0,%1,0,0"
1074                 : : "a" (asce), "a" (vaddr) : "cc", "memory");
1075 }
1076
1077 /**
1078  * gmap_unshadow_page - remove a page from a shadow page table
1079  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1080  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1081  *
1082  * Called with the sg->guest_table_lock
1083  */
1084 static void gmap_unshadow_page(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1085 {
1086         unsigned long *table;
1087
1088         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1089         table = gmap_table_walk(sg, raddr, 0); /* get page table pointer */
1090         if (!table || *table & _PAGE_INVALID)
1091                 return;
1092         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + (1UL << 12) - 1);
1093         ptep_unshadow_pte(sg->mm, raddr, (pte_t *) table);
1094 }
1095
1096 /**
1097  * __gmap_unshadow_pgt - remove all entries from a shadow page table
1098  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1099  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1100  * @pgt: pointer to the start of a shadow page table
1101  *
1102  * Called with the sg->guest_table_lock
1103  */
1104 static void __gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1105                                 unsigned long *pgt)
1106 {
1107         int i;
1108
1109         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1110         for (i = 0; i < 256; i++, raddr += 1UL << 12)
1111                 pgt[i] = _PAGE_INVALID;
1112 }
1113
1114 /**
1115  * gmap_unshadow_pgt - remove a shadow page table from a segment entry
1116  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1117  * @raddr: address in the shadow guest address space
1118  *
1119  * Called with the sg->guest_table_lock
1120  */
1121 static void gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1122 {
1123         unsigned long sto, *ste, *pgt;
1124         struct page *page;
1125
1126         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1127         ste = gmap_table_walk(sg, raddr, 1); /* get segment pointer */
1128         if (!ste || !(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1129                 return;
1130         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + (1UL << 20) - 1);
1131         sto = (unsigned long) (ste - ((raddr >> 20) & 0x7ff));
1132         gmap_idte_one(sto | _ASCE_TYPE_SEGMENT, raddr);
1133         pgt = (unsigned long *)(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
1134         *ste = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1135         __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1136         /* Free page table */
1137         page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1138         list_del(&page->lru);
1139         page_table_free_pgste(page);
1140 }
1141
1142 /**
1143  * __gmap_unshadow_sgt - remove all entries from a shadow segment table
1144  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1145  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1146  * @sgt: pointer to the start of a shadow segment table
1147  *
1148  * Called with the sg->guest_table_lock
1149  */
1150 static void __gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1151                                 unsigned long *sgt)
1152 {
1153         unsigned long asce, *pgt;
1154         struct page *page;
1155         int i;
1156
1157         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1158         asce = (unsigned long) sgt | _ASCE_TYPE_SEGMENT;
1159         for (i = 0; i < 2048; i++, raddr += 1UL << 20) {
1160                 if (!(sgt[i] & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1161                         continue;
1162                 pgt = (unsigned long *)(sgt[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1163                 sgt[i] = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1164                 __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1165                 /* Free page table */
1166                 page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1167                 list_del(&page->lru);
1168                 page_table_free_pgste(page);
1169         }
1170 }
1171
1172 /**
1173  * gmap_unshadow_sgt - remove a shadow segment table from a region-3 entry
1174  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1175  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1176  *
1177  * Called with the shadow->guest_table_lock
1178  */
1179 static void gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1180 {
1181         unsigned long r3o, *r3e, *sgt;
1182         struct page *page;
1183
1184         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1185         r3e = gmap_table_walk(sg, raddr, 2); /* get region-3 pointer */
1186         if (!r3e || !(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1187                 return;
1188         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + (1UL << 31) - 1);
1189         r3o = (unsigned long) (r3e - ((raddr >> 31) & 0x7ff));
1190         gmap_idte_one(r3o | _ASCE_TYPE_REGION3, raddr);
1191         sgt = (unsigned long *)(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1192         *r3e = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1193         __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1194         /* Free segment table */
1195         page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1196         list_del(&page->lru);
1197         __free_pages(page, 2);
1198 }
1199
1200 /**
1201  * __gmap_unshadow_r3t - remove all entries from a shadow region-3 table
1202  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1203  * @raddr: address in the shadow guest address space
1204  * @r3t: pointer to the start of a shadow region-3 table
1205  *
1206  * Called with the sg->guest_table_lock
1207  */
1208 static void __gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1209                                 unsigned long *r3t)
1210 {
1211         unsigned long asce, *sgt;
1212         struct page *page;
1213         int i;
1214
1215         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1216         asce = (unsigned long) r3t | _ASCE_TYPE_REGION3;
1217         for (i = 0; i < 2048; i++, raddr += 1UL << 31) {
1218                 if (!(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1219                         continue;
1220                 sgt = (unsigned long *)(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1221                 r3t[i] = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1222                 __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1223                 /* Free segment table */
1224                 page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1225                 list_del(&page->lru);
1226                 __free_pages(page, 2);
1227         }
1228 }
1229
1230 /**
1231  * gmap_unshadow_r3t - remove a shadow region-3 table from a region-2 entry
1232  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1233  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1234  *
1235  * Called with the sg->guest_table_lock
1236  */
1237 static void gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1238 {
1239         unsigned long r2o, *r2e, *r3t;
1240         struct page *page;
1241
1242         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1243         r2e = gmap_table_walk(sg, raddr, 3); /* get region-2 pointer */
1244         if (!r2e || !(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1245                 return;
1246         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + (1UL << 42) - 1);
1247         r2o = (unsigned long) (r2e - ((raddr >> 42) & 0x7ff));
1248         gmap_idte_one(r2o | _ASCE_TYPE_REGION2, raddr);
1249         r3t = (unsigned long *)(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1250         *r2e = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1251         __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1252         /* Free region 3 table */
1253         page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1254         list_del(&page->lru);
1255         __free_pages(page, 2);
1256 }
1257
1258 /**
1259  * __gmap_unshadow_r2t - remove all entries from a shadow region-2 table
1260  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1261  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1262  * @r2t: pointer to the start of a shadow region-2 table
1263  *
1264  * Called with the sg->guest_table_lock
1265  */
1266 static void __gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1267                                 unsigned long *r2t)
1268 {
1269         unsigned long asce, *r3t;
1270         struct page *page;
1271         int i;
1272
1273         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1274         asce = (unsigned long) r2t | _ASCE_TYPE_REGION2;
1275         for (i = 0; i < 2048; i++, raddr += 1UL << 42) {
1276                 if (!(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1277                         continue;
1278                 r3t = (unsigned long *)(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1279                 r2t[i] = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1280                 __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1281                 /* Free region 3 table */
1282                 page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1283                 list_del(&page->lru);
1284                 __free_pages(page, 2);
1285         }
1286 }
1287
1288 /**
1289  * gmap_unshadow_r2t - remove a shadow region-2 table from a region-1 entry
1290  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1291  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1292  *
1293  * Called with the sg->guest_table_lock
1294  */
1295 static void gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1296 {
1297         unsigned long r1o, *r1e, *r2t;
1298         struct page *page;
1299
1300         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1301         r1e = gmap_table_walk(sg, raddr, 4); /* get region-1 pointer */
1302         if (!r1e || !(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1303                 return;
1304         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + (1UL << 53) - 1);
1305         r1o = (unsigned long) (r1e - ((raddr >> 53) & 0x7ff));
1306         gmap_idte_one(r1o | _ASCE_TYPE_REGION1, raddr);
1307         r2t = (unsigned long *)(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1308         *r1e = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1309         __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1310         /* Free region 2 table */
1311         page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1312         list_del(&page->lru);
1313         __free_pages(page, 2);
1314 }
1315
1316 /**
1317  * __gmap_unshadow_r1t - remove all entries from a shadow region-1 table
1318  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1319  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1320  * @r1t: pointer to the start of a shadow region-1 table
1321  *
1322  * Called with the shadow->guest_table_lock
1323  */
1324 static void __gmap_unshadow_r1t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1325                                 unsigned long *r1t)
1326 {
1327         unsigned long asce, *r2t;
1328         struct page *page;
1329         int i;
1330
1331         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1332         asce = (unsigned long) r1t | _ASCE_TYPE_REGION1;
1333         for (i = 0; i < 2048; i++, raddr += 1UL << 53) {
1334                 if (!(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1335                         continue;
1336                 r2t = (unsigned long *)(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1337                 __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1338                 /* Clear entry and flush translation r1t -> r2t */
1339                 gmap_idte_one(asce, raddr);
1340                 r1t[i] = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1341                 /* Free region 2 table */
1342                 page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1343                 list_del(&page->lru);
1344                 __free_pages(page, 2);
1345         }
1346 }
1347
1348 /**
1349  * gmap_unshadow - remove a shadow page table completely
1350  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1351  *
1352  * Called with sg->guest_table_lock
1353  */
1354 static void gmap_unshadow(struct gmap *sg)
1355 {
1356         unsigned long *table;
1357
1358         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1359         if (sg->removed)
1360                 return;
1361         sg->removed = 1;
1362         gmap_call_notifier(sg, 0, -1UL);
1363         gmap_flush_tlb(sg);
1364         table = (unsigned long *)(sg->asce & _ASCE_ORIGIN);
1365         switch (sg->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
1366         case _ASCE_TYPE_REGION1:
1367                 __gmap_unshadow_r1t(sg, 0, table);
1368                 break;
1369         case _ASCE_TYPE_REGION2:
1370                 __gmap_unshadow_r2t(sg, 0, table);
1371                 break;
1372         case _ASCE_TYPE_REGION3:
1373                 __gmap_unshadow_r3t(sg, 0, table);
1374                 break;
1375         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
1376                 __gmap_unshadow_sgt(sg, 0, table);
1377                 break;
1378         }
1379 }
1380
1381 /**
1382  * gmap_find_shadow - find a specific asce in the list of shadow tables
1383  * @parent: pointer to the parent gmap
1384  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1385  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1386  *
1387  * Returns the pointer to a gmap if a shadow table with the given asce is
1388  * already available, ERR_PTR(-EAGAIN) if another one is just being created,
1389  * otherwise NULL
1390  */
1391 static struct gmap *gmap_find_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1392                                      int edat_level)
1393 {
1394         struct gmap *sg;
1395
1396         list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1397                 if (sg->orig_asce != asce || sg->edat_level != edat_level ||
1398                     sg->removed)
1399                         continue;
1400                 if (!sg->initialized)
1401                         return ERR_PTR(-EAGAIN);
1402                 atomic_inc(&sg->ref_count);
1403                 return sg;
1404         }
1405         return NULL;
1406 }
1407
1408 /**
1409  * gmap_shadow - create/find a shadow guest address space
1410  * @parent: pointer to the parent gmap
1411  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1412  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1413  *
1414  * The pages of the top level page table referred by the asce parameter
1415  * will be set to read-only and marked in the PGSTEs of the kvm process.
1416  * The shadow table will be removed automatically on any change to the
1417  * PTE mapping for the source table.
1418  *
1419  * Returns a guest address space structure, ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory,
1420  * ERR_PTR(-EAGAIN) if the caller has to retry and ERR_PTR(-EFAULT) if the
1421  * parent gmap table could not be protected.
1422  */
1423 struct gmap *gmap_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1424                          int edat_level)
1425 {
1426         struct gmap *sg, *new;
1427         unsigned long limit;
1428         int rc;
1429
1430         BUG_ON(gmap_is_shadow(parent));
1431         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1432         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1433         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1434         if (sg)
1435                 return sg;
1436         /* Create a new shadow gmap */
1437         limit = -1UL >> (33 - (((asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2) * 11));
1438         new = gmap_alloc(limit);
1439         if (!new)
1440                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1441         new->mm = parent->mm;
1442         new->parent = gmap_get(parent);
1443         new->orig_asce = asce;
1444         new->edat_level = edat_level;
1445         new->initialized = false;
1446         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1447         /* Recheck if another CPU created the same shadow */
1448         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1449         if (sg) {
1450                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1451                 gmap_free(new);
1452                 return sg;
1453         }
1454         atomic_set(&new->ref_count, 2);
1455         list_add(&new->list, &parent->children);
1456         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1457         /* protect after insertion, so it will get properly invalidated */
1458         down_read(&parent->mm->mmap_sem);
1459         rc = gmap_protect_range(parent, asce & _ASCE_ORIGIN,
1460                                 ((asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * 4096,
1461                                 PROT_READ, PGSTE_VSIE_BIT);
1462         up_read(&parent->mm->mmap_sem);
1463         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1464         new->initialized = true;
1465         if (rc) {
1466                 list_del(&new->list);
1467                 gmap_free(new);
1468                 new = ERR_PTR(rc);
1469         }
1470         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1471         return new;
1472 }
1473 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow);
1474
1475 /**
1476  * gmap_shadow_r2t - create an empty shadow region 2 table
1477  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1478  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1479  * @r2t: parent gmap address of the region 2 table to get shadowed
1480  *
1481  * The r2t parameter specifies the address of the source table. The
1482  * four pages of the source table are made read-only in the parent gmap
1483  * address space. A write to the source table area @r2t will automatically
1484  * remove the shadow r2 table and all of its decendents.
1485  *
1486  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1487  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1488  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1489  *
1490  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1491  */
1492 int gmap_shadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r2t)
1493 {
1494         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1495         unsigned long *s_r2t, *table;
1496         struct page *page;
1497         int rc;
1498
1499         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1500         /* Allocate a shadow region second table */
1501         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, 2);
1502         if (!page)
1503                 return -ENOMEM;
1504         page->index = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1505         s_r2t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1506         /* Install shadow region second table */
1507         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1508         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4); /* get region-1 pointer */
1509         if (!table) {
1510                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1511                 goto out_free;
1512         }
1513         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1514                 rc = 0;                 /* Already established */
1515                 goto out_free;
1516         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1517                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1518                 goto out_free;
1519         }
1520         crst_table_init(s_r2t, _REGION2_ENTRY_EMPTY);
1521         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1522         *table = (unsigned long) s_r2t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1523                  _REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1524         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1525         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1526         /* Make r2t read-only in parent gmap page table */
1527         raddr = (saddr & 0xffe0000000000000UL) | _SHADOW_RMAP_REGION1;
1528         origin = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1529         offset = ((r2t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * 4096;
1530         len = ((r2t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * 4096 - offset;
1531         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len, PROT_READ);
1532         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1533         if (!rc) {
1534                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4);
1535                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1536                               (unsigned long) s_r2t)
1537                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1538                 else
1539                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1540         } else {
1541                 gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
1542         }
1543         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1544         return rc;
1545 out_free:
1546         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1547         __free_pages(page, 2);
1548         return rc;
1549 }
1550 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r2t);
1551
1552 /**
1553  * gmap_shadow_r3t - create a shadow region 3 table
1554  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1555  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1556  * @r3t: parent gmap address of the region 3 table to get shadowed
1557  *
1558  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1559  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1560  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1561  *
1562  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1563  */
1564 int gmap_shadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r3t)
1565 {
1566         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1567         unsigned long *s_r3t, *table;
1568         struct page *page;
1569         int rc;
1570
1571         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1572         /* Allocate a shadow region second table */
1573         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, 2);
1574         if (!page)
1575                 return -ENOMEM;
1576         page->index = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1577         s_r3t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1578         /* Install shadow region second table */
1579         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1580         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3); /* get region-2 pointer */
1581         if (!table) {
1582                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1583                 goto out_free;
1584         }
1585         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1586                 rc = 0;                 /* Already established */
1587                 goto out_free;
1588         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1589                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1590         }
1591         crst_table_init(s_r3t, _REGION3_ENTRY_EMPTY);
1592         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1593         *table = (unsigned long) s_r3t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1594                  _REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1595         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1596         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1597         /* Make r3t read-only in parent gmap page table */
1598         raddr = (saddr & 0xfffffc0000000000UL) | _SHADOW_RMAP_REGION2;
1599         origin = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1600         offset = ((r3t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * 4096;
1601         len = ((r3t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * 4096 - offset;
1602         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len, PROT_READ);
1603         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1604         if (!rc) {
1605                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3);
1606                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1607                               (unsigned long) s_r3t)
1608                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1609                 else
1610                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1611         } else {
1612                 gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
1613         }
1614         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1615         return rc;
1616 out_free:
1617         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1618         __free_pages(page, 2);
1619         return rc;
1620 }
1621 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r3t);
1622
1623 /**
1624  * gmap_shadow_sgt - create a shadow segment table
1625  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1626  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1627  * @sgt: parent gmap address of the segment table to get shadowed
1628  *
1629  * Returns: 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1630  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1631  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1632  *
1633  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1634  */
1635 int gmap_shadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long sgt)
1636 {
1637         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1638         unsigned long *s_sgt, *table;
1639         struct page *page;
1640         int rc;
1641
1642         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1643         /* Allocate a shadow segment table */
1644         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, 2);
1645         if (!page)
1646                 return -ENOMEM;
1647         page->index = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1648         s_sgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1649         /* Install shadow region second table */
1650         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1651         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2); /* get region-3 pointer */
1652         if (!table) {
1653                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1654                 goto out_free;
1655         }
1656         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1657                 rc = 0;                 /* Already established */
1658                 goto out_free;
1659         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1660                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1661                 goto out_free;
1662         }
1663         crst_table_init(s_sgt, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
1664         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1665         *table = (unsigned long) s_sgt | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1666                  _REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1667         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1668         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1669         /* Make sgt read-only in parent gmap page table */
1670         raddr = (saddr & 0xffffffff80000000UL) | _SHADOW_RMAP_REGION3;
1671         origin = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1672         offset = ((sgt & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * 4096;
1673         len = ((sgt & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * 4096 - offset;
1674         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len, PROT_READ);
1675         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1676         if (!rc) {
1677                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2);
1678                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1679                               (unsigned long) s_sgt)
1680                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1681                 else
1682                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1683         } else {
1684                 gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
1685         }
1686         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1687         return rc;
1688 out_free:
1689         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1690         __free_pages(page, 2);
1691         return rc;
1692 }
1693 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_sgt);
1694
1695 /**
1696  * gmap_shadow_lookup_pgtable - find a shadow page table
1697  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1698  * @saddr: the address in the shadow aguest address space
1699  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1700  * @dat_protection: if the pgtable is marked as protected by dat
1701  *
1702  * Returns 0 if the shadow page table was found and -EAGAIN if the page
1703  * table was not found.
1704  *
1705  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1706  */
1707 int gmap_shadow_pgt_lookup(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
1708                            unsigned long *pgt, int *dat_protection)
1709 {
1710         unsigned long *table;
1711         struct page *page;
1712         int rc;
1713
1714         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1715         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1716         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
1717         if (table && !(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
1718                 /* Shadow page tables are full pages (pte+pgste) */
1719                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
1720                 *pgt = page->index;
1721                 *dat_protection = !!(*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
1722                 rc = 0;
1723         } else  {
1724                 rc = -EAGAIN;
1725         }
1726         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1727         return rc;
1728
1729 }
1730 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt_lookup);
1731
1732 /**
1733  * gmap_shadow_pgt - instantiate a shadow page table
1734  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1735  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1736  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1737  *
1738  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1739  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory,
1740  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved and
1741  *
1742  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read
1743  */
1744 int gmap_shadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long pgt)
1745 {
1746         unsigned long raddr, origin;
1747         unsigned long *s_pgt, *table;
1748         struct page *page;
1749         int rc;
1750
1751         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1752         /* Allocate a shadow page table */
1753         page = page_table_alloc_pgste(sg->mm);
1754         if (!page)
1755                 return -ENOMEM;
1756         page->index = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
1757         s_pgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1758         /* Install shadow page table */
1759         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1760         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
1761         if (!table) {
1762                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1763                 goto out_free;
1764         }
1765         if (!(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
1766                 rc = 0;                 /* Already established */
1767                 goto out_free;
1768         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) {
1769                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1770                 goto out_free;
1771         }
1772         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1773         *table = (unsigned long) s_pgt | _SEGMENT_ENTRY |
1774                  (pgt & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT) | _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
1775         list_add(&page->lru, &sg->pt_list);
1776         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1777         /* Make pgt read-only in parent gmap page table (not the pgste) */
1778         raddr = (saddr & 0xfffffffffff00000UL) | _SHADOW_RMAP_SEGMENT;
1779         origin = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & PAGE_MASK;
1780         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin, PAGE_SIZE, PROT_READ);
1781         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1782         if (!rc) {
1783                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1);
1784                 if (!table || (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) !=
1785                               (unsigned long) s_pgt)
1786                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1787                 else
1788                         *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
1789         } else {
1790                 gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
1791         }
1792         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1793         return rc;
1794 out_free:
1795         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1796         page_table_free_pgste(page);
1797         return rc;
1798
1799 }
1800 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt);
1801
1802 /**
1803  * gmap_shadow_page - create a shadow page mapping
1804  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1805  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1806  * @pte: pte in parent gmap address space to get shadowed
1807  *
1808  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1809  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1810  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1811  *
1812  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1813  */
1814 int gmap_shadow_page(struct gmap *sg, unsigned long saddr, pte_t pte)
1815 {
1816         struct gmap *parent;
1817         struct gmap_rmap *rmap;
1818         unsigned long vmaddr, paddr;
1819         spinlock_t *ptl;
1820         pte_t *sptep, *tptep;
1821         int rc;
1822
1823         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1824         parent = sg->parent;
1825
1826         rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
1827         if (!rmap)
1828                 return -ENOMEM;
1829         rmap->raddr = (saddr & PAGE_MASK) | _SHADOW_RMAP_PGTABLE;
1830
1831         while (1) {
1832                 paddr = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
1833                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1834                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
1835                         rc = vmaddr;
1836                         break;
1837                 }
1838                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1839                 if (rc)
1840                         break;
1841                 rc = -EAGAIN;
1842                 sptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1843                 if (sptep) {
1844                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1845                         /* Get page table pointer */
1846                         tptep = (pte_t *) gmap_table_walk(sg, saddr, 0);
1847                         if (!tptep) {
1848                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1849                                 gmap_pte_op_end(ptl);
1850                                 radix_tree_preload_end();
1851                                 break;
1852                         }
1853                         rc = ptep_shadow_pte(sg->mm, saddr, sptep, tptep, pte);
1854                         if (rc > 0) {
1855                                 /* Success and a new mapping */
1856                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1857                                 rmap = NULL;
1858                                 rc = 0;
1859                         }
1860                         gmap_pte_op_end(ptl);
1861                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1862                 }
1863                 radix_tree_preload_end();
1864                 if (!rc)
1865                         break;
1866                 rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr);
1867                 if (rc)
1868                         break;
1869         }
1870         kfree(rmap);
1871         return rc;
1872 }
1873 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_page);
1874
1875 /**
1876  * gmap_shadow_notify - handle notifications for shadow gmap
1877  *
1878  * Called with sg->parent->shadow_lock.
1879  */
1880 static void gmap_shadow_notify(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
1881                                unsigned long offset, pte_t *pte)
1882 {
1883         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
1884         unsigned long gaddr, start, end, bits, raddr;
1885         unsigned long *table;
1886
1887         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1888         spin_lock(&sg->parent->guest_table_lock);
1889         table = radix_tree_lookup(&sg->parent->host_to_guest,
1890                                   vmaddr >> PMD_SHIFT);
1891         gaddr = table ? __gmap_segment_gaddr(table) + offset : 0;
1892         spin_unlock(&sg->parent->guest_table_lock);
1893         if (!table)
1894                 return;
1895
1896         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1897         if (sg->removed) {
1898                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1899                 return;
1900         }
1901         /* Check for top level table */
1902         start = sg->orig_asce & _ASCE_ORIGIN;
1903         end = start + ((sg->orig_asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * 4096;
1904         if (gaddr >= start && gaddr < end) {
1905                 /* The complete shadow table has to go */
1906                 gmap_unshadow(sg);
1907                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1908                 list_del(&sg->list);
1909                 gmap_put(sg);
1910                 return;
1911         }
1912         /* Remove the page table tree from on specific entry */
1913         head = radix_tree_delete(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> 12);
1914         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head) {
1915                 bits = rmap->raddr & _SHADOW_RMAP_MASK;
1916                 raddr = rmap->raddr ^ bits;
1917                 switch (bits) {
1918                 case _SHADOW_RMAP_REGION1:
1919                         gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
1920                         break;
1921                 case _SHADOW_RMAP_REGION2:
1922                         gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
1923                         break;
1924                 case _SHADOW_RMAP_REGION3:
1925                         gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
1926                         break;
1927                 case _SHADOW_RMAP_SEGMENT:
1928                         gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
1929                         break;
1930                 case _SHADOW_RMAP_PGTABLE:
1931                         gmap_unshadow_page(sg, raddr);
1932                         break;
1933                 }
1934                 kfree(rmap);
1935         }
1936         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1937 }
1938
1939 /**
1940  * ptep_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
1941  * @mm: pointer to the process mm_struct
1942  * @addr: virtual address in the process address space
1943  * @pte: pointer to the page table entry
1944  * @bits: bits from the pgste that caused the notify call
1945  *
1946  * This function is assumed to be called with the page table lock held
1947  * for the pte to notify.
1948  */
1949 void ptep_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
1950                  pte_t *pte, unsigned long bits)
1951 {
1952         unsigned long offset, gaddr;
1953         unsigned long *table;
1954         struct gmap *gmap, *sg, *next;
1955
1956         offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
1957         offset = offset * (4096 / sizeof(pte_t));
1958         rcu_read_lock();
1959         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
1960                 if (!list_empty(&gmap->children) && (bits & PGSTE_VSIE_BIT)) {
1961                         spin_lock(&gmap->shadow_lock);
1962                         list_for_each_entry_safe(sg, next,
1963                                                  &gmap->children, list)
1964                                 gmap_shadow_notify(sg, vmaddr, offset, pte);
1965                         spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
1966                 }
1967                 if (!(bits & PGSTE_IN_BIT))
1968                         continue;
1969                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
1970                 table = radix_tree_lookup(&gmap->host_to_guest,
1971                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
1972                 if (table)
1973                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(table) + offset;
1974                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
1975                 if (table)
1976                         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + PAGE_SIZE - 1);
1977         }
1978         rcu_read_unlock();
1979 }
1980 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_notify);
1981
1982 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
1983 {
1984 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1985         struct vm_area_struct *vma;
1986         unsigned long addr;
1987
1988         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
1989                 for (addr = vma->vm_start;
1990                      addr < vma->vm_end;
1991                      addr += PAGE_SIZE)
1992                         follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
1993                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
1994                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1995         }
1996         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1997 #endif
1998 }
1999
2000 /*
2001  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
2002  */
2003 int s390_enable_sie(void)
2004 {
2005         struct mm_struct *mm = current->mm;
2006
2007         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
2008         if (mm_has_pgste(mm))
2009                 return 0;
2010         /* Fail if the page tables are 2K */
2011         if (!mm_alloc_pgste(mm))
2012                 return -EINVAL;
2013         down_write(&mm->mmap_sem);
2014         mm->context.has_pgste = 1;
2015         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
2016         thp_split_mm(mm);
2017         up_write(&mm->mmap_sem);
2018         return 0;
2019 }
2020 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
2021
2022 /*
2023  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
2024  * keys with the default key.
2025  */
2026 static int __s390_enable_skey(pte_t *pte, unsigned long addr,
2027                               unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2028 {
2029         /*
2030          * Remove all zero page mappings,
2031          * after establishing a policy to forbid zero page mappings
2032          * following faults for that page will get fresh anonymous pages
2033          */
2034         if (is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
2035                 ptep_xchg_direct(walk->mm, addr, pte, __pte(_PAGE_INVALID));
2036         /* Clear storage key */
2037         ptep_zap_key(walk->mm, addr, pte);
2038         return 0;
2039 }
2040
2041 int s390_enable_skey(void)
2042 {
2043         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_enable_skey };
2044         struct mm_struct *mm = current->mm;
2045         struct vm_area_struct *vma;
2046         int rc = 0;
2047
2048         down_write(&mm->mmap_sem);
2049         if (mm_use_skey(mm))
2050                 goto out_up;
2051
2052         mm->context.use_skey = 1;
2053         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
2054                 if (ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
2055                                 MADV_UNMERGEABLE, &vma->vm_flags)) {
2056                         mm->context.use_skey = 0;
2057                         rc = -ENOMEM;
2058                         goto out_up;
2059                 }
2060         }
2061         mm->def_flags &= ~VM_MERGEABLE;
2062
2063         walk.mm = mm;
2064         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2065
2066 out_up:
2067         up_write(&mm->mmap_sem);
2068         return rc;
2069 }
2070 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
2071
2072 /*
2073  * Reset CMMA state, make all pages stable again.
2074  */
2075 static int __s390_reset_cmma(pte_t *pte, unsigned long addr,
2076                              unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2077 {
2078         ptep_zap_unused(walk->mm, addr, pte, 1);
2079         return 0;
2080 }
2081
2082 void s390_reset_cmma(struct mm_struct *mm)
2083 {
2084         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_reset_cmma };
2085
2086         down_write(&mm->mmap_sem);
2087         walk.mm = mm;
2088         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2089         up_write(&mm->mmap_sem);
2090 }
2091 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_cmma);