ASoC: ab8500-codec: don't export static symbol
[cascardo/linux.git] / arch / arm / kvm / mmu.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2012 - Virtual Open Systems and Columbia University
3  * Author: Christoffer Dall <c.dall@virtualopensystems.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
17  */
18
19 #include <linux/mman.h>
20 #include <linux/kvm_host.h>
21 #include <linux/io.h>
22 #include <linux/hugetlb.h>
23 #include <trace/events/kvm.h>
24 #include <asm/pgalloc.h>
25 #include <asm/cacheflush.h>
26 #include <asm/kvm_arm.h>
27 #include <asm/kvm_mmu.h>
28 #include <asm/kvm_mmio.h>
29 #include <asm/kvm_asm.h>
30 #include <asm/kvm_emulate.h>
31
32 #include "trace.h"
33
34 extern char  __hyp_idmap_text_start[], __hyp_idmap_text_end[];
35
36 static pgd_t *boot_hyp_pgd;
37 static pgd_t *hyp_pgd;
38 static DEFINE_MUTEX(kvm_hyp_pgd_mutex);
39
40 static void *init_bounce_page;
41 static unsigned long hyp_idmap_start;
42 static unsigned long hyp_idmap_end;
43 static phys_addr_t hyp_idmap_vector;
44
45 #define hyp_pgd_order get_order(PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
46
47 #define kvm_pmd_huge(_x)        (pmd_huge(_x) || pmd_trans_huge(_x))
48 #define kvm_pud_huge(_x)        pud_huge(_x)
49
50 #define KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP         (1UL << 0)
51 #define KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE      (1UL << 1)
52
53 static bool memslot_is_logging(struct kvm_memory_slot *memslot)
54 {
55         return memslot->dirty_bitmap && !(memslot->flags & KVM_MEM_READONLY);
56 }
57
58 /**
59  * kvm_flush_remote_tlbs() - flush all VM TLB entries for v7/8
60  * @kvm:        pointer to kvm structure.
61  *
62  * Interface to HYP function to flush all VM TLB entries
63  */
64 void kvm_flush_remote_tlbs(struct kvm *kvm)
65 {
66         kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid, kvm);
67 }
68
69 static void kvm_tlb_flush_vmid_ipa(struct kvm *kvm, phys_addr_t ipa)
70 {
71         /*
72          * This function also gets called when dealing with HYP page
73          * tables. As HYP doesn't have an associated struct kvm (and
74          * the HYP page tables are fairly static), we don't do
75          * anything there.
76          */
77         if (kvm)
78                 kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid_ipa, kvm, ipa);
79 }
80
81 /*
82  * D-Cache management functions. They take the page table entries by
83  * value, as they are flushing the cache using the kernel mapping (or
84  * kmap on 32bit).
85  */
86 static void kvm_flush_dcache_pte(pte_t pte)
87 {
88         __kvm_flush_dcache_pte(pte);
89 }
90
91 static void kvm_flush_dcache_pmd(pmd_t pmd)
92 {
93         __kvm_flush_dcache_pmd(pmd);
94 }
95
96 static void kvm_flush_dcache_pud(pud_t pud)
97 {
98         __kvm_flush_dcache_pud(pud);
99 }
100
101 /**
102  * stage2_dissolve_pmd() - clear and flush huge PMD entry
103  * @kvm:        pointer to kvm structure.
104  * @addr:       IPA
105  * @pmd:        pmd pointer for IPA
106  *
107  * Function clears a PMD entry, flushes addr 1st and 2nd stage TLBs. Marks all
108  * pages in the range dirty.
109  */
110 static void stage2_dissolve_pmd(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr, pmd_t *pmd)
111 {
112         if (!kvm_pmd_huge(*pmd))
113                 return;
114
115         pmd_clear(pmd);
116         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
117         put_page(virt_to_page(pmd));
118 }
119
120 static int mmu_topup_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
121                                   int min, int max)
122 {
123         void *page;
124
125         BUG_ON(max > KVM_NR_MEM_OBJS);
126         if (cache->nobjs >= min)
127                 return 0;
128         while (cache->nobjs < max) {
129                 page = (void *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
130                 if (!page)
131                         return -ENOMEM;
132                 cache->objects[cache->nobjs++] = page;
133         }
134         return 0;
135 }
136
137 static void mmu_free_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *mc)
138 {
139         while (mc->nobjs)
140                 free_page((unsigned long)mc->objects[--mc->nobjs]);
141 }
142
143 static void *mmu_memory_cache_alloc(struct kvm_mmu_memory_cache *mc)
144 {
145         void *p;
146
147         BUG_ON(!mc || !mc->nobjs);
148         p = mc->objects[--mc->nobjs];
149         return p;
150 }
151
152 static void clear_pgd_entry(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd, phys_addr_t addr)
153 {
154         pud_t *pud_table __maybe_unused = pud_offset(pgd, 0);
155         pgd_clear(pgd);
156         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
157         pud_free(NULL, pud_table);
158         put_page(virt_to_page(pgd));
159 }
160
161 static void clear_pud_entry(struct kvm *kvm, pud_t *pud, phys_addr_t addr)
162 {
163         pmd_t *pmd_table = pmd_offset(pud, 0);
164         VM_BUG_ON(pud_huge(*pud));
165         pud_clear(pud);
166         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
167         pmd_free(NULL, pmd_table);
168         put_page(virt_to_page(pud));
169 }
170
171 static void clear_pmd_entry(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd, phys_addr_t addr)
172 {
173         pte_t *pte_table = pte_offset_kernel(pmd, 0);
174         VM_BUG_ON(kvm_pmd_huge(*pmd));
175         pmd_clear(pmd);
176         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
177         pte_free_kernel(NULL, pte_table);
178         put_page(virt_to_page(pmd));
179 }
180
181 /*
182  * Unmapping vs dcache management:
183  *
184  * If a guest maps certain memory pages as uncached, all writes will
185  * bypass the data cache and go directly to RAM.  However, the CPUs
186  * can still speculate reads (not writes) and fill cache lines with
187  * data.
188  *
189  * Those cache lines will be *clean* cache lines though, so a
190  * clean+invalidate operation is equivalent to an invalidate
191  * operation, because no cache lines are marked dirty.
192  *
193  * Those clean cache lines could be filled prior to an uncached write
194  * by the guest, and the cache coherent IO subsystem would therefore
195  * end up writing old data to disk.
196  *
197  * This is why right after unmapping a page/section and invalidating
198  * the corresponding TLBs, we call kvm_flush_dcache_p*() to make sure
199  * the IO subsystem will never hit in the cache.
200  */
201 static void unmap_ptes(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
202                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
203 {
204         phys_addr_t start_addr = addr;
205         pte_t *pte, *start_pte;
206
207         start_pte = pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
208         do {
209                 if (!pte_none(*pte)) {
210                         pte_t old_pte = *pte;
211
212                         kvm_set_pte(pte, __pte(0));
213                         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
214
215                         /* No need to invalidate the cache for device mappings */
216                         if ((pte_val(old_pte) & PAGE_S2_DEVICE) != PAGE_S2_DEVICE)
217                                 kvm_flush_dcache_pte(old_pte);
218
219                         put_page(virt_to_page(pte));
220                 }
221         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
222
223         if (kvm_pte_table_empty(kvm, start_pte))
224                 clear_pmd_entry(kvm, pmd, start_addr);
225 }
226
227 static void unmap_pmds(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
228                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
229 {
230         phys_addr_t next, start_addr = addr;
231         pmd_t *pmd, *start_pmd;
232
233         start_pmd = pmd = pmd_offset(pud, addr);
234         do {
235                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
236                 if (!pmd_none(*pmd)) {
237                         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {
238                                 pmd_t old_pmd = *pmd;
239
240                                 pmd_clear(pmd);
241                                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
242
243                                 kvm_flush_dcache_pmd(old_pmd);
244
245                                 put_page(virt_to_page(pmd));
246                         } else {
247                                 unmap_ptes(kvm, pmd, addr, next);
248                         }
249                 }
250         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
251
252         if (kvm_pmd_table_empty(kvm, start_pmd))
253                 clear_pud_entry(kvm, pud, start_addr);
254 }
255
256 static void unmap_puds(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd,
257                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
258 {
259         phys_addr_t next, start_addr = addr;
260         pud_t *pud, *start_pud;
261
262         start_pud = pud = pud_offset(pgd, addr);
263         do {
264                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
265                 if (!pud_none(*pud)) {
266                         if (pud_huge(*pud)) {
267                                 pud_t old_pud = *pud;
268
269                                 pud_clear(pud);
270                                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
271
272                                 kvm_flush_dcache_pud(old_pud);
273
274                                 put_page(virt_to_page(pud));
275                         } else {
276                                 unmap_pmds(kvm, pud, addr, next);
277                         }
278                 }
279         } while (pud++, addr = next, addr != end);
280
281         if (kvm_pud_table_empty(kvm, start_pud))
282                 clear_pgd_entry(kvm, pgd, start_addr);
283 }
284
285
286 static void unmap_range(struct kvm *kvm, pgd_t *pgdp,
287                         phys_addr_t start, u64 size)
288 {
289         pgd_t *pgd;
290         phys_addr_t addr = start, end = start + size;
291         phys_addr_t next;
292
293         pgd = pgdp + pgd_index(addr);
294         do {
295                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
296                 if (!pgd_none(*pgd))
297                         unmap_puds(kvm, pgd, addr, next);
298         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
299 }
300
301 static void stage2_flush_ptes(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
302                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
303 {
304         pte_t *pte;
305
306         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
307         do {
308                 if (!pte_none(*pte) &&
309                     (pte_val(*pte) & PAGE_S2_DEVICE) != PAGE_S2_DEVICE)
310                         kvm_flush_dcache_pte(*pte);
311         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
312 }
313
314 static void stage2_flush_pmds(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
315                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
316 {
317         pmd_t *pmd;
318         phys_addr_t next;
319
320         pmd = pmd_offset(pud, addr);
321         do {
322                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
323                 if (!pmd_none(*pmd)) {
324                         if (kvm_pmd_huge(*pmd))
325                                 kvm_flush_dcache_pmd(*pmd);
326                         else
327                                 stage2_flush_ptes(kvm, pmd, addr, next);
328                 }
329         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
330 }
331
332 static void stage2_flush_puds(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd,
333                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
334 {
335         pud_t *pud;
336         phys_addr_t next;
337
338         pud = pud_offset(pgd, addr);
339         do {
340                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
341                 if (!pud_none(*pud)) {
342                         if (pud_huge(*pud))
343                                 kvm_flush_dcache_pud(*pud);
344                         else
345                                 stage2_flush_pmds(kvm, pud, addr, next);
346                 }
347         } while (pud++, addr = next, addr != end);
348 }
349
350 static void stage2_flush_memslot(struct kvm *kvm,
351                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
352 {
353         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
354         phys_addr_t end = addr + PAGE_SIZE * memslot->npages;
355         phys_addr_t next;
356         pgd_t *pgd;
357
358         pgd = kvm->arch.pgd + pgd_index(addr);
359         do {
360                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
361                 stage2_flush_puds(kvm, pgd, addr, next);
362         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
363 }
364
365 /**
366  * stage2_flush_vm - Invalidate cache for pages mapped in stage 2
367  * @kvm: The struct kvm pointer
368  *
369  * Go through the stage 2 page tables and invalidate any cache lines
370  * backing memory already mapped to the VM.
371  */
372 static void stage2_flush_vm(struct kvm *kvm)
373 {
374         struct kvm_memslots *slots;
375         struct kvm_memory_slot *memslot;
376         int idx;
377
378         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
379         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
380
381         slots = kvm_memslots(kvm);
382         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
383                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
384
385         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
386         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
387 }
388
389 /**
390  * free_boot_hyp_pgd - free HYP boot page tables
391  *
392  * Free the HYP boot page tables. The bounce page is also freed.
393  */
394 void free_boot_hyp_pgd(void)
395 {
396         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
397
398         if (boot_hyp_pgd) {
399                 unmap_range(NULL, boot_hyp_pgd, hyp_idmap_start, PAGE_SIZE);
400                 unmap_range(NULL, boot_hyp_pgd, TRAMPOLINE_VA, PAGE_SIZE);
401                 free_pages((unsigned long)boot_hyp_pgd, hyp_pgd_order);
402                 boot_hyp_pgd = NULL;
403         }
404
405         if (hyp_pgd)
406                 unmap_range(NULL, hyp_pgd, TRAMPOLINE_VA, PAGE_SIZE);
407
408         free_page((unsigned long)init_bounce_page);
409         init_bounce_page = NULL;
410
411         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
412 }
413
414 /**
415  * free_hyp_pgds - free Hyp-mode page tables
416  *
417  * Assumes hyp_pgd is a page table used strictly in Hyp-mode and
418  * therefore contains either mappings in the kernel memory area (above
419  * PAGE_OFFSET), or device mappings in the vmalloc range (from
420  * VMALLOC_START to VMALLOC_END).
421  *
422  * boot_hyp_pgd should only map two pages for the init code.
423  */
424 void free_hyp_pgds(void)
425 {
426         unsigned long addr;
427
428         free_boot_hyp_pgd();
429
430         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
431
432         if (hyp_pgd) {
433                 for (addr = PAGE_OFFSET; virt_addr_valid(addr); addr += PGDIR_SIZE)
434                         unmap_range(NULL, hyp_pgd, KERN_TO_HYP(addr), PGDIR_SIZE);
435                 for (addr = VMALLOC_START; is_vmalloc_addr((void*)addr); addr += PGDIR_SIZE)
436                         unmap_range(NULL, hyp_pgd, KERN_TO_HYP(addr), PGDIR_SIZE);
437
438                 free_pages((unsigned long)hyp_pgd, hyp_pgd_order);
439                 hyp_pgd = NULL;
440         }
441
442         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
443 }
444
445 static void create_hyp_pte_mappings(pmd_t *pmd, unsigned long start,
446                                     unsigned long end, unsigned long pfn,
447                                     pgprot_t prot)
448 {
449         pte_t *pte;
450         unsigned long addr;
451
452         addr = start;
453         do {
454                 pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
455                 kvm_set_pte(pte, pfn_pte(pfn, prot));
456                 get_page(virt_to_page(pte));
457                 kvm_flush_dcache_to_poc(pte, sizeof(*pte));
458                 pfn++;
459         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
460 }
461
462 static int create_hyp_pmd_mappings(pud_t *pud, unsigned long start,
463                                    unsigned long end, unsigned long pfn,
464                                    pgprot_t prot)
465 {
466         pmd_t *pmd;
467         pte_t *pte;
468         unsigned long addr, next;
469
470         addr = start;
471         do {
472                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
473
474                 BUG_ON(pmd_sect(*pmd));
475
476                 if (pmd_none(*pmd)) {
477                         pte = pte_alloc_one_kernel(NULL, addr);
478                         if (!pte) {
479                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pte\n");
480                                 return -ENOMEM;
481                         }
482                         pmd_populate_kernel(NULL, pmd, pte);
483                         get_page(virt_to_page(pmd));
484                         kvm_flush_dcache_to_poc(pmd, sizeof(*pmd));
485                 }
486
487                 next = pmd_addr_end(addr, end);
488
489                 create_hyp_pte_mappings(pmd, addr, next, pfn, prot);
490                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
491         } while (addr = next, addr != end);
492
493         return 0;
494 }
495
496 static int create_hyp_pud_mappings(pgd_t *pgd, unsigned long start,
497                                    unsigned long end, unsigned long pfn,
498                                    pgprot_t prot)
499 {
500         pud_t *pud;
501         pmd_t *pmd;
502         unsigned long addr, next;
503         int ret;
504
505         addr = start;
506         do {
507                 pud = pud_offset(pgd, addr);
508
509                 if (pud_none_or_clear_bad(pud)) {
510                         pmd = pmd_alloc_one(NULL, addr);
511                         if (!pmd) {
512                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pmd\n");
513                                 return -ENOMEM;
514                         }
515                         pud_populate(NULL, pud, pmd);
516                         get_page(virt_to_page(pud));
517                         kvm_flush_dcache_to_poc(pud, sizeof(*pud));
518                 }
519
520                 next = pud_addr_end(addr, end);
521                 ret = create_hyp_pmd_mappings(pud, addr, next, pfn, prot);
522                 if (ret)
523                         return ret;
524                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
525         } while (addr = next, addr != end);
526
527         return 0;
528 }
529
530 static int __create_hyp_mappings(pgd_t *pgdp,
531                                  unsigned long start, unsigned long end,
532                                  unsigned long pfn, pgprot_t prot)
533 {
534         pgd_t *pgd;
535         pud_t *pud;
536         unsigned long addr, next;
537         int err = 0;
538
539         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
540         addr = start & PAGE_MASK;
541         end = PAGE_ALIGN(end);
542         do {
543                 pgd = pgdp + pgd_index(addr);
544
545                 if (pgd_none(*pgd)) {
546                         pud = pud_alloc_one(NULL, addr);
547                         if (!pud) {
548                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pud\n");
549                                 err = -ENOMEM;
550                                 goto out;
551                         }
552                         pgd_populate(NULL, pgd, pud);
553                         get_page(virt_to_page(pgd));
554                         kvm_flush_dcache_to_poc(pgd, sizeof(*pgd));
555                 }
556
557                 next = pgd_addr_end(addr, end);
558                 err = create_hyp_pud_mappings(pgd, addr, next, pfn, prot);
559                 if (err)
560                         goto out;
561                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
562         } while (addr = next, addr != end);
563 out:
564         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
565         return err;
566 }
567
568 static phys_addr_t kvm_kaddr_to_phys(void *kaddr)
569 {
570         if (!is_vmalloc_addr(kaddr)) {
571                 BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr));
572                 return __pa(kaddr);
573         } else {
574                 return page_to_phys(vmalloc_to_page(kaddr)) +
575                        offset_in_page(kaddr);
576         }
577 }
578
579 /**
580  * create_hyp_mappings - duplicate a kernel virtual address range in Hyp mode
581  * @from:       The virtual kernel start address of the range
582  * @to:         The virtual kernel end address of the range (exclusive)
583  *
584  * The same virtual address as the kernel virtual address is also used
585  * in Hyp-mode mapping (modulo HYP_PAGE_OFFSET) to the same underlying
586  * physical pages.
587  */
588 int create_hyp_mappings(void *from, void *to)
589 {
590         phys_addr_t phys_addr;
591         unsigned long virt_addr;
592         unsigned long start = KERN_TO_HYP((unsigned long)from);
593         unsigned long end = KERN_TO_HYP((unsigned long)to);
594
595         start = start & PAGE_MASK;
596         end = PAGE_ALIGN(end);
597
598         for (virt_addr = start; virt_addr < end; virt_addr += PAGE_SIZE) {
599                 int err;
600
601                 phys_addr = kvm_kaddr_to_phys(from + virt_addr - start);
602                 err = __create_hyp_mappings(hyp_pgd, virt_addr,
603                                             virt_addr + PAGE_SIZE,
604                                             __phys_to_pfn(phys_addr),
605                                             PAGE_HYP);
606                 if (err)
607                         return err;
608         }
609
610         return 0;
611 }
612
613 /**
614  * create_hyp_io_mappings - duplicate a kernel IO mapping into Hyp mode
615  * @from:       The kernel start VA of the range
616  * @to:         The kernel end VA of the range (exclusive)
617  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
618  *
619  * The resulting HYP VA is the same as the kernel VA, modulo
620  * HYP_PAGE_OFFSET.
621  */
622 int create_hyp_io_mappings(void *from, void *to, phys_addr_t phys_addr)
623 {
624         unsigned long start = KERN_TO_HYP((unsigned long)from);
625         unsigned long end = KERN_TO_HYP((unsigned long)to);
626
627         /* Check for a valid kernel IO mapping */
628         if (!is_vmalloc_addr(from) || !is_vmalloc_addr(to - 1))
629                 return -EINVAL;
630
631         return __create_hyp_mappings(hyp_pgd, start, end,
632                                      __phys_to_pfn(phys_addr), PAGE_HYP_DEVICE);
633 }
634
635 /**
636  * kvm_alloc_stage2_pgd - allocate level-1 table for stage-2 translation.
637  * @kvm:        The KVM struct pointer for the VM.
638  *
639  * Allocates the 1st level table only of size defined by S2_PGD_ORDER (can
640  * support either full 40-bit input addresses or limited to 32-bit input
641  * addresses). Clears the allocated pages.
642  *
643  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
644  * created, which can only be done once.
645  */
646 int kvm_alloc_stage2_pgd(struct kvm *kvm)
647 {
648         int ret;
649         pgd_t *pgd;
650
651         if (kvm->arch.pgd != NULL) {
652                 kvm_err("kvm_arch already initialized?\n");
653                 return -EINVAL;
654         }
655
656         if (KVM_PREALLOC_LEVEL > 0) {
657                 /*
658                  * Allocate fake pgd for the page table manipulation macros to
659                  * work.  This is not used by the hardware and we have no
660                  * alignment requirement for this allocation.
661                  */
662                 pgd = (pgd_t *)kmalloc(PTRS_PER_S2_PGD * sizeof(pgd_t),
663                                        GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
664         } else {
665                 /*
666                  * Allocate actual first-level Stage-2 page table used by the
667                  * hardware for Stage-2 page table walks.
668                  */
669                 pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, S2_PGD_ORDER);
670         }
671
672         if (!pgd)
673                 return -ENOMEM;
674
675         ret = kvm_prealloc_hwpgd(kvm, pgd);
676         if (ret)
677                 goto out_err;
678
679         kvm_clean_pgd(pgd);
680         kvm->arch.pgd = pgd;
681         return 0;
682 out_err:
683         if (KVM_PREALLOC_LEVEL > 0)
684                 kfree(pgd);
685         else
686                 free_pages((unsigned long)pgd, S2_PGD_ORDER);
687         return ret;
688 }
689
690 /**
691  * unmap_stage2_range -- Clear stage2 page table entries to unmap a range
692  * @kvm:   The VM pointer
693  * @start: The intermediate physical base address of the range to unmap
694  * @size:  The size of the area to unmap
695  *
696  * Clear a range of stage-2 mappings, lowering the various ref-counts.  Must
697  * be called while holding mmu_lock (unless for freeing the stage2 pgd before
698  * destroying the VM), otherwise another faulting VCPU may come in and mess
699  * with things behind our backs.
700  */
701 static void unmap_stage2_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t start, u64 size)
702 {
703         unmap_range(kvm, kvm->arch.pgd, start, size);
704 }
705
706 static void stage2_unmap_memslot(struct kvm *kvm,
707                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
708 {
709         hva_t hva = memslot->userspace_addr;
710         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
711         phys_addr_t size = PAGE_SIZE * memslot->npages;
712         hva_t reg_end = hva + size;
713
714         /*
715          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
716          * between them, so iterate over all of them to find out if we should
717          * unmap any of them.
718          *
719          *     +--------------------------------------------+
720          * +---------------+----------------+   +----------------+
721          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
722          * +---------------+----------------+   +----------------+
723          *     |               memory region                |
724          *     +--------------------------------------------+
725          */
726         do {
727                 struct vm_area_struct *vma = find_vma(current->mm, hva);
728                 hva_t vm_start, vm_end;
729
730                 if (!vma || vma->vm_start >= reg_end)
731                         break;
732
733                 /*
734                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
735                  */
736                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
737                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
738
739                 if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
740                         gpa_t gpa = addr + (vm_start - memslot->userspace_addr);
741                         unmap_stage2_range(kvm, gpa, vm_end - vm_start);
742                 }
743                 hva = vm_end;
744         } while (hva < reg_end);
745 }
746
747 /**
748  * stage2_unmap_vm - Unmap Stage-2 RAM mappings
749  * @kvm: The struct kvm pointer
750  *
751  * Go through the memregions and unmap any reguler RAM
752  * backing memory already mapped to the VM.
753  */
754 void stage2_unmap_vm(struct kvm *kvm)
755 {
756         struct kvm_memslots *slots;
757         struct kvm_memory_slot *memslot;
758         int idx;
759
760         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
761         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
762
763         slots = kvm_memslots(kvm);
764         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
765                 stage2_unmap_memslot(kvm, memslot);
766
767         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
768         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
769 }
770
771 /**
772  * kvm_free_stage2_pgd - free all stage-2 tables
773  * @kvm:        The KVM struct pointer for the VM.
774  *
775  * Walks the level-1 page table pointed to by kvm->arch.pgd and frees all
776  * underlying level-2 and level-3 tables before freeing the actual level-1 table
777  * and setting the struct pointer to NULL.
778  *
779  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
780  * destroyed, which can only be done once.
781  */
782 void kvm_free_stage2_pgd(struct kvm *kvm)
783 {
784         if (kvm->arch.pgd == NULL)
785                 return;
786
787         unmap_stage2_range(kvm, 0, KVM_PHYS_SIZE);
788         kvm_free_hwpgd(kvm);
789         if (KVM_PREALLOC_LEVEL > 0)
790                 kfree(kvm->arch.pgd);
791         else
792                 free_pages((unsigned long)kvm->arch.pgd, S2_PGD_ORDER);
793         kvm->arch.pgd = NULL;
794 }
795
796 static pud_t *stage2_get_pud(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
797                              phys_addr_t addr)
798 {
799         pgd_t *pgd;
800         pud_t *pud;
801
802         pgd = kvm->arch.pgd + pgd_index(addr);
803         if (WARN_ON(pgd_none(*pgd))) {
804                 if (!cache)
805                         return NULL;
806                 pud = mmu_memory_cache_alloc(cache);
807                 pgd_populate(NULL, pgd, pud);
808                 get_page(virt_to_page(pgd));
809         }
810
811         return pud_offset(pgd, addr);
812 }
813
814 static pmd_t *stage2_get_pmd(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
815                              phys_addr_t addr)
816 {
817         pud_t *pud;
818         pmd_t *pmd;
819
820         pud = stage2_get_pud(kvm, cache, addr);
821         if (pud_none(*pud)) {
822                 if (!cache)
823                         return NULL;
824                 pmd = mmu_memory_cache_alloc(cache);
825                 pud_populate(NULL, pud, pmd);
826                 get_page(virt_to_page(pud));
827         }
828
829         return pmd_offset(pud, addr);
830 }
831
832 static int stage2_set_pmd_huge(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache
833                                *cache, phys_addr_t addr, const pmd_t *new_pmd)
834 {
835         pmd_t *pmd, old_pmd;
836
837         pmd = stage2_get_pmd(kvm, cache, addr);
838         VM_BUG_ON(!pmd);
839
840         /*
841          * Mapping in huge pages should only happen through a fault.  If a
842          * page is merged into a transparent huge page, the individual
843          * subpages of that huge page should be unmapped through MMU
844          * notifiers before we get here.
845          *
846          * Merging of CompoundPages is not supported; they should become
847          * splitting first, unmapped, merged, and mapped back in on-demand.
848          */
849         VM_BUG_ON(pmd_present(*pmd) && pmd_pfn(*pmd) != pmd_pfn(*new_pmd));
850
851         old_pmd = *pmd;
852         kvm_set_pmd(pmd, *new_pmd);
853         if (pmd_present(old_pmd))
854                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
855         else
856                 get_page(virt_to_page(pmd));
857         return 0;
858 }
859
860 static int stage2_set_pte(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
861                           phys_addr_t addr, const pte_t *new_pte,
862                           unsigned long flags)
863 {
864         pmd_t *pmd;
865         pte_t *pte, old_pte;
866         bool iomap = flags & KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP;
867         bool logging_active = flags & KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE;
868
869         VM_BUG_ON(logging_active && !cache);
870
871         /* Create stage-2 page table mapping - Levels 0 and 1 */
872         pmd = stage2_get_pmd(kvm, cache, addr);
873         if (!pmd) {
874                 /*
875                  * Ignore calls from kvm_set_spte_hva for unallocated
876                  * address ranges.
877                  */
878                 return 0;
879         }
880
881         /*
882          * While dirty page logging - dissolve huge PMD, then continue on to
883          * allocate page.
884          */
885         if (logging_active)
886                 stage2_dissolve_pmd(kvm, addr, pmd);
887
888         /* Create stage-2 page mappings - Level 2 */
889         if (pmd_none(*pmd)) {
890                 if (!cache)
891                         return 0; /* ignore calls from kvm_set_spte_hva */
892                 pte = mmu_memory_cache_alloc(cache);
893                 kvm_clean_pte(pte);
894                 pmd_populate_kernel(NULL, pmd, pte);
895                 get_page(virt_to_page(pmd));
896         }
897
898         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
899
900         if (iomap && pte_present(*pte))
901                 return -EFAULT;
902
903         /* Create 2nd stage page table mapping - Level 3 */
904         old_pte = *pte;
905         kvm_set_pte(pte, *new_pte);
906         if (pte_present(old_pte))
907                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
908         else
909                 get_page(virt_to_page(pte));
910
911         return 0;
912 }
913
914 /**
915  * kvm_phys_addr_ioremap - map a device range to guest IPA
916  *
917  * @kvm:        The KVM pointer
918  * @guest_ipa:  The IPA at which to insert the mapping
919  * @pa:         The physical address of the device
920  * @size:       The size of the mapping
921  */
922 int kvm_phys_addr_ioremap(struct kvm *kvm, phys_addr_t guest_ipa,
923                           phys_addr_t pa, unsigned long size, bool writable)
924 {
925         phys_addr_t addr, end;
926         int ret = 0;
927         unsigned long pfn;
928         struct kvm_mmu_memory_cache cache = { 0, };
929
930         end = (guest_ipa + size + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
931         pfn = __phys_to_pfn(pa);
932
933         for (addr = guest_ipa; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
934                 pte_t pte = pfn_pte(pfn, PAGE_S2_DEVICE);
935
936                 if (writable)
937                         kvm_set_s2pte_writable(&pte);
938
939                 ret = mmu_topup_memory_cache(&cache, KVM_MMU_CACHE_MIN_PAGES,
940                                                 KVM_NR_MEM_OBJS);
941                 if (ret)
942                         goto out;
943                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
944                 ret = stage2_set_pte(kvm, &cache, addr, &pte,
945                                                 KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP);
946                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
947                 if (ret)
948                         goto out;
949
950                 pfn++;
951         }
952
953 out:
954         mmu_free_memory_cache(&cache);
955         return ret;
956 }
957
958 static bool transparent_hugepage_adjust(pfn_t *pfnp, phys_addr_t *ipap)
959 {
960         pfn_t pfn = *pfnp;
961         gfn_t gfn = *ipap >> PAGE_SHIFT;
962
963         if (PageTransCompound(pfn_to_page(pfn))) {
964                 unsigned long mask;
965                 /*
966                  * The address we faulted on is backed by a transparent huge
967                  * page.  However, because we map the compound huge page and
968                  * not the individual tail page, we need to transfer the
969                  * refcount to the head page.  We have to be careful that the
970                  * THP doesn't start to split while we are adjusting the
971                  * refcounts.
972                  *
973                  * We are sure this doesn't happen, because mmu_notifier_retry
974                  * was successful and we are holding the mmu_lock, so if this
975                  * THP is trying to split, it will be blocked in the mmu
976                  * notifier before touching any of the pages, specifically
977                  * before being able to call __split_huge_page_refcount().
978                  *
979                  * We can therefore safely transfer the refcount from PG_tail
980                  * to PG_head and switch the pfn from a tail page to the head
981                  * page accordingly.
982                  */
983                 mask = PTRS_PER_PMD - 1;
984                 VM_BUG_ON((gfn & mask) != (pfn & mask));
985                 if (pfn & mask) {
986                         *ipap &= PMD_MASK;
987                         kvm_release_pfn_clean(pfn);
988                         pfn &= ~mask;
989                         kvm_get_pfn(pfn);
990                         *pfnp = pfn;
991                 }
992
993                 return true;
994         }
995
996         return false;
997 }
998
999 static bool kvm_is_write_fault(struct kvm_vcpu *vcpu)
1000 {
1001         if (kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu))
1002                 return false;
1003
1004         return kvm_vcpu_dabt_iswrite(vcpu);
1005 }
1006
1007 static bool kvm_is_device_pfn(unsigned long pfn)
1008 {
1009         return !pfn_valid(pfn);
1010 }
1011
1012 /**
1013  * stage2_wp_ptes - write protect PMD range
1014  * @pmd:        pointer to pmd entry
1015  * @addr:       range start address
1016  * @end:        range end address
1017  */
1018 static void stage2_wp_ptes(pmd_t *pmd, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1019 {
1020         pte_t *pte;
1021
1022         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
1023         do {
1024                 if (!pte_none(*pte)) {
1025                         if (!kvm_s2pte_readonly(pte))
1026                                 kvm_set_s2pte_readonly(pte);
1027                 }
1028         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1029 }
1030
1031 /**
1032  * stage2_wp_pmds - write protect PUD range
1033  * @pud:        pointer to pud entry
1034  * @addr:       range start address
1035  * @end:        range end address
1036  */
1037 static void stage2_wp_pmds(pud_t *pud, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1038 {
1039         pmd_t *pmd;
1040         phys_addr_t next;
1041
1042         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1043
1044         do {
1045                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
1046                 if (!pmd_none(*pmd)) {
1047                         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {
1048                                 if (!kvm_s2pmd_readonly(pmd))
1049                                         kvm_set_s2pmd_readonly(pmd);
1050                         } else {
1051                                 stage2_wp_ptes(pmd, addr, next);
1052                         }
1053                 }
1054         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
1055 }
1056
1057 /**
1058   * stage2_wp_puds - write protect PGD range
1059   * @pgd:       pointer to pgd entry
1060   * @addr:      range start address
1061   * @end:       range end address
1062   *
1063   * Process PUD entries, for a huge PUD we cause a panic.
1064   */
1065 static void  stage2_wp_puds(pgd_t *pgd, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1066 {
1067         pud_t *pud;
1068         phys_addr_t next;
1069
1070         pud = pud_offset(pgd, addr);
1071         do {
1072                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
1073                 if (!pud_none(*pud)) {
1074                         /* TODO:PUD not supported, revisit later if supported */
1075                         BUG_ON(kvm_pud_huge(*pud));
1076                         stage2_wp_pmds(pud, addr, next);
1077                 }
1078         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1079 }
1080
1081 /**
1082  * stage2_wp_range() - write protect stage2 memory region range
1083  * @kvm:        The KVM pointer
1084  * @addr:       Start address of range
1085  * @end:        End address of range
1086  */
1087 static void stage2_wp_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1088 {
1089         pgd_t *pgd;
1090         phys_addr_t next;
1091
1092         pgd = kvm->arch.pgd + pgd_index(addr);
1093         do {
1094                 /*
1095                  * Release kvm_mmu_lock periodically if the memory region is
1096                  * large. Otherwise, we may see kernel panics with
1097                  * CONFIG_DETECT_HUNG_TASK, CONFIG_LOCKUP_DETECTOR,
1098                  * CONFIG_LOCKDEP. Additionally, holding the lock too long
1099                  * will also starve other vCPUs.
1100                  */
1101                 if (need_resched() || spin_needbreak(&kvm->mmu_lock))
1102                         cond_resched_lock(&kvm->mmu_lock);
1103
1104                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
1105                 if (pgd_present(*pgd))
1106                         stage2_wp_puds(pgd, addr, next);
1107         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1108 }
1109
1110 /**
1111  * kvm_mmu_wp_memory_region() - write protect stage 2 entries for memory slot
1112  * @kvm:        The KVM pointer
1113  * @slot:       The memory slot to write protect
1114  *
1115  * Called to start logging dirty pages after memory region
1116  * KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES operation is called. After this function returns
1117  * all present PMD and PTEs are write protected in the memory region.
1118  * Afterwards read of dirty page log can be called.
1119  *
1120  * Acquires kvm_mmu_lock. Called with kvm->slots_lock mutex acquired,
1121  * serializing operations for VM memory regions.
1122  */
1123 void kvm_mmu_wp_memory_region(struct kvm *kvm, int slot)
1124 {
1125         struct kvm_memory_slot *memslot = id_to_memslot(kvm->memslots, slot);
1126         phys_addr_t start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1127         phys_addr_t end = (memslot->base_gfn + memslot->npages) << PAGE_SHIFT;
1128
1129         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1130         stage2_wp_range(kvm, start, end);
1131         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1132         kvm_flush_remote_tlbs(kvm);
1133 }
1134
1135 /**
1136  * kvm_mmu_write_protect_pt_masked() - write protect dirty pages
1137  * @kvm:        The KVM pointer
1138  * @slot:       The memory slot associated with mask
1139  * @gfn_offset: The gfn offset in memory slot
1140  * @mask:       The mask of dirty pages at offset 'gfn_offset' in this memory
1141  *              slot to be write protected
1142  *
1143  * Walks bits set in mask write protects the associated pte's. Caller must
1144  * acquire kvm_mmu_lock.
1145  */
1146 static void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
1147                 struct kvm_memory_slot *slot,
1148                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
1149 {
1150         phys_addr_t base_gfn = slot->base_gfn + gfn_offset;
1151         phys_addr_t start = (base_gfn +  __ffs(mask)) << PAGE_SHIFT;
1152         phys_addr_t end = (base_gfn + __fls(mask) + 1) << PAGE_SHIFT;
1153
1154         stage2_wp_range(kvm, start, end);
1155 }
1156
1157 /*
1158  * kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked - enable dirty logging for selected
1159  * dirty pages.
1160  *
1161  * It calls kvm_mmu_write_protect_pt_masked to write protect selected pages to
1162  * enable dirty logging for them.
1163  */
1164 void kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
1165                 struct kvm_memory_slot *slot,
1166                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
1167 {
1168         kvm_mmu_write_protect_pt_masked(kvm, slot, gfn_offset, mask);
1169 }
1170
1171 static void coherent_cache_guest_page(struct kvm_vcpu *vcpu, pfn_t pfn,
1172                                       unsigned long size, bool uncached)
1173 {
1174         __coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, size, uncached);
1175 }
1176
1177 static int user_mem_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa,
1178                           struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long hva,
1179                           unsigned long fault_status)
1180 {
1181         int ret;
1182         bool write_fault, writable, hugetlb = false, force_pte = false;
1183         unsigned long mmu_seq;
1184         gfn_t gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1185         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
1186         struct kvm_mmu_memory_cache *memcache = &vcpu->arch.mmu_page_cache;
1187         struct vm_area_struct *vma;
1188         pfn_t pfn;
1189         pgprot_t mem_type = PAGE_S2;
1190         bool fault_ipa_uncached;
1191         bool logging_active = memslot_is_logging(memslot);
1192         unsigned long flags = 0;
1193
1194         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1195         if (fault_status == FSC_PERM && !write_fault) {
1196                 kvm_err("Unexpected L2 read permission error\n");
1197                 return -EFAULT;
1198         }
1199
1200         /* Let's check if we will get back a huge page backed by hugetlbfs */
1201         down_read(&current->mm->mmap_sem);
1202         vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, hva + 1);
1203         if (unlikely(!vma)) {
1204                 kvm_err("Failed to find VMA for hva 0x%lx\n", hva);
1205                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
1206                 return -EFAULT;
1207         }
1208
1209         if (is_vm_hugetlb_page(vma) && !logging_active) {
1210                 hugetlb = true;
1211                 gfn = (fault_ipa & PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT;
1212         } else {
1213                 /*
1214                  * Pages belonging to memslots that don't have the same
1215                  * alignment for userspace and IPA cannot be mapped using
1216                  * block descriptors even if the pages belong to a THP for
1217                  * the process, because the stage-2 block descriptor will
1218                  * cover more than a single THP and we loose atomicity for
1219                  * unmapping, updates, and splits of the THP or other pages
1220                  * in the stage-2 block range.
1221                  */
1222                 if ((memslot->userspace_addr & ~PMD_MASK) !=
1223                     ((memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT) & ~PMD_MASK))
1224                         force_pte = true;
1225         }
1226         up_read(&current->mm->mmap_sem);
1227
1228         /* We need minimum second+third level pages */
1229         ret = mmu_topup_memory_cache(memcache, KVM_MMU_CACHE_MIN_PAGES,
1230                                      KVM_NR_MEM_OBJS);
1231         if (ret)
1232                 return ret;
1233
1234         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
1235         /*
1236          * Ensure the read of mmu_notifier_seq happens before we call
1237          * gfn_to_pfn_prot (which calls get_user_pages), so that we don't risk
1238          * the page we just got a reference to gets unmapped before we have a
1239          * chance to grab the mmu_lock, which ensure that if the page gets
1240          * unmapped afterwards, the call to kvm_unmap_hva will take it away
1241          * from us again properly. This smp_rmb() interacts with the smp_wmb()
1242          * in kvm_mmu_notifier_invalidate_<page|range_end>.
1243          */
1244         smp_rmb();
1245
1246         pfn = gfn_to_pfn_prot(kvm, gfn, write_fault, &writable);
1247         if (is_error_pfn(pfn))
1248                 return -EFAULT;
1249
1250         if (kvm_is_device_pfn(pfn)) {
1251                 mem_type = PAGE_S2_DEVICE;
1252                 flags |= KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP;
1253         } else if (logging_active) {
1254                 /*
1255                  * Faults on pages in a memslot with logging enabled
1256                  * should not be mapped with huge pages (it introduces churn
1257                  * and performance degradation), so force a pte mapping.
1258                  */
1259                 force_pte = true;
1260                 flags |= KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE;
1261
1262                 /*
1263                  * Only actually map the page as writable if this was a write
1264                  * fault.
1265                  */
1266                 if (!write_fault)
1267                         writable = false;
1268         }
1269
1270         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1271         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
1272                 goto out_unlock;
1273
1274         if (!hugetlb && !force_pte)
1275                 hugetlb = transparent_hugepage_adjust(&pfn, &fault_ipa);
1276
1277         fault_ipa_uncached = memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INCOHERENT;
1278
1279         if (hugetlb) {
1280                 pmd_t new_pmd = pfn_pmd(pfn, mem_type);
1281                 new_pmd = pmd_mkhuge(new_pmd);
1282                 if (writable) {
1283                         kvm_set_s2pmd_writable(&new_pmd);
1284                         kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1285                 }
1286                 coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, PMD_SIZE, fault_ipa_uncached);
1287                 ret = stage2_set_pmd_huge(kvm, memcache, fault_ipa, &new_pmd);
1288         } else {
1289                 pte_t new_pte = pfn_pte(pfn, mem_type);
1290
1291                 if (writable) {
1292                         kvm_set_s2pte_writable(&new_pte);
1293                         kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1294                         mark_page_dirty(kvm, gfn);
1295                 }
1296                 coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, PAGE_SIZE, fault_ipa_uncached);
1297                 ret = stage2_set_pte(kvm, memcache, fault_ipa, &new_pte, flags);
1298         }
1299
1300 out_unlock:
1301         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1302         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1303         return ret;
1304 }
1305
1306 /**
1307  * kvm_handle_guest_abort - handles all 2nd stage aborts
1308  * @vcpu:       the VCPU pointer
1309  * @run:        the kvm_run structure
1310  *
1311  * Any abort that gets to the host is almost guaranteed to be caused by a
1312  * missing second stage translation table entry, which can mean that either the
1313  * guest simply needs more memory and we must allocate an appropriate page or it
1314  * can mean that the guest tried to access I/O memory, which is emulated by user
1315  * space. The distinction is based on the IPA causing the fault and whether this
1316  * memory region has been registered as standard RAM by user space.
1317  */
1318 int kvm_handle_guest_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run)
1319 {
1320         unsigned long fault_status;
1321         phys_addr_t fault_ipa;
1322         struct kvm_memory_slot *memslot;
1323         unsigned long hva;
1324         bool is_iabt, write_fault, writable;
1325         gfn_t gfn;
1326         int ret, idx;
1327
1328         is_iabt = kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu);
1329         fault_ipa = kvm_vcpu_get_fault_ipa(vcpu);
1330
1331         trace_kvm_guest_fault(*vcpu_pc(vcpu), kvm_vcpu_get_hsr(vcpu),
1332                               kvm_vcpu_get_hfar(vcpu), fault_ipa);
1333
1334         /* Check the stage-2 fault is trans. fault or write fault */
1335         fault_status = kvm_vcpu_trap_get_fault_type(vcpu);
1336         if (fault_status != FSC_FAULT && fault_status != FSC_PERM) {
1337                 kvm_err("Unsupported FSC: EC=%#x xFSC=%#lx ESR_EL2=%#lx\n",
1338                         kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu),
1339                         (unsigned long)kvm_vcpu_trap_get_fault(vcpu),
1340                         (unsigned long)kvm_vcpu_get_hsr(vcpu));
1341                 return -EFAULT;
1342         }
1343
1344         idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
1345
1346         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1347         memslot = gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gfn);
1348         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(memslot, gfn, &writable);
1349         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1350         if (kvm_is_error_hva(hva) || (write_fault && !writable)) {
1351                 if (is_iabt) {
1352                         /* Prefetch Abort on I/O address */
1353                         kvm_inject_pabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1354                         ret = 1;
1355                         goto out_unlock;
1356                 }
1357
1358                 /*
1359                  * The IPA is reported as [MAX:12], so we need to
1360                  * complement it with the bottom 12 bits from the
1361                  * faulting VA. This is always 12 bits, irrespective
1362                  * of the page size.
1363                  */
1364                 fault_ipa |= kvm_vcpu_get_hfar(vcpu) & ((1 << 12) - 1);
1365                 ret = io_mem_abort(vcpu, run, fault_ipa);
1366                 goto out_unlock;
1367         }
1368
1369         /* Userspace should not be able to register out-of-bounds IPAs */
1370         VM_BUG_ON(fault_ipa >= KVM_PHYS_SIZE);
1371
1372         ret = user_mem_abort(vcpu, fault_ipa, memslot, hva, fault_status);
1373         if (ret == 0)
1374                 ret = 1;
1375 out_unlock:
1376         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, idx);
1377         return ret;
1378 }
1379
1380 static void handle_hva_to_gpa(struct kvm *kvm,
1381                               unsigned long start,
1382                               unsigned long end,
1383                               void (*handler)(struct kvm *kvm,
1384                                               gpa_t gpa, void *data),
1385                               void *data)
1386 {
1387         struct kvm_memslots *slots;
1388         struct kvm_memory_slot *memslot;
1389
1390         slots = kvm_memslots(kvm);
1391
1392         /* we only care about the pages that the guest sees */
1393         kvm_for_each_memslot(memslot, slots) {
1394                 unsigned long hva_start, hva_end;
1395                 gfn_t gfn, gfn_end;
1396
1397                 hva_start = max(start, memslot->userspace_addr);
1398                 hva_end = min(end, memslot->userspace_addr +
1399                                         (memslot->npages << PAGE_SHIFT));
1400                 if (hva_start >= hva_end)
1401                         continue;
1402
1403                 /*
1404                  * {gfn(page) | page intersects with [hva_start, hva_end)} =
1405                  * {gfn_start, gfn_start+1, ..., gfn_end-1}.
1406                  */
1407                 gfn = hva_to_gfn_memslot(hva_start, memslot);
1408                 gfn_end = hva_to_gfn_memslot(hva_end + PAGE_SIZE - 1, memslot);
1409
1410                 for (; gfn < gfn_end; ++gfn) {
1411                         gpa_t gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1412                         handler(kvm, gpa, data);
1413                 }
1414         }
1415 }
1416
1417 static void kvm_unmap_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1418 {
1419         unmap_stage2_range(kvm, gpa, PAGE_SIZE);
1420 }
1421
1422 int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1423 {
1424         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
1425
1426         if (!kvm->arch.pgd)
1427                 return 0;
1428
1429         trace_kvm_unmap_hva(hva);
1430         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_unmap_hva_handler, NULL);
1431         return 0;
1432 }
1433
1434 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm,
1435                         unsigned long start, unsigned long end)
1436 {
1437         if (!kvm->arch.pgd)
1438                 return 0;
1439
1440         trace_kvm_unmap_hva_range(start, end);
1441         handle_hva_to_gpa(kvm, start, end, &kvm_unmap_hva_handler, NULL);
1442         return 0;
1443 }
1444
1445 static void kvm_set_spte_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1446 {
1447         pte_t *pte = (pte_t *)data;
1448
1449         /*
1450          * We can always call stage2_set_pte with KVM_S2PTE_FLAG_LOGGING_ACTIVE
1451          * flag clear because MMU notifiers will have unmapped a huge PMD before
1452          * calling ->change_pte() (which in turn calls kvm_set_spte_hva()) and
1453          * therefore stage2_set_pte() never needs to clear out a huge PMD
1454          * through this calling path.
1455          */
1456         stage2_set_pte(kvm, NULL, gpa, pte, 0);
1457 }
1458
1459
1460 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte)
1461 {
1462         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
1463         pte_t stage2_pte;
1464
1465         if (!kvm->arch.pgd)
1466                 return;
1467
1468         trace_kvm_set_spte_hva(hva);
1469         stage2_pte = pfn_pte(pte_pfn(pte), PAGE_S2);
1470         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_set_spte_handler, &stage2_pte);
1471 }
1472
1473 void kvm_mmu_free_memory_caches(struct kvm_vcpu *vcpu)
1474 {
1475         mmu_free_memory_cache(&vcpu->arch.mmu_page_cache);
1476 }
1477
1478 phys_addr_t kvm_mmu_get_httbr(void)
1479 {
1480         return virt_to_phys(hyp_pgd);
1481 }
1482
1483 phys_addr_t kvm_mmu_get_boot_httbr(void)
1484 {
1485         return virt_to_phys(boot_hyp_pgd);
1486 }
1487
1488 phys_addr_t kvm_get_idmap_vector(void)
1489 {
1490         return hyp_idmap_vector;
1491 }
1492
1493 int kvm_mmu_init(void)
1494 {
1495         int err;
1496
1497         hyp_idmap_start = kvm_virt_to_phys(__hyp_idmap_text_start);
1498         hyp_idmap_end = kvm_virt_to_phys(__hyp_idmap_text_end);
1499         hyp_idmap_vector = kvm_virt_to_phys(__kvm_hyp_init);
1500
1501         if ((hyp_idmap_start ^ hyp_idmap_end) & PAGE_MASK) {
1502                 /*
1503                  * Our init code is crossing a page boundary. Allocate
1504                  * a bounce page, copy the code over and use that.
1505                  */
1506                 size_t len = __hyp_idmap_text_end - __hyp_idmap_text_start;
1507                 phys_addr_t phys_base;
1508
1509                 init_bounce_page = (void *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1510                 if (!init_bounce_page) {
1511                         kvm_err("Couldn't allocate HYP init bounce page\n");
1512                         err = -ENOMEM;
1513                         goto out;
1514                 }
1515
1516                 memcpy(init_bounce_page, __hyp_idmap_text_start, len);
1517                 /*
1518                  * Warning: the code we just copied to the bounce page
1519                  * must be flushed to the point of coherency.
1520                  * Otherwise, the data may be sitting in L2, and HYP
1521                  * mode won't be able to observe it as it runs with
1522                  * caches off at that point.
1523                  */
1524                 kvm_flush_dcache_to_poc(init_bounce_page, len);
1525
1526                 phys_base = kvm_virt_to_phys(init_bounce_page);
1527                 hyp_idmap_vector += phys_base - hyp_idmap_start;
1528                 hyp_idmap_start = phys_base;
1529                 hyp_idmap_end = phys_base + len;
1530
1531                 kvm_info("Using HYP init bounce page @%lx\n",
1532                          (unsigned long)phys_base);
1533         }
1534
1535         hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, hyp_pgd_order);
1536         boot_hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, hyp_pgd_order);
1537
1538         if (!hyp_pgd || !boot_hyp_pgd) {
1539                 kvm_err("Hyp mode PGD not allocated\n");
1540                 err = -ENOMEM;
1541                 goto out;
1542         }
1543
1544         /* Create the idmap in the boot page tables */
1545         err =   __create_hyp_mappings(boot_hyp_pgd,
1546                                       hyp_idmap_start, hyp_idmap_end,
1547                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1548                                       PAGE_HYP);
1549
1550         if (err) {
1551                 kvm_err("Failed to idmap %lx-%lx\n",
1552                         hyp_idmap_start, hyp_idmap_end);
1553                 goto out;
1554         }
1555
1556         /* Map the very same page at the trampoline VA */
1557         err =   __create_hyp_mappings(boot_hyp_pgd,
1558                                       TRAMPOLINE_VA, TRAMPOLINE_VA + PAGE_SIZE,
1559                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1560                                       PAGE_HYP);
1561         if (err) {
1562                 kvm_err("Failed to map trampoline @%lx into boot HYP pgd\n",
1563                         TRAMPOLINE_VA);
1564                 goto out;
1565         }
1566
1567         /* Map the same page again into the runtime page tables */
1568         err =   __create_hyp_mappings(hyp_pgd,
1569                                       TRAMPOLINE_VA, TRAMPOLINE_VA + PAGE_SIZE,
1570                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1571                                       PAGE_HYP);
1572         if (err) {
1573                 kvm_err("Failed to map trampoline @%lx into runtime HYP pgd\n",
1574                         TRAMPOLINE_VA);
1575                 goto out;
1576         }
1577
1578         return 0;
1579 out:
1580         free_hyp_pgds();
1581         return err;
1582 }
1583
1584 void kvm_arch_commit_memory_region(struct kvm *kvm,
1585                                    struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1586                                    const struct kvm_memory_slot *old,
1587                                    enum kvm_mr_change change)
1588 {
1589         /*
1590          * At this point memslot has been committed and there is an
1591          * allocated dirty_bitmap[], dirty pages will be be tracked while the
1592          * memory slot is write protected.
1593          */
1594         if (change != KVM_MR_DELETE && mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES)
1595                 kvm_mmu_wp_memory_region(kvm, mem->slot);
1596 }
1597
1598 int kvm_arch_prepare_memory_region(struct kvm *kvm,
1599                                    struct kvm_memory_slot *memslot,
1600                                    struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1601                                    enum kvm_mr_change change)
1602 {
1603         hva_t hva = mem->userspace_addr;
1604         hva_t reg_end = hva + mem->memory_size;
1605         bool writable = !(mem->flags & KVM_MEM_READONLY);
1606         int ret = 0;
1607
1608         if (change != KVM_MR_CREATE && change != KVM_MR_MOVE &&
1609                         change != KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1610                 return 0;
1611
1612         /*
1613          * Prevent userspace from creating a memory region outside of the IPA
1614          * space addressable by the KVM guest IPA space.
1615          */
1616         if (memslot->base_gfn + memslot->npages >=
1617             (KVM_PHYS_SIZE >> PAGE_SHIFT))
1618                 return -EFAULT;
1619
1620         /*
1621          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
1622          * between them, so iterate over all of them to find out if we can map
1623          * any of them right now.
1624          *
1625          *     +--------------------------------------------+
1626          * +---------------+----------------+   +----------------+
1627          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
1628          * +---------------+----------------+   +----------------+
1629          *     |               memory region                |
1630          *     +--------------------------------------------+
1631          */
1632         do {
1633                 struct vm_area_struct *vma = find_vma(current->mm, hva);
1634                 hva_t vm_start, vm_end;
1635
1636                 if (!vma || vma->vm_start >= reg_end)
1637                         break;
1638
1639                 /*
1640                  * Mapping a read-only VMA is only allowed if the
1641                  * memory region is configured as read-only.
1642                  */
1643                 if (writable && !(vma->vm_flags & VM_WRITE)) {
1644                         ret = -EPERM;
1645                         break;
1646                 }
1647
1648                 /*
1649                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
1650                  */
1651                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
1652                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
1653
1654                 if (vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
1655                         gpa_t gpa = mem->guest_phys_addr +
1656                                     (vm_start - mem->userspace_addr);
1657                         phys_addr_t pa = (vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT) +
1658                                          vm_start - vma->vm_start;
1659
1660                         /* IO region dirty page logging not allowed */
1661                         if (memslot->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES)
1662                                 return -EINVAL;
1663
1664                         ret = kvm_phys_addr_ioremap(kvm, gpa, pa,
1665                                                     vm_end - vm_start,
1666                                                     writable);
1667                         if (ret)
1668                                 break;
1669                 }
1670                 hva = vm_end;
1671         } while (hva < reg_end);
1672
1673         if (change == KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1674                 return ret;
1675
1676         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1677         if (ret)
1678                 unmap_stage2_range(kvm, mem->guest_phys_addr, mem->memory_size);
1679         else
1680                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
1681         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1682         return ret;
1683 }
1684
1685 void kvm_arch_free_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *free,
1686                            struct kvm_memory_slot *dont)
1687 {
1688 }
1689
1690 int kvm_arch_create_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot,
1691                             unsigned long npages)
1692 {
1693         /*
1694          * Readonly memslots are not incoherent with the caches by definition,
1695          * but in practice, they are used mostly to emulate ROMs or NOR flashes
1696          * that the guest may consider devices and hence map as uncached.
1697          * To prevent incoherency issues in these cases, tag all readonly
1698          * regions as incoherent.
1699          */
1700         if (slot->flags & KVM_MEM_READONLY)
1701                 slot->flags |= KVM_MEMSLOT_INCOHERENT;
1702         return 0;
1703 }
1704
1705 void kvm_arch_memslots_updated(struct kvm *kvm)
1706 {
1707 }
1708
1709 void kvm_arch_flush_shadow_all(struct kvm *kvm)
1710 {
1711 }
1712
1713 void kvm_arch_flush_shadow_memslot(struct kvm *kvm,
1714                                    struct kvm_memory_slot *slot)
1715 {
1716         gpa_t gpa = slot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1717         phys_addr_t size = slot->npages << PAGE_SHIFT;
1718
1719         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1720         unmap_stage2_range(kvm, gpa, size);
1721         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * See note at ARMv7 ARM B1.14.4 (TL;DR: S/W ops are not easily virtualized).
1726  *
1727  * Main problems:
1728  * - S/W ops are local to a CPU (not broadcast)
1729  * - We have line migration behind our back (speculation)
1730  * - System caches don't support S/W at all (damn!)
1731  *
1732  * In the face of the above, the best we can do is to try and convert
1733  * S/W ops to VA ops. Because the guest is not allowed to infer the
1734  * S/W to PA mapping, it can only use S/W to nuke the whole cache,
1735  * which is a rather good thing for us.
1736  *
1737  * Also, it is only used when turning caches on/off ("The expected
1738  * usage of the cache maintenance instructions that operate by set/way
1739  * is associated with the cache maintenance instructions associated
1740  * with the powerdown and powerup of caches, if this is required by
1741  * the implementation.").
1742  *
1743  * We use the following policy:
1744  *
1745  * - If we trap a S/W operation, we enable VM trapping to detect
1746  *   caches being turned on/off, and do a full clean.
1747  *
1748  * - We flush the caches on both caches being turned on and off.
1749  *
1750  * - Once the caches are enabled, we stop trapping VM ops.
1751  */
1752 void kvm_set_way_flush(struct kvm_vcpu *vcpu)
1753 {
1754         unsigned long hcr = vcpu_get_hcr(vcpu);
1755
1756         /*
1757          * If this is the first time we do a S/W operation
1758          * (i.e. HCR_TVM not set) flush the whole memory, and set the
1759          * VM trapping.
1760          *
1761          * Otherwise, rely on the VM trapping to wait for the MMU +
1762          * Caches to be turned off. At that point, we'll be able to
1763          * clean the caches again.
1764          */
1765         if (!(hcr & HCR_TVM)) {
1766                 trace_kvm_set_way_flush(*vcpu_pc(vcpu),
1767                                         vcpu_has_cache_enabled(vcpu));
1768                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1769                 vcpu_set_hcr(vcpu, hcr | HCR_TVM);
1770         }
1771 }
1772
1773 void kvm_toggle_cache(struct kvm_vcpu *vcpu, bool was_enabled)
1774 {
1775         bool now_enabled = vcpu_has_cache_enabled(vcpu);
1776
1777         /*
1778          * If switching the MMU+caches on, need to invalidate the caches.
1779          * If switching it off, need to clean the caches.
1780          * Clean + invalidate does the trick always.
1781          */
1782         if (now_enabled != was_enabled)
1783                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1784
1785         /* Caches are now on, stop trapping VM ops (until a S/W op) */
1786         if (now_enabled)
1787                 vcpu_set_hcr(vcpu, vcpu_get_hcr(vcpu) & ~HCR_TVM);
1788
1789         trace_kvm_toggle_cache(*vcpu_pc(vcpu), was_enabled, now_enabled);
1790 }