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 kvm_pmd_huge(_x)        (pmd_huge(_x) || pmd_trans_huge(_x))
  46
  47 static void kvm_tlb_flush_vmid_ipa(struct kvm *kvm, phys_addr_t ipa)
  48 {
  49         /*
  50          * This function also gets called when dealing with HYP page
  51          * tables. As HYP doesn't have an associated struct kvm (and
  52          * the HYP page tables are fairly static), we don't do
  53          * anything there.
  54          */
  55         if (kvm)
  56                 kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid_ipa, kvm, ipa);
  57 }
  58
  59 static int mmu_topup_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
  60                                   int min, int max)
  61 {
  62         void *page;
  63
  64         BUG_ON(max > KVM_NR_MEM_OBJS);
  65         if (cache->nobjs >= min)
  66                 return 0;
  67         while (cache->nobjs < max) {
  68                 page = (void *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
  69                 if (!page)
  70                         return -ENOMEM;
  71                 cache->objects[cache->nobjs++] = page;
  72         }
  73         return 0;
  74 }
  75
  76 static void mmu_free_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *mc)
  77 {
  78         while (mc->nobjs)
  79                 free_page((unsigned long)mc->objects[--mc->nobjs]);
  80 }
  81
  82 static void *mmu_memory_cache_alloc(struct kvm_mmu_memory_cache *mc)
  83 {
  84         void *p;
  85
  86         BUG_ON(!mc || !mc->nobjs);
  87         p = mc->objects[--mc->nobjs];
  88         return p;
  89 }
  90
  91 static bool page_empty(void *ptr)
  92 {
  93         struct page *ptr_page = virt_to_page(ptr);
  94         return page_count(ptr_page) == 1;
  95 }
  96
  97 static void clear_pud_entry(struct kvm *kvm, pud_t *pud, phys_addr_t addr)
  98 {
  99         if (pud_huge(*pud)) {
 100                 pud_clear(pud);
 101                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
 102         } else {
 103                 pmd_t *pmd_table = pmd_offset(pud, 0);
 104                 pud_clear(pud);
 105                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
 106                 pmd_free(NULL, pmd_table);
 107         }
 108         put_page(virt_to_page(pud));
 109 }
 110
 111 static void clear_pmd_entry(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd, phys_addr_t addr)
 112 {
 113         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {
 114                 pmd_clear(pmd);
 115                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
 116         } else {
 117                 pte_t *pte_table = pte_offset_kernel(pmd, 0);
 118                 pmd_clear(pmd);
 119                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
 120                 pte_free_kernel(NULL, pte_table);
 121         }
 122         put_page(virt_to_page(pmd));
 123 }
 124
 125 static void clear_pte_entry(struct kvm *kvm, pte_t *pte, phys_addr_t addr)
 126 {
 127         if (pte_present(*pte)) {
 128                 kvm_set_pte(pte, __pte(0));
 129                 put_page(virt_to_page(pte));
 130                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
 131         }
 132 }
 133
 134 static void unmap_range(struct kvm *kvm, pgd_t *pgdp,
 135                         unsigned long long start, u64 size)
 136 {
 137         pgd_t *pgd;
 138         pud_t *pud;
 139         pmd_t *pmd;
 140         pte_t *pte;
 141         unsigned long long addr = start, end = start + size;
 142         u64 next;
 143
 144         while (addr < end) {
 145                 pgd = pgdp + pgd_index(addr);
 146                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 147                 if (pud_none(*pud)) {
 148                         addr = pud_addr_end(addr, end);
 149                         continue;
 150                 }
 151
 152                 if (pud_huge(*pud)) {
 153                         /*
 154                          * If we are dealing with a huge pud, just clear it and
 155                          * move on.
 156                          */
 157                         clear_pud_entry(kvm, pud, addr);
 158                         addr = pud_addr_end(addr, end);
 159                         continue;
 160                 }
 161
 162                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 163                 if (pmd_none(*pmd)) {
 164                         addr = pmd_addr_end(addr, end);
 165                         continue;
 166                 }
 167
 168                 if (!kvm_pmd_huge(*pmd)) {
 169                         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 170                         clear_pte_entry(kvm, pte, addr);
 171                         next = addr + PAGE_SIZE;
 172                 }
 173
 174                 /*
 175                  * If the pmd entry is to be cleared, walk back up the ladder
 176                  */
 177                 if (kvm_pmd_huge(*pmd) || page_empty(pte)) {
 178                         clear_pmd_entry(kvm, pmd, addr);
 179                         next = pmd_addr_end(addr, end);
 180                         if (page_empty(pmd) && !page_empty(pud)) {
 181                                 clear_pud_entry(kvm, pud, addr);
 182                                 next = pud_addr_end(addr, end);
 183                         }
 184                 }
 185
 186                 addr = next;
 187         }
 188 }
 189
 190 /**
 191  * free_boot_hyp_pgd - free HYP boot page tables
 192  *
 193  * Free the HYP boot page tables. The bounce page is also freed.
 194  */
 195 void free_boot_hyp_pgd(void)
 196 {
 197         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
 198
 199         if (boot_hyp_pgd) {
 200                 unmap_range(NULL, boot_hyp_pgd, hyp_idmap_start, PAGE_SIZE);
 201                 unmap_range(NULL, boot_hyp_pgd, TRAMPOLINE_VA, PAGE_SIZE);
 202                 kfree(boot_hyp_pgd);
 203                 boot_hyp_pgd = NULL;
 204         }
 205
 206         if (hyp_pgd)
 207                 unmap_range(NULL, hyp_pgd, TRAMPOLINE_VA, PAGE_SIZE);
 208
 209         kfree(init_bounce_page);
 210         init_bounce_page = NULL;
 211
 212         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
 213 }
 214
 215 /**
 216  * free_hyp_pgds - free Hyp-mode page tables
 217  *
 218  * Assumes hyp_pgd is a page table used strictly in Hyp-mode and
 219  * therefore contains either mappings in the kernel memory area (above
 220  * PAGE_OFFSET), or device mappings in the vmalloc range (from
 221  * VMALLOC_START to VMALLOC_END).
 222  *
 223  * boot_hyp_pgd should only map two pages for the init code.
 224  */
 225 void free_hyp_pgds(void)
 226 {
 227         unsigned long addr;
 228
 229         free_boot_hyp_pgd();
 230
 231         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
 232
 233         if (hyp_pgd) {
 234                 for (addr = PAGE_OFFSET; virt_addr_valid(addr); addr += PGDIR_SIZE)
 235                         unmap_range(NULL, hyp_pgd, KERN_TO_HYP(addr), PGDIR_SIZE);
 236                 for (addr = VMALLOC_START; is_vmalloc_addr((void*)addr); addr += PGDIR_SIZE)
 237                         unmap_range(NULL, hyp_pgd, KERN_TO_HYP(addr), PGDIR_SIZE);
 238
 239                 kfree(hyp_pgd);
 240                 hyp_pgd = NULL;
 241         }
 242
 243         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
 244 }
 245
 246 static void create_hyp_pte_mappings(pmd_t *pmd, unsigned long start,
 247                                     unsigned long end, unsigned long pfn,
 248                                     pgprot_t prot)
 249 {
 250         pte_t *pte;
 251         unsigned long addr;
 252
 253         addr = start;
 254         do {
 255                 pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 256                 kvm_set_pte(pte, pfn_pte(pfn, prot));
 257                 get_page(virt_to_page(pte));
 258                 kvm_flush_dcache_to_poc(pte, sizeof(*pte));
 259                 pfn++;
 260         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 261 }
 262
 263 static int create_hyp_pmd_mappings(pud_t *pud, unsigned long start,
 264                                    unsigned long end, unsigned long pfn,
 265                                    pgprot_t prot)
 266 {
 267         pmd_t *pmd;
 268         pte_t *pte;
 269         unsigned long addr, next;
 270
 271         addr = start;
 272         do {
 273                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
 274
 275                 BUG_ON(pmd_sect(*pmd));
 276
 277                 if (pmd_none(*pmd)) {
 278                         pte = pte_alloc_one_kernel(NULL, addr);
 279                         if (!pte) {
 280                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pte\n");
 281                                 return -ENOMEM;
 282                         }
 283                         pmd_populate_kernel(NULL, pmd, pte);
 284                         get_page(virt_to_page(pmd));
 285                         kvm_flush_dcache_to_poc(pmd, sizeof(*pmd));
 286                 }
 287
 288                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 289
 290                 create_hyp_pte_mappings(pmd, addr, next, pfn, prot);
 291                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
 292         } while (addr = next, addr != end);
 293
 294         return 0;
 295 }
 296
 297 static int __create_hyp_mappings(pgd_t *pgdp,
 298                                  unsigned long start, unsigned long end,
 299                                  unsigned long pfn, pgprot_t prot)
 300 {
 301         pgd_t *pgd;
 302         pud_t *pud;
 303         pmd_t *pmd;
 304         unsigned long addr, next;
 305         int err = 0;
 306
 307         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
 308         addr = start & PAGE_MASK;
 309         end = PAGE_ALIGN(end);
 310         do {
 311                 pgd = pgdp + pgd_index(addr);
 312                 pud = pud_offset(pgd, addr);
 313
 314                 if (pud_none_or_clear_bad(pud)) {
 315                         pmd = pmd_alloc_one(NULL, addr);
 316                         if (!pmd) {
 317                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pmd\n");
 318                                 err = -ENOMEM;
 319                                 goto out;
 320                         }
 321                         pud_populate(NULL, pud, pmd);
 322                         get_page(virt_to_page(pud));
 323                         kvm_flush_dcache_to_poc(pud, sizeof(*pud));
 324                 }
 325
 326                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 327                 err = create_hyp_pmd_mappings(pud, addr, next, pfn, prot);
 328                 if (err)
 329                         goto out;
 330                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
 331         } while (addr = next, addr != end);
 332 out:
 333         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
 334         return err;
 335 }
 336
 337 /**
 338  * create_hyp_mappings - duplicate a kernel virtual address range in Hyp mode
 339  * @from:       The virtual kernel start address of the range
 340  * @to:         The virtual kernel end address of the range (exclusive)
 341  *
 342  * The same virtual address as the kernel virtual address is also used
 343  * in Hyp-mode mapping (modulo HYP_PAGE_OFFSET) to the same underlying
 344  * physical pages.
 345  */
 346 int create_hyp_mappings(void *from, void *to)
 347 {
 348         unsigned long phys_addr = virt_to_phys(from);
 349         unsigned long start = KERN_TO_HYP((unsigned long)from);
 350         unsigned long end = KERN_TO_HYP((unsigned long)to);
 351
 352         /* Check for a valid kernel memory mapping */
 353         if (!virt_addr_valid(from) || !virt_addr_valid(to - 1))
 354                 return -EINVAL;
 355
 356         return __create_hyp_mappings(hyp_pgd, start, end,
 357                                      __phys_to_pfn(phys_addr), PAGE_HYP);
 358 }
 359
 360 /**
 361  * create_hyp_io_mappings - duplicate a kernel IO mapping into Hyp mode
 362  * @from:       The kernel start VA of the range
 363  * @to:         The kernel end VA of the range (exclusive)
 364  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
 365  *
 366  * The resulting HYP VA is the same as the kernel VA, modulo
 367  * HYP_PAGE_OFFSET.
 368  */
 369 int create_hyp_io_mappings(void *from, void *to, phys_addr_t phys_addr)
 370 {
 371         unsigned long start = KERN_TO_HYP((unsigned long)from);
 372         unsigned long end = KERN_TO_HYP((unsigned long)to);
 373
 374         /* Check for a valid kernel IO mapping */
 375         if (!is_vmalloc_addr(from) || !is_vmalloc_addr(to - 1))
 376                 return -EINVAL;
 377
 378         return __create_hyp_mappings(hyp_pgd, start, end,
 379                                      __phys_to_pfn(phys_addr), PAGE_HYP_DEVICE);
 380 }
 381
 382 /**
 383  * kvm_alloc_stage2_pgd - allocate level-1 table for stage-2 translation.
 384  * @kvm:        The KVM struct pointer for the VM.
 385  *
 386  * Allocates the 1st level table only of size defined by S2_PGD_ORDER (can
 387  * support either full 40-bit input addresses or limited to 32-bit input
 388  * addresses). Clears the allocated pages.
 389  *
 390  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
 391  * created, which can only be done once.
 392  */
 393 int kvm_alloc_stage2_pgd(struct kvm *kvm)
 394 {
 395         pgd_t *pgd;
 396
 397         if (kvm->arch.pgd != NULL) {
 398                 kvm_err("kvm_arch already initialized?\n");
 399                 return -EINVAL;
 400         }
 401
 402         pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL, S2_PGD_ORDER);
 403         if (!pgd)
 404                 return -ENOMEM;
 405
 406         memset(pgd, 0, PTRS_PER_S2_PGD * sizeof(pgd_t));
 407         kvm_clean_pgd(pgd);
 408         kvm->arch.pgd = pgd;
 409
 410         return 0;
 411 }
 412
 413 /**
 414  * unmap_stage2_range -- Clear stage2 page table entries to unmap a range
 415  * @kvm:   The VM pointer
 416  * @start: The intermediate physical base address of the range to unmap
 417  * @size:  The size of the area to unmap
 418  *
 419  * Clear a range of stage-2 mappings, lowering the various ref-counts.  Must
 420  * be called while holding mmu_lock (unless for freeing the stage2 pgd before
 421  * destroying the VM), otherwise another faulting VCPU may come in and mess
 422  * with things behind our backs.
 423  */
 424 static void unmap_stage2_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t start, u64 size)
 425 {
 426         unmap_range(kvm, kvm->arch.pgd, start, size);
 427 }
 428
 429 /**
 430  * kvm_free_stage2_pgd - free all stage-2 tables
 431  * @kvm:        The KVM struct pointer for the VM.
 432  *
 433  * Walks the level-1 page table pointed to by kvm->arch.pgd and frees all
 434  * underlying level-2 and level-3 tables before freeing the actual level-1 table
 435  * and setting the struct pointer to NULL.
 436  *
 437  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
 438  * destroyed, which can only be done once.
 439  */
 440 void kvm_free_stage2_pgd(struct kvm *kvm)
 441 {
 442         if (kvm->arch.pgd == NULL)
 443                 return;
 444
 445         unmap_stage2_range(kvm, 0, KVM_PHYS_SIZE);
 446         free_pages((unsigned long)kvm->arch.pgd, S2_PGD_ORDER);
 447         kvm->arch.pgd = NULL;
 448 }
 449
 450 static pmd_t *stage2_get_pmd(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
 451                              phys_addr_t addr)
 452 {
 453         pgd_t *pgd;
 454         pud_t *pud;
 455         pmd_t *pmd;
 456
 457         pgd = kvm->arch.pgd + pgd_index(addr);
 458         pud = pud_offset(pgd, addr);
 459         if (pud_none(*pud)) {
 460                 if (!cache)
 461                         return NULL;
 462                 pmd = mmu_memory_cache_alloc(cache);
 463                 pud_populate(NULL, pud, pmd);
 464                 get_page(virt_to_page(pud));
 465         }
 466
 467         return pmd_offset(pud, addr);
 468 }
 469
 470 static int stage2_set_pmd_huge(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache
 471                                *cache, phys_addr_t addr, const pmd_t *new_pmd)
 472 {
 473         pmd_t *pmd, old_pmd;
 474
 475         pmd = stage2_get_pmd(kvm, cache, addr);
 476         VM_BUG_ON(!pmd);
 477
 478         /*
 479          * Mapping in huge pages should only happen through a fault.  If a
 480          * page is merged into a transparent huge page, the individual
 481          * subpages of that huge page should be unmapped through MMU
 482          * notifiers before we get here.
 483          *
 484          * Merging of CompoundPages is not supported; they should become
 485          * splitting first, unmapped, merged, and mapped back in on-demand.
 486          */
 487         VM_BUG_ON(pmd_present(*pmd) && pmd_pfn(*pmd) != pmd_pfn(*new_pmd));
 488
 489         old_pmd = *pmd;
 490         kvm_set_pmd(pmd, *new_pmd);
 491         if (pmd_present(old_pmd))
 492                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
 493         else
 494                 get_page(virt_to_page(pmd));
 495         return 0;
 496 }
 497
 498 static int stage2_set_pte(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
 499                           phys_addr_t addr, const pte_t *new_pte, bool iomap)
 500 {
 501         pmd_t *pmd;
 502         pte_t *pte, old_pte;
 503
 504         /* Create stage-2 page table mapping - Level 1 */
 505         pmd = stage2_get_pmd(kvm, cache, addr);
 506         if (!pmd) {
 507                 /*
 508                  * Ignore calls from kvm_set_spte_hva for unallocated
 509                  * address ranges.
 510                  */
 511                 return 0;
 512         }
 513
 514         /* Create stage-2 page mappings - Level 2 */
 515         if (pmd_none(*pmd)) {
 516                 if (!cache)
 517                         return 0; /* ignore calls from kvm_set_spte_hva */
 518                 pte = mmu_memory_cache_alloc(cache);
 519                 kvm_clean_pte(pte);
 520                 pmd_populate_kernel(NULL, pmd, pte);
 521                 get_page(virt_to_page(pmd));
 522         }
 523
 524         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
 525
 526         if (iomap && pte_present(*pte))
 527                 return -EFAULT;
 528
 529         /* Create 2nd stage page table mapping - Level 3 */
 530         old_pte = *pte;
 531         kvm_set_pte(pte, *new_pte);
 532         if (pte_present(old_pte))
 533                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
 534         else
 535                 get_page(virt_to_page(pte));
 536
 537         return 0;
 538 }
 539
 540 /**
 541  * kvm_phys_addr_ioremap - map a device range to guest IPA
 542  *
 543  * @kvm:        The KVM pointer
 544  * @guest_ipa:  The IPA at which to insert the mapping
 545  * @pa:         The physical address of the device
 546  * @size:       The size of the mapping
 547  */
 548 int kvm_phys_addr_ioremap(struct kvm *kvm, phys_addr_t guest_ipa,
 549                           phys_addr_t pa, unsigned long size)
 550 {
 551         phys_addr_t addr, end;
 552         int ret = 0;
 553         unsigned long pfn;
 554         struct kvm_mmu_memory_cache cache = { 0, };
 555
 556         end = (guest_ipa + size + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
 557         pfn = __phys_to_pfn(pa);
 558
 559         for (addr = guest_ipa; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
 560                 pte_t pte = pfn_pte(pfn, PAGE_S2_DEVICE);
 561
 562                 ret = mmu_topup_memory_cache(&cache, 2, 2);
 563                 if (ret)
 564                         goto out;
 565                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 566                 ret = stage2_set_pte(kvm, &cache, addr, &pte, true);
 567                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 568                 if (ret)
 569                         goto out;
 570
 571                 pfn++;
 572         }
 573
 574 out:
 575         mmu_free_memory_cache(&cache);
 576         return ret;
 577 }
 578
 579 static bool transparent_hugepage_adjust(pfn_t *pfnp, phys_addr_t *ipap)
 580 {
 581         pfn_t pfn = *pfnp;
 582         gfn_t gfn = *ipap >> PAGE_SHIFT;
 583
 584         if (PageTransCompound(pfn_to_page(pfn))) {
 585                 unsigned long mask;
 586                 /*
 587                  * The address we faulted on is backed by a transparent huge
 588                  * page.  However, because we map the compound huge page and
 589                  * not the individual tail page, we need to transfer the
 590                  * refcount to the head page.  We have to be careful that the
 591                  * THP doesn't start to split while we are adjusting the
 592                  * refcounts.
 593                  *
 594                  * We are sure this doesn't happen, because mmu_notifier_retry
 595                  * was successful and we are holding the mmu_lock, so if this
 596                  * THP is trying to split, it will be blocked in the mmu
 597                  * notifier before touching any of the pages, specifically
 598                  * before being able to call __split_huge_page_refcount().
 599                  *
 600                  * We can therefore safely transfer the refcount from PG_tail
 601                  * to PG_head and switch the pfn from a tail page to the head
 602                  * page accordingly.
 603                  */
 604                 mask = PTRS_PER_PMD - 1;
 605                 VM_BUG_ON((gfn & mask) != (pfn & mask));
 606                 if (pfn & mask) {
 607                         *ipap &= PMD_MASK;
 608                         kvm_release_pfn_clean(pfn);
 609                         pfn &= ~mask;
 610                         kvm_get_pfn(pfn);
 611                         *pfnp = pfn;
 612                 }
 613
 614                 return true;
 615         }
 616
 617         return false;
 618 }
 619
 620 static int user_mem_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa,
 621                           struct kvm_memory_slot *memslot,
 622                           unsigned long fault_status)
 623 {
 624         int ret;
 625         bool write_fault, writable, hugetlb = false, force_pte = false;
 626         unsigned long mmu_seq;
 627         gfn_t gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
 628         unsigned long hva = gfn_to_hva(vcpu->kvm, gfn);
 629         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 630         struct kvm_mmu_memory_cache *memcache = &vcpu->arch.mmu_page_cache;
 631         struct vm_area_struct *vma;
 632         pfn_t pfn;
 633
 634         write_fault = kvm_is_write_fault(kvm_vcpu_get_hsr(vcpu));
 635         if (fault_status == FSC_PERM && !write_fault) {
 636                 kvm_err("Unexpected L2 read permission error\n");
 637                 return -EFAULT;
 638         }
 639
 640         /* Let's check if we will get back a huge page backed by hugetlbfs */
 641         down_read(&current->mm->mmap_sem);
 642         vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, hva + 1);
 643         if (is_vm_hugetlb_page(vma)) {
 644                 hugetlb = true;
 645                 gfn = (fault_ipa & PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT;
 646         } else {
 647                 /*
 648                  * Pages belonging to VMAs not aligned to the PMD mapping
 649                  * granularity cannot be mapped using block descriptors even
 650                  * if the pages belong to a THP for the process, because the
 651                  * stage-2 block descriptor will cover more than a single THP
 652                  * and we loose atomicity for unmapping, updates, and splits
 653                  * of the THP or other pages in the stage-2 block range.
 654                  */
 655                 if (vma->vm_start & ~PMD_MASK)
 656                         force_pte = true;
 657         }
 658         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 659
 660         /* We need minimum second+third level pages */
 661         ret = mmu_topup_memory_cache(memcache, 2, KVM_NR_MEM_OBJS);
 662         if (ret)
 663                 return ret;
 664
 665         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
 666         /*
 667          * Ensure the read of mmu_notifier_seq happens before we call
 668          * gfn_to_pfn_prot (which calls get_user_pages), so that we don't risk
 669          * the page we just got a reference to gets unmapped before we have a
 670          * chance to grab the mmu_lock, which ensure that if the page gets
 671          * unmapped afterwards, the call to kvm_unmap_hva will take it away
 672          * from us again properly. This smp_rmb() interacts with the smp_wmb()
 673          * in kvm_mmu_notifier_invalidate_<page|range_end>.
 674          */
 675         smp_rmb();
 676
 677         pfn = gfn_to_pfn_prot(kvm, gfn, write_fault, &writable);
 678         if (is_error_pfn(pfn))
 679                 return -EFAULT;
 680
 681         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 682         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
 683                 goto out_unlock;
 684         if (!hugetlb && !force_pte)
 685                 hugetlb = transparent_hugepage_adjust(&pfn, &fault_ipa);
 686
 687         if (hugetlb) {
 688                 pmd_t new_pmd = pfn_pmd(pfn, PAGE_S2);
 689                 new_pmd = pmd_mkhuge(new_pmd);
 690                 if (writable) {
 691                         kvm_set_s2pmd_writable(&new_pmd);
 692                         kvm_set_pfn_dirty(pfn);
 693                 }
 694                 coherent_icache_guest_page(kvm, hva & PMD_MASK, PMD_SIZE);
 695                 ret = stage2_set_pmd_huge(kvm, memcache, fault_ipa, &new_pmd);
 696         } else {
 697                 pte_t new_pte = pfn_pte(pfn, PAGE_S2);
 698                 if (writable) {
 699                         kvm_set_s2pte_writable(&new_pte);
 700                         kvm_set_pfn_dirty(pfn);
 701                 }
 702                 coherent_icache_guest_page(kvm, hva, PAGE_SIZE);
 703                 ret = stage2_set_pte(kvm, memcache, fault_ipa, &new_pte, false);
 704         }
 705
 706
 707 out_unlock:
 708         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 709         kvm_release_pfn_clean(pfn);
 710         return ret;
 711 }
 712
 713 /**
 714  * kvm_handle_guest_abort - handles all 2nd stage aborts
 715  * @vcpu:       the VCPU pointer
 716  * @run:        the kvm_run structure
 717  *
 718  * Any abort that gets to the host is almost guaranteed to be caused by a
 719  * missing second stage translation table entry, which can mean that either the
 720  * guest simply needs more memory and we must allocate an appropriate page or it
 721  * can mean that the guest tried to access I/O memory, which is emulated by user
 722  * space. The distinction is based on the IPA causing the fault and whether this
 723  * memory region has been registered as standard RAM by user space.
 724  */
 725 int kvm_handle_guest_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run)
 726 {
 727         unsigned long fault_status;
 728         phys_addr_t fault_ipa;
 729         struct kvm_memory_slot *memslot;
 730         bool is_iabt;
 731         gfn_t gfn;
 732         int ret, idx;
 733
 734         is_iabt = kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu);
 735         fault_ipa = kvm_vcpu_get_fault_ipa(vcpu);
 736
 737         trace_kvm_guest_fault(*vcpu_pc(vcpu), kvm_vcpu_get_hsr(vcpu),
 738                               kvm_vcpu_get_hfar(vcpu), fault_ipa);
 739
 740         /* Check the stage-2 fault is trans. fault or write fault */
 741         fault_status = kvm_vcpu_trap_get_fault(vcpu);
 742         if (fault_status != FSC_FAULT && fault_status != FSC_PERM) {
 743                 kvm_err("Unsupported fault status: EC=%#x DFCS=%#lx\n",
 744                         kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu), fault_status);
 745                 return -EFAULT;
 746         }
 747
 748         idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
 749
 750         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
 751         if (!kvm_is_visible_gfn(vcpu->kvm, gfn)) {
 752                 if (is_iabt) {
 753                         /* Prefetch Abort on I/O address */
 754                         kvm_inject_pabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
 755                         ret = 1;
 756                         goto out_unlock;
 757                 }
 758
 759                 if (fault_status != FSC_FAULT) {
 760                         kvm_err("Unsupported fault status on io memory: %#lx\n",
 761                                 fault_status);
 762                         ret = -EFAULT;
 763                         goto out_unlock;
 764                 }
 765
 766                 /*
 767                  * The IPA is reported as [MAX:12], so we need to
 768                  * complement it with the bottom 12 bits from the
 769                  * faulting VA. This is always 12 bits, irrespective
 770                  * of the page size.
 771                  */
 772                 fault_ipa |= kvm_vcpu_get_hfar(vcpu) & ((1 << 12) - 1);
 773                 ret = io_mem_abort(vcpu, run, fault_ipa);
 774                 goto out_unlock;
 775         }
 776
 777         memslot = gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gfn);
 778
 779         ret = user_mem_abort(vcpu, fault_ipa, memslot, fault_status);
 780         if (ret == 0)
 781                 ret = 1;
 782 out_unlock:
 783         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, idx);
 784         return ret;
 785 }
 786
 787 static void handle_hva_to_gpa(struct kvm *kvm,
 788                               unsigned long start,
 789                               unsigned long end,
 790                               void (*handler)(struct kvm *kvm,
 791                                               gpa_t gpa, void *data),
 792                               void *data)
 793 {
 794         struct kvm_memslots *slots;
 795         struct kvm_memory_slot *memslot;
 796
 797         slots = kvm_memslots(kvm);
 798
 799         /* we only care about the pages that the guest sees */
 800         kvm_for_each_memslot(memslot, slots) {
 801                 unsigned long hva_start, hva_end;
 802                 gfn_t gfn, gfn_end;
 803
 804                 hva_start = max(start, memslot->userspace_addr);
 805                 hva_end = min(end, memslot->userspace_addr +
 806                                         (memslot->npages << PAGE_SHIFT));
 807                 if (hva_start >= hva_end)
 808                         continue;
 809
 810                 /*
 811                  * {gfn(page) | page intersects with [hva_start, hva_end)} =
 812                  * {gfn_start, gfn_start+1, ..., gfn_end-1}.
 813                  */
 814                 gfn = hva_to_gfn_memslot(hva_start, memslot);
 815                 gfn_end = hva_to_gfn_memslot(hva_end + PAGE_SIZE - 1, memslot);
 816
 817                 for (; gfn < gfn_end; ++gfn) {
 818                         gpa_t gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
 819                         handler(kvm, gpa, data);
 820                 }
 821         }
 822 }
 823
 824 static void kvm_unmap_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
 825 {
 826         unmap_stage2_range(kvm, gpa, PAGE_SIZE);
 827 }
 828
 829 int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
 830 {
 831         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
 832
 833         if (!kvm->arch.pgd)
 834                 return 0;
 835
 836         trace_kvm_unmap_hva(hva);
 837         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_unmap_hva_handler, NULL);
 838         return 0;
 839 }
 840
 841 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm,
 842                         unsigned long start, unsigned long end)
 843 {
 844         if (!kvm->arch.pgd)
 845                 return 0;
 846
 847         trace_kvm_unmap_hva_range(start, end);
 848         handle_hva_to_gpa(kvm, start, end, &kvm_unmap_hva_handler, NULL);
 849         return 0;
 850 }
 851
 852 static void kvm_set_spte_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
 853 {
 854         pte_t *pte = (pte_t *)data;
 855
 856         stage2_set_pte(kvm, NULL, gpa, pte, false);
 857 }
 858
 859
 860 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte)
 861 {
 862         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
 863         pte_t stage2_pte;
 864
 865         if (!kvm->arch.pgd)
 866                 return;
 867
 868         trace_kvm_set_spte_hva(hva);
 869         stage2_pte = pfn_pte(pte_pfn(pte), PAGE_S2);
 870         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_set_spte_handler, &stage2_pte);
 871 }
 872
 873 void kvm_mmu_free_memory_caches(struct kvm_vcpu *vcpu)
 874 {
 875         mmu_free_memory_cache(&vcpu->arch.mmu_page_cache);
 876 }
 877
 878 phys_addr_t kvm_mmu_get_httbr(void)
 879 {
 880         return virt_to_phys(hyp_pgd);
 881 }
 882
 883 phys_addr_t kvm_mmu_get_boot_httbr(void)
 884 {
 885         return virt_to_phys(boot_hyp_pgd);
 886 }
 887
 888 phys_addr_t kvm_get_idmap_vector(void)
 889 {
 890         return hyp_idmap_vector;
 891 }
 892
 893 int kvm_mmu_init(void)
 894 {
 895         int err;
 896
 897         hyp_idmap_start = virt_to_phys(__hyp_idmap_text_start);
 898         hyp_idmap_end = virt_to_phys(__hyp_idmap_text_end);
 899         hyp_idmap_vector = virt_to_phys(__kvm_hyp_init);
 900
 901         if ((hyp_idmap_start ^ hyp_idmap_end) & PAGE_MASK) {
 902                 /*
 903                  * Our init code is crossing a page boundary. Allocate
 904                  * a bounce page, copy the code over and use that.
 905                  */
 906                 size_t len = __hyp_idmap_text_end - __hyp_idmap_text_start;
 907                 phys_addr_t phys_base;
 908
 909                 init_bounce_page = kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
 910                 if (!init_bounce_page) {
 911                         kvm_err("Couldn't allocate HYP init bounce page\n");
 912                         err = -ENOMEM;
 913                         goto out;
 914                 }
 915
 916                 memcpy(init_bounce_page, __hyp_idmap_text_start, len);
 917                 /*
 918                  * Warning: the code we just copied to the bounce page
 919                  * must be flushed to the point of coherency.
 920                  * Otherwise, the data may be sitting in L2, and HYP
 921                  * mode won't be able to observe it as it runs with
 922                  * caches off at that point.
 923                  */
 924                 kvm_flush_dcache_to_poc(init_bounce_page, len);
 925
 926                 phys_base = virt_to_phys(init_bounce_page);
 927                 hyp_idmap_vector += phys_base - hyp_idmap_start;
 928                 hyp_idmap_start = phys_base;
 929                 hyp_idmap_end = phys_base + len;
 930
 931                 kvm_info("Using HYP init bounce page @%lx\n",
 932                          (unsigned long)phys_base);
 933         }
 934
 935         hyp_pgd = kzalloc(PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t), GFP_KERNEL);
 936         boot_hyp_pgd = kzalloc(PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t), GFP_KERNEL);
 937         if (!hyp_pgd || !boot_hyp_pgd) {
 938                 kvm_err("Hyp mode PGD not allocated\n");
 939                 err = -ENOMEM;
 940                 goto out;
 941         }
 942
 943         /* Create the idmap in the boot page tables */
 944         err =   __create_hyp_mappings(boot_hyp_pgd,
 945                                       hyp_idmap_start, hyp_idmap_end,
 946                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
 947                                       PAGE_HYP);
 948
 949         if (err) {
 950                 kvm_err("Failed to idmap %lx-%lx\n",
 951                         hyp_idmap_start, hyp_idmap_end);
 952                 goto out;
 953         }
 954
 955         /* Map the very same page at the trampoline VA */
 956         err =   __create_hyp_mappings(boot_hyp_pgd,
 957                                       TRAMPOLINE_VA, TRAMPOLINE_VA + PAGE_SIZE,
 958                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
 959                                       PAGE_HYP);
 960         if (err) {
 961                 kvm_err("Failed to map trampoline @%lx into boot HYP pgd\n",
 962                         TRAMPOLINE_VA);
 963                 goto out;
 964         }
 965
 966         /* Map the same page again into the runtime page tables */
 967         err =   __create_hyp_mappings(hyp_pgd,
 968                                       TRAMPOLINE_VA, TRAMPOLINE_VA + PAGE_SIZE,
 969                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
 970                                       PAGE_HYP);
 971         if (err) {
 972                 kvm_err("Failed to map trampoline @%lx into runtime HYP pgd\n",
 973                         TRAMPOLINE_VA);
 974                 goto out;
 975         }
 976
 977         return 0;
 978 out:
 979         free_hyp_pgds();
 980         return err;
 981 }