Merge tag 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/virt/kvm/kvm
[cascardo/linux.git] / arch / s390 / mm / gmap.c
1 /*
2  *  KVM guest address space mapping code
3  *
4  *    Copyright IBM Corp. 2007, 2016
5  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
6  */
7
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/mm.h>
10 #include <linux/swap.h>
11 #include <linux/smp.h>
12 #include <linux/spinlock.h>
13 #include <linux/slab.h>
14 #include <linux/swapops.h>
15 #include <linux/ksm.h>
16 #include <linux/mman.h>
17
18 #include <asm/pgtable.h>
19 #include <asm/pgalloc.h>
20 #include <asm/gmap.h>
21 #include <asm/tlb.h>
22
23 #define GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE 1ULL
24
25 /**
26  * gmap_alloc - allocate and initialize a guest address space
27  * @mm: pointer to the parent mm_struct
28  * @limit: maximum address of the gmap address space
29  *
30  * Returns a guest address space structure.
31  */
32 static struct gmap *gmap_alloc(unsigned long limit)
33 {
34         struct gmap *gmap;
35         struct page *page;
36         unsigned long *table;
37         unsigned long etype, atype;
38
39         if (limit < (1UL << 31)) {
40                 limit = (1UL << 31) - 1;
41                 atype = _ASCE_TYPE_SEGMENT;
42                 etype = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
43         } else if (limit < (1UL << 42)) {
44                 limit = (1UL << 42) - 1;
45                 atype = _ASCE_TYPE_REGION3;
46                 etype = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
47         } else if (limit < (1UL << 53)) {
48                 limit = (1UL << 53) - 1;
49                 atype = _ASCE_TYPE_REGION2;
50                 etype = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
51         } else {
52                 limit = -1UL;
53                 atype = _ASCE_TYPE_REGION1;
54                 etype = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
55         }
56         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL);
57         if (!gmap)
58                 goto out;
59         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
60         INIT_LIST_HEAD(&gmap->children);
61         INIT_LIST_HEAD(&gmap->pt_list);
62         INIT_RADIX_TREE(&gmap->guest_to_host, GFP_KERNEL);
63         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_guest, GFP_ATOMIC);
64         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_rmap, GFP_ATOMIC);
65         spin_lock_init(&gmap->guest_table_lock);
66         spin_lock_init(&gmap->shadow_lock);
67         atomic_set(&gmap->ref_count, 1);
68         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, 2);
69         if (!page)
70                 goto out_free;
71         page->index = 0;
72         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
73         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
74         crst_table_init(table, etype);
75         gmap->table = table;
76         gmap->asce = atype | _ASCE_TABLE_LENGTH |
77                 _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
78         gmap->asce_end = limit;
79         return gmap;
80
81 out_free:
82         kfree(gmap);
83 out:
84         return NULL;
85 }
86
87 /**
88  * gmap_create - create a guest address space
89  * @mm: pointer to the parent mm_struct
90  * @limit: maximum size of the gmap address space
91  *
92  * Returns a guest address space structure.
93  */
94 struct gmap *gmap_create(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
95 {
96         struct gmap *gmap;
97
98         gmap = gmap_alloc(limit);
99         if (!gmap)
100                 return NULL;
101         gmap->mm = mm;
102         spin_lock(&mm->context.gmap_lock);
103         list_add_rcu(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
104         spin_unlock(&mm->context.gmap_lock);
105         return gmap;
106 }
107 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_create);
108
109 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
110 {
111         if (MACHINE_HAS_IDTE)
112                 __tlb_flush_idte(gmap->asce);
113         else
114                 __tlb_flush_global();
115 }
116
117 static void gmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
118 {
119         struct radix_tree_iter iter;
120         unsigned long indices[16];
121         unsigned long index;
122         void **slot;
123         int i, nr;
124
125         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
126         index = 0;
127         do {
128                 nr = 0;
129                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
130                         indices[nr] = iter.index;
131                         if (++nr == 16)
132                                 break;
133                 }
134                 for (i = 0; i < nr; i++) {
135                         index = indices[i];
136                         radix_tree_delete(root, index);
137                 }
138         } while (nr > 0);
139 }
140
141 static void gmap_rmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
142 {
143         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
144         struct radix_tree_iter iter;
145         unsigned long indices[16];
146         unsigned long index;
147         void **slot;
148         int i, nr;
149
150         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
151         index = 0;
152         do {
153                 nr = 0;
154                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
155                         indices[nr] = iter.index;
156                         if (++nr == 16)
157                                 break;
158                 }
159                 for (i = 0; i < nr; i++) {
160                         index = indices[i];
161                         head = radix_tree_delete(root, index);
162                         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head)
163                                 kfree(rmap);
164                 }
165         } while (nr > 0);
166 }
167
168 /**
169  * gmap_free - free a guest address space
170  * @gmap: pointer to the guest address space structure
171  *
172  * No locks required. There are no references to this gmap anymore.
173  */
174 static void gmap_free(struct gmap *gmap)
175 {
176         struct page *page, *next;
177
178         /* Flush tlb of all gmaps (if not already done for shadows) */
179         if (!(gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed))
180                 gmap_flush_tlb(gmap);
181         /* Free all segment & region tables. */
182         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru)
183                 __free_pages(page, 2);
184         gmap_radix_tree_free(&gmap->guest_to_host);
185         gmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_guest);
186
187         /* Free additional data for a shadow gmap */
188         if (gmap_is_shadow(gmap)) {
189                 /* Free all page tables. */
190                 list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->pt_list, lru)
191                         page_table_free_pgste(page);
192                 gmap_rmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_rmap);
193                 /* Release reference to the parent */
194                 gmap_put(gmap->parent);
195         }
196
197         kfree(gmap);
198 }
199
200 /**
201  * gmap_get - increase reference counter for guest address space
202  * @gmap: pointer to the guest address space structure
203  *
204  * Returns the gmap pointer
205  */
206 struct gmap *gmap_get(struct gmap *gmap)
207 {
208         atomic_inc(&gmap->ref_count);
209         return gmap;
210 }
211 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get);
212
213 /**
214  * gmap_put - decrease reference counter for guest address space
215  * @gmap: pointer to the guest address space structure
216  *
217  * If the reference counter reaches zero the guest address space is freed.
218  */
219 void gmap_put(struct gmap *gmap)
220 {
221         if (atomic_dec_return(&gmap->ref_count) == 0)
222                 gmap_free(gmap);
223 }
224 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_put);
225
226 /**
227  * gmap_remove - remove a guest address space but do not free it yet
228  * @gmap: pointer to the guest address space structure
229  */
230 void gmap_remove(struct gmap *gmap)
231 {
232         struct gmap *sg, *next;
233
234         /* Remove all shadow gmaps linked to this gmap */
235         if (!list_empty(&gmap->children)) {
236                 spin_lock(&gmap->shadow_lock);
237                 list_for_each_entry_safe(sg, next, &gmap->children, list) {
238                         list_del(&sg->list);
239                         gmap_put(sg);
240                 }
241                 spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
242         }
243         /* Remove gmap from the pre-mm list */
244         spin_lock(&gmap->mm->context.gmap_lock);
245         list_del_rcu(&gmap->list);
246         spin_unlock(&gmap->mm->context.gmap_lock);
247         synchronize_rcu();
248         /* Put reference */
249         gmap_put(gmap);
250 }
251 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_remove);
252
253 /**
254  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
255  * @gmap: pointer to the guest address space structure
256  */
257 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
258 {
259         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
260 }
261 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
262
263 /**
264  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
265  * @gmap: pointer to the guest address space structure
266  */
267 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
268 {
269         S390_lowcore.gmap = 0UL;
270 }
271 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
272
273 /**
274  * gmap_get_enabled - get a pointer to the currently enabled gmap
275  *
276  * Returns a pointer to the currently enabled gmap. 0 if none is enabled.
277  */
278 struct gmap *gmap_get_enabled(void)
279 {
280         return (struct gmap *) S390_lowcore.gmap;
281 }
282 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_get_enabled);
283
284 /*
285  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_sem held
286  */
287 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap, unsigned long *table,
288                             unsigned long init, unsigned long gaddr)
289 {
290         struct page *page;
291         unsigned long *new;
292
293         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
294         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, 2);
295         if (!page)
296                 return -ENOMEM;
297         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
298         crst_table_init(new, init);
299         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
300         if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID) {
301                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
302                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
303                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
304                 page->index = gaddr;
305                 page = NULL;
306         }
307         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
308         if (page)
309                 __free_pages(page, 2);
310         return 0;
311 }
312
313 /**
314  * __gmap_segment_gaddr - find virtual address from segment pointer
315  * @entry: pointer to a segment table entry in the guest address space
316  *
317  * Returns the virtual address in the guest address space for the segment
318  */
319 static unsigned long __gmap_segment_gaddr(unsigned long *entry)
320 {
321         struct page *page;
322         unsigned long offset, mask;
323
324         offset = (unsigned long) entry / sizeof(unsigned long);
325         offset = (offset & (PTRS_PER_PMD - 1)) * PMD_SIZE;
326         mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
327         page = virt_to_page((void *)((unsigned long) entry & mask));
328         return page->index + offset;
329 }
330
331 /**
332  * __gmap_unlink_by_vmaddr - unlink a single segment via a host address
333  * @gmap: pointer to the guest address space structure
334  * @vmaddr: address in the host process address space
335  *
336  * Returns 1 if a TLB flush is required
337  */
338 static int __gmap_unlink_by_vmaddr(struct gmap *gmap, unsigned long vmaddr)
339 {
340         unsigned long *entry;
341         int flush = 0;
342
343         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
344         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
345         entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest, vmaddr >> PMD_SHIFT);
346         if (entry) {
347                 flush = (*entry != _SEGMENT_ENTRY_INVALID);
348                 *entry = _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
349         }
350         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
351         return flush;
352 }
353
354 /**
355  * __gmap_unmap_by_gaddr - unmap a single segment via a guest address
356  * @gmap: pointer to the guest address space structure
357  * @gaddr: address in the guest address space
358  *
359  * Returns 1 if a TLB flush is required
360  */
361 static int __gmap_unmap_by_gaddr(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
362 {
363         unsigned long vmaddr;
364
365         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_delete(&gmap->guest_to_host,
366                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
367         return vmaddr ? __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr) : 0;
368 }
369
370 /**
371  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
372  * @gmap: pointer to the guest address space structure
373  * @to: address in the guest address space
374  * @len: length of the memory area to unmap
375  *
376  * Returns 0 if the unmap succeeded, -EINVAL if not.
377  */
378 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
379 {
380         unsigned long off;
381         int flush;
382
383         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
384         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
385                 return -EINVAL;
386         if (len == 0 || to + len < to)
387                 return -EINVAL;
388
389         flush = 0;
390         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
391         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE)
392                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
393         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
394         if (flush)
395                 gmap_flush_tlb(gmap);
396         return 0;
397 }
398 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
399
400 /**
401  * gmap_map_segment - map a segment to the guest address space
402  * @gmap: pointer to the guest address space structure
403  * @from: source address in the parent address space
404  * @to: target address in the guest address space
405  * @len: length of the memory area to map
406  *
407  * Returns 0 if the mmap succeeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
408  */
409 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
410                      unsigned long to, unsigned long len)
411 {
412         unsigned long off;
413         int flush;
414
415         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
416         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
417                 return -EINVAL;
418         if (len == 0 || from + len < from || to + len < to ||
419             from + len - 1 > TASK_MAX_SIZE || to + len - 1 > gmap->asce_end)
420                 return -EINVAL;
421
422         flush = 0;
423         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
424         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
425                 /* Remove old translation */
426                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
427                 /* Store new translation */
428                 if (radix_tree_insert(&gmap->guest_to_host,
429                                       (to + off) >> PMD_SHIFT,
430                                       (void *) from + off))
431                         break;
432         }
433         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
434         if (flush)
435                 gmap_flush_tlb(gmap);
436         if (off >= len)
437                 return 0;
438         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
439         return -ENOMEM;
440 }
441 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
442
443 /**
444  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
445  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
446  * @gaddr: guest address
447  *
448  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
449  * -EFAULT if no such mapping exists.
450  * This function does not establish potentially missing page table entries.
451  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
452  * when this function gets called.
453  *
454  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
455  */
456 unsigned long __gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
457 {
458         unsigned long vmaddr;
459
460         vmaddr = (unsigned long)
461                 radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host, gaddr >> PMD_SHIFT);
462         /* Note: guest_to_host is empty for a shadow gmap */
463         return vmaddr ? (vmaddr | (gaddr & ~PMD_MASK)) : -EFAULT;
464 }
465 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
466
467 /**
468  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
469  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
470  * @gaddr: guest address
471  *
472  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
473  * -EFAULT if no such mapping exists.
474  * This function does not establish potentially missing page table entries.
475  */
476 unsigned long gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
477 {
478         unsigned long rc;
479
480         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
481         rc = __gmap_translate(gmap, gaddr);
482         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
483         return rc;
484 }
485 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
486
487 /**
488  * gmap_unlink - disconnect a page table from the gmap shadow tables
489  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
490  * @table: pointer to the host page table
491  * @vmaddr: vm address associated with the host page table
492  */
493 void gmap_unlink(struct mm_struct *mm, unsigned long *table,
494                  unsigned long vmaddr)
495 {
496         struct gmap *gmap;
497         int flush;
498
499         rcu_read_lock();
500         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
501                 flush = __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr);
502                 if (flush)
503                         gmap_flush_tlb(gmap);
504         }
505         rcu_read_unlock();
506 }
507
508 /**
509  * gmap_link - set up shadow page tables to connect a host to a guest address
510  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
511  * @gaddr: guest address
512  * @vmaddr: vm address
513  *
514  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
515  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
516  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
517  * when this function gets called.
518  */
519 int __gmap_link(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
520 {
521         struct mm_struct *mm;
522         unsigned long *table;
523         spinlock_t *ptl;
524         pgd_t *pgd;
525         pud_t *pud;
526         pmd_t *pmd;
527         int rc;
528
529         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
530         /* Create higher level tables in the gmap page table */
531         table = gmap->table;
532         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION1) {
533                 table += (gaddr >> 53) & 0x7ff;
534                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
535                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY,
536                                      gaddr & 0xffe0000000000000UL))
537                         return -ENOMEM;
538                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
539         }
540         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION2) {
541                 table += (gaddr >> 42) & 0x7ff;
542                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
543                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY,
544                                      gaddr & 0xfffffc0000000000UL))
545                         return -ENOMEM;
546                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
547         }
548         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION3) {
549                 table += (gaddr >> 31) & 0x7ff;
550                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
551                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY,
552                                      gaddr & 0xffffffff80000000UL))
553                         return -ENOMEM;
554                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
555         }
556         table += (gaddr >> 20) & 0x7ff;
557         /* Walk the parent mm page table */
558         mm = gmap->mm;
559         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
560         VM_BUG_ON(pgd_none(*pgd));
561         pud = pud_offset(pgd, vmaddr);
562         VM_BUG_ON(pud_none(*pud));
563         /* large puds cannot yet be handled */
564         if (pud_large(*pud))
565                 return -EFAULT;
566         pmd = pmd_offset(pud, vmaddr);
567         VM_BUG_ON(pmd_none(*pmd));
568         /* large pmds cannot yet be handled */
569         if (pmd_large(*pmd))
570                 return -EFAULT;
571         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
572         rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
573         if (rc)
574                 return rc;
575         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
576         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
577         if (*table == _SEGMENT_ENTRY_INVALID) {
578                 rc = radix_tree_insert(&gmap->host_to_guest,
579                                        vmaddr >> PMD_SHIFT, table);
580                 if (!rc)
581                         *table = pmd_val(*pmd);
582         } else
583                 rc = 0;
584         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
585         spin_unlock(ptl);
586         radix_tree_preload_end();
587         return rc;
588 }
589
590 /**
591  * gmap_fault - resolve a fault on a guest address
592  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
593  * @gaddr: guest address
594  * @fault_flags: flags to pass down to handle_mm_fault()
595  *
596  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
597  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
598  */
599 int gmap_fault(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
600                unsigned int fault_flags)
601 {
602         unsigned long vmaddr;
603         int rc;
604         bool unlocked;
605
606         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
607
608 retry:
609         unlocked = false;
610         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
611         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
612                 rc = vmaddr;
613                 goto out_up;
614         }
615         if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, vmaddr, fault_flags,
616                              &unlocked)) {
617                 rc = -EFAULT;
618                 goto out_up;
619         }
620         /*
621          * In the case that fixup_user_fault unlocked the mmap_sem during
622          * faultin redo __gmap_translate to not race with a map/unmap_segment.
623          */
624         if (unlocked)
625                 goto retry;
626
627         rc = __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
628 out_up:
629         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
630         return rc;
631 }
632 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_fault);
633
634 /*
635  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
636  */
637 void __gmap_zap(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
638 {
639         unsigned long vmaddr;
640         spinlock_t *ptl;
641         pte_t *ptep;
642
643         /* Find the vm address for the guest address */
644         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
645                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
646         if (vmaddr) {
647                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
648                 /* Get pointer to the page table entry */
649                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, vmaddr, &ptl);
650                 if (likely(ptep))
651                         ptep_zap_unused(gmap->mm, vmaddr, ptep, 0);
652                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
653         }
654 }
655 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
656
657 void gmap_discard(struct gmap *gmap, unsigned long from, unsigned long to)
658 {
659         unsigned long gaddr, vmaddr, size;
660         struct vm_area_struct *vma;
661
662         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
663         for (gaddr = from; gaddr < to;
664              gaddr = (gaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK) {
665                 /* Find the vm address for the guest address */
666                 vmaddr = (unsigned long)
667                         radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
668                                           gaddr >> PMD_SHIFT);
669                 if (!vmaddr)
670                         continue;
671                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
672                 /* Find vma in the parent mm */
673                 vma = find_vma(gmap->mm, vmaddr);
674                 size = min(to - gaddr, PMD_SIZE - (gaddr & ~PMD_MASK));
675                 zap_page_range(vma, vmaddr, size, NULL);
676         }
677         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
678 }
679 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
680
681 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
682 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
683
684 /**
685  * gmap_register_pte_notifier - register a pte invalidation callback
686  * @nb: pointer to the gmap notifier block
687  */
688 void gmap_register_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
689 {
690         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
691         list_add_rcu(&nb->list, &gmap_notifier_list);
692         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
693 }
694 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_pte_notifier);
695
696 /**
697  * gmap_unregister_pte_notifier - remove a pte invalidation callback
698  * @nb: pointer to the gmap notifier block
699  */
700 void gmap_unregister_pte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
701 {
702         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
703         list_del_rcu(&nb->list);
704         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
705         synchronize_rcu();
706 }
707 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_pte_notifier);
708
709 /**
710  * gmap_call_notifier - call all registered invalidation callbacks
711  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
712  * @start: start virtual address in the guest address space
713  * @end: end virtual address in the guest address space
714  */
715 static void gmap_call_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
716                                unsigned long end)
717 {
718         struct gmap_notifier *nb;
719
720         list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
721                 nb->notifier_call(gmap, start, end);
722 }
723
724 /**
725  * gmap_table_walk - walk the gmap page tables
726  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
727  * @gaddr: virtual address in the guest address space
728  * @level: page table level to stop at
729  *
730  * Returns a table entry pointer for the given guest address and @level
731  * @level=0 : returns a pointer to a page table table entry (or NULL)
732  * @level=1 : returns a pointer to a segment table entry (or NULL)
733  * @level=2 : returns a pointer to a region-3 table entry (or NULL)
734  * @level=3 : returns a pointer to a region-2 table entry (or NULL)
735  * @level=4 : returns a pointer to a region-1 table entry (or NULL)
736  *
737  * Returns NULL if the gmap page tables could not be walked to the
738  * requested level.
739  *
740  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
741  */
742 static inline unsigned long *gmap_table_walk(struct gmap *gmap,
743                                              unsigned long gaddr, int level)
744 {
745         unsigned long *table;
746
747         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) + 4 < (level * 4))
748                 return NULL;
749         if (gmap_is_shadow(gmap) && gmap->removed)
750                 return NULL;
751         if (gaddr & (-1UL << (31 + ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2)*11)))
752                 return NULL;
753         table = gmap->table;
754         switch (gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
755         case _ASCE_TYPE_REGION1:
756                 table += (gaddr >> 53) & 0x7ff;
757                 if (level == 4)
758                         break;
759                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
760                         return NULL;
761                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
762                 /* Fallthrough */
763         case _ASCE_TYPE_REGION2:
764                 table += (gaddr >> 42) & 0x7ff;
765                 if (level == 3)
766                         break;
767                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
768                         return NULL;
769                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
770                 /* Fallthrough */
771         case _ASCE_TYPE_REGION3:
772                 table += (gaddr >> 31) & 0x7ff;
773                 if (level == 2)
774                         break;
775                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
776                         return NULL;
777                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
778                 /* Fallthrough */
779         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
780                 table += (gaddr >> 20) & 0x7ff;
781                 if (level == 1)
782                         break;
783                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
784                         return NULL;
785                 table = (unsigned long *)(*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
786                 table += (gaddr >> 12) & 0xff;
787         }
788         return table;
789 }
790
791 /**
792  * gmap_pte_op_walk - walk the gmap page table, get the page table lock
793  *                    and return the pte pointer
794  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
795  * @gaddr: virtual address in the guest address space
796  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
797  *
798  * Returns a pointer to the locked pte for a guest address, or NULL
799  *
800  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
801  */
802 static pte_t *gmap_pte_op_walk(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
803                                spinlock_t **ptl)
804 {
805         unsigned long *table;
806
807         if (gmap_is_shadow(gmap))
808                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
809         /* Walk the gmap page table, lock and get pte pointer */
810         table = gmap_table_walk(gmap, gaddr, 1); /* get segment pointer */
811         if (!table || *table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID) {
812                 if (gmap_is_shadow(gmap))
813                         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
814                 return NULL;
815         }
816         if (gmap_is_shadow(gmap)) {
817                 *ptl = &gmap->guest_table_lock;
818                 return pte_offset_map((pmd_t *) table, gaddr);
819         }
820         return pte_alloc_map_lock(gmap->mm, (pmd_t *) table, gaddr, ptl);
821 }
822
823 /**
824  * gmap_pte_op_fixup - force a page in and connect the gmap page table
825  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
826  * @gaddr: virtual address in the guest address space
827  * @vmaddr: address in the host process address space
828  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
829  *
830  * Returns 0 if the caller can retry __gmap_translate (might fail again),
831  * -ENOMEM if out of memory and -EFAULT if anything goes wrong while fixing
832  * up or connecting the gmap page table.
833  */
834 static int gmap_pte_op_fixup(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
835                              unsigned long vmaddr, int prot)
836 {
837         struct mm_struct *mm = gmap->mm;
838         unsigned int fault_flags;
839         bool unlocked = false;
840
841         BUG_ON(gmap_is_shadow(gmap));
842         fault_flags = (prot == PROT_WRITE) ? FAULT_FLAG_WRITE : 0;
843         if (fixup_user_fault(current, mm, vmaddr, fault_flags, &unlocked))
844                 return -EFAULT;
845         if (unlocked)
846                 /* lost mmap_sem, caller has to retry __gmap_translate */
847                 return 0;
848         /* Connect the page tables */
849         return __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
850 }
851
852 /**
853  * gmap_pte_op_end - release the page table lock
854  * @ptl: pointer to the spinlock pointer
855  */
856 static void gmap_pte_op_end(spinlock_t *ptl)
857 {
858         spin_unlock(ptl);
859 }
860
861 /*
862  * gmap_protect_range - remove access rights to memory and set pgste bits
863  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
864  * @gaddr: virtual address in the guest address space
865  * @len: size of area
866  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
867  * @bits: pgste notification bits to set
868  *
869  * Returns 0 if successfully protected, -ENOMEM if out of memory and
870  * -EFAULT if gaddr is invalid (or mapping for shadows is missing).
871  *
872  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
873  *
874  * Note: Can also be called for shadow gmaps.
875  */
876 static int gmap_protect_range(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
877                               unsigned long len, int prot, unsigned long bits)
878 {
879         unsigned long vmaddr;
880         spinlock_t *ptl;
881         pte_t *ptep;
882         int rc;
883
884         while (len) {
885                 rc = -EAGAIN;
886                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
887                 if (ptep) {
888                         rc = ptep_force_prot(gmap->mm, gaddr, ptep, prot, bits);
889                         gmap_pte_op_end(ptl);
890                 }
891                 if (rc) {
892                         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
893                         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
894                                 return vmaddr;
895                         rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, prot);
896                         if (rc)
897                                 return rc;
898                         continue;
899                 }
900                 gaddr += PAGE_SIZE;
901                 len -= PAGE_SIZE;
902         }
903         return 0;
904 }
905
906 /**
907  * gmap_mprotect_notify - change access rights for a range of ptes and
908  *                        call the notifier if any pte changes again
909  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
910  * @gaddr: virtual address in the guest address space
911  * @len: size of area
912  * @prot: indicates access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
913  *
914  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists,
915  * the new access rights could be set and the notifier could be armed.
916  * If the gmap mapping is missing for one or more pages -EFAULT is
917  * returned. If no memory could be allocated -ENOMEM is returned.
918  * This function establishes missing page table entries.
919  */
920 int gmap_mprotect_notify(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
921                          unsigned long len, int prot)
922 {
923         int rc;
924
925         if ((gaddr & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK) || gmap_is_shadow(gmap))
926                 return -EINVAL;
927         if (!MACHINE_HAS_ESOP && prot == PROT_READ)
928                 return -EINVAL;
929         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
930         rc = gmap_protect_range(gmap, gaddr, len, prot, PGSTE_IN_BIT);
931         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
932         return rc;
933 }
934 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_mprotect_notify);
935
936 /**
937  * gmap_read_table - get an unsigned long value from a guest page table using
938  *                   absolute addressing, without marking the page referenced.
939  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
940  * @gaddr: virtual address in the guest address space
941  * @val: pointer to the unsigned long value to return
942  *
943  * Returns 0 if the value was read, -ENOMEM if out of memory and -EFAULT
944  * if reading using the virtual address failed.
945  *
946  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read.
947  */
948 int gmap_read_table(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long *val)
949 {
950         unsigned long address, vmaddr;
951         spinlock_t *ptl;
952         pte_t *ptep, pte;
953         int rc;
954
955         while (1) {
956                 rc = -EAGAIN;
957                 ptep = gmap_pte_op_walk(gmap, gaddr, &ptl);
958                 if (ptep) {
959                         pte = *ptep;
960                         if (pte_present(pte) && (pte_val(pte) & _PAGE_READ)) {
961                                 address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
962                                 address += gaddr & ~PAGE_MASK;
963                                 *val = *(unsigned long *) address;
964                                 pte_val(*ptep) |= _PAGE_YOUNG;
965                                 /* Do *NOT* clear the _PAGE_INVALID bit! */
966                                 rc = 0;
967                         }
968                         gmap_pte_op_end(ptl);
969                 }
970                 if (!rc)
971                         break;
972                 vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
973                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
974                         rc = vmaddr;
975                         break;
976                 }
977                 rc = gmap_pte_op_fixup(gmap, gaddr, vmaddr, PROT_READ);
978                 if (rc)
979                         break;
980         }
981         return rc;
982 }
983 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_read_table);
984
985 /**
986  * gmap_insert_rmap - add a rmap to the host_to_rmap radix tree
987  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
988  * @vmaddr: vm address associated with the rmap
989  * @rmap: pointer to the rmap structure
990  *
991  * Called with the sg->guest_table_lock
992  */
993 static inline void gmap_insert_rmap(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
994                                     struct gmap_rmap *rmap)
995 {
996         void **slot;
997
998         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
999         slot = radix_tree_lookup_slot(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT);
1000         if (slot) {
1001                 rmap->next = radix_tree_deref_slot_protected(slot,
1002                                                         &sg->guest_table_lock);
1003                 radix_tree_replace_slot(slot, rmap);
1004         } else {
1005                 rmap->next = NULL;
1006                 radix_tree_insert(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> PAGE_SHIFT,
1007                                   rmap);
1008         }
1009 }
1010
1011 /**
1012  * gmap_protect_rmap - modify access rights to memory and create an rmap
1013  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1014  * @raddr: rmap address in the shadow gmap
1015  * @paddr: address in the parent guest address space
1016  * @len: length of the memory area to protect
1017  * @prot: indicates access rights: none, read-only or read-write
1018  *
1019  * Returns 0 if successfully protected and the rmap was created, -ENOMEM
1020  * if out of memory and -EFAULT if paddr is invalid.
1021  */
1022 static int gmap_protect_rmap(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1023                              unsigned long paddr, unsigned long len, int prot)
1024 {
1025         struct gmap *parent;
1026         struct gmap_rmap *rmap;
1027         unsigned long vmaddr;
1028         spinlock_t *ptl;
1029         pte_t *ptep;
1030         int rc;
1031
1032         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1033         parent = sg->parent;
1034         while (len) {
1035                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1036                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr))
1037                         return vmaddr;
1038                 rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
1039                 if (!rmap)
1040                         return -ENOMEM;
1041                 rmap->raddr = raddr;
1042                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1043                 if (rc) {
1044                         kfree(rmap);
1045                         return rc;
1046                 }
1047                 rc = -EAGAIN;
1048                 ptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1049                 if (ptep) {
1050                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1051                         rc = ptep_force_prot(parent->mm, paddr, ptep, prot,
1052                                              PGSTE_VSIE_BIT);
1053                         if (!rc)
1054                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1055                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1056                         gmap_pte_op_end(ptl);
1057                 }
1058                 radix_tree_preload_end();
1059                 if (rc) {
1060                         kfree(rmap);
1061                         rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, prot);
1062                         if (rc)
1063                                 return rc;
1064                         continue;
1065                 }
1066                 paddr += PAGE_SIZE;
1067                 len -= PAGE_SIZE;
1068         }
1069         return 0;
1070 }
1071
1072 #define _SHADOW_RMAP_MASK       0x7
1073 #define _SHADOW_RMAP_REGION1    0x5
1074 #define _SHADOW_RMAP_REGION2    0x4
1075 #define _SHADOW_RMAP_REGION3    0x3
1076 #define _SHADOW_RMAP_SEGMENT    0x2
1077 #define _SHADOW_RMAP_PGTABLE    0x1
1078
1079 /**
1080  * gmap_idte_one - invalidate a single region or segment table entry
1081  * @asce: region or segment table *origin* + table-type bits
1082  * @vaddr: virtual address to identify the table entry to flush
1083  *
1084  * The invalid bit of a single region or segment table entry is set
1085  * and the associated TLB entries depending on the entry are flushed.
1086  * The table-type of the @asce identifies the portion of the @vaddr
1087  * that is used as the invalidation index.
1088  */
1089 static inline void gmap_idte_one(unsigned long asce, unsigned long vaddr)
1090 {
1091         asm volatile(
1092                 "       .insn   rrf,0xb98e0000,%0,%1,0,0"
1093                 : : "a" (asce), "a" (vaddr) : "cc", "memory");
1094 }
1095
1096 /**
1097  * gmap_unshadow_page - remove a page from a shadow page table
1098  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1099  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1100  *
1101  * Called with the sg->guest_table_lock
1102  */
1103 static void gmap_unshadow_page(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1104 {
1105         unsigned long *table;
1106
1107         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1108         table = gmap_table_walk(sg, raddr, 0); /* get page table pointer */
1109         if (!table || *table & _PAGE_INVALID)
1110                 return;
1111         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + (1UL << 12) - 1);
1112         ptep_unshadow_pte(sg->mm, raddr, (pte_t *) table);
1113 }
1114
1115 /**
1116  * __gmap_unshadow_pgt - remove all entries from a shadow page table
1117  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1118  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1119  * @pgt: pointer to the start of a shadow page table
1120  *
1121  * Called with the sg->guest_table_lock
1122  */
1123 static void __gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1124                                 unsigned long *pgt)
1125 {
1126         int i;
1127
1128         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1129         for (i = 0; i < 256; i++, raddr += 1UL << 12)
1130                 pgt[i] = _PAGE_INVALID;
1131 }
1132
1133 /**
1134  * gmap_unshadow_pgt - remove a shadow page table from a segment entry
1135  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1136  * @raddr: address in the shadow guest address space
1137  *
1138  * Called with the sg->guest_table_lock
1139  */
1140 static void gmap_unshadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1141 {
1142         unsigned long sto, *ste, *pgt;
1143         struct page *page;
1144
1145         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1146         ste = gmap_table_walk(sg, raddr, 1); /* get segment pointer */
1147         if (!ste || !(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1148                 return;
1149         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + (1UL << 20) - 1);
1150         sto = (unsigned long) (ste - ((raddr >> 20) & 0x7ff));
1151         gmap_idte_one(sto | _ASCE_TYPE_SEGMENT, raddr);
1152         pgt = (unsigned long *)(*ste & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
1153         *ste = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1154         __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1155         /* Free page table */
1156         page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1157         list_del(&page->lru);
1158         page_table_free_pgste(page);
1159 }
1160
1161 /**
1162  * __gmap_unshadow_sgt - remove all entries from a shadow segment table
1163  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1164  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1165  * @sgt: pointer to the start of a shadow segment table
1166  *
1167  * Called with the sg->guest_table_lock
1168  */
1169 static void __gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1170                                 unsigned long *sgt)
1171 {
1172         unsigned long asce, *pgt;
1173         struct page *page;
1174         int i;
1175
1176         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1177         asce = (unsigned long) sgt | _ASCE_TYPE_SEGMENT;
1178         for (i = 0; i < 2048; i++, raddr += 1UL << 20) {
1179                 if (!(sgt[i] & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN))
1180                         continue;
1181                 pgt = (unsigned long *)(sgt[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1182                 sgt[i] = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
1183                 __gmap_unshadow_pgt(sg, raddr, pgt);
1184                 /* Free page table */
1185                 page = pfn_to_page(__pa(pgt) >> PAGE_SHIFT);
1186                 list_del(&page->lru);
1187                 page_table_free_pgste(page);
1188         }
1189 }
1190
1191 /**
1192  * gmap_unshadow_sgt - remove a shadow segment table from a region-3 entry
1193  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1194  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1195  *
1196  * Called with the shadow->guest_table_lock
1197  */
1198 static void gmap_unshadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1199 {
1200         unsigned long r3o, *r3e, *sgt;
1201         struct page *page;
1202
1203         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1204         r3e = gmap_table_walk(sg, raddr, 2); /* get region-3 pointer */
1205         if (!r3e || !(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1206                 return;
1207         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + (1UL << 31) - 1);
1208         r3o = (unsigned long) (r3e - ((raddr >> 31) & 0x7ff));
1209         gmap_idte_one(r3o | _ASCE_TYPE_REGION3, raddr);
1210         sgt = (unsigned long *)(*r3e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1211         *r3e = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1212         __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1213         /* Free segment table */
1214         page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1215         list_del(&page->lru);
1216         __free_pages(page, 2);
1217 }
1218
1219 /**
1220  * __gmap_unshadow_r3t - remove all entries from a shadow region-3 table
1221  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1222  * @raddr: address in the shadow guest address space
1223  * @r3t: pointer to the start of a shadow region-3 table
1224  *
1225  * Called with the sg->guest_table_lock
1226  */
1227 static void __gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1228                                 unsigned long *r3t)
1229 {
1230         unsigned long asce, *sgt;
1231         struct page *page;
1232         int i;
1233
1234         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1235         asce = (unsigned long) r3t | _ASCE_TYPE_REGION3;
1236         for (i = 0; i < 2048; i++, raddr += 1UL << 31) {
1237                 if (!(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1238                         continue;
1239                 sgt = (unsigned long *)(r3t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1240                 r3t[i] = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
1241                 __gmap_unshadow_sgt(sg, raddr, sgt);
1242                 /* Free segment table */
1243                 page = pfn_to_page(__pa(sgt) >> PAGE_SHIFT);
1244                 list_del(&page->lru);
1245                 __free_pages(page, 2);
1246         }
1247 }
1248
1249 /**
1250  * gmap_unshadow_r3t - remove a shadow region-3 table from a region-2 entry
1251  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1252  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1253  *
1254  * Called with the sg->guest_table_lock
1255  */
1256 static void gmap_unshadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1257 {
1258         unsigned long r2o, *r2e, *r3t;
1259         struct page *page;
1260
1261         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1262         r2e = gmap_table_walk(sg, raddr, 3); /* get region-2 pointer */
1263         if (!r2e || !(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1264                 return;
1265         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + (1UL << 42) - 1);
1266         r2o = (unsigned long) (r2e - ((raddr >> 42) & 0x7ff));
1267         gmap_idte_one(r2o | _ASCE_TYPE_REGION2, raddr);
1268         r3t = (unsigned long *)(*r2e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1269         *r2e = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1270         __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1271         /* Free region 3 table */
1272         page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1273         list_del(&page->lru);
1274         __free_pages(page, 2);
1275 }
1276
1277 /**
1278  * __gmap_unshadow_r2t - remove all entries from a shadow region-2 table
1279  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1280  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1281  * @r2t: pointer to the start of a shadow region-2 table
1282  *
1283  * Called with the sg->guest_table_lock
1284  */
1285 static void __gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1286                                 unsigned long *r2t)
1287 {
1288         unsigned long asce, *r3t;
1289         struct page *page;
1290         int i;
1291
1292         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1293         asce = (unsigned long) r2t | _ASCE_TYPE_REGION2;
1294         for (i = 0; i < 2048; i++, raddr += 1UL << 42) {
1295                 if (!(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1296                         continue;
1297                 r3t = (unsigned long *)(r2t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1298                 r2t[i] = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
1299                 __gmap_unshadow_r3t(sg, raddr, r3t);
1300                 /* Free region 3 table */
1301                 page = pfn_to_page(__pa(r3t) >> PAGE_SHIFT);
1302                 list_del(&page->lru);
1303                 __free_pages(page, 2);
1304         }
1305 }
1306
1307 /**
1308  * gmap_unshadow_r2t - remove a shadow region-2 table from a region-1 entry
1309  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1310  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1311  *
1312  * Called with the sg->guest_table_lock
1313  */
1314 static void gmap_unshadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long raddr)
1315 {
1316         unsigned long r1o, *r1e, *r2t;
1317         struct page *page;
1318
1319         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1320         r1e = gmap_table_walk(sg, raddr, 4); /* get region-1 pointer */
1321         if (!r1e || !(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1322                 return;
1323         gmap_call_notifier(sg, raddr, raddr + (1UL << 53) - 1);
1324         r1o = (unsigned long) (r1e - ((raddr >> 53) & 0x7ff));
1325         gmap_idte_one(r1o | _ASCE_TYPE_REGION1, raddr);
1326         r2t = (unsigned long *)(*r1e & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1327         *r1e = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1328         __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1329         /* Free region 2 table */
1330         page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1331         list_del(&page->lru);
1332         __free_pages(page, 2);
1333 }
1334
1335 /**
1336  * __gmap_unshadow_r1t - remove all entries from a shadow region-1 table
1337  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1338  * @raddr: rmap address in the shadow guest address space
1339  * @r1t: pointer to the start of a shadow region-1 table
1340  *
1341  * Called with the shadow->guest_table_lock
1342  */
1343 static void __gmap_unshadow_r1t(struct gmap *sg, unsigned long raddr,
1344                                 unsigned long *r1t)
1345 {
1346         unsigned long asce, *r2t;
1347         struct page *page;
1348         int i;
1349
1350         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1351         asce = (unsigned long) r1t | _ASCE_TYPE_REGION1;
1352         for (i = 0; i < 2048; i++, raddr += 1UL << 53) {
1353                 if (!(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN))
1354                         continue;
1355                 r2t = (unsigned long *)(r1t[i] & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
1356                 __gmap_unshadow_r2t(sg, raddr, r2t);
1357                 /* Clear entry and flush translation r1t -> r2t */
1358                 gmap_idte_one(asce, raddr);
1359                 r1t[i] = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
1360                 /* Free region 2 table */
1361                 page = pfn_to_page(__pa(r2t) >> PAGE_SHIFT);
1362                 list_del(&page->lru);
1363                 __free_pages(page, 2);
1364         }
1365 }
1366
1367 /**
1368  * gmap_unshadow - remove a shadow page table completely
1369  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1370  *
1371  * Called with sg->guest_table_lock
1372  */
1373 static void gmap_unshadow(struct gmap *sg)
1374 {
1375         unsigned long *table;
1376
1377         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1378         if (sg->removed)
1379                 return;
1380         sg->removed = 1;
1381         gmap_call_notifier(sg, 0, -1UL);
1382         gmap_flush_tlb(sg);
1383         table = (unsigned long *)(sg->asce & _ASCE_ORIGIN);
1384         switch (sg->asce & _ASCE_TYPE_MASK) {
1385         case _ASCE_TYPE_REGION1:
1386                 __gmap_unshadow_r1t(sg, 0, table);
1387                 break;
1388         case _ASCE_TYPE_REGION2:
1389                 __gmap_unshadow_r2t(sg, 0, table);
1390                 break;
1391         case _ASCE_TYPE_REGION3:
1392                 __gmap_unshadow_r3t(sg, 0, table);
1393                 break;
1394         case _ASCE_TYPE_SEGMENT:
1395                 __gmap_unshadow_sgt(sg, 0, table);
1396                 break;
1397         }
1398 }
1399
1400 /**
1401  * gmap_find_shadow - find a specific asce in the list of shadow tables
1402  * @parent: pointer to the parent gmap
1403  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1404  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1405  *
1406  * Returns the pointer to a gmap if a shadow table with the given asce is
1407  * already available, ERR_PTR(-EAGAIN) if another one is just being created,
1408  * otherwise NULL
1409  */
1410 static struct gmap *gmap_find_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1411                                      int edat_level)
1412 {
1413         struct gmap *sg;
1414
1415         list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1416                 if (sg->orig_asce != asce || sg->edat_level != edat_level ||
1417                     sg->removed)
1418                         continue;
1419                 if (!sg->initialized)
1420                         return ERR_PTR(-EAGAIN);
1421                 atomic_inc(&sg->ref_count);
1422                 return sg;
1423         }
1424         return NULL;
1425 }
1426
1427 /**
1428  * gmap_shadow_valid - check if a shadow guest address space matches the
1429  *                     given properties and is still valid
1430  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1431  * @asce: ASCE for which the shadow table is requested
1432  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1433  *
1434  * Returns 1 if the gmap shadow is still valid and matches the given
1435  * properties, the caller can continue using it. Returns 0 otherwise, the
1436  * caller has to request a new shadow gmap in this case.
1437  *
1438  */
1439 int gmap_shadow_valid(struct gmap *sg, unsigned long asce, int edat_level)
1440 {
1441         if (sg->removed)
1442                 return 0;
1443         return sg->orig_asce == asce && sg->edat_level == edat_level;
1444 }
1445 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_valid);
1446
1447 /**
1448  * gmap_shadow - create/find a shadow guest address space
1449  * @parent: pointer to the parent gmap
1450  * @asce: ASCE for which the shadow table is created
1451  * @edat_level: edat level to be used for the shadow translation
1452  *
1453  * The pages of the top level page table referred by the asce parameter
1454  * will be set to read-only and marked in the PGSTEs of the kvm process.
1455  * The shadow table will be removed automatically on any change to the
1456  * PTE mapping for the source table.
1457  *
1458  * Returns a guest address space structure, ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory,
1459  * ERR_PTR(-EAGAIN) if the caller has to retry and ERR_PTR(-EFAULT) if the
1460  * parent gmap table could not be protected.
1461  */
1462 struct gmap *gmap_shadow(struct gmap *parent, unsigned long asce,
1463                          int edat_level)
1464 {
1465         struct gmap *sg, *new;
1466         unsigned long limit;
1467         int rc;
1468
1469         BUG_ON(gmap_is_shadow(parent));
1470         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1471         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1472         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1473         if (sg)
1474                 return sg;
1475         /* Create a new shadow gmap */
1476         limit = -1UL >> (33 - (((asce & _ASCE_TYPE_MASK) >> 2) * 11));
1477         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE)
1478                 limit = -1UL;
1479         new = gmap_alloc(limit);
1480         if (!new)
1481                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1482         new->mm = parent->mm;
1483         new->parent = gmap_get(parent);
1484         new->orig_asce = asce;
1485         new->edat_level = edat_level;
1486         new->initialized = false;
1487         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1488         /* Recheck if another CPU created the same shadow */
1489         sg = gmap_find_shadow(parent, asce, edat_level);
1490         if (sg) {
1491                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1492                 gmap_free(new);
1493                 return sg;
1494         }
1495         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1496                 /* only allow one real-space gmap shadow */
1497                 list_for_each_entry(sg, &parent->children, list) {
1498                         if (sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1499                                 spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1500                                 gmap_unshadow(sg);
1501                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1502                                 list_del(&sg->list);
1503                                 gmap_put(sg);
1504                                 break;
1505                         }
1506                 }
1507         }
1508         atomic_set(&new->ref_count, 2);
1509         list_add(&new->list, &parent->children);
1510         if (asce & _ASCE_REAL_SPACE) {
1511                 /* nothing to protect, return right away */
1512                 new->initialized = true;
1513                 spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1514                 return new;
1515         }
1516         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1517         /* protect after insertion, so it will get properly invalidated */
1518         down_read(&parent->mm->mmap_sem);
1519         rc = gmap_protect_range(parent, asce & _ASCE_ORIGIN,
1520                                 ((asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * 4096,
1521                                 PROT_READ, PGSTE_VSIE_BIT);
1522         up_read(&parent->mm->mmap_sem);
1523         spin_lock(&parent->shadow_lock);
1524         new->initialized = true;
1525         if (rc) {
1526                 list_del(&new->list);
1527                 gmap_free(new);
1528                 new = ERR_PTR(rc);
1529         }
1530         spin_unlock(&parent->shadow_lock);
1531         return new;
1532 }
1533 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow);
1534
1535 /**
1536  * gmap_shadow_r2t - create an empty shadow region 2 table
1537  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1538  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1539  * @r2t: parent gmap address of the region 2 table to get shadowed
1540  * @fake: r2t references contiguous guest memory block, not a r2t
1541  *
1542  * The r2t parameter specifies the address of the source table. The
1543  * four pages of the source table are made read-only in the parent gmap
1544  * address space. A write to the source table area @r2t will automatically
1545  * remove the shadow r2 table and all of its decendents.
1546  *
1547  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1548  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1549  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1550  *
1551  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1552  */
1553 int gmap_shadow_r2t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r2t,
1554                     int fake)
1555 {
1556         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1557         unsigned long *s_r2t, *table;
1558         struct page *page;
1559         int rc;
1560
1561         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1562         /* Allocate a shadow region second table */
1563         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, 2);
1564         if (!page)
1565                 return -ENOMEM;
1566         page->index = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1567         if (fake)
1568                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1569         s_r2t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1570         /* Install shadow region second table */
1571         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1572         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4); /* get region-1 pointer */
1573         if (!table) {
1574                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1575                 goto out_free;
1576         }
1577         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1578                 rc = 0;                 /* Already established */
1579                 goto out_free;
1580         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1581                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1582                 goto out_free;
1583         }
1584         crst_table_init(s_r2t, _REGION2_ENTRY_EMPTY);
1585         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1586         *table = (unsigned long) s_r2t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1587                  _REGION_ENTRY_TYPE_R1 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1588         if (sg->edat_level >= 1)
1589                 *table |= (r2t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1590         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1591         if (fake) {
1592                 /* nothing to protect for fake tables */
1593                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1594                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1595                 return 0;
1596         }
1597         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1598         /* Make r2t read-only in parent gmap page table */
1599         raddr = (saddr & 0xffe0000000000000UL) | _SHADOW_RMAP_REGION1;
1600         origin = r2t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1601         offset = ((r2t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * 4096;
1602         len = ((r2t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * 4096 - offset;
1603         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len, PROT_READ);
1604         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1605         if (!rc) {
1606                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 4);
1607                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1608                               (unsigned long) s_r2t)
1609                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1610                 else
1611                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1612         } else {
1613                 gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
1614         }
1615         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1616         return rc;
1617 out_free:
1618         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1619         __free_pages(page, 2);
1620         return rc;
1621 }
1622 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r2t);
1623
1624 /**
1625  * gmap_shadow_r3t - create a shadow region 3 table
1626  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1627  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1628  * @r3t: parent gmap address of the region 3 table to get shadowed
1629  * @fake: r3t references contiguous guest memory block, not a r3t
1630  *
1631  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1632  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1633  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1634  *
1635  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1636  */
1637 int gmap_shadow_r3t(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long r3t,
1638                     int fake)
1639 {
1640         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1641         unsigned long *s_r3t, *table;
1642         struct page *page;
1643         int rc;
1644
1645         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1646         /* Allocate a shadow region second table */
1647         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, 2);
1648         if (!page)
1649                 return -ENOMEM;
1650         page->index = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1651         if (fake)
1652                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1653         s_r3t = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1654         /* Install shadow region second table */
1655         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1656         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3); /* get region-2 pointer */
1657         if (!table) {
1658                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1659                 goto out_free;
1660         }
1661         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1662                 rc = 0;                 /* Already established */
1663                 goto out_free;
1664         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1665                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1666         }
1667         crst_table_init(s_r3t, _REGION3_ENTRY_EMPTY);
1668         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1669         *table = (unsigned long) s_r3t | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1670                  _REGION_ENTRY_TYPE_R2 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1671         if (sg->edat_level >= 1)
1672                 *table |= (r3t & _REGION_ENTRY_PROTECT);
1673         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1674         if (fake) {
1675                 /* nothing to protect for fake tables */
1676                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1677                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1678                 return 0;
1679         }
1680         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1681         /* Make r3t read-only in parent gmap page table */
1682         raddr = (saddr & 0xfffffc0000000000UL) | _SHADOW_RMAP_REGION2;
1683         origin = r3t & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1684         offset = ((r3t & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * 4096;
1685         len = ((r3t & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * 4096 - offset;
1686         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len, PROT_READ);
1687         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1688         if (!rc) {
1689                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 3);
1690                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1691                               (unsigned long) s_r3t)
1692                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1693                 else
1694                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1695         } else {
1696                 gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
1697         }
1698         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1699         return rc;
1700 out_free:
1701         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1702         __free_pages(page, 2);
1703         return rc;
1704 }
1705 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_r3t);
1706
1707 /**
1708  * gmap_shadow_sgt - create a shadow segment table
1709  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1710  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1711  * @sgt: parent gmap address of the segment table to get shadowed
1712  * @fake: sgt references contiguous guest memory block, not a sgt
1713  *
1714  * Returns: 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1715  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1716  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1717  *
1718  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1719  */
1720 int gmap_shadow_sgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long sgt,
1721                     int fake)
1722 {
1723         unsigned long raddr, origin, offset, len;
1724         unsigned long *s_sgt, *table;
1725         struct page *page;
1726         int rc;
1727
1728         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (sgt & _REGION3_ENTRY_LARGE));
1729         /* Allocate a shadow segment table */
1730         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, 2);
1731         if (!page)
1732                 return -ENOMEM;
1733         page->index = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1734         if (fake)
1735                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1736         s_sgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1737         /* Install shadow region second table */
1738         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1739         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2); /* get region-3 pointer */
1740         if (!table) {
1741                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1742                 goto out_free;
1743         }
1744         if (!(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
1745                 rc = 0;                 /* Already established */
1746                 goto out_free;
1747         } else if (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) {
1748                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1749                 goto out_free;
1750         }
1751         crst_table_init(s_sgt, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY);
1752         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1753         *table = (unsigned long) s_sgt | _REGION_ENTRY_LENGTH |
1754                  _REGION_ENTRY_TYPE_R3 | _REGION_ENTRY_INVALID;
1755         if (sg->edat_level >= 1)
1756                 *table |= sgt & _REGION_ENTRY_PROTECT;
1757         list_add(&page->lru, &sg->crst_list);
1758         if (fake) {
1759                 /* nothing to protect for fake tables */
1760                 *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1761                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1762                 return 0;
1763         }
1764         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1765         /* Make sgt read-only in parent gmap page table */
1766         raddr = (saddr & 0xffffffff80000000UL) | _SHADOW_RMAP_REGION3;
1767         origin = sgt & _REGION_ENTRY_ORIGIN;
1768         offset = ((sgt & _REGION_ENTRY_OFFSET) >> 6) * 4096;
1769         len = ((sgt & _REGION_ENTRY_LENGTH) + 1) * 4096 - offset;
1770         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin + offset, len, PROT_READ);
1771         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1772         if (!rc) {
1773                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 2);
1774                 if (!table || (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN) !=
1775                               (unsigned long) s_sgt)
1776                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1777                 else
1778                         *table &= ~_REGION_ENTRY_INVALID;
1779         } else {
1780                 gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
1781         }
1782         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1783         return rc;
1784 out_free:
1785         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1786         __free_pages(page, 2);
1787         return rc;
1788 }
1789 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_sgt);
1790
1791 /**
1792  * gmap_shadow_lookup_pgtable - find a shadow page table
1793  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1794  * @saddr: the address in the shadow aguest address space
1795  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1796  * @dat_protection: if the pgtable is marked as protected by dat
1797  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1798  *
1799  * Returns 0 if the shadow page table was found and -EAGAIN if the page
1800  * table was not found.
1801  *
1802  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1803  */
1804 int gmap_shadow_pgt_lookup(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
1805                            unsigned long *pgt, int *dat_protection,
1806                            int *fake)
1807 {
1808         unsigned long *table;
1809         struct page *page;
1810         int rc;
1811
1812         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1813         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1814         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
1815         if (table && !(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
1816                 /* Shadow page tables are full pages (pte+pgste) */
1817                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
1818                 *pgt = page->index & ~GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1819                 *dat_protection = !!(*table & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
1820                 *fake = !!(page->index & GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE);
1821                 rc = 0;
1822         } else  {
1823                 rc = -EAGAIN;
1824         }
1825         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1826         return rc;
1827
1828 }
1829 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt_lookup);
1830
1831 /**
1832  * gmap_shadow_pgt - instantiate a shadow page table
1833  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1834  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1835  * @pgt: parent gmap address of the page table to get shadowed
1836  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1837  *
1838  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1839  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory,
1840  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved and
1841  *
1842  * Called with gmap->mm->mmap_sem in read
1843  */
1844 int gmap_shadow_pgt(struct gmap *sg, unsigned long saddr, unsigned long pgt,
1845                     int fake)
1846 {
1847         unsigned long raddr, origin;
1848         unsigned long *s_pgt, *table;
1849         struct page *page;
1850         int rc;
1851
1852         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg) || (pgt & _SEGMENT_ENTRY_LARGE));
1853         /* Allocate a shadow page table */
1854         page = page_table_alloc_pgste(sg->mm);
1855         if (!page)
1856                 return -ENOMEM;
1857         page->index = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
1858         if (fake)
1859                 page->index |= GMAP_SHADOW_FAKE_TABLE;
1860         s_pgt = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1861         /* Install shadow page table */
1862         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1863         table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1); /* get segment pointer */
1864         if (!table) {
1865                 rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1866                 goto out_free;
1867         }
1868         if (!(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
1869                 rc = 0;                 /* Already established */
1870                 goto out_free;
1871         } else if (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) {
1872                 rc = -EAGAIN;           /* Race with shadow */
1873                 goto out_free;
1874         }
1875         /* mark as invalid as long as the parent table is not protected */
1876         *table = (unsigned long) s_pgt | _SEGMENT_ENTRY |
1877                  (pgt & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT) | _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
1878         list_add(&page->lru, &sg->pt_list);
1879         if (fake) {
1880                 /* nothing to protect for fake tables */
1881                 *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
1882                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1883                 return 0;
1884         }
1885         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1886         /* Make pgt read-only in parent gmap page table (not the pgste) */
1887         raddr = (saddr & 0xfffffffffff00000UL) | _SHADOW_RMAP_SEGMENT;
1888         origin = pgt & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN & PAGE_MASK;
1889         rc = gmap_protect_rmap(sg, raddr, origin, PAGE_SIZE, PROT_READ);
1890         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1891         if (!rc) {
1892                 table = gmap_table_walk(sg, saddr, 1);
1893                 if (!table || (*table & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN) !=
1894                               (unsigned long) s_pgt)
1895                         rc = -EAGAIN;           /* Race with unshadow */
1896                 else
1897                         *table &= ~_SEGMENT_ENTRY_INVALID;
1898         } else {
1899                 gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
1900         }
1901         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1902         return rc;
1903 out_free:
1904         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1905         page_table_free_pgste(page);
1906         return rc;
1907
1908 }
1909 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_pgt);
1910
1911 /**
1912  * gmap_shadow_page - create a shadow page mapping
1913  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1914  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1915  * @pte: pte in parent gmap address space to get shadowed
1916  *
1917  * Returns 0 if successfully shadowed or already shadowed, -EAGAIN if the
1918  * shadow table structure is incomplete, -ENOMEM if out of memory and
1919  * -EFAULT if an address in the parent gmap could not be resolved.
1920  *
1921  * Called with sg->mm->mmap_sem in read.
1922  */
1923 int gmap_shadow_page(struct gmap *sg, unsigned long saddr, pte_t pte)
1924 {
1925         struct gmap *parent;
1926         struct gmap_rmap *rmap;
1927         unsigned long vmaddr, paddr;
1928         spinlock_t *ptl;
1929         pte_t *sptep, *tptep;
1930         int prot;
1931         int rc;
1932
1933         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1934         parent = sg->parent;
1935         prot = (pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT) ? PROT_READ : PROT_WRITE;
1936
1937         rmap = kzalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL);
1938         if (!rmap)
1939                 return -ENOMEM;
1940         rmap->raddr = (saddr & PAGE_MASK) | _SHADOW_RMAP_PGTABLE;
1941
1942         while (1) {
1943                 paddr = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
1944                 vmaddr = __gmap_translate(parent, paddr);
1945                 if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
1946                         rc = vmaddr;
1947                         break;
1948                 }
1949                 rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
1950                 if (rc)
1951                         break;
1952                 rc = -EAGAIN;
1953                 sptep = gmap_pte_op_walk(parent, paddr, &ptl);
1954                 if (sptep) {
1955                         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
1956                         /* Get page table pointer */
1957                         tptep = (pte_t *) gmap_table_walk(sg, saddr, 0);
1958                         if (!tptep) {
1959                                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1960                                 gmap_pte_op_end(ptl);
1961                                 radix_tree_preload_end();
1962                                 break;
1963                         }
1964                         rc = ptep_shadow_pte(sg->mm, saddr, sptep, tptep, pte);
1965                         if (rc > 0) {
1966                                 /* Success and a new mapping */
1967                                 gmap_insert_rmap(sg, vmaddr, rmap);
1968                                 rmap = NULL;
1969                                 rc = 0;
1970                         }
1971                         gmap_pte_op_end(ptl);
1972                         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
1973                 }
1974                 radix_tree_preload_end();
1975                 if (!rc)
1976                         break;
1977                 rc = gmap_pte_op_fixup(parent, paddr, vmaddr, prot);
1978                 if (rc)
1979                         break;
1980         }
1981         kfree(rmap);
1982         return rc;
1983 }
1984 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_shadow_page);
1985
1986 /**
1987  * gmap_shadow_notify - handle notifications for shadow gmap
1988  *
1989  * Called with sg->parent->shadow_lock.
1990  */
1991 static void gmap_shadow_notify(struct gmap *sg, unsigned long vmaddr,
1992                                unsigned long offset, pte_t *pte)
1993 {
1994         struct gmap_rmap *rmap, *rnext, *head;
1995         unsigned long gaddr, start, end, bits, raddr;
1996         unsigned long *table;
1997
1998         BUG_ON(!gmap_is_shadow(sg));
1999         spin_lock(&sg->parent->guest_table_lock);
2000         table = radix_tree_lookup(&sg->parent->host_to_guest,
2001                                   vmaddr >> PMD_SHIFT);
2002         gaddr = table ? __gmap_segment_gaddr(table) + offset : 0;
2003         spin_unlock(&sg->parent->guest_table_lock);
2004         if (!table)
2005                 return;
2006
2007         spin_lock(&sg->guest_table_lock);
2008         if (sg->removed) {
2009                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2010                 return;
2011         }
2012         /* Check for top level table */
2013         start = sg->orig_asce & _ASCE_ORIGIN;
2014         end = start + ((sg->orig_asce & _ASCE_TABLE_LENGTH) + 1) * 4096;
2015         if (!(sg->orig_asce & _ASCE_REAL_SPACE) && gaddr >= start &&
2016             gaddr < end) {
2017                 /* The complete shadow table has to go */
2018                 gmap_unshadow(sg);
2019                 spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2020                 list_del(&sg->list);
2021                 gmap_put(sg);
2022                 return;
2023         }
2024         /* Remove the page table tree from on specific entry */
2025         head = radix_tree_delete(&sg->host_to_rmap, vmaddr >> 12);
2026         gmap_for_each_rmap_safe(rmap, rnext, head) {
2027                 bits = rmap->raddr & _SHADOW_RMAP_MASK;
2028                 raddr = rmap->raddr ^ bits;
2029                 switch (bits) {
2030                 case _SHADOW_RMAP_REGION1:
2031                         gmap_unshadow_r2t(sg, raddr);
2032                         break;
2033                 case _SHADOW_RMAP_REGION2:
2034                         gmap_unshadow_r3t(sg, raddr);
2035                         break;
2036                 case _SHADOW_RMAP_REGION3:
2037                         gmap_unshadow_sgt(sg, raddr);
2038                         break;
2039                 case _SHADOW_RMAP_SEGMENT:
2040                         gmap_unshadow_pgt(sg, raddr);
2041                         break;
2042                 case _SHADOW_RMAP_PGTABLE:
2043                         gmap_unshadow_page(sg, raddr);
2044                         break;
2045                 }
2046                 kfree(rmap);
2047         }
2048         spin_unlock(&sg->guest_table_lock);
2049 }
2050
2051 /**
2052  * ptep_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
2053  * @mm: pointer to the process mm_struct
2054  * @addr: virtual address in the process address space
2055  * @pte: pointer to the page table entry
2056  * @bits: bits from the pgste that caused the notify call
2057  *
2058  * This function is assumed to be called with the page table lock held
2059  * for the pte to notify.
2060  */
2061 void ptep_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr,
2062                  pte_t *pte, unsigned long bits)
2063 {
2064         unsigned long offset, gaddr;
2065         unsigned long *table;
2066         struct gmap *gmap, *sg, *next;
2067
2068         offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
2069         offset = offset * (4096 / sizeof(pte_t));
2070         rcu_read_lock();
2071         list_for_each_entry_rcu(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
2072                 if (!list_empty(&gmap->children) && (bits & PGSTE_VSIE_BIT)) {
2073                         spin_lock(&gmap->shadow_lock);
2074                         list_for_each_entry_safe(sg, next,
2075                                                  &gmap->children, list)
2076                                 gmap_shadow_notify(sg, vmaddr, offset, pte);
2077                         spin_unlock(&gmap->shadow_lock);
2078                 }
2079                 if (!(bits & PGSTE_IN_BIT))
2080                         continue;
2081                 spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
2082                 table = radix_tree_lookup(&gmap->host_to_guest,
2083                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
2084                 if (table)
2085                         gaddr = __gmap_segment_gaddr(table) + offset;
2086                 spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
2087                 if (table)
2088                         gmap_call_notifier(gmap, gaddr, gaddr + PAGE_SIZE - 1);
2089         }
2090         rcu_read_unlock();
2091 }
2092 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_notify);
2093
2094 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
2095 {
2096 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
2097         struct vm_area_struct *vma;
2098         unsigned long addr;
2099
2100         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
2101                 for (addr = vma->vm_start;
2102                      addr < vma->vm_end;
2103                      addr += PAGE_SIZE)
2104                         follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
2105                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
2106                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2107         }
2108         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
2109 #endif
2110 }
2111
2112 /*
2113  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
2114  */
2115 int s390_enable_sie(void)
2116 {
2117         struct mm_struct *mm = current->mm;
2118
2119         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
2120         if (mm_has_pgste(mm))
2121                 return 0;
2122         /* Fail if the page tables are 2K */
2123         if (!mm_alloc_pgste(mm))
2124                 return -EINVAL;
2125         down_write(&mm->mmap_sem);
2126         mm->context.has_pgste = 1;
2127         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
2128         thp_split_mm(mm);
2129         up_write(&mm->mmap_sem);
2130         return 0;
2131 }
2132 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
2133
2134 /*
2135  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
2136  * keys with the default key.
2137  */
2138 static int __s390_enable_skey(pte_t *pte, unsigned long addr,
2139                               unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2140 {
2141         /*
2142          * Remove all zero page mappings,
2143          * after establishing a policy to forbid zero page mappings
2144          * following faults for that page will get fresh anonymous pages
2145          */
2146         if (is_zero_pfn(pte_pfn(*pte)))
2147                 ptep_xchg_direct(walk->mm, addr, pte, __pte(_PAGE_INVALID));
2148         /* Clear storage key */
2149         ptep_zap_key(walk->mm, addr, pte);
2150         return 0;
2151 }
2152
2153 int s390_enable_skey(void)
2154 {
2155         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_enable_skey };
2156         struct mm_struct *mm = current->mm;
2157         struct vm_area_struct *vma;
2158         int rc = 0;
2159
2160         down_write(&mm->mmap_sem);
2161         if (mm_use_skey(mm))
2162                 goto out_up;
2163
2164         mm->context.use_skey = 1;
2165         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
2166                 if (ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
2167                                 MADV_UNMERGEABLE, &vma->vm_flags)) {
2168                         mm->context.use_skey = 0;
2169                         rc = -ENOMEM;
2170                         goto out_up;
2171                 }
2172         }
2173         mm->def_flags &= ~VM_MERGEABLE;
2174
2175         walk.mm = mm;
2176         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2177
2178 out_up:
2179         up_write(&mm->mmap_sem);
2180         return rc;
2181 }
2182 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
2183
2184 /*
2185  * Reset CMMA state, make all pages stable again.
2186  */
2187 static int __s390_reset_cmma(pte_t *pte, unsigned long addr,
2188                              unsigned long next, struct mm_walk *walk)
2189 {
2190         ptep_zap_unused(walk->mm, addr, pte, 1);
2191         return 0;
2192 }
2193
2194 void s390_reset_cmma(struct mm_struct *mm)
2195 {
2196         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_reset_cmma };
2197
2198         down_write(&mm->mmap_sem);
2199         walk.mm = mm;
2200         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
2201         up_write(&mm->mmap_sem);
2202 }
2203 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_cmma);