arch/powerpc/kvm/book3s_64_mmu_radix.c

   1 /*
   2  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   3  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
   4  * published by the Free Software Foundation.
   5  *
   6  * Copyright 2016 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
   7  */
   8
   9 #include <linux/types.h>
  10 #include <linux/string.h>
  11 #include <linux/kvm.h>
  12 #include <linux/kvm_host.h>
  13
  14 #include <asm/kvm_ppc.h>
  15 #include <asm/kvm_book3s.h>
  16 #include <asm/page.h>
  17 #include <asm/mmu.h>
  18 #include <asm/pgtable.h>
  19 #include <asm/pgalloc.h>
  20 #include <asm/pte-walk.h>
  21
  22 /*
  23  * Supported radix tree geometry.
  24  * Like p9, we support either 5 or 9 bits at the first (lowest) level,
  25  * for a page size of 64k or 4k.
  26  */
  27 static int p9_supported_radix_bits[4] = { 5, 9, 9, 13 };
  28
  29 int kvmppc_mmu_radix_xlate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
  30                            struct kvmppc_pte *gpte, bool data, bool iswrite)
  31 {
  32         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
  33         u32 pid;
  34         int ret, level, ps;
  35         __be64 prte, rpte;
  36         unsigned long ptbl;
  37         unsigned long root, pte, index;
  38         unsigned long rts, bits, offset;
  39         unsigned long gpa;
  40         unsigned long proc_tbl_size;
  41
  42         /* Work out effective PID */
  43         switch (eaddr >> 62) {
  44         case 0:
  45                 pid = vcpu->arch.pid;
  46                 break;
  47         case 3:
  48                 pid = 0;
  49                 break;
  50         default:
  51                 return -EINVAL;
  52         }
  53         proc_tbl_size = 1 << ((kvm->arch.process_table & PRTS_MASK) + 12);
  54         if (pid * 16 >= proc_tbl_size)
  55                 return -EINVAL;
  56
  57         /* Read partition table to find root of tree for effective PID */
  58         ptbl = (kvm->arch.process_table & PRTB_MASK) + (pid * 16);
  59         ret = kvm_read_guest(kvm, ptbl, &prte, sizeof(prte));
  60         if (ret)
  61                 return ret;
  62
  63         root = be64_to_cpu(prte);
  64         rts = ((root & RTS1_MASK) >> (RTS1_SHIFT - 3)) |
  65                 ((root & RTS2_MASK) >> RTS2_SHIFT);
  66         bits = root & RPDS_MASK;
  67         root = root & RPDB_MASK;
  68
  69         offset = rts + 31;
  70
  71         /* current implementations only support 52-bit space */
  72         if (offset != 52)
  73                 return -EINVAL;
  74
  75         for (level = 3; level >= 0; --level) {
  76                 if (level && bits != p9_supported_radix_bits[level])
  77                         return -EINVAL;
  78                 if (level == 0 && !(bits == 5 || bits == 9))
  79                         return -EINVAL;
  80                 offset -= bits;
  81                 index = (eaddr >> offset) & ((1UL << bits) - 1);
  82                 /* check that low bits of page table base are zero */
  83                 if (root & ((1UL << (bits + 3)) - 1))
  84                         return -EINVAL;
  85                 ret = kvm_read_guest(kvm, root + index * 8,
  86                                      &rpte, sizeof(rpte));
  87                 if (ret)
  88                         return ret;
  89                 pte = __be64_to_cpu(rpte);
  90                 if (!(pte & _PAGE_PRESENT))
  91                         return -ENOENT;
  92                 if (pte & _PAGE_PTE)
  93                         break;
  94                 bits = pte & 0x1f;
  95                 root = pte & 0x0fffffffffffff00ul;
  96         }
  97         /* need a leaf at lowest level; 512GB pages not supported */
  98         if (level < 0 || level == 3)
  99                 return -EINVAL;
 100
 101         /* offset is now log base 2 of the page size */
 102         gpa = pte & 0x01fffffffffff000ul;
 103         if (gpa & ((1ul << offset) - 1))
 104                 return -EINVAL;
 105         gpa += eaddr & ((1ul << offset) - 1);
 106         for (ps = MMU_PAGE_4K; ps < MMU_PAGE_COUNT; ++ps)
 107                 if (offset == mmu_psize_defs[ps].shift)
 108                         break;
 109         gpte->page_size = ps;
 110
 111         gpte->eaddr = eaddr;
 112         gpte->raddr = gpa;
 113
 114         /* Work out permissions */
 115         gpte->may_read = !!(pte & _PAGE_READ);
 116         gpte->may_write = !!(pte & _PAGE_WRITE);
 117         gpte->may_execute = !!(pte & _PAGE_EXEC);
 118         if (kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR) {
 119                 if (pte & _PAGE_PRIVILEGED) {
 120                         gpte->may_read = 0;
 121                         gpte->may_write = 0;
 122                         gpte->may_execute = 0;
 123                 }
 124         } else {
 125                 if (!(pte & _PAGE_PRIVILEGED)) {
 126                         /* Check AMR/IAMR to see if strict mode is in force */
 127                         if (vcpu->arch.amr & (1ul << 62))
 128                                 gpte->may_read = 0;
 129                         if (vcpu->arch.amr & (1ul << 63))
 130                                 gpte->may_write = 0;
 131                         if (vcpu->arch.iamr & (1ul << 62))
 132                                 gpte->may_execute = 0;
 133                 }
 134         }
 135
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 static void kvmppc_radix_tlbie_page(struct kvm *kvm, unsigned long addr,
 140                                     unsigned int pshift)
 141 {
 142         unsigned long psize = PAGE_SIZE;
 143
 144         if (pshift)
 145                 psize = 1UL << pshift;
 146
 147         addr &= ~(psize - 1);
 148         radix__flush_tlb_lpid_page(kvm->arch.lpid, addr, psize);
 149 }
 150
 151 static void kvmppc_radix_flush_pwc(struct kvm *kvm)
 152 {
 153         radix__flush_pwc_lpid(kvm->arch.lpid);
 154 }
 155
 156 static unsigned long kvmppc_radix_update_pte(struct kvm *kvm, pte_t *ptep,
 157                                       unsigned long clr, unsigned long set,
 158                                       unsigned long addr, unsigned int shift)
 159 {
 160         return __radix_pte_update(ptep, clr, set);
 161 }
 162
 163 void kvmppc_radix_set_pte_at(struct kvm *kvm, unsigned long addr,
 164                              pte_t *ptep, pte_t pte)
 165 {
 166         radix__set_pte_at(kvm->mm, addr, ptep, pte, 0);
 167 }
 168
 169 static struct kmem_cache *kvm_pte_cache;
 170 static struct kmem_cache *kvm_pmd_cache;
 171
 172 static pte_t *kvmppc_pte_alloc(void)
 173 {
 174         pte_t *pte;
 175
 176         pte = kmem_cache_alloc(kvm_pte_cache, GFP_KERNEL);
 177         /* pmd_populate() will only reference _pa(pte). */
 178         kmemleak_ignore(pte);
 179
 180         return pte;
 181 }
 182
 183 static void kvmppc_pte_free(pte_t *ptep)
 184 {
 185         kmem_cache_free(kvm_pte_cache, ptep);
 186 }
 187
 188 /* Like pmd_huge() and pmd_large(), but works regardless of config options */
 189 static inline int pmd_is_leaf(pmd_t pmd)
 190 {
 191         return !!(pmd_val(pmd) & _PAGE_PTE);
 192 }
 193
 194 static pmd_t *kvmppc_pmd_alloc(void)
 195 {
 196         pmd_t *pmd;
 197
 198         pmd = kmem_cache_alloc(kvm_pmd_cache, GFP_KERNEL);
 199         /* pud_populate() will only reference _pa(pmd). */
 200         kmemleak_ignore(pmd);
 201
 202         return pmd;
 203 }
 204
 205 static void kvmppc_pmd_free(pmd_t *pmdp)
 206 {
 207         kmem_cache_free(kvm_pmd_cache, pmdp);
 208 }
 209
 210 static void kvmppc_unmap_pte(struct kvm *kvm, pte_t *pte,
 211                              unsigned long gpa, unsigned int shift)
 212
 213 {
 214         unsigned long page_size = 1ul << shift;
 215         unsigned long old;
 216
 217         old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, pte, ~0UL, 0, gpa, shift);
 218         kvmppc_radix_tlbie_page(kvm, gpa, shift);
 219         if (old & _PAGE_DIRTY) {
 220                 unsigned long gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 221                 struct kvm_memory_slot *memslot;
 222
 223                 memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 224                 if (memslot && memslot->dirty_bitmap)
 225                         kvmppc_update_dirty_map(memslot, gfn, page_size);
 226         }
 227 }
 228
 229 /*
 230  * kvmppc_free_p?d are used to free existing page tables, and recursively
 231  * descend and clear and free children.
 232  * Callers are responsible for flushing the PWC.
 233  *
 234  * When page tables are being unmapped/freed as part of page fault path
 235  * (full == false), ptes are not expected. There is code to unmap them
 236  * and emit a warning if encountered, but there may already be data
 237  * corruption due to the unexpected mappings.
 238  */
 239 static void kvmppc_unmap_free_pte(struct kvm *kvm, pte_t *pte, bool full)
 240 {
 241         if (full) {
 242                 memset(pte, 0, sizeof(long) << PTE_INDEX_SIZE);
 243         } else {
 244                 pte_t *p = pte;
 245                 unsigned long it;
 246
 247                 for (it = 0; it < PTRS_PER_PTE; ++it, ++p) {
 248                         if (pte_val(*p) == 0)
 249                                 continue;
 250                         WARN_ON_ONCE(1);
 251                         kvmppc_unmap_pte(kvm, p,
 252                                          pte_pfn(*p) << PAGE_SHIFT,
 253                                          PAGE_SHIFT);
 254                 }
 255         }
 256
 257         kvmppc_pte_free(pte);
 258 }
 259
 260 static void kvmppc_unmap_free_pmd(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd, bool full)
 261 {
 262         unsigned long im;
 263         pmd_t *p = pmd;
 264
 265         for (im = 0; im < PTRS_PER_PMD; ++im, ++p) {
 266                 if (!pmd_present(*p))
 267                         continue;
 268                 if (pmd_is_leaf(*p)) {
 269                         if (full) {
 270                                 pmd_clear(p);
 271                         } else {
 272                                 WARN_ON_ONCE(1);
 273                                 kvmppc_unmap_pte(kvm, (pte_t *)p,
 274                                          pte_pfn(*(pte_t *)p) << PAGE_SHIFT,
 275                                          PMD_SHIFT);
 276                         }
 277                 } else {
 278                         pte_t *pte;
 279
 280                         pte = pte_offset_map(p, 0);
 281                         kvmppc_unmap_free_pte(kvm, pte, full);
 282                         pmd_clear(p);
 283                 }
 284         }
 285         kvmppc_pmd_free(pmd);
 286 }
 287
 288 static void kvmppc_unmap_free_pud(struct kvm *kvm, pud_t *pud)
 289 {
 290         unsigned long iu;
 291         pud_t *p = pud;
 292
 293         for (iu = 0; iu < PTRS_PER_PUD; ++iu, ++p) {
 294                 if (!pud_present(*p))
 295                         continue;
 296                 if (pud_huge(*p)) {
 297                         pud_clear(p);
 298                 } else {
 299                         pmd_t *pmd;
 300
 301                         pmd = pmd_offset(p, 0);
 302                         kvmppc_unmap_free_pmd(kvm, pmd, true);
 303                         pud_clear(p);
 304                 }
 305         }
 306         pud_free(kvm->mm, pud);
 307 }
 308
 309 void kvmppc_free_radix(struct kvm *kvm)
 310 {
 311         unsigned long ig;
 312         pgd_t *pgd;
 313
 314         if (!kvm->arch.pgtable)
 315                 return;
 316         pgd = kvm->arch.pgtable;
 317         for (ig = 0; ig < PTRS_PER_PGD; ++ig, ++pgd) {
 318                 pud_t *pud;
 319
 320                 if (!pgd_present(*pgd))
 321                         continue;
 322                 pud = pud_offset(pgd, 0);
 323                 kvmppc_unmap_free_pud(kvm, pud);
 324                 pgd_clear(pgd);
 325         }
 326         pgd_free(kvm->mm, kvm->arch.pgtable);
 327         kvm->arch.pgtable = NULL;
 328 }
 329
 330 static void kvmppc_unmap_free_pmd_entry_table(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
 331                                               unsigned long gpa)
 332 {
 333         pte_t *pte = pte_offset_kernel(pmd, 0);
 334
 335         /*
 336          * Clearing the pmd entry then flushing the PWC ensures that the pte
 337          * page no longer be cached by the MMU, so can be freed without
 338          * flushing the PWC again.
 339          */
 340         pmd_clear(pmd);
 341         kvmppc_radix_flush_pwc(kvm);
 342
 343         kvmppc_unmap_free_pte(kvm, pte, false);
 344 }
 345
 346 static void kvmppc_unmap_free_pud_entry_table(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
 347                                         unsigned long gpa)
 348 {
 349         pmd_t *pmd = pmd_offset(pud, 0);
 350
 351         /*
 352          * Clearing the pud entry then flushing the PWC ensures that the pmd
 353          * page and any children pte pages will no longer be cached by the MMU,
 354          * so can be freed without flushing the PWC again.
 355          */
 356         pud_clear(pud);
 357         kvmppc_radix_flush_pwc(kvm);
 358
 359         kvmppc_unmap_free_pmd(kvm, pmd, false);
 360 }
 361
 362 /*
 363  * There are a number of bits which may differ between different faults to
 364  * the same partition scope entry. RC bits, in the course of cleaning and
 365  * aging. And the write bit can change, either the access could have been
 366  * upgraded, or a read fault could happen concurrently with a write fault
 367  * that sets those bits first.
 368  */
 369 #define PTE_BITS_MUST_MATCH (~(_PAGE_WRITE | _PAGE_DIRTY | _PAGE_ACCESSED))
 370
 371 static int kvmppc_create_pte(struct kvm *kvm, pte_t pte, unsigned long gpa,
 372                              unsigned int level, unsigned long mmu_seq)
 373 {
 374         pgd_t *pgd;
 375         pud_t *pud, *new_pud = NULL;
 376         pmd_t *pmd, *new_pmd = NULL;
 377         pte_t *ptep, *new_ptep = NULL;
 378         int ret;
 379
 380         /* Traverse the guest's 2nd-level tree, allocate new levels needed */
 381         pgd = kvm->arch.pgtable + pgd_index(gpa);
 382         pud = NULL;
 383         if (pgd_present(*pgd))
 384                 pud = pud_offset(pgd, gpa);
 385         else
 386                 new_pud = pud_alloc_one(kvm->mm, gpa);
 387
 388         pmd = NULL;
 389         if (pud && pud_present(*pud) && !pud_huge(*pud))
 390                 pmd = pmd_offset(pud, gpa);
 391         else if (level <= 1)
 392                 new_pmd = kvmppc_pmd_alloc();
 393
 394         if (level == 0 && !(pmd && pmd_present(*pmd) && !pmd_is_leaf(*pmd)))
 395                 new_ptep = kvmppc_pte_alloc();
 396
 397         /* Check if we might have been invalidated; let the guest retry if so */
 398         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 399         ret = -EAGAIN;
 400         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
 401                 goto out_unlock;
 402
 403         /* Now traverse again under the lock and change the tree */
 404         ret = -ENOMEM;
 405         if (pgd_none(*pgd)) {
 406                 if (!new_pud)
 407                         goto out_unlock;
 408                 pgd_populate(kvm->mm, pgd, new_pud);
 409                 new_pud = NULL;
 410         }
 411         pud = pud_offset(pgd, gpa);
 412         if (pud_huge(*pud)) {
 413                 unsigned long hgpa = gpa & PUD_MASK;
 414
 415                 /* Check if we raced and someone else has set the same thing */
 416                 if (level == 2) {
 417                         if (pud_raw(*pud) == pte_raw(pte)) {
 418                                 ret = 0;
 419                                 goto out_unlock;
 420                         }
 421                         /* Valid 1GB page here already, add our extra bits */
 422                         WARN_ON_ONCE((pud_val(*pud) ^ pte_val(pte)) &
 423                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 424                         kvmppc_radix_update_pte(kvm, (pte_t *)pud,
 425                                               0, pte_val(pte), hgpa, PUD_SHIFT);
 426                         ret = 0;
 427                         goto out_unlock;
 428                 }
 429                 /*
 430                  * If we raced with another CPU which has just put
 431                  * a 1GB pte in after we saw a pmd page, try again.
 432                  */
 433                 if (!new_pmd) {
 434                         ret = -EAGAIN;
 435                         goto out_unlock;
 436                 }
 437                 /* Valid 1GB page here already, remove it */
 438                 kvmppc_unmap_pte(kvm, (pte_t *)pud, hgpa, PUD_SHIFT);
 439         }
 440         if (level == 2) {
 441                 if (!pud_none(*pud)) {
 442                         /*
 443                          * There's a page table page here, but we wanted to
 444                          * install a large page, so remove and free the page
 445                          * table page.
 446                          */
 447                         kvmppc_unmap_free_pud_entry_table(kvm, pud, gpa);
 448                 }
 449                 kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, (pte_t *)pud, pte);
 450                 ret = 0;
 451                 goto out_unlock;
 452         }
 453         if (pud_none(*pud)) {
 454                 if (!new_pmd)
 455                         goto out_unlock;
 456                 pud_populate(kvm->mm, pud, new_pmd);
 457                 new_pmd = NULL;
 458         }
 459         pmd = pmd_offset(pud, gpa);
 460         if (pmd_is_leaf(*pmd)) {
 461                 unsigned long lgpa = gpa & PMD_MASK;
 462
 463                 /* Check if we raced and someone else has set the same thing */
 464                 if (level == 1) {
 465                         if (pmd_raw(*pmd) == pte_raw(pte)) {
 466                                 ret = 0;
 467                                 goto out_unlock;
 468                         }
 469                         /* Valid 2MB page here already, add our extra bits */
 470                         WARN_ON_ONCE((pmd_val(*pmd) ^ pte_val(pte)) &
 471                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 472                         kvmppc_radix_update_pte(kvm, pmdp_ptep(pmd),
 473                                               0, pte_val(pte), lgpa, PMD_SHIFT);
 474                         ret = 0;
 475                         goto out_unlock;
 476                 }
 477
 478                 /*
 479                  * If we raced with another CPU which has just put
 480                  * a 2MB pte in after we saw a pte page, try again.
 481                  */
 482                 if (!new_ptep) {
 483                         ret = -EAGAIN;
 484                         goto out_unlock;
 485                 }
 486                 /* Valid 2MB page here already, remove it */
 487                 kvmppc_unmap_pte(kvm, pmdp_ptep(pmd), lgpa, PMD_SHIFT);
 488         }
 489         if (level == 1) {
 490                 if (!pmd_none(*pmd)) {
 491                         /*
 492                          * There's a page table page here, but we wanted to
 493                          * install a large page, so remove and free the page
 494                          * table page.
 495                          */
 496                         kvmppc_unmap_free_pmd_entry_table(kvm, pmd, gpa);
 497                 }
 498                 kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, pmdp_ptep(pmd), pte);
 499                 ret = 0;
 500                 goto out_unlock;
 501         }
 502         if (pmd_none(*pmd)) {
 503                 if (!new_ptep)
 504                         goto out_unlock;
 505                 pmd_populate(kvm->mm, pmd, new_ptep);
 506                 new_ptep = NULL;
 507         }
 508         ptep = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
 509         if (pte_present(*ptep)) {
 510                 /* Check if someone else set the same thing */
 511                 if (pte_raw(*ptep) == pte_raw(pte)) {
 512                         ret = 0;
 513                         goto out_unlock;
 514                 }
 515                 /* Valid page here already, add our extra bits */
 516                 WARN_ON_ONCE((pte_val(*ptep) ^ pte_val(pte)) &
 517                                                         PTE_BITS_MUST_MATCH);
 518                 kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, 0, pte_val(pte), gpa, 0);
 519                 ret = 0;
 520                 goto out_unlock;
 521         }
 522         kvmppc_radix_set_pte_at(kvm, gpa, ptep, pte);
 523         ret = 0;
 524
 525  out_unlock:
 526         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 527         if (new_pud)
 528                 pud_free(kvm->mm, new_pud);
 529         if (new_pmd)
 530                 kvmppc_pmd_free(new_pmd);
 531         if (new_ptep)
 532                 kvmppc_pte_free(new_ptep);
 533         return ret;
 534 }
 535
 536 int kvmppc_book3s_radix_page_fault(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 537                                    unsigned long ea, unsigned long dsisr)
 538 {
 539         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 540         unsigned long mmu_seq;
 541         unsigned long gpa, gfn, hva;
 542         struct kvm_memory_slot *memslot;
 543         struct page *page = NULL;
 544         long ret;
 545         bool writing;
 546         bool upgrade_write = false;
 547         bool *upgrade_p = &upgrade_write;
 548         pte_t pte, *ptep;
 549         unsigned long pgflags;
 550         unsigned int shift, level;
 551
 552         /* Check for unusual errors */
 553         if (dsisr & DSISR_UNSUPP_MMU) {
 554                 pr_err("KVM: Got unsupported MMU fault\n");
 555                 return -EFAULT;
 556         }
 557         if (dsisr & DSISR_BADACCESS) {
 558                 /* Reflect to the guest as DSI */
 559                 pr_err("KVM: Got radix HV page fault with DSISR=%lx\n", dsisr);
 560                 kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu, ea, dsisr);
 561                 return RESUME_GUEST;
 562         }
 563
 564         /* Translate the logical address and get the page */
 565         gpa = vcpu->arch.fault_gpa & ~0xfffUL;
 566         gpa &= ~0xF000000000000000ul;
 567         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 568         if (!(dsisr & DSISR_PRTABLE_FAULT))
 569                 gpa |= ea & 0xfff;
 570         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 571
 572         /* No memslot means it's an emulated MMIO region */
 573         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID)) {
 574                 if (dsisr & (DSISR_PRTABLE_FAULT | DSISR_BADACCESS |
 575                              DSISR_SET_RC)) {
 576                         /*
 577                          * Bad address in guest page table tree, or other
 578                          * unusual error - reflect it to the guest as DSI.
 579                          */
 580                         kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu, ea, dsisr);
 581                         return RESUME_GUEST;
 582                 }
 583                 return kvmppc_hv_emulate_mmio(run, vcpu, gpa, ea,
 584                                               dsisr & DSISR_ISSTORE);
 585         }
 586
 587         writing = (dsisr & DSISR_ISSTORE) != 0;
 588         if (memslot->flags & KVM_MEM_READONLY) {
 589                 if (writing) {
 590                         /* give the guest a DSI */
 591                         dsisr = DSISR_ISSTORE | DSISR_PROTFAULT;
 592                         kvmppc_core_queue_data_storage(vcpu, ea, dsisr);
 593                         return RESUME_GUEST;
 594                 }
 595                 upgrade_p = NULL;
 596         }
 597
 598         if (dsisr & DSISR_SET_RC) {
 599                 /*
 600                  * Need to set an R or C bit in the 2nd-level tables;
 601                  * since we are just helping out the hardware here,
 602                  * it is sufficient to do what the hardware does.
 603                  */
 604                 pgflags = _PAGE_ACCESSED;
 605                 if (writing)
 606                         pgflags |= _PAGE_DIRTY;
 607                 /*
 608                  * We are walking the secondary page table here. We can do this
 609                  * without disabling irq.
 610                  */
 611                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 612                 ptep = __find_linux_pte(kvm->arch.pgtable,
 613                                         gpa, NULL, &shift);
 614                 if (ptep && pte_present(*ptep) &&
 615                     (!writing || pte_write(*ptep))) {
 616                         kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, 0, pgflags,
 617                                                 gpa, shift);
 618                         dsisr &= ~DSISR_SET_RC;
 619                 }
 620                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 621                 if (!(dsisr & (DSISR_BAD_FAULT_64S | DSISR_NOHPTE |
 622                                DSISR_PROTFAULT | DSISR_SET_RC)))
 623                         return RESUME_GUEST;
 624         }
 625
 626         /* used to check for invalidations in progress */
 627         mmu_seq = kvm->mmu_notifier_seq;
 628         smp_rmb();
 629
 630         /*
 631          * Do a fast check first, since __gfn_to_pfn_memslot doesn't
 632          * do it with !atomic && !async, which is how we call it.
 633          * We always ask for write permission since the common case
 634          * is that the page is writable.
 635          */
 636         hva = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 637         if (upgrade_p && __get_user_pages_fast(hva, 1, 1, &page) == 1) {
 638                 upgrade_write = true;
 639         } else {
 640                 unsigned long pfn;
 641
 642                 /* Call KVM generic code to do the slow-path check */
 643                 pfn = __gfn_to_pfn_memslot(memslot, gfn, false, NULL,
 644                                            writing, upgrade_p);
 645                 if (is_error_noslot_pfn(pfn))
 646                         return -EFAULT;
 647                 page = NULL;
 648                 if (pfn_valid(pfn)) {
 649                         page = pfn_to_page(pfn);
 650                         if (PageReserved(page))
 651                                 page = NULL;
 652                 }
 653         }
 654
 655         /*
 656          * Read the PTE from the process' radix tree and use that
 657          * so we get the shift and attribute bits.
 658          */
 659         local_irq_disable();
 660         ptep = __find_linux_pte(vcpu->arch.pgdir, hva, NULL, &shift);
 661         /*
 662          * If the PTE disappeared temporarily due to a THP
 663          * collapse, just return and let the guest try again.
 664          */
 665         if (!ptep) {
 666                 local_irq_enable();
 667                 if (page)
 668                         put_page(page);
 669                 return RESUME_GUEST;
 670         }
 671         pte = *ptep;
 672         local_irq_enable();
 673
 674         /* Get pte level from shift/size */
 675         if (shift == PUD_SHIFT &&
 676             (gpa & (PUD_SIZE - PAGE_SIZE)) ==
 677             (hva & (PUD_SIZE - PAGE_SIZE))) {
 678                 level = 2;
 679         } else if (shift == PMD_SHIFT &&
 680                    (gpa & (PMD_SIZE - PAGE_SIZE)) ==
 681                    (hva & (PMD_SIZE - PAGE_SIZE))) {
 682                 level = 1;
 683         } else {
 684                 level = 0;
 685                 if (shift > PAGE_SHIFT) {
 686                         /*
 687                          * If the pte maps more than one page, bring over
 688                          * bits from the virtual address to get the real
 689                          * address of the specific single page we want.
 690                          */
 691                         unsigned long rpnmask = (1ul << shift) - PAGE_SIZE;
 692                         pte = __pte(pte_val(pte) | (hva & rpnmask));
 693                 }
 694         }
 695
 696         pte = __pte(pte_val(pte) | _PAGE_EXEC | _PAGE_ACCESSED);
 697         if (writing || upgrade_write) {
 698                 if (pte_val(pte) & _PAGE_WRITE)
 699                         pte = __pte(pte_val(pte) | _PAGE_DIRTY);
 700         } else {
 701                 pte = __pte(pte_val(pte) & ~(_PAGE_WRITE | _PAGE_DIRTY));
 702         }
 703
 704         /* Allocate space in the tree and write the PTE */
 705         ret = kvmppc_create_pte(kvm, pte, gpa, level, mmu_seq);
 706
 707         if (page) {
 708                 if (!ret && (pte_val(pte) & _PAGE_WRITE))
 709                         set_page_dirty_lock(page);
 710                 put_page(page);
 711         }
 712
 713         if (ret == 0 || ret == -EAGAIN)
 714                 ret = RESUME_GUEST;
 715         return ret;
 716 }
 717
 718 /* Called with kvm->lock held */
 719 int kvm_unmap_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
 720                     unsigned long gfn)
 721 {
 722         pte_t *ptep;
 723         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
 724         unsigned int shift;
 725         unsigned long old;
 726
 727         ptep = __find_linux_pte(kvm->arch.pgtable, gpa, NULL, &shift);
 728         if (ptep && pte_present(*ptep)) {
 729                 old = kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, ~0UL, 0,
 730                                               gpa, shift);
 731                 kvmppc_radix_tlbie_page(kvm, gpa, shift);
 732                 if ((old & _PAGE_DIRTY) && memslot->dirty_bitmap) {
 733                         unsigned long psize = PAGE_SIZE;
 734                         if (shift)
 735                                 psize = 1ul << shift;
 736                         kvmppc_update_dirty_map(memslot, gfn, psize);
 737                 }
 738         }
 739         return 0;
 740 }
 741
 742 /* Called with kvm->lock held */
 743 int kvm_age_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
 744                   unsigned long gfn)
 745 {
 746         pte_t *ptep;
 747         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
 748         unsigned int shift;
 749         int ref = 0;
 750
 751         ptep = __find_linux_pte(kvm->arch.pgtable, gpa, NULL, &shift);
 752         if (ptep && pte_present(*ptep) && pte_young(*ptep)) {
 753                 kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, _PAGE_ACCESSED, 0,
 754                                         gpa, shift);
 755                 /* XXX need to flush tlb here? */
 756                 ref = 1;
 757         }
 758         return ref;
 759 }
 760
 761 /* Called with kvm->lock held */
 762 int kvm_test_age_radix(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
 763                        unsigned long gfn)
 764 {
 765         pte_t *ptep;
 766         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
 767         unsigned int shift;
 768         int ref = 0;
 769
 770         ptep = __find_linux_pte(kvm->arch.pgtable, gpa, NULL, &shift);
 771         if (ptep && pte_present(*ptep) && pte_young(*ptep))
 772                 ref = 1;
 773         return ref;
 774 }
 775
 776 /* Returns the number of PAGE_SIZE pages that are dirty */
 777 static int kvm_radix_test_clear_dirty(struct kvm *kvm,
 778                                 struct kvm_memory_slot *memslot, int pagenum)
 779 {
 780         unsigned long gfn = memslot->base_gfn + pagenum;
 781         unsigned long gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
 782         pte_t *ptep;
 783         unsigned int shift;
 784         int ret = 0;
 785
 786         ptep = __find_linux_pte(kvm->arch.pgtable, gpa, NULL, &shift);
 787         if (ptep && pte_present(*ptep) && pte_dirty(*ptep)) {
 788                 ret = 1;
 789                 if (shift)
 790                         ret = 1 << (shift - PAGE_SHIFT);
 791                 kvmppc_radix_update_pte(kvm, ptep, _PAGE_DIRTY, 0,
 792                                         gpa, shift);
 793                 kvmppc_radix_tlbie_page(kvm, gpa, shift);
 794         }
 795         return ret;
 796 }
 797
 798 long kvmppc_hv_get_dirty_log_radix(struct kvm *kvm,
 799                         struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long *map)
 800 {
 801         unsigned long i, j;
 802         int npages;
 803
 804         for (i = 0; i < memslot->npages; i = j) {
 805                 npages = kvm_radix_test_clear_dirty(kvm, memslot, i);
 806
 807                 /*
 808                  * Note that if npages > 0 then i must be a multiple of npages,
 809                  * since huge pages are only used to back the guest at guest
 810                  * real addresses that are a multiple of their size.
 811                  * Since we have at most one PTE covering any given guest
 812                  * real address, if npages > 1 we can skip to i + npages.
 813                  */
 814                 j = i + 1;
 815                 if (npages) {
 816                         set_dirty_bits(map, i, npages);
 817                         j = i + npages;
 818                 }
 819         }
 820         return 0;
 821 }
 822
 823 static void add_rmmu_ap_encoding(struct kvm_ppc_rmmu_info *info,
 824                                  int psize, int *indexp)
 825 {
 826         if (!mmu_psize_defs[psize].shift)
 827                 return;
 828         info->ap_encodings[*indexp] = mmu_psize_defs[psize].shift |
 829                 (mmu_psize_defs[psize].ap << 29);
 830         ++(*indexp);
 831 }
 832
 833 int kvmhv_get_rmmu_info(struct kvm *kvm, struct kvm_ppc_rmmu_info *info)
 834 {
 835         int i;
 836
 837         if (!radix_enabled())
 838                 return -EINVAL;
 839         memset(info, 0, sizeof(*info));
 840
 841         /* 4k page size */
 842         info->geometries[0].page_shift = 12;
 843         info->geometries[0].level_bits[0] = 9;
 844         for (i = 1; i < 4; ++i)
 845                 info->geometries[0].level_bits[i] = p9_supported_radix_bits[i];
 846         /* 64k page size */
 847         info->geometries[1].page_shift = 16;
 848         for (i = 0; i < 4; ++i)
 849                 info->geometries[1].level_bits[i] = p9_supported_radix_bits[i];
 850
 851         i = 0;
 852         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_4K, &i);
 853         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_64K, &i);
 854         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_2M, &i);
 855         add_rmmu_ap_encoding(info, MMU_PAGE_1G, &i);
 856
 857         return 0;
 858 }
 859
 860 int kvmppc_init_vm_radix(struct kvm *kvm)
 861 {
 862         kvm->arch.pgtable = pgd_alloc(kvm->mm);
 863         if (!kvm->arch.pgtable)
 864                 return -ENOMEM;
 865         return 0;
 866 }
 867
 868 static void pte_ctor(void *addr)
 869 {
 870         memset(addr, 0, RADIX_PTE_TABLE_SIZE);
 871 }
 872
 873 static void pmd_ctor(void *addr)
 874 {
 875         memset(addr, 0, RADIX_PMD_TABLE_SIZE);
 876 }
 877
 878 int kvmppc_radix_init(void)
 879 {
 880         unsigned long size = sizeof(void *) << RADIX_PTE_INDEX_SIZE;
 881
 882         kvm_pte_cache = kmem_cache_create("kvm-pte", size, size, 0, pte_ctor);
 883         if (!kvm_pte_cache)
 884                 return -ENOMEM;
 885
 886         size = sizeof(void *) << RADIX_PMD_INDEX_SIZE;
 887
 888         kvm_pmd_cache = kmem_cache_create("kvm-pmd", size, size, 0, pmd_ctor);
 889         if (!kvm_pmd_cache) {
 890                 kmem_cache_destroy(kvm_pte_cache);
 891                 return -ENOMEM;
 892         }
 893
 894         return 0;
 895 }
 896
 897 void kvmppc_radix_exit(void)
 898 {
 899         kmem_cache_destroy(kvm_pte_cache);
 900         kmem_cache_destroy(kvm_pmd_cache);
 901 }