arch/powerpc/kvm/book3s_64_mmu_hv.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  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   7  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   8  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
   9  * GNU General Public License for more details.
  10  *
  11  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  12  * along with this program; if not, write to the Free Software
  13  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  14  *
  15  * Copyright 2010 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
  16  */
  17
  18 #include <linux/types.h>
  19 #include <linux/string.h>
  20 #include <linux/kvm.h>
  21 #include <linux/kvm_host.h>
  22 #include <linux/highmem.h>
  23 #include <linux/gfp.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25 #include <linux/hugetlb.h>
  26 #include <linux/vmalloc.h>
  27 #include <linux/srcu.h>
  28
  29 #include <asm/tlbflush.h>
  30 #include <asm/kvm_ppc.h>
  31 #include <asm/kvm_book3s.h>
  32 #include <asm/mmu-hash64.h>
  33 #include <asm/hvcall.h>
  34 #include <asm/synch.h>
  35 #include <asm/ppc-opcode.h>
  36 #include <asm/cputable.h>
  37
  38 /* POWER7 has 10-bit LPIDs, PPC970 has 6-bit LPIDs */
  39 #define MAX_LPID_970    63
  40
  41 /* Power architecture requires HPT is at least 256kB */
  42 #define PPC_MIN_HPT_ORDER       18
  43
  44 long kvmppc_alloc_hpt(struct kvm *kvm, u32 *htab_orderp)
  45 {
  46         unsigned long hpt;
  47         struct revmap_entry *rev;
  48         struct kvmppc_linear_info *li;
  49         long order = kvm_hpt_order;
  50
  51         if (htab_orderp) {
  52                 order = *htab_orderp;
  53                 if (order < PPC_MIN_HPT_ORDER)
  54                         order = PPC_MIN_HPT_ORDER;
  55         }
  56
  57         /*
  58          * If the user wants a different size from default,
  59          * try first to allocate it from the kernel page allocator.
  60          */
  61         hpt = 0;
  62         if (order != kvm_hpt_order) {
  63                 hpt = __get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO|__GFP_REPEAT|
  64                                        __GFP_NOWARN, order - PAGE_SHIFT);
  65                 if (!hpt)
  66                         --order;
  67         }
  68
  69         /* Next try to allocate from the preallocated pool */
  70         if (!hpt) {
  71                 li = kvm_alloc_hpt();
  72                 if (li) {
  73                         hpt = (ulong)li->base_virt;
  74                         kvm->arch.hpt_li = li;
  75                         order = kvm_hpt_order;
  76                 }
  77         }
  78
  79         /* Lastly try successively smaller sizes from the page allocator */
  80         while (!hpt && order > PPC_MIN_HPT_ORDER) {
  81                 hpt = __get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO|__GFP_REPEAT|
  82                                        __GFP_NOWARN, order - PAGE_SHIFT);
  83                 if (!hpt)
  84                         --order;
  85         }
  86
  87         if (!hpt)
  88                 return -ENOMEM;
  89
  90         kvm->arch.hpt_virt = hpt;
  91         kvm->arch.hpt_order = order;
  92         /* HPTEs are 2**4 bytes long */
  93         kvm->arch.hpt_npte = 1ul << (order - 4);
  94         /* 128 (2**7) bytes in each HPTEG */
  95         kvm->arch.hpt_mask = (1ul << (order - 7)) - 1;
  96
  97         /* Allocate reverse map array */
  98         rev = vmalloc(sizeof(struct revmap_entry) * kvm->arch.hpt_npte);
  99         if (!rev) {
 100                 pr_err("kvmppc_alloc_hpt: Couldn't alloc reverse map array\n");
 101                 goto out_freehpt;
 102         }
 103         kvm->arch.revmap = rev;
 104         kvm->arch.sdr1 = __pa(hpt) | (order - 18);
 105
 106         pr_info("KVM guest htab at %lx (order %ld), LPID %x\n",
 107                 hpt, order, kvm->arch.lpid);
 108
 109         if (htab_orderp)
 110                 *htab_orderp = order;
 111         return 0;
 112
 113  out_freehpt:
 114         if (kvm->arch.hpt_li)
 115                 kvm_release_hpt(kvm->arch.hpt_li);
 116         else
 117                 free_pages(hpt, order - PAGE_SHIFT);
 118         return -ENOMEM;
 119 }
 120
 121 long kvmppc_alloc_reset_hpt(struct kvm *kvm, u32 *htab_orderp)
 122 {
 123         long err = -EBUSY;
 124         long order;
 125
 126         mutex_lock(&kvm->lock);
 127         if (kvm->arch.rma_setup_done) {
 128                 kvm->arch.rma_setup_done = 0;
 129                 /* order rma_setup_done vs. vcpus_running */
 130                 smp_mb();
 131                 if (atomic_read(&kvm->arch.vcpus_running)) {
 132                         kvm->arch.rma_setup_done = 1;
 133                         goto out;
 134                 }
 135         }
 136         if (kvm->arch.hpt_virt) {
 137                 order = kvm->arch.hpt_order;
 138                 /* Set the entire HPT to 0, i.e. invalid HPTEs */
 139                 memset((void *)kvm->arch.hpt_virt, 0, 1ul << order);
 140                 /*
 141                  * Set the whole last_vcpu array to an invalid vcpu number.
 142                  * This ensures that each vcpu will flush its TLB on next entry.
 143                  */
 144                 memset(kvm->arch.last_vcpu, 0xff, sizeof(kvm->arch.last_vcpu));
 145                 *htab_orderp = order;
 146                 err = 0;
 147         } else {
 148                 err = kvmppc_alloc_hpt(kvm, htab_orderp);
 149                 order = *htab_orderp;
 150         }
 151  out:
 152         mutex_unlock(&kvm->lock);
 153         return err;
 154 }
 155
 156 void kvmppc_free_hpt(struct kvm *kvm)
 157 {
 158         kvmppc_free_lpid(kvm->arch.lpid);
 159         vfree(kvm->arch.revmap);
 160         if (kvm->arch.hpt_li)
 161                 kvm_release_hpt(kvm->arch.hpt_li);
 162         else
 163                 free_pages(kvm->arch.hpt_virt,
 164                            kvm->arch.hpt_order - PAGE_SHIFT);
 165 }
 166
 167 /* Bits in first HPTE dword for pagesize 4k, 64k or 16M */
 168 static inline unsigned long hpte0_pgsize_encoding(unsigned long pgsize)
 169 {
 170         return (pgsize > 0x1000) ? HPTE_V_LARGE : 0;
 171 }
 172
 173 /* Bits in second HPTE dword for pagesize 4k, 64k or 16M */
 174 static inline unsigned long hpte1_pgsize_encoding(unsigned long pgsize)
 175 {
 176         return (pgsize == 0x10000) ? 0x1000 : 0;
 177 }
 178
 179 void kvmppc_map_vrma(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_memory_slot *memslot,
 180                      unsigned long porder)
 181 {
 182         unsigned long i;
 183         unsigned long npages;
 184         unsigned long hp_v, hp_r;
 185         unsigned long addr, hash;
 186         unsigned long psize;
 187         unsigned long hp0, hp1;
 188         long ret;
 189         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 190
 191         psize = 1ul << porder;
 192         npages = memslot->npages >> (porder - PAGE_SHIFT);
 193
 194         /* VRMA can't be > 1TB */
 195         if (npages > 1ul << (40 - porder))
 196                 npages = 1ul << (40 - porder);
 197         /* Can't use more than 1 HPTE per HPTEG */
 198         if (npages > kvm->arch.hpt_mask + 1)
 199                 npages = kvm->arch.hpt_mask + 1;
 200
 201         hp0 = HPTE_V_1TB_SEG | (VRMA_VSID << (40 - 16)) |
 202                 HPTE_V_BOLTED | hpte0_pgsize_encoding(psize);
 203         hp1 = hpte1_pgsize_encoding(psize) |
 204                 HPTE_R_R | HPTE_R_C | HPTE_R_M | PP_RWXX;
 205
 206         for (i = 0; i < npages; ++i) {
 207                 addr = i << porder;
 208                 /* can't use hpt_hash since va > 64 bits */
 209                 hash = (i ^ (VRMA_VSID ^ (VRMA_VSID << 25))) & kvm->arch.hpt_mask;
 210                 /*
 211                  * We assume that the hash table is empty and no
 212                  * vcpus are using it at this stage.  Since we create
 213                  * at most one HPTE per HPTEG, we just assume entry 7
 214                  * is available and use it.
 215                  */
 216                 hash = (hash << 3) + 7;
 217                 hp_v = hp0 | ((addr >> 16) & ~0x7fUL);
 218                 hp_r = hp1 | addr;
 219                 ret = kvmppc_virtmode_h_enter(vcpu, H_EXACT, hash, hp_v, hp_r);
 220                 if (ret != H_SUCCESS) {
 221                         pr_err("KVM: map_vrma at %lx failed, ret=%ld\n",
 222                                addr, ret);
 223                         break;
 224                 }
 225         }
 226 }
 227
 228 int kvmppc_mmu_hv_init(void)
 229 {
 230         unsigned long host_lpid, rsvd_lpid;
 231
 232         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 233                 return -EINVAL;
 234
 235         /* POWER7 has 10-bit LPIDs, PPC970 and e500mc have 6-bit LPIDs */
 236         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206)) {
 237                 host_lpid = mfspr(SPRN_LPID);   /* POWER7 */
 238                 rsvd_lpid = LPID_RSVD;
 239         } else {
 240                 host_lpid = 0;                  /* PPC970 */
 241                 rsvd_lpid = MAX_LPID_970;
 242         }
 243
 244         kvmppc_init_lpid(rsvd_lpid + 1);
 245
 246         kvmppc_claim_lpid(host_lpid);
 247         /* rsvd_lpid is reserved for use in partition switching */
 248         kvmppc_claim_lpid(rsvd_lpid);
 249
 250         return 0;
 251 }
 252
 253 void kvmppc_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu)
 254 {
 255 }
 256
 257 static void kvmppc_mmu_book3s_64_hv_reset_msr(struct kvm_vcpu *vcpu)
 258 {
 259         kvmppc_set_msr(vcpu, MSR_SF | MSR_ME);
 260 }
 261
 262 /*
 263  * This is called to get a reference to a guest page if there isn't
 264  * one already in the memslot->arch.slot_phys[] array.
 265  */
 266 static long kvmppc_get_guest_page(struct kvm *kvm, unsigned long gfn,
 267                                   struct kvm_memory_slot *memslot,
 268                                   unsigned long psize)
 269 {
 270         unsigned long start;
 271         long np, err;
 272         struct page *page, *hpage, *pages[1];
 273         unsigned long s, pgsize;
 274         unsigned long *physp;
 275         unsigned int is_io, got, pgorder;
 276         struct vm_area_struct *vma;
 277         unsigned long pfn, i, npages;
 278
 279         physp = memslot->arch.slot_phys;
 280         if (!physp)
 281                 return -EINVAL;
 282         if (physp[gfn - memslot->base_gfn])
 283                 return 0;
 284
 285         is_io = 0;
 286         got = 0;
 287         page = NULL;
 288         pgsize = psize;
 289         err = -EINVAL;
 290         start = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 291
 292         /* Instantiate and get the page we want access to */
 293         np = get_user_pages_fast(start, 1, 1, pages);
 294         if (np != 1) {
 295                 /* Look up the vma for the page */
 296                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 297                 vma = find_vma(current->mm, start);
 298                 if (!vma || vma->vm_start > start ||
 299                     start + psize > vma->vm_end ||
 300                     !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
 301                         goto up_err;
 302                 is_io = hpte_cache_bits(pgprot_val(vma->vm_page_prot));
 303                 pfn = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 304                 /* check alignment of pfn vs. requested page size */
 305                 if (psize > PAGE_SIZE && (pfn & ((psize >> PAGE_SHIFT) - 1)))
 306                         goto up_err;
 307                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 308
 309         } else {
 310                 page = pages[0];
 311                 got = KVMPPC_GOT_PAGE;
 312
 313                 /* See if this is a large page */
 314                 s = PAGE_SIZE;
 315                 if (PageHuge(page)) {
 316                         hpage = compound_head(page);
 317                         s <<= compound_order(hpage);
 318                         /* Get the whole large page if slot alignment is ok */
 319                         if (s > psize && slot_is_aligned(memslot, s) &&
 320                             !(memslot->userspace_addr & (s - 1))) {
 321                                 start &= ~(s - 1);
 322                                 pgsize = s;
 323                                 get_page(hpage);
 324                                 put_page(page);
 325                                 page = hpage;
 326                         }
 327                 }
 328                 if (s < psize)
 329                         goto out;
 330                 pfn = page_to_pfn(page);
 331         }
 332
 333         npages = pgsize >> PAGE_SHIFT;
 334         pgorder = __ilog2(npages);
 335         physp += (gfn - memslot->base_gfn) & ~(npages - 1);
 336         spin_lock(&kvm->arch.slot_phys_lock);
 337         for (i = 0; i < npages; ++i) {
 338                 if (!physp[i]) {
 339                         physp[i] = ((pfn + i) << PAGE_SHIFT) +
 340                                 got + is_io + pgorder;
 341                         got = 0;
 342                 }
 343         }
 344         spin_unlock(&kvm->arch.slot_phys_lock);
 345         err = 0;
 346
 347  out:
 348         if (got)
 349                 put_page(page);
 350         return err;
 351
 352  up_err:
 353         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 354         return err;
 355 }
 356
 357 /*
 358  * We come here on a H_ENTER call from the guest when we are not
 359  * using mmu notifiers and we don't have the requested page pinned
 360  * already.
 361  */
 362 long kvmppc_virtmode_h_enter(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 363                         long pte_index, unsigned long pteh, unsigned long ptel)
 364 {
 365         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 366         unsigned long psize, gpa, gfn;
 367         struct kvm_memory_slot *memslot;
 368         long ret;
 369
 370         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 371                 goto do_insert;
 372
 373         psize = hpte_page_size(pteh, ptel);
 374         if (!psize)
 375                 return H_PARAMETER;
 376
 377         pteh &= ~(HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_VALID);
 378
 379         /* Find the memslot (if any) for this address */
 380         gpa = (ptel & HPTE_R_RPN) & ~(psize - 1);
 381         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 382         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 383         if (memslot && !(memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID)) {
 384                 if (!slot_is_aligned(memslot, psize))
 385                         return H_PARAMETER;
 386                 if (kvmppc_get_guest_page(kvm, gfn, memslot, psize) < 0)
 387                         return H_PARAMETER;
 388         }
 389
 390  do_insert:
 391         /* Protect linux PTE lookup from page table destruction */
 392         rcu_read_lock_sched();  /* this disables preemption too */
 393         vcpu->arch.pgdir = current->mm->pgd;
 394         ret = kvmppc_h_enter(vcpu, flags, pte_index, pteh, ptel);
 395         rcu_read_unlock_sched();
 396         if (ret == H_TOO_HARD) {
 397                 /* this can't happen */
 398                 pr_err("KVM: Oops, kvmppc_h_enter returned too hard!\n");
 399                 ret = H_RESOURCE;       /* or something */
 400         }
 401         return ret;
 402
 403 }
 404
 405 static struct kvmppc_slb *kvmppc_mmu_book3s_hv_find_slbe(struct kvm_vcpu *vcpu,
 406                                                          gva_t eaddr)
 407 {
 408         u64 mask;
 409         int i;
 410
 411         for (i = 0; i < vcpu->arch.slb_nr; i++) {
 412                 if (!(vcpu->arch.slb[i].orige & SLB_ESID_V))
 413                         continue;
 414
 415                 if (vcpu->arch.slb[i].origv & SLB_VSID_B_1T)
 416                         mask = ESID_MASK_1T;
 417                 else
 418                         mask = ESID_MASK;
 419
 420                 if (((vcpu->arch.slb[i].orige ^ eaddr) & mask) == 0)
 421                         return &vcpu->arch.slb[i];
 422         }
 423         return NULL;
 424 }
 425
 426 static unsigned long kvmppc_mmu_get_real_addr(unsigned long v, unsigned long r,
 427                         unsigned long ea)
 428 {
 429         unsigned long ra_mask;
 430
 431         ra_mask = hpte_page_size(v, r) - 1;
 432         return (r & HPTE_R_RPN & ~ra_mask) | (ea & ra_mask);
 433 }
 434
 435 static int kvmppc_mmu_book3s_64_hv_xlate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 436                         struct kvmppc_pte *gpte, bool data)
 437 {
 438         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 439         struct kvmppc_slb *slbe;
 440         unsigned long slb_v;
 441         unsigned long pp, key;
 442         unsigned long v, gr;
 443         unsigned long *hptep;
 444         int index;
 445         int virtmode = vcpu->arch.shregs.msr & (data ? MSR_DR : MSR_IR);
 446
 447         /* Get SLB entry */
 448         if (virtmode) {
 449                 slbe = kvmppc_mmu_book3s_hv_find_slbe(vcpu, eaddr);
 450                 if (!slbe)
 451                         return -EINVAL;
 452                 slb_v = slbe->origv;
 453         } else {
 454                 /* real mode access */
 455                 slb_v = vcpu->kvm->arch.vrma_slb_v;
 456         }
 457
 458         /* Find the HPTE in the hash table */
 459         index = kvmppc_hv_find_lock_hpte(kvm, eaddr, slb_v,
 460                                          HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT);
 461         if (index < 0)
 462                 return -ENOENT;
 463         hptep = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (index << 4));
 464         v = hptep[0] & ~HPTE_V_HVLOCK;
 465         gr = kvm->arch.revmap[index].guest_rpte;
 466
 467         /* Unlock the HPTE */
 468         asm volatile("lwsync" : : : "memory");
 469         hptep[0] = v;
 470
 471         gpte->eaddr = eaddr;
 472         gpte->vpage = ((v & HPTE_V_AVPN) << 4) | ((eaddr >> 12) & 0xfff);
 473
 474         /* Get PP bits and key for permission check */
 475         pp = gr & (HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP);
 476         key = (vcpu->arch.shregs.msr & MSR_PR) ? SLB_VSID_KP : SLB_VSID_KS;
 477         key &= slb_v;
 478
 479         /* Calculate permissions */
 480         gpte->may_read = hpte_read_permission(pp, key);
 481         gpte->may_write = hpte_write_permission(pp, key);
 482         gpte->may_execute = gpte->may_read && !(gr & (HPTE_R_N | HPTE_R_G));
 483
 484         /* Storage key permission check for POWER7 */
 485         if (data && virtmode && cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206)) {
 486                 int amrfield = hpte_get_skey_perm(gr, vcpu->arch.amr);
 487                 if (amrfield & 1)
 488                         gpte->may_read = 0;
 489                 if (amrfield & 2)
 490                         gpte->may_write = 0;
 491         }
 492
 493         /* Get the guest physical address */
 494         gpte->raddr = kvmppc_mmu_get_real_addr(v, gr, eaddr);
 495         return 0;
 496 }
 497
 498 /*
 499  * Quick test for whether an instruction is a load or a store.
 500  * If the instruction is a load or a store, then this will indicate
 501  * which it is, at least on server processors.  (Embedded processors
 502  * have some external PID instructions that don't follow the rule
 503  * embodied here.)  If the instruction isn't a load or store, then
 504  * this doesn't return anything useful.
 505  */
 506 static int instruction_is_store(unsigned int instr)
 507 {
 508         unsigned int mask;
 509
 510         mask = 0x10000000;
 511         if ((instr & 0xfc000000) == 0x7c000000)
 512                 mask = 0x100;           /* major opcode 31 */
 513         return (instr & mask) != 0;
 514 }
 515
 516 static int kvmppc_hv_emulate_mmio(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 517                                   unsigned long gpa, gva_t ea, int is_store)
 518 {
 519         int ret;
 520         u32 last_inst;
 521         unsigned long srr0 = kvmppc_get_pc(vcpu);
 522
 523         /* We try to load the last instruction.  We don't let
 524          * emulate_instruction do it as it doesn't check what
 525          * kvmppc_ld returns.
 526          * If we fail, we just return to the guest and try executing it again.
 527          */
 528         if (vcpu->arch.last_inst == KVM_INST_FETCH_FAILED) {
 529                 ret = kvmppc_ld(vcpu, &srr0, sizeof(u32), &last_inst, false);
 530                 if (ret != EMULATE_DONE || last_inst == KVM_INST_FETCH_FAILED)
 531                         return RESUME_GUEST;
 532                 vcpu->arch.last_inst = last_inst;
 533         }
 534
 535         /*
 536          * WARNING: We do not know for sure whether the instruction we just
 537          * read from memory is the same that caused the fault in the first
 538          * place.  If the instruction we read is neither an load or a store,
 539          * then it can't access memory, so we don't need to worry about
 540          * enforcing access permissions.  So, assuming it is a load or
 541          * store, we just check that its direction (load or store) is
 542          * consistent with the original fault, since that's what we
 543          * checked the access permissions against.  If there is a mismatch
 544          * we just return and retry the instruction.
 545          */
 546
 547         if (instruction_is_store(vcpu->arch.last_inst) != !!is_store)
 548                 return RESUME_GUEST;
 549
 550         /*
 551          * Emulated accesses are emulated by looking at the hash for
 552          * translation once, then performing the access later. The
 553          * translation could be invalidated in the meantime in which
 554          * point performing the subsequent memory access on the old
 555          * physical address could possibly be a security hole for the
 556          * guest (but not the host).
 557          *
 558          * This is less of an issue for MMIO stores since they aren't
 559          * globally visible. It could be an issue for MMIO loads to
 560          * a certain extent but we'll ignore it for now.
 561          */
 562
 563         vcpu->arch.paddr_accessed = gpa;
 564         vcpu->arch.vaddr_accessed = ea;
 565         return kvmppc_emulate_mmio(run, vcpu);
 566 }
 567
 568 int kvmppc_book3s_hv_page_fault(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 569                                 unsigned long ea, unsigned long dsisr)
 570 {
 571         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 572         unsigned long *hptep, hpte[3], r;
 573         unsigned long mmu_seq, psize, pte_size;
 574         unsigned long gpa, gfn, hva, pfn;
 575         struct kvm_memory_slot *memslot;
 576         unsigned long *rmap;
 577         struct revmap_entry *rev;
 578         struct page *page, *pages[1];
 579         long index, ret, npages;
 580         unsigned long is_io;
 581         unsigned int writing, write_ok;
 582         struct vm_area_struct *vma;
 583         unsigned long rcbits;
 584
 585         /*
 586          * Real-mode code has already searched the HPT and found the
 587          * entry we're interested in.  Lock the entry and check that
 588          * it hasn't changed.  If it has, just return and re-execute the
 589          * instruction.
 590          */
 591         if (ea != vcpu->arch.pgfault_addr)
 592                 return RESUME_GUEST;
 593         index = vcpu->arch.pgfault_index;
 594         hptep = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (index << 4));
 595         rev = &kvm->arch.revmap[index];
 596         preempt_disable();
 597         while (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK))
 598                 cpu_relax();
 599         hpte[0] = hptep[0] & ~HPTE_V_HVLOCK;
 600         hpte[1] = hptep[1];
 601         hpte[2] = r = rev->guest_rpte;
 602         asm volatile("lwsync" : : : "memory");
 603         hptep[0] = hpte[0];
 604         preempt_enable();
 605
 606         if (hpte[0] != vcpu->arch.pgfault_hpte[0] ||
 607             hpte[1] != vcpu->arch.pgfault_hpte[1])
 608                 return RESUME_GUEST;
 609
 610         /* Translate the logical address and get the page */
 611         psize = hpte_page_size(hpte[0], r);
 612         gpa = (r & HPTE_R_RPN & ~(psize - 1)) | (ea & (psize - 1));
 613         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 614         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 615
 616         /* No memslot means it's an emulated MMIO region */
 617         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID))
 618                 return kvmppc_hv_emulate_mmio(run, vcpu, gpa, ea,
 619                                               dsisr & DSISR_ISSTORE);
 620
 621         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 622                 return -EFAULT;         /* should never get here */
 623
 624         /* used to check for invalidations in progress */
 625         mmu_seq = kvm->mmu_notifier_seq;
 626         smp_rmb();
 627
 628         is_io = 0;
 629         pfn = 0;
 630         page = NULL;
 631         pte_size = PAGE_SIZE;
 632         writing = (dsisr & DSISR_ISSTORE) != 0;
 633         /* If writing != 0, then the HPTE must allow writing, if we get here */
 634         write_ok = writing;
 635         hva = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 636         npages = get_user_pages_fast(hva, 1, writing, pages);
 637         if (npages < 1) {
 638                 /* Check if it's an I/O mapping */
 639                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 640                 vma = find_vma(current->mm, hva);
 641                 if (vma && vma->vm_start <= hva && hva + psize <= vma->vm_end &&
 642                     (vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
 643                         pfn = vma->vm_pgoff +
 644                                 ((hva - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 645                         pte_size = psize;
 646                         is_io = hpte_cache_bits(pgprot_val(vma->vm_page_prot));
 647                         write_ok = vma->vm_flags & VM_WRITE;
 648                 }
 649                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 650                 if (!pfn)
 651                         return -EFAULT;
 652         } else {
 653                 page = pages[0];
 654                 if (PageHuge(page)) {
 655                         page = compound_head(page);
 656                         pte_size <<= compound_order(page);
 657                 }
 658                 /* if the guest wants write access, see if that is OK */
 659                 if (!writing && hpte_is_writable(r)) {
 660                         pte_t *ptep, pte;
 661
 662                         /*
 663                          * We need to protect against page table destruction
 664                          * while looking up and updating the pte.
 665                          */
 666                         rcu_read_lock_sched();
 667                         ptep = find_linux_pte_or_hugepte(current->mm->pgd,
 668                                                          hva, NULL);
 669                         if (ptep && pte_present(*ptep)) {
 670                                 pte = kvmppc_read_update_linux_pte(ptep, 1);
 671                                 if (pte_write(pte))
 672                                         write_ok = 1;
 673                         }
 674                         rcu_read_unlock_sched();
 675                 }
 676                 pfn = page_to_pfn(page);
 677         }
 678
 679         ret = -EFAULT;
 680         if (psize > pte_size)
 681                 goto out_put;
 682
 683         /* Check WIMG vs. the actual page we're accessing */
 684         if (!hpte_cache_flags_ok(r, is_io)) {
 685                 if (is_io)
 686                         return -EFAULT;
 687                 /*
 688                  * Allow guest to map emulated device memory as
 689                  * uncacheable, but actually make it cacheable.
 690                  */
 691                 r = (r & ~(HPTE_R_W|HPTE_R_I|HPTE_R_G)) | HPTE_R_M;
 692         }
 693
 694         /* Set the HPTE to point to pfn */
 695         r = (r & ~(HPTE_R_PP0 - pte_size)) | (pfn << PAGE_SHIFT);
 696         if (hpte_is_writable(r) && !write_ok)
 697                 r = hpte_make_readonly(r);
 698         ret = RESUME_GUEST;
 699         preempt_disable();
 700         while (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK))
 701                 cpu_relax();
 702         if ((hptep[0] & ~HPTE_V_HVLOCK) != hpte[0] || hptep[1] != hpte[1] ||
 703             rev->guest_rpte != hpte[2])
 704                 /* HPTE has been changed under us; let the guest retry */
 705                 goto out_unlock;
 706         hpte[0] = (hpte[0] & ~HPTE_V_ABSENT) | HPTE_V_VALID;
 707
 708         rmap = &memslot->arch.rmap[gfn - memslot->base_gfn];
 709         lock_rmap(rmap);
 710
 711         /* Check if we might have been invalidated; let the guest retry if so */
 712         ret = RESUME_GUEST;
 713         if (mmu_notifier_retry(vcpu->kvm, mmu_seq)) {
 714                 unlock_rmap(rmap);
 715                 goto out_unlock;
 716         }
 717
 718         /* Only set R/C in real HPTE if set in both *rmap and guest_rpte */
 719         rcbits = *rmap >> KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT;
 720         r &= rcbits | ~(HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 721
 722         if (hptep[0] & HPTE_V_VALID) {
 723                 /* HPTE was previously valid, so we need to invalidate it */
 724                 unlock_rmap(rmap);
 725                 hptep[0] |= HPTE_V_ABSENT;
 726                 kvmppc_invalidate_hpte(kvm, hptep, index);
 727                 /* don't lose previous R and C bits */
 728                 r |= hptep[1] & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 729         } else {
 730                 kvmppc_add_revmap_chain(kvm, rev, rmap, index, 0);
 731         }
 732
 733         hptep[1] = r;
 734         eieio();
 735         hptep[0] = hpte[0];
 736         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 737         preempt_enable();
 738         if (page && hpte_is_writable(r))
 739                 SetPageDirty(page);
 740
 741  out_put:
 742         if (page) {
 743                 /*
 744                  * We drop pages[0] here, not page because page might
 745                  * have been set to the head page of a compound, but
 746                  * we have to drop the reference on the correct tail
 747                  * page to match the get inside gup()
 748                  */
 749                 put_page(pages[0]);
 750         }
 751         return ret;
 752
 753  out_unlock:
 754         hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 755         preempt_enable();
 756         goto out_put;
 757 }
 758
 759 static int kvm_handle_hva_range(struct kvm *kvm,
 760                                 unsigned long start,
 761                                 unsigned long end,
 762                                 int (*handler)(struct kvm *kvm,
 763                                                unsigned long *rmapp,
 764                                                unsigned long gfn))
 765 {
 766         int ret;
 767         int retval = 0;
 768         struct kvm_memslots *slots;
 769         struct kvm_memory_slot *memslot;
 770
 771         slots = kvm_memslots(kvm);
 772         kvm_for_each_memslot(memslot, slots) {
 773                 unsigned long hva_start, hva_end;
 774                 gfn_t gfn, gfn_end;
 775
 776                 hva_start = max(start, memslot->userspace_addr);
 777                 hva_end = min(end, memslot->userspace_addr +
 778                                         (memslot->npages << PAGE_SHIFT));
 779                 if (hva_start >= hva_end)
 780                         continue;
 781                 /*
 782                  * {gfn(page) | page intersects with [hva_start, hva_end)} =
 783                  * {gfn, gfn+1, ..., gfn_end-1}.
 784                  */
 785                 gfn = hva_to_gfn_memslot(hva_start, memslot);
 786                 gfn_end = hva_to_gfn_memslot(hva_end + PAGE_SIZE - 1, memslot);
 787
 788                 for (; gfn < gfn_end; ++gfn) {
 789                         gfn_t gfn_offset = gfn - memslot->base_gfn;
 790
 791                         ret = handler(kvm, &memslot->arch.rmap[gfn_offset], gfn);
 792                         retval |= ret;
 793                 }
 794         }
 795
 796         return retval;
 797 }
 798
 799 static int kvm_handle_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva,
 800                           int (*handler)(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 801                                          unsigned long gfn))
 802 {
 803         return kvm_handle_hva_range(kvm, hva, hva + 1, handler);
 804 }
 805
 806 static int kvm_unmap_rmapp(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 807                            unsigned long gfn)
 808 {
 809         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
 810         unsigned long h, i, j;
 811         unsigned long *hptep;
 812         unsigned long ptel, psize, rcbits;
 813
 814         for (;;) {
 815                 lock_rmap(rmapp);
 816                 if (!(*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)) {
 817                         unlock_rmap(rmapp);
 818                         break;
 819                 }
 820
 821                 /*
 822                  * To avoid an ABBA deadlock with the HPTE lock bit,
 823                  * we can't spin on the HPTE lock while holding the
 824                  * rmap chain lock.
 825                  */
 826                 i = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
 827                 hptep = (unsigned long *) (kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
 828                 if (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK)) {
 829                         /* unlock rmap before spinning on the HPTE lock */
 830                         unlock_rmap(rmapp);
 831                         while (hptep[0] & HPTE_V_HVLOCK)
 832                                 cpu_relax();
 833                         continue;
 834                 }
 835                 j = rev[i].forw;
 836                 if (j == i) {
 837                         /* chain is now empty */
 838                         *rmapp &= ~(KVMPPC_RMAP_PRESENT | KVMPPC_RMAP_INDEX);
 839                 } else {
 840                         /* remove i from chain */
 841                         h = rev[i].back;
 842                         rev[h].forw = j;
 843                         rev[j].back = h;
 844                         rev[i].forw = rev[i].back = i;
 845                         *rmapp = (*rmapp & ~KVMPPC_RMAP_INDEX) | j;
 846                 }
 847
 848                 /* Now check and modify the HPTE */
 849                 ptel = rev[i].guest_rpte;
 850                 psize = hpte_page_size(hptep[0], ptel);
 851                 if ((hptep[0] & HPTE_V_VALID) &&
 852                     hpte_rpn(ptel, psize) == gfn) {
 853                         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 854                                 hptep[0] |= HPTE_V_ABSENT;
 855                         kvmppc_invalidate_hpte(kvm, hptep, i);
 856                         /* Harvest R and C */
 857                         rcbits = hptep[1] & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 858                         *rmapp |= rcbits << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT;
 859                         rev[i].guest_rpte = ptel | rcbits;
 860                 }
 861                 unlock_rmap(rmapp);
 862                 hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 863         }
 864         return 0;
 865 }
 866
 867 int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
 868 {
 869         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 870                 kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_unmap_rmapp);
 871         return 0;
 872 }
 873
 874 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end)
 875 {
 876         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 877                 kvm_handle_hva_range(kvm, start, end, kvm_unmap_rmapp);
 878         return 0;
 879 }
 880
 881 void kvmppc_core_flush_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot)
 882 {
 883         unsigned long *rmapp;
 884         unsigned long gfn;
 885         unsigned long n;
 886
 887         rmapp = memslot->arch.rmap;
 888         gfn = memslot->base_gfn;
 889         for (n = memslot->npages; n; --n) {
 890                 /*
 891                  * Testing the present bit without locking is OK because
 892                  * the memslot has been marked invalid already, and hence
 893                  * no new HPTEs referencing this page can be created,
 894                  * thus the present bit can't go from 0 to 1.
 895                  */
 896                 if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)
 897                         kvm_unmap_rmapp(kvm, rmapp, gfn);
 898                 ++rmapp;
 899                 ++gfn;
 900         }
 901 }
 902
 903 static int kvm_age_rmapp(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 904                          unsigned long gfn)
 905 {
 906         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
 907         unsigned long head, i, j;
 908         unsigned long *hptep;
 909         int ret = 0;
 910
 911  retry:
 912         lock_rmap(rmapp);
 913         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_REFERENCED) {
 914                 *rmapp &= ~KVMPPC_RMAP_REFERENCED;
 915                 ret = 1;
 916         }
 917         if (!(*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)) {
 918                 unlock_rmap(rmapp);
 919                 return ret;
 920         }
 921
 922         i = head = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
 923         do {
 924                 hptep = (unsigned long *) (kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
 925                 j = rev[i].forw;
 926
 927                 /* If this HPTE isn't referenced, ignore it */
 928                 if (!(hptep[1] & HPTE_R_R))
 929                         continue;
 930
 931                 if (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK)) {
 932                         /* unlock rmap before spinning on the HPTE lock */
 933                         unlock_rmap(rmapp);
 934                         while (hptep[0] & HPTE_V_HVLOCK)
 935                                 cpu_relax();
 936                         goto retry;
 937                 }
 938
 939                 /* Now check and modify the HPTE */
 940                 if ((hptep[0] & HPTE_V_VALID) && (hptep[1] & HPTE_R_R)) {
 941                         kvmppc_clear_ref_hpte(kvm, hptep, i);
 942                         rev[i].guest_rpte |= HPTE_R_R;
 943                         ret = 1;
 944                 }
 945                 hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 946         } while ((i = j) != head);
 947
 948         unlock_rmap(rmapp);
 949         return ret;
 950 }
 951
 952 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
 953 {
 954         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 955                 return 0;
 956         return kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_age_rmapp);
 957 }
 958
 959 static int kvm_test_age_rmapp(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 960                               unsigned long gfn)
 961 {
 962         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
 963         unsigned long head, i, j;
 964         unsigned long *hp;
 965         int ret = 1;
 966
 967         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_REFERENCED)
 968                 return 1;
 969
 970         lock_rmap(rmapp);
 971         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_REFERENCED)
 972                 goto out;
 973
 974         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT) {
 975                 i = head = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
 976                 do {
 977                         hp = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
 978                         j = rev[i].forw;
 979                         if (hp[1] & HPTE_R_R)
 980                                 goto out;
 981                 } while ((i = j) != head);
 982         }
 983         ret = 0;
 984
 985  out:
 986         unlock_rmap(rmapp);
 987         return ret;
 988 }
 989
 990 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
 991 {
 992         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 993                 return 0;
 994         return kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_test_age_rmapp);
 995 }
 996
 997 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte)
 998 {
 999         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
1000                 return;
1001         kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_unmap_rmapp);
1002 }
1003
1004 static int kvm_test_clear_dirty(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp)
1005 {
1006         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
1007         unsigned long head, i, j;
1008         unsigned long *hptep;
1009         int ret = 0;
1010
1011  retry:
1012         lock_rmap(rmapp);
1013         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_CHANGED) {
1014                 *rmapp &= ~KVMPPC_RMAP_CHANGED;
1015                 ret = 1;
1016         }
1017         if (!(*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)) {
1018                 unlock_rmap(rmapp);
1019                 return ret;
1020         }
1021
1022         i = head = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
1023         do {
1024                 hptep = (unsigned long *) (kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
1025                 j = rev[i].forw;
1026
1027                 if (!(hptep[1] & HPTE_R_C))
1028                         continue;
1029
1030                 if (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK)) {
1031                         /* unlock rmap before spinning on the HPTE lock */
1032                         unlock_rmap(rmapp);
1033                         while (hptep[0] & HPTE_V_HVLOCK)
1034                                 cpu_relax();
1035                         goto retry;
1036                 }
1037
1038                 /* Now check and modify the HPTE */
1039                 if ((hptep[0] & HPTE_V_VALID) && (hptep[1] & HPTE_R_C)) {
1040                         /* need to make it temporarily absent to clear C */
1041                         hptep[0] |= HPTE_V_ABSENT;
1042                         kvmppc_invalidate_hpte(kvm, hptep, i);
1043                         hptep[1] &= ~HPTE_R_C;
1044                         eieio();
1045                         hptep[0] = (hptep[0] & ~HPTE_V_ABSENT) | HPTE_V_VALID;
1046                         rev[i].guest_rpte |= HPTE_R_C;
1047                         ret = 1;
1048                 }
1049                 hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
1050         } while ((i = j) != head);
1051
1052         unlock_rmap(rmapp);
1053         return ret;
1054 }
1055
1056 long kvmppc_hv_get_dirty_log(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
1057                              unsigned long *map)
1058 {
1059         unsigned long i;
1060         unsigned long *rmapp;
1061
1062         preempt_disable();
1063         rmapp = memslot->arch.rmap;
1064         for (i = 0; i < memslot->npages; ++i) {
1065                 if (kvm_test_clear_dirty(kvm, rmapp) && map)
1066                         __set_bit_le(i, map);
1067                 ++rmapp;
1068         }
1069         preempt_enable();
1070         return 0;
1071 }
1072
1073 void *kvmppc_pin_guest_page(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
1074                             unsigned long *nb_ret)
1075 {
1076         struct kvm_memory_slot *memslot;
1077         unsigned long gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
1078         struct page *page, *pages[1];
1079         int npages;
1080         unsigned long hva, psize, offset;
1081         unsigned long pa;
1082         unsigned long *physp;
1083         int srcu_idx;
1084
1085         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
1086         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
1087         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID))
1088                 goto err;
1089         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers) {
1090                 physp = memslot->arch.slot_phys;
1091                 if (!physp)
1092                         goto err;
1093                 physp += gfn - memslot->base_gfn;
1094                 pa = *physp;
1095                 if (!pa) {
1096                         if (kvmppc_get_guest_page(kvm, gfn, memslot,
1097                                                   PAGE_SIZE) < 0)
1098                                 goto err;
1099                         pa = *physp;
1100                 }
1101                 page = pfn_to_page(pa >> PAGE_SHIFT);
1102                 get_page(page);
1103         } else {
1104                 hva = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
1105                 npages = get_user_pages_fast(hva, 1, 1, pages);
1106                 if (npages < 1)
1107                         goto err;
1108                 page = pages[0];
1109         }
1110         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
1111
1112         psize = PAGE_SIZE;
1113         if (PageHuge(page)) {
1114                 page = compound_head(page);
1115                 psize <<= compound_order(page);
1116         }
1117         offset = gpa & (psize - 1);
1118         if (nb_ret)
1119                 *nb_ret = psize - offset;
1120         return page_address(page) + offset;
1121
1122  err:
1123         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
1124         return NULL;
1125 }
1126
1127 void kvmppc_unpin_guest_page(struct kvm *kvm, void *va)
1128 {
1129         struct page *page = virt_to_page(va);
1130
1131         put_page(page);
1132 }
1133
1134 void kvmppc_mmu_book3s_hv_init(struct kvm_vcpu *vcpu)
1135 {
1136         struct kvmppc_mmu *mmu = &vcpu->arch.mmu;
1137
1138         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206))
1139                 vcpu->arch.slb_nr = 32;         /* POWER7 */
1140         else
1141                 vcpu->arch.slb_nr = 64;
1142
1143         mmu->xlate = kvmppc_mmu_book3s_64_hv_xlate;
1144         mmu->reset_msr = kvmppc_mmu_book3s_64_hv_reset_msr;
1145
1146         vcpu->arch.hflags |= BOOK3S_HFLAG_SLB;
1147 }