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
  28 #include <asm/tlbflush.h>
  29 #include <asm/kvm_ppc.h>
  30 #include <asm/kvm_book3s.h>
  31 #include <asm/mmu-hash64.h>
  32 #include <asm/hvcall.h>
  33 #include <asm/synch.h>
  34 #include <asm/ppc-opcode.h>
  35 #include <asm/cputable.h>
  36
  37 /* POWER7 has 10-bit LPIDs, PPC970 has 6-bit LPIDs */
  38 #define MAX_LPID_970    63
  39
  40 /* Power architecture requires HPT is at least 256kB */
  41 #define PPC_MIN_HPT_ORDER       18
  42
  43 long kvmppc_alloc_hpt(struct kvm *kvm, u32 *htab_orderp)
  44 {
  45         unsigned long hpt;
  46         struct revmap_entry *rev;
  47         struct kvmppc_linear_info *li;
  48         long order = kvm_hpt_order;
  49
  50         if (htab_orderp) {
  51                 order = *htab_orderp;
  52                 if (order < PPC_MIN_HPT_ORDER)
  53                         order = PPC_MIN_HPT_ORDER;
  54         }
  55
  56         /*
  57          * If the user wants a different size from default,
  58          * try first to allocate it from the kernel page allocator.
  59          */
  60         hpt = 0;
  61         if (order != kvm_hpt_order) {
  62                 hpt = __get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO|__GFP_REPEAT|
  63                                        __GFP_NOWARN, order - PAGE_SHIFT);
  64                 if (!hpt)
  65                         --order;
  66         }
  67
  68         /* Next try to allocate from the preallocated pool */
  69         if (!hpt) {
  70                 li = kvm_alloc_hpt();
  71                 if (li) {
  72                         hpt = (ulong)li->base_virt;
  73                         kvm->arch.hpt_li = li;
  74                         order = kvm_hpt_order;
  75                 }
  76         }
  77
  78         /* Lastly try successively smaller sizes from the page allocator */
  79         while (!hpt && order > PPC_MIN_HPT_ORDER) {
  80                 hpt = __get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO|__GFP_REPEAT|
  81                                        __GFP_NOWARN, order - PAGE_SHIFT);
  82                 if (!hpt)
  83                         --order;
  84         }
  85
  86         if (!hpt)
  87                 return -ENOMEM;
  88
  89         kvm->arch.hpt_virt = hpt;
  90         kvm->arch.hpt_order = order;
  91         /* HPTEs are 2**4 bytes long */
  92         kvm->arch.hpt_npte = 1ul << (order - 4);
  93         /* 128 (2**7) bytes in each HPTEG */
  94         kvm->arch.hpt_mask = (1ul << (order - 7)) - 1;
  95
  96         /* Allocate reverse map array */
  97         rev = vmalloc(sizeof(struct revmap_entry) * kvm->arch.hpt_npte);
  98         if (!rev) {
  99                 pr_err("kvmppc_alloc_hpt: Couldn't alloc reverse map array\n");
 100                 goto out_freehpt;
 101         }
 102         kvm->arch.revmap = rev;
 103         kvm->arch.sdr1 = __pa(hpt) | (order - 18);
 104
 105         pr_info("KVM guest htab at %lx (order %ld), LPID %x\n",
 106                 hpt, order, kvm->arch.lpid);
 107
 108         if (htab_orderp)
 109                 *htab_orderp = order;
 110         return 0;
 111
 112  out_freehpt:
 113         if (kvm->arch.hpt_li)
 114                 kvm_release_hpt(kvm->arch.hpt_li);
 115         else
 116                 free_pages(hpt, order - PAGE_SHIFT);
 117         return -ENOMEM;
 118 }
 119
 120 long kvmppc_alloc_reset_hpt(struct kvm *kvm, u32 *htab_orderp)
 121 {
 122         long err = -EBUSY;
 123         long order;
 124
 125         mutex_lock(&kvm->lock);
 126         if (kvm->arch.rma_setup_done) {
 127                 kvm->arch.rma_setup_done = 0;
 128                 /* order rma_setup_done vs. vcpus_running */
 129                 smp_mb();
 130                 if (atomic_read(&kvm->arch.vcpus_running)) {
 131                         kvm->arch.rma_setup_done = 1;
 132                         goto out;
 133                 }
 134         }
 135         if (kvm->arch.hpt_virt) {
 136                 order = kvm->arch.hpt_order;
 137                 /* Set the entire HPT to 0, i.e. invalid HPTEs */
 138                 memset((void *)kvm->arch.hpt_virt, 0, 1ul << order);
 139                 /*
 140                  * Set the whole last_vcpu array to an invalid vcpu number.
 141                  * This ensures that each vcpu will flush its TLB on next entry.
 142                  */
 143                 memset(kvm->arch.last_vcpu, 0xff, sizeof(kvm->arch.last_vcpu));
 144                 *htab_orderp = order;
 145                 err = 0;
 146         } else {
 147                 err = kvmppc_alloc_hpt(kvm, htab_orderp);
 148                 order = *htab_orderp;
 149         }
 150  out:
 151         mutex_unlock(&kvm->lock);
 152         return err;
 153 }
 154
 155 void kvmppc_free_hpt(struct kvm *kvm)
 156 {
 157         kvmppc_free_lpid(kvm->arch.lpid);
 158         vfree(kvm->arch.revmap);
 159         if (kvm->arch.hpt_li)
 160                 kvm_release_hpt(kvm->arch.hpt_li);
 161         else
 162                 free_pages(kvm->arch.hpt_virt,
 163                            kvm->arch.hpt_order - PAGE_SHIFT);
 164 }
 165
 166 /* Bits in first HPTE dword for pagesize 4k, 64k or 16M */
 167 static inline unsigned long hpte0_pgsize_encoding(unsigned long pgsize)
 168 {
 169         return (pgsize > 0x1000) ? HPTE_V_LARGE : 0;
 170 }
 171
 172 /* Bits in second HPTE dword for pagesize 4k, 64k or 16M */
 173 static inline unsigned long hpte1_pgsize_encoding(unsigned long pgsize)
 174 {
 175         return (pgsize == 0x10000) ? 0x1000 : 0;
 176 }
 177
 178 void kvmppc_map_vrma(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_memory_slot *memslot,
 179                      unsigned long porder)
 180 {
 181         unsigned long i;
 182         unsigned long npages;
 183         unsigned long hp_v, hp_r;
 184         unsigned long addr, hash;
 185         unsigned long psize;
 186         unsigned long hp0, hp1;
 187         long ret;
 188         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 189
 190         psize = 1ul << porder;
 191         npages = memslot->npages >> (porder - PAGE_SHIFT);
 192
 193         /* VRMA can't be > 1TB */
 194         if (npages > 1ul << (40 - porder))
 195                 npages = 1ul << (40 - porder);
 196         /* Can't use more than 1 HPTE per HPTEG */
 197         if (npages > kvm->arch.hpt_mask + 1)
 198                 npages = kvm->arch.hpt_mask + 1;
 199
 200         hp0 = HPTE_V_1TB_SEG | (VRMA_VSID << (40 - 16)) |
 201                 HPTE_V_BOLTED | hpte0_pgsize_encoding(psize);
 202         hp1 = hpte1_pgsize_encoding(psize) |
 203                 HPTE_R_R | HPTE_R_C | HPTE_R_M | PP_RWXX;
 204
 205         for (i = 0; i < npages; ++i) {
 206                 addr = i << porder;
 207                 /* can't use hpt_hash since va > 64 bits */
 208                 hash = (i ^ (VRMA_VSID ^ (VRMA_VSID << 25))) & kvm->arch.hpt_mask;
 209                 /*
 210                  * We assume that the hash table is empty and no
 211                  * vcpus are using it at this stage.  Since we create
 212                  * at most one HPTE per HPTEG, we just assume entry 7
 213                  * is available and use it.
 214                  */
 215                 hash = (hash << 3) + 7;
 216                 hp_v = hp0 | ((addr >> 16) & ~0x7fUL);
 217                 hp_r = hp1 | addr;
 218                 ret = kvmppc_virtmode_h_enter(vcpu, H_EXACT, hash, hp_v, hp_r);
 219                 if (ret != H_SUCCESS) {
 220                         pr_err("KVM: map_vrma at %lx failed, ret=%ld\n",
 221                                addr, ret);
 222                         break;
 223                 }
 224         }
 225 }
 226
 227 int kvmppc_mmu_hv_init(void)
 228 {
 229         unsigned long host_lpid, rsvd_lpid;
 230
 231         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 232                 return -EINVAL;
 233
 234         /* POWER7 has 10-bit LPIDs, PPC970 and e500mc have 6-bit LPIDs */
 235         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206)) {
 236                 host_lpid = mfspr(SPRN_LPID);   /* POWER7 */
 237                 rsvd_lpid = LPID_RSVD;
 238         } else {
 239                 host_lpid = 0;                  /* PPC970 */
 240                 rsvd_lpid = MAX_LPID_970;
 241         }
 242
 243         kvmppc_init_lpid(rsvd_lpid + 1);
 244
 245         kvmppc_claim_lpid(host_lpid);
 246         /* rsvd_lpid is reserved for use in partition switching */
 247         kvmppc_claim_lpid(rsvd_lpid);
 248
 249         return 0;
 250 }
 251
 252 void kvmppc_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu)
 253 {
 254 }
 255
 256 static void kvmppc_mmu_book3s_64_hv_reset_msr(struct kvm_vcpu *vcpu)
 257 {
 258         kvmppc_set_msr(vcpu, MSR_SF | MSR_ME);
 259 }
 260
 261 /*
 262  * This is called to get a reference to a guest page if there isn't
 263  * one already in the kvm->arch.slot_phys[][] arrays.
 264  */
 265 static long kvmppc_get_guest_page(struct kvm *kvm, unsigned long gfn,
 266                                   struct kvm_memory_slot *memslot,
 267                                   unsigned long psize)
 268 {
 269         unsigned long start;
 270         long np, err;
 271         struct page *page, *hpage, *pages[1];
 272         unsigned long s, pgsize;
 273         unsigned long *physp;
 274         unsigned int is_io, got, pgorder;
 275         struct vm_area_struct *vma;
 276         unsigned long pfn, i, npages;
 277
 278         physp = kvm->arch.slot_phys[memslot->id];
 279         if (!physp)
 280                 return -EINVAL;
 281         if (physp[gfn - memslot->base_gfn])
 282                 return 0;
 283
 284         is_io = 0;
 285         got = 0;
 286         page = NULL;
 287         pgsize = psize;
 288         err = -EINVAL;
 289         start = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 290
 291         /* Instantiate and get the page we want access to */
 292         np = get_user_pages_fast(start, 1, 1, pages);
 293         if (np != 1) {
 294                 /* Look up the vma for the page */
 295                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 296                 vma = find_vma(current->mm, start);
 297                 if (!vma || vma->vm_start > start ||
 298                     start + psize > vma->vm_end ||
 299                     !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
 300                         goto up_err;
 301                 is_io = hpte_cache_bits(pgprot_val(vma->vm_page_prot));
 302                 pfn = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 303                 /* check alignment of pfn vs. requested page size */
 304                 if (psize > PAGE_SIZE && (pfn & ((psize >> PAGE_SHIFT) - 1)))
 305                         goto up_err;
 306                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 307
 308         } else {
 309                 page = pages[0];
 310                 got = KVMPPC_GOT_PAGE;
 311
 312                 /* See if this is a large page */
 313                 s = PAGE_SIZE;
 314                 if (PageHuge(page)) {
 315                         hpage = compound_head(page);
 316                         s <<= compound_order(hpage);
 317                         /* Get the whole large page if slot alignment is ok */
 318                         if (s > psize && slot_is_aligned(memslot, s) &&
 319                             !(memslot->userspace_addr & (s - 1))) {
 320                                 start &= ~(s - 1);
 321                                 pgsize = s;
 322                                 get_page(hpage);
 323                                 put_page(page);
 324                                 page = hpage;
 325                         }
 326                 }
 327                 if (s < psize)
 328                         goto out;
 329                 pfn = page_to_pfn(page);
 330         }
 331
 332         npages = pgsize >> PAGE_SHIFT;
 333         pgorder = __ilog2(npages);
 334         physp += (gfn - memslot->base_gfn) & ~(npages - 1);
 335         spin_lock(&kvm->arch.slot_phys_lock);
 336         for (i = 0; i < npages; ++i) {
 337                 if (!physp[i]) {
 338                         physp[i] = ((pfn + i) << PAGE_SHIFT) +
 339                                 got + is_io + pgorder;
 340                         got = 0;
 341                 }
 342         }
 343         spin_unlock(&kvm->arch.slot_phys_lock);
 344         err = 0;
 345
 346  out:
 347         if (got)
 348                 put_page(page);
 349         return err;
 350
 351  up_err:
 352         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 353         return err;
 354 }
 355
 356 /*
 357  * We come here on a H_ENTER call from the guest when we are not
 358  * using mmu notifiers and we don't have the requested page pinned
 359  * already.
 360  */
 361 long kvmppc_virtmode_h_enter(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 362                         long pte_index, unsigned long pteh, unsigned long ptel)
 363 {
 364         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 365         unsigned long psize, gpa, gfn;
 366         struct kvm_memory_slot *memslot;
 367         long ret;
 368
 369         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 370                 goto do_insert;
 371
 372         psize = hpte_page_size(pteh, ptel);
 373         if (!psize)
 374                 return H_PARAMETER;
 375
 376         pteh &= ~(HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_VALID);
 377
 378         /* Find the memslot (if any) for this address */
 379         gpa = (ptel & HPTE_R_RPN) & ~(psize - 1);
 380         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 381         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 382         if (memslot && !(memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID)) {
 383                 if (!slot_is_aligned(memslot, psize))
 384                         return H_PARAMETER;
 385                 if (kvmppc_get_guest_page(kvm, gfn, memslot, psize) < 0)
 386                         return H_PARAMETER;
 387         }
 388
 389  do_insert:
 390         /* Protect linux PTE lookup from page table destruction */
 391         rcu_read_lock_sched();  /* this disables preemption too */
 392         vcpu->arch.pgdir = current->mm->pgd;
 393         ret = kvmppc_h_enter(vcpu, flags, pte_index, pteh, ptel);
 394         rcu_read_unlock_sched();
 395         if (ret == H_TOO_HARD) {
 396                 /* this can't happen */
 397                 pr_err("KVM: Oops, kvmppc_h_enter returned too hard!\n");
 398                 ret = H_RESOURCE;       /* or something */
 399         }
 400         return ret;
 401
 402 }
 403
 404 static struct kvmppc_slb *kvmppc_mmu_book3s_hv_find_slbe(struct kvm_vcpu *vcpu,
 405                                                          gva_t eaddr)
 406 {
 407         u64 mask;
 408         int i;
 409
 410         for (i = 0; i < vcpu->arch.slb_nr; i++) {
 411                 if (!(vcpu->arch.slb[i].orige & SLB_ESID_V))
 412                         continue;
 413
 414                 if (vcpu->arch.slb[i].origv & SLB_VSID_B_1T)
 415                         mask = ESID_MASK_1T;
 416                 else
 417                         mask = ESID_MASK;
 418
 419                 if (((vcpu->arch.slb[i].orige ^ eaddr) & mask) == 0)
 420                         return &vcpu->arch.slb[i];
 421         }
 422         return NULL;
 423 }
 424
 425 static unsigned long kvmppc_mmu_get_real_addr(unsigned long v, unsigned long r,
 426                         unsigned long ea)
 427 {
 428         unsigned long ra_mask;
 429
 430         ra_mask = hpte_page_size(v, r) - 1;
 431         return (r & HPTE_R_RPN & ~ra_mask) | (ea & ra_mask);
 432 }
 433
 434 static int kvmppc_mmu_book3s_64_hv_xlate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 435                         struct kvmppc_pte *gpte, bool data)
 436 {
 437         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 438         struct kvmppc_slb *slbe;
 439         unsigned long slb_v;
 440         unsigned long pp, key;
 441         unsigned long v, gr;
 442         unsigned long *hptep;
 443         int index;
 444         int virtmode = vcpu->arch.shregs.msr & (data ? MSR_DR : MSR_IR);
 445
 446         /* Get SLB entry */
 447         if (virtmode) {
 448                 slbe = kvmppc_mmu_book3s_hv_find_slbe(vcpu, eaddr);
 449                 if (!slbe)
 450                         return -EINVAL;
 451                 slb_v = slbe->origv;
 452         } else {
 453                 /* real mode access */
 454                 slb_v = vcpu->kvm->arch.vrma_slb_v;
 455         }
 456
 457         /* Find the HPTE in the hash table */
 458         index = kvmppc_hv_find_lock_hpte(kvm, eaddr, slb_v,
 459                                          HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT);
 460         if (index < 0)
 461                 return -ENOENT;
 462         hptep = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (index << 4));
 463         v = hptep[0] & ~HPTE_V_HVLOCK;
 464         gr = kvm->arch.revmap[index].guest_rpte;
 465
 466         /* Unlock the HPTE */
 467         asm volatile("lwsync" : : : "memory");
 468         hptep[0] = v;
 469
 470         gpte->eaddr = eaddr;
 471         gpte->vpage = ((v & HPTE_V_AVPN) << 4) | ((eaddr >> 12) & 0xfff);
 472
 473         /* Get PP bits and key for permission check */
 474         pp = gr & (HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP);
 475         key = (vcpu->arch.shregs.msr & MSR_PR) ? SLB_VSID_KP : SLB_VSID_KS;
 476         key &= slb_v;
 477
 478         /* Calculate permissions */
 479         gpte->may_read = hpte_read_permission(pp, key);
 480         gpte->may_write = hpte_write_permission(pp, key);
 481         gpte->may_execute = gpte->may_read && !(gr & (HPTE_R_N | HPTE_R_G));
 482
 483         /* Storage key permission check for POWER7 */
 484         if (data && virtmode && cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206)) {
 485                 int amrfield = hpte_get_skey_perm(gr, vcpu->arch.amr);
 486                 if (amrfield & 1)
 487                         gpte->may_read = 0;
 488                 if (amrfield & 2)
 489                         gpte->may_write = 0;
 490         }
 491
 492         /* Get the guest physical address */
 493         gpte->raddr = kvmppc_mmu_get_real_addr(v, gr, eaddr);
 494         return 0;
 495 }
 496
 497 /*
 498  * Quick test for whether an instruction is a load or a store.
 499  * If the instruction is a load or a store, then this will indicate
 500  * which it is, at least on server processors.  (Embedded processors
 501  * have some external PID instructions that don't follow the rule
 502  * embodied here.)  If the instruction isn't a load or store, then
 503  * this doesn't return anything useful.
 504  */
 505 static int instruction_is_store(unsigned int instr)
 506 {
 507         unsigned int mask;
 508
 509         mask = 0x10000000;
 510         if ((instr & 0xfc000000) == 0x7c000000)
 511                 mask = 0x100;           /* major opcode 31 */
 512         return (instr & mask) != 0;
 513 }
 514
 515 static int kvmppc_hv_emulate_mmio(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 516                                   unsigned long gpa, gva_t ea, int is_store)
 517 {
 518         int ret;
 519         u32 last_inst;
 520         unsigned long srr0 = kvmppc_get_pc(vcpu);
 521
 522         /* We try to load the last instruction.  We don't let
 523          * emulate_instruction do it as it doesn't check what
 524          * kvmppc_ld returns.
 525          * If we fail, we just return to the guest and try executing it again.
 526          */
 527         if (vcpu->arch.last_inst == KVM_INST_FETCH_FAILED) {
 528                 ret = kvmppc_ld(vcpu, &srr0, sizeof(u32), &last_inst, false);
 529                 if (ret != EMULATE_DONE || last_inst == KVM_INST_FETCH_FAILED)
 530                         return RESUME_GUEST;
 531                 vcpu->arch.last_inst = last_inst;
 532         }
 533
 534         /*
 535          * WARNING: We do not know for sure whether the instruction we just
 536          * read from memory is the same that caused the fault in the first
 537          * place.  If the instruction we read is neither an load or a store,
 538          * then it can't access memory, so we don't need to worry about
 539          * enforcing access permissions.  So, assuming it is a load or
 540          * store, we just check that its direction (load or store) is
 541          * consistent with the original fault, since that's what we
 542          * checked the access permissions against.  If there is a mismatch
 543          * we just return and retry the instruction.
 544          */
 545
 546         if (instruction_is_store(vcpu->arch.last_inst) != !!is_store)
 547                 return RESUME_GUEST;
 548
 549         /*
 550          * Emulated accesses are emulated by looking at the hash for
 551          * translation once, then performing the access later. The
 552          * translation could be invalidated in the meantime in which
 553          * point performing the subsequent memory access on the old
 554          * physical address could possibly be a security hole for the
 555          * guest (but not the host).
 556          *
 557          * This is less of an issue for MMIO stores since they aren't
 558          * globally visible. It could be an issue for MMIO loads to
 559          * a certain extent but we'll ignore it for now.
 560          */
 561
 562         vcpu->arch.paddr_accessed = gpa;
 563         vcpu->arch.vaddr_accessed = ea;
 564         return kvmppc_emulate_mmio(run, vcpu);
 565 }
 566
 567 int kvmppc_book3s_hv_page_fault(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 568                                 unsigned long ea, unsigned long dsisr)
 569 {
 570         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 571         unsigned long *hptep, hpte[3], r;
 572         unsigned long mmu_seq, psize, pte_size;
 573         unsigned long gfn, hva, pfn;
 574         struct kvm_memory_slot *memslot;
 575         unsigned long *rmap;
 576         struct revmap_entry *rev;
 577         struct page *page, *pages[1];
 578         long index, ret, npages;
 579         unsigned long is_io;
 580         unsigned int writing, write_ok;
 581         struct vm_area_struct *vma;
 582         unsigned long rcbits;
 583
 584         /*
 585          * Real-mode code has already searched the HPT and found the
 586          * entry we're interested in.  Lock the entry and check that
 587          * it hasn't changed.  If it has, just return and re-execute the
 588          * instruction.
 589          */
 590         if (ea != vcpu->arch.pgfault_addr)
 591                 return RESUME_GUEST;
 592         index = vcpu->arch.pgfault_index;
 593         hptep = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (index << 4));
 594         rev = &kvm->arch.revmap[index];
 595         preempt_disable();
 596         while (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK))
 597                 cpu_relax();
 598         hpte[0] = hptep[0] & ~HPTE_V_HVLOCK;
 599         hpte[1] = hptep[1];
 600         hpte[2] = r = rev->guest_rpte;
 601         asm volatile("lwsync" : : : "memory");
 602         hptep[0] = hpte[0];
 603         preempt_enable();
 604
 605         if (hpte[0] != vcpu->arch.pgfault_hpte[0] ||
 606             hpte[1] != vcpu->arch.pgfault_hpte[1])
 607                 return RESUME_GUEST;
 608
 609         /* Translate the logical address and get the page */
 610         psize = hpte_page_size(hpte[0], r);
 611         gfn = hpte_rpn(r, psize);
 612         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 613
 614         /* No memslot means it's an emulated MMIO region */
 615         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID)) {
 616                 unsigned long gpa = (gfn << PAGE_SHIFT) | (ea & (psize - 1));
 617                 return kvmppc_hv_emulate_mmio(run, vcpu, gpa, ea,
 618                                               dsisr & DSISR_ISSTORE);
 619         }
 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, 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                         hptep[0] |= HPTE_V_ABSENT;
 854                         kvmppc_invalidate_hpte(kvm, hptep, i);
 855                         /* Harvest R and C */
 856                         rcbits = hptep[1] & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 857                         *rmapp |= rcbits << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT;
 858                         rev[i].guest_rpte = ptel | rcbits;
 859                 }
 860                 unlock_rmap(rmapp);
 861                 hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 862         }
 863         return 0;
 864 }
 865
 866 int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
 867 {
 868         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 869                 kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_unmap_rmapp);
 870         return 0;
 871 }
 872
 873 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end)
 874 {
 875         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 876                 kvm_handle_hva_range(kvm, start, end, kvm_unmap_rmapp);
 877         return 0;
 878 }
 879
 880 static int kvm_age_rmapp(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 881                          unsigned long gfn)
 882 {
 883         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
 884         unsigned long head, i, j;
 885         unsigned long *hptep;
 886         int ret = 0;
 887
 888  retry:
 889         lock_rmap(rmapp);
 890         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_REFERENCED) {
 891                 *rmapp &= ~KVMPPC_RMAP_REFERENCED;
 892                 ret = 1;
 893         }
 894         if (!(*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)) {
 895                 unlock_rmap(rmapp);
 896                 return ret;
 897         }
 898
 899         i = head = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
 900         do {
 901                 hptep = (unsigned long *) (kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
 902                 j = rev[i].forw;
 903
 904                 /* If this HPTE isn't referenced, ignore it */
 905                 if (!(hptep[1] & HPTE_R_R))
 906                         continue;
 907
 908                 if (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK)) {
 909                         /* unlock rmap before spinning on the HPTE lock */
 910                         unlock_rmap(rmapp);
 911                         while (hptep[0] & HPTE_V_HVLOCK)
 912                                 cpu_relax();
 913                         goto retry;
 914                 }
 915
 916                 /* Now check and modify the HPTE */
 917                 if ((hptep[0] & HPTE_V_VALID) && (hptep[1] & HPTE_R_R)) {
 918                         kvmppc_clear_ref_hpte(kvm, hptep, i);
 919                         rev[i].guest_rpte |= HPTE_R_R;
 920                         ret = 1;
 921                 }
 922                 hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 923         } while ((i = j) != head);
 924
 925         unlock_rmap(rmapp);
 926         return ret;
 927 }
 928
 929 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
 930 {
 931         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 932                 return 0;
 933         return kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_age_rmapp);
 934 }
 935
 936 static int kvm_test_age_rmapp(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 937                               unsigned long gfn)
 938 {
 939         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
 940         unsigned long head, i, j;
 941         unsigned long *hp;
 942         int ret = 1;
 943
 944         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_REFERENCED)
 945                 return 1;
 946
 947         lock_rmap(rmapp);
 948         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_REFERENCED)
 949                 goto out;
 950
 951         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT) {
 952                 i = head = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
 953                 do {
 954                         hp = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
 955                         j = rev[i].forw;
 956                         if (hp[1] & HPTE_R_R)
 957                                 goto out;
 958                 } while ((i = j) != head);
 959         }
 960         ret = 0;
 961
 962  out:
 963         unlock_rmap(rmapp);
 964         return ret;
 965 }
 966
 967 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
 968 {
 969         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 970                 return 0;
 971         return kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_test_age_rmapp);
 972 }
 973
 974 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte)
 975 {
 976         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 977                 return;
 978         kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_unmap_rmapp);
 979 }
 980
 981 static int kvm_test_clear_dirty(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp)
 982 {
 983         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
 984         unsigned long head, i, j;
 985         unsigned long *hptep;
 986         int ret = 0;
 987
 988  retry:
 989         lock_rmap(rmapp);
 990         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_CHANGED) {
 991                 *rmapp &= ~KVMPPC_RMAP_CHANGED;
 992                 ret = 1;
 993         }
 994         if (!(*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)) {
 995                 unlock_rmap(rmapp);
 996                 return ret;
 997         }
 998
 999         i = head = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
1000         do {
1001                 hptep = (unsigned long *) (kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
1002                 j = rev[i].forw;
1003
1004                 if (!(hptep[1] & HPTE_R_C))
1005                         continue;
1006
1007                 if (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK)) {
1008                         /* unlock rmap before spinning on the HPTE lock */
1009                         unlock_rmap(rmapp);
1010                         while (hptep[0] & HPTE_V_HVLOCK)
1011                                 cpu_relax();
1012                         goto retry;
1013                 }
1014
1015                 /* Now check and modify the HPTE */
1016                 if ((hptep[0] & HPTE_V_VALID) && (hptep[1] & HPTE_R_C)) {
1017                         /* need to make it temporarily absent to clear C */
1018                         hptep[0] |= HPTE_V_ABSENT;
1019                         kvmppc_invalidate_hpte(kvm, hptep, i);
1020                         hptep[1] &= ~HPTE_R_C;
1021                         eieio();
1022                         hptep[0] = (hptep[0] & ~HPTE_V_ABSENT) | HPTE_V_VALID;
1023                         rev[i].guest_rpte |= HPTE_R_C;
1024                         ret = 1;
1025                 }
1026                 hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
1027         } while ((i = j) != head);
1028
1029         unlock_rmap(rmapp);
1030         return ret;
1031 }
1032
1033 long kvmppc_hv_get_dirty_log(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot)
1034 {
1035         unsigned long i;
1036         unsigned long *rmapp, *map;
1037
1038         preempt_disable();
1039         rmapp = memslot->arch.rmap;
1040         map = memslot->dirty_bitmap;
1041         for (i = 0; i < memslot->npages; ++i) {
1042                 if (kvm_test_clear_dirty(kvm, rmapp))
1043                         __set_bit_le(i, map);
1044                 ++rmapp;
1045         }
1046         preempt_enable();
1047         return 0;
1048 }
1049
1050 void *kvmppc_pin_guest_page(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
1051                             unsigned long *nb_ret)
1052 {
1053         struct kvm_memory_slot *memslot;
1054         unsigned long gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
1055         struct page *page, *pages[1];
1056         int npages;
1057         unsigned long hva, psize, offset;
1058         unsigned long pa;
1059         unsigned long *physp;
1060
1061         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
1062         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID))
1063                 return NULL;
1064         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers) {
1065                 physp = kvm->arch.slot_phys[memslot->id];
1066                 if (!physp)
1067                         return NULL;
1068                 physp += gfn - memslot->base_gfn;
1069                 pa = *physp;
1070                 if (!pa) {
1071                         if (kvmppc_get_guest_page(kvm, gfn, memslot,
1072                                                   PAGE_SIZE) < 0)
1073                                 return NULL;
1074                         pa = *physp;
1075                 }
1076                 page = pfn_to_page(pa >> PAGE_SHIFT);
1077                 get_page(page);
1078         } else {
1079                 hva = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
1080                 npages = get_user_pages_fast(hva, 1, 1, pages);
1081                 if (npages < 1)
1082                         return NULL;
1083                 page = pages[0];
1084         }
1085         psize = PAGE_SIZE;
1086         if (PageHuge(page)) {
1087                 page = compound_head(page);
1088                 psize <<= compound_order(page);
1089         }
1090         offset = gpa & (psize - 1);
1091         if (nb_ret)
1092                 *nb_ret = psize - offset;
1093         return page_address(page) + offset;
1094 }
1095
1096 void kvmppc_unpin_guest_page(struct kvm *kvm, void *va)
1097 {
1098         struct page *page = virt_to_page(va);
1099
1100         put_page(page);
1101 }
1102
1103 void kvmppc_mmu_book3s_hv_init(struct kvm_vcpu *vcpu)
1104 {
1105         struct kvmppc_mmu *mmu = &vcpu->arch.mmu;
1106
1107         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206))
1108                 vcpu->arch.slb_nr = 32;         /* POWER7 */
1109         else
1110                 vcpu->arch.slb_nr = 64;
1111
1112         mmu->xlate = kvmppc_mmu_book3s_64_hv_xlate;
1113         mmu->reset_msr = kvmppc_mmu_book3s_64_hv_reset_msr;
1114
1115         vcpu->arch.hflags |= BOOK3S_HFLAG_SLB;
1116 }