KVM: MMU: delay flush all tlbs on sync_page path
[linux-2.6.git] / arch / x86 / kvm / paging_tmpl.h
1 /*
2  * Kernel-based Virtual Machine driver for Linux
3  *
4  * This module enables machines with Intel VT-x extensions to run virtual
5  * machines without emulation or binary translation.
6  *
7  * MMU support
8  *
9  * Copyright (C) 2006 Qumranet, Inc.
10  * Copyright 2010 Red Hat, Inc. and/or its affiliates.
11  *
12  * Authors:
13  *   Yaniv Kamay  <yaniv@qumranet.com>
14  *   Avi Kivity   <avi@qumranet.com>
15  *
16  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
17  * the COPYING file in the top-level directory.
18  *
19  */
20
21 /*
22  * We need the mmu code to access both 32-bit and 64-bit guest ptes,
23  * so the code in this file is compiled twice, once per pte size.
24  */
25
26 #if PTTYPE == 64
27         #define pt_element_t u64
28         #define guest_walker guest_walker64
29         #define FNAME(name) paging##64_##name
30         #define PT_BASE_ADDR_MASK PT64_BASE_ADDR_MASK
31         #define PT_LVL_ADDR_MASK(lvl) PT64_LVL_ADDR_MASK(lvl)
32         #define PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl) PT64_LVL_OFFSET_MASK(lvl)
33         #define PT_INDEX(addr, level) PT64_INDEX(addr, level)
34         #define PT_LEVEL_MASK(level) PT64_LEVEL_MASK(level)
35         #define PT_LEVEL_BITS PT64_LEVEL_BITS
36         #ifdef CONFIG_X86_64
37         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 4
38         #define CMPXCHG cmpxchg
39         #else
40         #define CMPXCHG cmpxchg64
41         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 2
42         #endif
43 #elif PTTYPE == 32
44         #define pt_element_t u32
45         #define guest_walker guest_walker32
46         #define FNAME(name) paging##32_##name
47         #define PT_BASE_ADDR_MASK PT32_BASE_ADDR_MASK
48         #define PT_LVL_ADDR_MASK(lvl) PT32_LVL_ADDR_MASK(lvl)
49         #define PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl) PT32_LVL_OFFSET_MASK(lvl)
50         #define PT_INDEX(addr, level) PT32_INDEX(addr, level)
51         #define PT_LEVEL_MASK(level) PT32_LEVEL_MASK(level)
52         #define PT_LEVEL_BITS PT32_LEVEL_BITS
53         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 2
54         #define CMPXCHG cmpxchg
55 #else
56         #error Invalid PTTYPE value
57 #endif
58
59 #define gpte_to_gfn_lvl FNAME(gpte_to_gfn_lvl)
60 #define gpte_to_gfn(pte) gpte_to_gfn_lvl((pte), PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
61
62 /*
63  * The guest_walker structure emulates the behavior of the hardware page
64  * table walker.
65  */
66 struct guest_walker {
67         int level;
68         gfn_t table_gfn[PT_MAX_FULL_LEVELS];
69         pt_element_t ptes[PT_MAX_FULL_LEVELS];
70         pt_element_t prefetch_ptes[PTE_PREFETCH_NUM];
71         gpa_t pte_gpa[PT_MAX_FULL_LEVELS];
72         unsigned pt_access;
73         unsigned pte_access;
74         gfn_t gfn;
75         u32 error_code;
76 };
77
78 static gfn_t gpte_to_gfn_lvl(pt_element_t gpte, int lvl)
79 {
80         return (gpte & PT_LVL_ADDR_MASK(lvl)) >> PAGE_SHIFT;
81 }
82
83 static bool FNAME(cmpxchg_gpte)(struct kvm *kvm,
84                          gfn_t table_gfn, unsigned index,
85                          pt_element_t orig_pte, pt_element_t new_pte)
86 {
87         pt_element_t ret;
88         pt_element_t *table;
89         struct page *page;
90
91         page = gfn_to_page(kvm, table_gfn);
92
93         table = kmap_atomic(page, KM_USER0);
94         ret = CMPXCHG(&table[index], orig_pte, new_pte);
95         kunmap_atomic(table, KM_USER0);
96
97         kvm_release_page_dirty(page);
98
99         return (ret != orig_pte);
100 }
101
102 static unsigned FNAME(gpte_access)(struct kvm_vcpu *vcpu, pt_element_t gpte)
103 {
104         unsigned access;
105
106         access = (gpte & (PT_WRITABLE_MASK | PT_USER_MASK)) | ACC_EXEC_MASK;
107 #if PTTYPE == 64
108         if (vcpu->arch.mmu.nx)
109                 access &= ~(gpte >> PT64_NX_SHIFT);
110 #endif
111         return access;
112 }
113
114 /*
115  * Fetch a guest pte for a guest virtual address
116  */
117 static int FNAME(walk_addr_generic)(struct guest_walker *walker,
118                                     struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
119                                     gva_t addr, u32 access)
120 {
121         pt_element_t pte;
122         gfn_t table_gfn;
123         unsigned index, pt_access, uninitialized_var(pte_access);
124         gpa_t pte_gpa;
125         bool eperm, present, rsvd_fault;
126         int offset, write_fault, user_fault, fetch_fault;
127
128         write_fault = access & PFERR_WRITE_MASK;
129         user_fault = access & PFERR_USER_MASK;
130         fetch_fault = access & PFERR_FETCH_MASK;
131
132         trace_kvm_mmu_pagetable_walk(addr, write_fault, user_fault,
133                                      fetch_fault);
134 walk:
135         present = true;
136         eperm = rsvd_fault = false;
137         walker->level = mmu->root_level;
138         pte           = mmu->get_cr3(vcpu);
139
140 #if PTTYPE == 64
141         if (walker->level == PT32E_ROOT_LEVEL) {
142                 pte = kvm_pdptr_read_mmu(vcpu, mmu, (addr >> 30) & 3);
143                 trace_kvm_mmu_paging_element(pte, walker->level);
144                 if (!is_present_gpte(pte)) {
145                         present = false;
146                         goto error;
147                 }
148                 --walker->level;
149         }
150 #endif
151         ASSERT((!is_long_mode(vcpu) && is_pae(vcpu)) ||
152                (mmu->get_cr3(vcpu) & CR3_NONPAE_RESERVED_BITS) == 0);
153
154         pt_access = ACC_ALL;
155
156         for (;;) {
157                 index = PT_INDEX(addr, walker->level);
158
159                 table_gfn = gpte_to_gfn(pte);
160                 offset    = index * sizeof(pt_element_t);
161                 pte_gpa   = gfn_to_gpa(table_gfn) + offset;
162                 walker->table_gfn[walker->level - 1] = table_gfn;
163                 walker->pte_gpa[walker->level - 1] = pte_gpa;
164
165                 if (kvm_read_guest_page_mmu(vcpu, mmu, table_gfn, &pte,
166                                             offset, sizeof(pte),
167                                             PFERR_USER_MASK|PFERR_WRITE_MASK)) {
168                         present = false;
169                         break;
170                 }
171
172                 trace_kvm_mmu_paging_element(pte, walker->level);
173
174                 if (!is_present_gpte(pte)) {
175                         present = false;
176                         break;
177                 }
178
179                 if (is_rsvd_bits_set(&vcpu->arch.mmu, pte, walker->level)) {
180                         rsvd_fault = true;
181                         break;
182                 }
183
184                 if (write_fault && !is_writable_pte(pte))
185                         if (user_fault || is_write_protection(vcpu))
186                                 eperm = true;
187
188                 if (user_fault && !(pte & PT_USER_MASK))
189                         eperm = true;
190
191 #if PTTYPE == 64
192                 if (fetch_fault && (pte & PT64_NX_MASK))
193                         eperm = true;
194 #endif
195
196                 if (!eperm && !rsvd_fault && !(pte & PT_ACCESSED_MASK)) {
197                         trace_kvm_mmu_set_accessed_bit(table_gfn, index,
198                                                        sizeof(pte));
199                         if (FNAME(cmpxchg_gpte)(vcpu->kvm, table_gfn,
200                             index, pte, pte|PT_ACCESSED_MASK))
201                                 goto walk;
202                         mark_page_dirty(vcpu->kvm, table_gfn);
203                         pte |= PT_ACCESSED_MASK;
204                 }
205
206                 pte_access = pt_access & FNAME(gpte_access)(vcpu, pte);
207
208                 walker->ptes[walker->level - 1] = pte;
209
210                 if ((walker->level == PT_PAGE_TABLE_LEVEL) ||
211                     ((walker->level == PT_DIRECTORY_LEVEL) &&
212                                 is_large_pte(pte) &&
213                                 (PTTYPE == 64 || is_pse(vcpu))) ||
214                     ((walker->level == PT_PDPE_LEVEL) &&
215                                 is_large_pte(pte) &&
216                                 mmu->root_level == PT64_ROOT_LEVEL)) {
217                         int lvl = walker->level;
218                         gpa_t real_gpa;
219                         gfn_t gfn;
220                         u32 ac;
221
222                         gfn = gpte_to_gfn_lvl(pte, lvl);
223                         gfn += (addr & PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl)) >> PAGE_SHIFT;
224
225                         if (PTTYPE == 32 &&
226                             walker->level == PT_DIRECTORY_LEVEL &&
227                             is_cpuid_PSE36())
228                                 gfn += pse36_gfn_delta(pte);
229
230                         ac = write_fault | fetch_fault | user_fault;
231
232                         real_gpa = mmu->translate_gpa(vcpu, gfn_to_gpa(gfn),
233                                                       ac);
234                         if (real_gpa == UNMAPPED_GVA)
235                                 return 0;
236
237                         walker->gfn = real_gpa >> PAGE_SHIFT;
238
239                         break;
240                 }
241
242                 pt_access = pte_access;
243                 --walker->level;
244         }
245
246         if (!present || eperm || rsvd_fault)
247                 goto error;
248
249         if (write_fault && !is_dirty_gpte(pte)) {
250                 bool ret;
251
252                 trace_kvm_mmu_set_dirty_bit(table_gfn, index, sizeof(pte));
253                 ret = FNAME(cmpxchg_gpte)(vcpu->kvm, table_gfn, index, pte,
254                             pte|PT_DIRTY_MASK);
255                 if (ret)
256                         goto walk;
257                 mark_page_dirty(vcpu->kvm, table_gfn);
258                 pte |= PT_DIRTY_MASK;
259                 walker->ptes[walker->level - 1] = pte;
260         }
261
262         walker->pt_access = pt_access;
263         walker->pte_access = pte_access;
264         pgprintk("%s: pte %llx pte_access %x pt_access %x\n",
265                  __func__, (u64)pte, pte_access, pt_access);
266         return 1;
267
268 error:
269         walker->error_code = 0;
270         if (present)
271                 walker->error_code |= PFERR_PRESENT_MASK;
272
273         walker->error_code |= write_fault | user_fault;
274
275         if (fetch_fault && mmu->nx)
276                 walker->error_code |= PFERR_FETCH_MASK;
277         if (rsvd_fault)
278                 walker->error_code |= PFERR_RSVD_MASK;
279
280         vcpu->arch.fault.address    = addr;
281         vcpu->arch.fault.error_code = walker->error_code;
282
283         trace_kvm_mmu_walker_error(walker->error_code);
284         return 0;
285 }
286
287 static int FNAME(walk_addr)(struct guest_walker *walker,
288                             struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr, u32 access)
289 {
290         return FNAME(walk_addr_generic)(walker, vcpu, &vcpu->arch.mmu, addr,
291                                         access);
292 }
293
294 static int FNAME(walk_addr_nested)(struct guest_walker *walker,
295                                    struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
296                                    u32 access)
297 {
298         return FNAME(walk_addr_generic)(walker, vcpu, &vcpu->arch.nested_mmu,
299                                         addr, access);
300 }
301
302 static bool FNAME(prefetch_invalid_gpte)(struct kvm_vcpu *vcpu,
303                                     struct kvm_mmu_page *sp, u64 *spte,
304                                     pt_element_t gpte)
305 {
306         u64 nonpresent = shadow_trap_nonpresent_pte;
307
308         if (is_rsvd_bits_set(&vcpu->arch.mmu, gpte, PT_PAGE_TABLE_LEVEL))
309                 goto no_present;
310
311         if (!is_present_gpte(gpte)) {
312                 if (!sp->unsync)
313                         nonpresent = shadow_notrap_nonpresent_pte;
314                 goto no_present;
315         }
316
317         if (!(gpte & PT_ACCESSED_MASK))
318                 goto no_present;
319
320         return false;
321
322 no_present:
323         drop_spte(vcpu->kvm, spte, nonpresent);
324         return true;
325 }
326
327 static void FNAME(update_pte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp,
328                               u64 *spte, const void *pte)
329 {
330         pt_element_t gpte;
331         unsigned pte_access;
332         pfn_t pfn;
333
334         gpte = *(const pt_element_t *)pte;
335         if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, spte, gpte))
336                 return;
337
338         pgprintk("%s: gpte %llx spte %p\n", __func__, (u64)gpte, spte);
339         pte_access = sp->role.access & FNAME(gpte_access)(vcpu, gpte);
340         if (gpte_to_gfn(gpte) != vcpu->arch.update_pte.gfn)
341                 return;
342         pfn = vcpu->arch.update_pte.pfn;
343         if (is_error_pfn(pfn))
344                 return;
345         if (mmu_notifier_retry(vcpu, vcpu->arch.update_pte.mmu_seq))
346                 return;
347         kvm_get_pfn(pfn);
348         /*
349          * we call mmu_set_spte() with host_writable = true beacuse that
350          * vcpu->arch.update_pte.pfn was fetched from get_user_pages(write = 1).
351          */
352         mmu_set_spte(vcpu, spte, sp->role.access, pte_access, 0, 0,
353                      is_dirty_gpte(gpte), NULL, PT_PAGE_TABLE_LEVEL,
354                      gpte_to_gfn(gpte), pfn, true, true);
355 }
356
357 static bool FNAME(gpte_changed)(struct kvm_vcpu *vcpu,
358                                 struct guest_walker *gw, int level)
359 {
360         pt_element_t curr_pte;
361         gpa_t base_gpa, pte_gpa = gw->pte_gpa[level - 1];
362         u64 mask;
363         int r, index;
364
365         if (level == PT_PAGE_TABLE_LEVEL) {
366                 mask = PTE_PREFETCH_NUM * sizeof(pt_element_t) - 1;
367                 base_gpa = pte_gpa & ~mask;
368                 index = (pte_gpa - base_gpa) / sizeof(pt_element_t);
369
370                 r = kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, base_gpa,
371                                 gw->prefetch_ptes, sizeof(gw->prefetch_ptes));
372                 curr_pte = gw->prefetch_ptes[index];
373         } else
374                 r = kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa,
375                                   &curr_pte, sizeof(curr_pte));
376
377         return r || curr_pte != gw->ptes[level - 1];
378 }
379
380 static void FNAME(pte_prefetch)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct guest_walker *gw,
381                                 u64 *sptep)
382 {
383         struct kvm_mmu_page *sp;
384         pt_element_t *gptep = gw->prefetch_ptes;
385         u64 *spte;
386         int i;
387
388         sp = page_header(__pa(sptep));
389
390         if (sp->role.level > PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
391                 return;
392
393         if (sp->role.direct)
394                 return __direct_pte_prefetch(vcpu, sp, sptep);
395
396         i = (sptep - sp->spt) & ~(PTE_PREFETCH_NUM - 1);
397         spte = sp->spt + i;
398
399         for (i = 0; i < PTE_PREFETCH_NUM; i++, spte++) {
400                 pt_element_t gpte;
401                 unsigned pte_access;
402                 gfn_t gfn;
403                 pfn_t pfn;
404                 bool dirty;
405
406                 if (spte == sptep)
407                         continue;
408
409                 if (*spte != shadow_trap_nonpresent_pte)
410                         continue;
411
412                 gpte = gptep[i];
413
414                 if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, spte, gpte))
415                         continue;
416
417                 pte_access = sp->role.access & FNAME(gpte_access)(vcpu, gpte);
418                 gfn = gpte_to_gfn(gpte);
419                 dirty = is_dirty_gpte(gpte);
420                 pfn = pte_prefetch_gfn_to_pfn(vcpu, gfn,
421                                       (pte_access & ACC_WRITE_MASK) && dirty);
422                 if (is_error_pfn(pfn)) {
423                         kvm_release_pfn_clean(pfn);
424                         break;
425                 }
426
427                 mmu_set_spte(vcpu, spte, sp->role.access, pte_access, 0, 0,
428                              dirty, NULL, PT_PAGE_TABLE_LEVEL, gfn,
429                              pfn, true, true);
430         }
431 }
432
433 /*
434  * Fetch a shadow pte for a specific level in the paging hierarchy.
435  */
436 static u64 *FNAME(fetch)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
437                          struct guest_walker *gw,
438                          int user_fault, int write_fault, int hlevel,
439                          int *ptwrite, pfn_t pfn, bool map_writable)
440 {
441         unsigned access = gw->pt_access;
442         struct kvm_mmu_page *sp = NULL;
443         bool dirty = is_dirty_gpte(gw->ptes[gw->level - 1]);
444         int top_level;
445         unsigned direct_access;
446         struct kvm_shadow_walk_iterator it;
447
448         if (!is_present_gpte(gw->ptes[gw->level - 1]))
449                 return NULL;
450
451         direct_access = gw->pt_access & gw->pte_access;
452         if (!dirty)
453                 direct_access &= ~ACC_WRITE_MASK;
454
455         top_level = vcpu->arch.mmu.root_level;
456         if (top_level == PT32E_ROOT_LEVEL)
457                 top_level = PT32_ROOT_LEVEL;
458         /*
459          * Verify that the top-level gpte is still there.  Since the page
460          * is a root page, it is either write protected (and cannot be
461          * changed from now on) or it is invalid (in which case, we don't
462          * really care if it changes underneath us after this point).
463          */
464         if (FNAME(gpte_changed)(vcpu, gw, top_level))
465                 goto out_gpte_changed;
466
467         for (shadow_walk_init(&it, vcpu, addr);
468              shadow_walk_okay(&it) && it.level > gw->level;
469              shadow_walk_next(&it)) {
470                 gfn_t table_gfn;
471
472                 drop_large_spte(vcpu, it.sptep);
473
474                 sp = NULL;
475                 if (!is_shadow_present_pte(*it.sptep)) {
476                         table_gfn = gw->table_gfn[it.level - 2];
477                         sp = kvm_mmu_get_page(vcpu, table_gfn, addr, it.level-1,
478                                               false, access, it.sptep);
479                 }
480
481                 /*
482                  * Verify that the gpte in the page we've just write
483                  * protected is still there.
484                  */
485                 if (FNAME(gpte_changed)(vcpu, gw, it.level - 1))
486                         goto out_gpte_changed;
487
488                 if (sp)
489                         link_shadow_page(it.sptep, sp);
490         }
491
492         for (;
493              shadow_walk_okay(&it) && it.level > hlevel;
494              shadow_walk_next(&it)) {
495                 gfn_t direct_gfn;
496
497                 validate_direct_spte(vcpu, it.sptep, direct_access);
498
499                 drop_large_spte(vcpu, it.sptep);
500
501                 if (is_shadow_present_pte(*it.sptep))
502                         continue;
503
504                 direct_gfn = gw->gfn & ~(KVM_PAGES_PER_HPAGE(it.level) - 1);
505
506                 sp = kvm_mmu_get_page(vcpu, direct_gfn, addr, it.level-1,
507                                       true, direct_access, it.sptep);
508                 link_shadow_page(it.sptep, sp);
509         }
510
511         mmu_set_spte(vcpu, it.sptep, access, gw->pte_access & access,
512                      user_fault, write_fault, dirty, ptwrite, it.level,
513                      gw->gfn, pfn, false, map_writable);
514         FNAME(pte_prefetch)(vcpu, gw, it.sptep);
515
516         return it.sptep;
517
518 out_gpte_changed:
519         if (sp)
520                 kvm_mmu_put_page(sp, it.sptep);
521         kvm_release_pfn_clean(pfn);
522         return NULL;
523 }
524
525 /*
526  * Page fault handler.  There are several causes for a page fault:
527  *   - there is no shadow pte for the guest pte
528  *   - write access through a shadow pte marked read only so that we can set
529  *     the dirty bit
530  *   - write access to a shadow pte marked read only so we can update the page
531  *     dirty bitmap, when userspace requests it
532  *   - mmio access; in this case we will never install a present shadow pte
533  *   - normal guest page fault due to the guest pte marked not present, not
534  *     writable, or not executable
535  *
536  *  Returns: 1 if we need to emulate the instruction, 0 otherwise, or
537  *           a negative value on error.
538  */
539 static int FNAME(page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr, u32 error_code,
540                              bool no_apf)
541 {
542         int write_fault = error_code & PFERR_WRITE_MASK;
543         int user_fault = error_code & PFERR_USER_MASK;
544         struct guest_walker walker;
545         u64 *sptep;
546         int write_pt = 0;
547         int r;
548         pfn_t pfn;
549         int level = PT_PAGE_TABLE_LEVEL;
550         unsigned long mmu_seq;
551         bool map_writable;
552
553         pgprintk("%s: addr %lx err %x\n", __func__, addr, error_code);
554
555         r = mmu_topup_memory_caches(vcpu);
556         if (r)
557                 return r;
558
559         /*
560          * Look up the guest pte for the faulting address.
561          */
562         r = FNAME(walk_addr)(&walker, vcpu, addr, error_code);
563
564         /*
565          * The page is not mapped by the guest.  Let the guest handle it.
566          */
567         if (!r) {
568                 pgprintk("%s: guest page fault\n", __func__);
569                 inject_page_fault(vcpu);
570                 vcpu->arch.last_pt_write_count = 0; /* reset fork detector */
571                 return 0;
572         }
573
574         if (walker.level >= PT_DIRECTORY_LEVEL) {
575                 level = min(walker.level, mapping_level(vcpu, walker.gfn));
576                 walker.gfn = walker.gfn & ~(KVM_PAGES_PER_HPAGE(level) - 1);
577         }
578
579         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
580         smp_rmb();
581
582         if (try_async_pf(vcpu, no_apf, walker.gfn, addr, &pfn, write_fault,
583                          &map_writable))
584                 return 0;
585
586         /* mmio */
587         if (is_error_pfn(pfn))
588                 return kvm_handle_bad_page(vcpu->kvm, walker.gfn, pfn);
589
590         if (!map_writable)
591                 walker.pte_access &= ~ACC_WRITE_MASK;
592
593         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
594         if (mmu_notifier_retry(vcpu, mmu_seq))
595                 goto out_unlock;
596
597         trace_kvm_mmu_audit(vcpu, AUDIT_PRE_PAGE_FAULT);
598         kvm_mmu_free_some_pages(vcpu);
599         sptep = FNAME(fetch)(vcpu, addr, &walker, user_fault, write_fault,
600                              level, &write_pt, pfn, map_writable);
601         (void)sptep;
602         pgprintk("%s: shadow pte %p %llx ptwrite %d\n", __func__,
603                  sptep, *sptep, write_pt);
604
605         if (!write_pt)
606                 vcpu->arch.last_pt_write_count = 0; /* reset fork detector */
607
608         ++vcpu->stat.pf_fixed;
609         trace_kvm_mmu_audit(vcpu, AUDIT_POST_PAGE_FAULT);
610         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
611
612         return write_pt;
613
614 out_unlock:
615         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
616         kvm_release_pfn_clean(pfn);
617         return 0;
618 }
619
620 static void FNAME(invlpg)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva)
621 {
622         struct kvm_shadow_walk_iterator iterator;
623         struct kvm_mmu_page *sp;
624         gpa_t pte_gpa = -1;
625         int level;
626         u64 *sptep;
627         int need_flush = 0;
628
629         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
630
631         for_each_shadow_entry(vcpu, gva, iterator) {
632                 level = iterator.level;
633                 sptep = iterator.sptep;
634
635                 sp = page_header(__pa(sptep));
636                 if (is_last_spte(*sptep, level)) {
637                         int offset, shift;
638
639                         if (!sp->unsync)
640                                 break;
641
642                         shift = PAGE_SHIFT -
643                                   (PT_LEVEL_BITS - PT64_LEVEL_BITS) * level;
644                         offset = sp->role.quadrant << shift;
645
646                         pte_gpa = (sp->gfn << PAGE_SHIFT) + offset;
647                         pte_gpa += (sptep - sp->spt) * sizeof(pt_element_t);
648
649                         if (is_shadow_present_pte(*sptep)) {
650                                 if (is_large_pte(*sptep))
651                                         --vcpu->kvm->stat.lpages;
652                                 drop_spte(vcpu->kvm, sptep,
653                                           shadow_trap_nonpresent_pte);
654                                 need_flush = 1;
655                         } else
656                                 __set_spte(sptep, shadow_trap_nonpresent_pte);
657                         break;
658                 }
659
660                 if (!is_shadow_present_pte(*sptep) || !sp->unsync_children)
661                         break;
662         }
663
664         if (need_flush)
665                 kvm_flush_remote_tlbs(vcpu->kvm);
666
667         atomic_inc(&vcpu->kvm->arch.invlpg_counter);
668
669         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
670
671         if (pte_gpa == -1)
672                 return;
673
674         if (mmu_topup_memory_caches(vcpu))
675                 return;
676         kvm_mmu_pte_write(vcpu, pte_gpa, NULL, sizeof(pt_element_t), 0);
677 }
678
679 static gpa_t FNAME(gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t vaddr, u32 access,
680                                u32 *error)
681 {
682         struct guest_walker walker;
683         gpa_t gpa = UNMAPPED_GVA;
684         int r;
685
686         r = FNAME(walk_addr)(&walker, vcpu, vaddr, access);
687
688         if (r) {
689                 gpa = gfn_to_gpa(walker.gfn);
690                 gpa |= vaddr & ~PAGE_MASK;
691         } else if (error)
692                 *error = walker.error_code;
693
694         return gpa;
695 }
696
697 static gpa_t FNAME(gva_to_gpa_nested)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t vaddr,
698                                       u32 access, u32 *error)
699 {
700         struct guest_walker walker;
701         gpa_t gpa = UNMAPPED_GVA;
702         int r;
703
704         r = FNAME(walk_addr_nested)(&walker, vcpu, vaddr, access);
705
706         if (r) {
707                 gpa = gfn_to_gpa(walker.gfn);
708                 gpa |= vaddr & ~PAGE_MASK;
709         } else if (error)
710                 *error = walker.error_code;
711
712         return gpa;
713 }
714
715 static void FNAME(prefetch_page)(struct kvm_vcpu *vcpu,
716                                  struct kvm_mmu_page *sp)
717 {
718         int i, j, offset, r;
719         pt_element_t pt[256 / sizeof(pt_element_t)];
720         gpa_t pte_gpa;
721
722         if (sp->role.direct
723             || (PTTYPE == 32 && sp->role.level > PT_PAGE_TABLE_LEVEL)) {
724                 nonpaging_prefetch_page(vcpu, sp);
725                 return;
726         }
727
728         pte_gpa = gfn_to_gpa(sp->gfn);
729         if (PTTYPE == 32) {
730                 offset = sp->role.quadrant << PT64_LEVEL_BITS;
731                 pte_gpa += offset * sizeof(pt_element_t);
732         }
733
734         for (i = 0; i < PT64_ENT_PER_PAGE; i += ARRAY_SIZE(pt)) {
735                 r = kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa, pt, sizeof pt);
736                 pte_gpa += ARRAY_SIZE(pt) * sizeof(pt_element_t);
737                 for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pt); ++j)
738                         if (r || is_present_gpte(pt[j]))
739                                 sp->spt[i+j] = shadow_trap_nonpresent_pte;
740                         else
741                                 sp->spt[i+j] = shadow_notrap_nonpresent_pte;
742         }
743 }
744
745 /*
746  * Using the cached information from sp->gfns is safe because:
747  * - The spte has a reference to the struct page, so the pfn for a given gfn
748  *   can't change unless all sptes pointing to it are nuked first.
749  *
750  * Note:
751  *   We should flush all tlbs if spte is dropped even though guest is
752  *   responsible for it. Since if we don't, kvm_mmu_notifier_invalidate_page
753  *   and kvm_mmu_notifier_invalidate_range_start detect the mapping page isn't
754  *   used by guest then tlbs are not flushed, so guest is allowed to access the
755  *   freed pages.
756  *   And we increase kvm->tlbs_dirty to delay tlbs flush in this case.
757  */
758 static int FNAME(sync_page)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp)
759 {
760         int i, offset, nr_present;
761         bool host_writable;
762         gpa_t first_pte_gpa;
763
764         offset = nr_present = 0;
765
766         /* direct kvm_mmu_page can not be unsync. */
767         BUG_ON(sp->role.direct);
768
769         if (PTTYPE == 32)
770                 offset = sp->role.quadrant << PT64_LEVEL_BITS;
771
772         first_pte_gpa = gfn_to_gpa(sp->gfn) + offset * sizeof(pt_element_t);
773
774         for (i = 0; i < PT64_ENT_PER_PAGE; i++) {
775                 unsigned pte_access;
776                 pt_element_t gpte;
777                 gpa_t pte_gpa;
778                 gfn_t gfn;
779
780                 if (!is_shadow_present_pte(sp->spt[i]))
781                         continue;
782
783                 pte_gpa = first_pte_gpa + i * sizeof(pt_element_t);
784
785                 if (kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa, &gpte,
786                                           sizeof(pt_element_t)))
787                         return -EINVAL;
788
789                 gfn = gpte_to_gfn(gpte);
790
791                 if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, &sp->spt[i], gpte)) {
792                         vcpu->kvm->tlbs_dirty++;
793                         continue;
794                 }
795
796                 if (gfn != sp->gfns[i]) {
797                         drop_spte(vcpu->kvm, &sp->spt[i],
798                                       shadow_trap_nonpresent_pte);
799                         vcpu->kvm->tlbs_dirty++;
800                         continue;
801                 }
802
803                 nr_present++;
804                 pte_access = sp->role.access & FNAME(gpte_access)(vcpu, gpte);
805                 if (!(sp->spt[i] & SPTE_HOST_WRITEABLE)) {
806                         pte_access &= ~ACC_WRITE_MASK;
807                         host_writable = 0;
808                 } else {
809                         host_writable = 1;
810                 }
811                 set_spte(vcpu, &sp->spt[i], pte_access, 0, 0,
812                          is_dirty_gpte(gpte), PT_PAGE_TABLE_LEVEL, gfn,
813                          spte_to_pfn(sp->spt[i]), true, false,
814                          host_writable);
815         }
816
817         return !nr_present;
818 }
819
820 #undef pt_element_t
821 #undef guest_walker
822 #undef FNAME
823 #undef PT_BASE_ADDR_MASK
824 #undef PT_INDEX
825 #undef PT_LEVEL_MASK
826 #undef PT_LVL_ADDR_MASK
827 #undef PT_LVL_OFFSET_MASK
828 #undef PT_LEVEL_BITS
829 #undef PT_MAX_FULL_LEVELS
830 #undef gpte_to_gfn
831 #undef gpte_to_gfn_lvl
832 #undef CMPXCHG