KVM: Validate userspace_addr of memslot when registered
[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_BITS PT64_LEVEL_BITS
35         #ifdef CONFIG_X86_64
36         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 4
37         #define CMPXCHG cmpxchg
38         #else
39         #define CMPXCHG cmpxchg64
40         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 2
41         #endif
42 #elif PTTYPE == 32
43         #define pt_element_t u32
44         #define guest_walker guest_walker32
45         #define FNAME(name) paging##32_##name
46         #define PT_BASE_ADDR_MASK PT32_BASE_ADDR_MASK
47         #define PT_LVL_ADDR_MASK(lvl) PT32_LVL_ADDR_MASK(lvl)
48         #define PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl) PT32_LVL_OFFSET_MASK(lvl)
49         #define PT_INDEX(addr, level) PT32_INDEX(addr, level)
50         #define PT_LEVEL_BITS PT32_LEVEL_BITS
51         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 2
52         #define CMPXCHG cmpxchg
53 #else
54         #error Invalid PTTYPE value
55 #endif
56
57 #define gpte_to_gfn_lvl FNAME(gpte_to_gfn_lvl)
58 #define gpte_to_gfn(pte) gpte_to_gfn_lvl((pte), PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
59
60 /*
61  * The guest_walker structure emulates the behavior of the hardware page
62  * table walker.
63  */
64 struct guest_walker {
65         int level;
66         gfn_t table_gfn[PT_MAX_FULL_LEVELS];
67         pt_element_t ptes[PT_MAX_FULL_LEVELS];
68         pt_element_t prefetch_ptes[PTE_PREFETCH_NUM];
69         gpa_t pte_gpa[PT_MAX_FULL_LEVELS];
70         unsigned pt_access;
71         unsigned pte_access;
72         gfn_t gfn;
73         struct x86_exception fault;
74 };
75
76 static gfn_t gpte_to_gfn_lvl(pt_element_t gpte, int lvl)
77 {
78         return (gpte & PT_LVL_ADDR_MASK(lvl)) >> PAGE_SHIFT;
79 }
80
81 static int FNAME(cmpxchg_gpte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
82                          gfn_t table_gfn, unsigned index,
83                          pt_element_t orig_pte, pt_element_t new_pte)
84 {
85         pt_element_t ret;
86         pt_element_t *table;
87         struct page *page;
88         gpa_t gpa;
89
90         gpa = mmu->translate_gpa(vcpu, table_gfn << PAGE_SHIFT,
91                                  PFERR_USER_MASK|PFERR_WRITE_MASK);
92         if (gpa == UNMAPPED_GVA)
93                 return -EFAULT;
94
95         page = gfn_to_page(vcpu->kvm, gpa_to_gfn(gpa));
96
97         table = kmap_atomic(page, KM_USER0);
98         ret = CMPXCHG(&table[index], orig_pte, new_pte);
99         kunmap_atomic(table, KM_USER0);
100
101         kvm_release_page_dirty(page);
102
103         return (ret != orig_pte);
104 }
105
106 static unsigned FNAME(gpte_access)(struct kvm_vcpu *vcpu, pt_element_t gpte)
107 {
108         unsigned access;
109
110         access = (gpte & (PT_WRITABLE_MASK | PT_USER_MASK)) | ACC_EXEC_MASK;
111 #if PTTYPE == 64
112         if (vcpu->arch.mmu.nx)
113                 access &= ~(gpte >> PT64_NX_SHIFT);
114 #endif
115         return access;
116 }
117
118 /*
119  * Fetch a guest pte for a guest virtual address
120  */
121 static int FNAME(walk_addr_generic)(struct guest_walker *walker,
122                                     struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
123                                     gva_t addr, u32 access)
124 {
125         pt_element_t pte;
126         pt_element_t __user *ptep_user;
127         gfn_t table_gfn;
128         unsigned index, pt_access, uninitialized_var(pte_access);
129         gpa_t pte_gpa;
130         bool eperm, present, rsvd_fault;
131         int offset, write_fault, user_fault, fetch_fault;
132
133         write_fault = access & PFERR_WRITE_MASK;
134         user_fault = access & PFERR_USER_MASK;
135         fetch_fault = access & PFERR_FETCH_MASK;
136
137         trace_kvm_mmu_pagetable_walk(addr, write_fault, user_fault,
138                                      fetch_fault);
139 walk:
140         present = true;
141         eperm = rsvd_fault = false;
142         walker->level = mmu->root_level;
143         pte           = mmu->get_cr3(vcpu);
144
145 #if PTTYPE == 64
146         if (walker->level == PT32E_ROOT_LEVEL) {
147                 pte = kvm_pdptr_read_mmu(vcpu, mmu, (addr >> 30) & 3);
148                 trace_kvm_mmu_paging_element(pte, walker->level);
149                 if (!is_present_gpte(pte)) {
150                         present = false;
151                         goto error;
152                 }
153                 --walker->level;
154         }
155 #endif
156         ASSERT((!is_long_mode(vcpu) && is_pae(vcpu)) ||
157                (mmu->get_cr3(vcpu) & CR3_NONPAE_RESERVED_BITS) == 0);
158
159         pt_access = ACC_ALL;
160
161         for (;;) {
162                 gfn_t real_gfn;
163                 unsigned long host_addr;
164
165                 index = PT_INDEX(addr, walker->level);
166
167                 table_gfn = gpte_to_gfn(pte);
168                 offset    = index * sizeof(pt_element_t);
169                 pte_gpa   = gfn_to_gpa(table_gfn) + offset;
170                 walker->table_gfn[walker->level - 1] = table_gfn;
171                 walker->pte_gpa[walker->level - 1] = pte_gpa;
172
173                 real_gfn = mmu->translate_gpa(vcpu, gfn_to_gpa(table_gfn),
174                                               PFERR_USER_MASK|PFERR_WRITE_MASK);
175                 if (unlikely(real_gfn == UNMAPPED_GVA)) {
176                         present = false;
177                         break;
178                 }
179                 real_gfn = gpa_to_gfn(real_gfn);
180
181                 host_addr = gfn_to_hva(vcpu->kvm, real_gfn);
182                 if (unlikely(kvm_is_error_hva(host_addr))) {
183                         present = false;
184                         break;
185                 }
186
187                 ptep_user = (pt_element_t __user *)((void *)host_addr + offset);
188                 if (unlikely(__copy_from_user(&pte, ptep_user, sizeof(pte)))) {
189                         present = false;
190                         break;
191                 }
192
193                 trace_kvm_mmu_paging_element(pte, walker->level);
194
195                 if (unlikely(!is_present_gpte(pte))) {
196                         present = false;
197                         break;
198                 }
199
200                 if (unlikely(is_rsvd_bits_set(&vcpu->arch.mmu, pte,
201                                               walker->level))) {
202                         rsvd_fault = true;
203                         break;
204                 }
205
206                 if (unlikely(write_fault && !is_writable_pte(pte)
207                              && (user_fault || is_write_protection(vcpu))))
208                         eperm = true;
209
210                 if (unlikely(user_fault && !(pte & PT_USER_MASK)))
211                         eperm = true;
212
213 #if PTTYPE == 64
214                 if (unlikely(fetch_fault && (pte & PT64_NX_MASK)))
215                         eperm = true;
216 #endif
217
218                 if (!eperm && !rsvd_fault
219                     && unlikely(!(pte & PT_ACCESSED_MASK))) {
220                         int ret;
221                         trace_kvm_mmu_set_accessed_bit(table_gfn, index,
222                                                        sizeof(pte));
223                         ret = FNAME(cmpxchg_gpte)(vcpu, mmu, table_gfn,
224                                         index, pte, pte|PT_ACCESSED_MASK);
225                         if (ret < 0) {
226                                 present = false;
227                                 break;
228                         } else if (ret)
229                                 goto walk;
230
231                         mark_page_dirty(vcpu->kvm, table_gfn);
232                         pte |= PT_ACCESSED_MASK;
233                 }
234
235                 pte_access = pt_access & FNAME(gpte_access)(vcpu, pte);
236
237                 walker->ptes[walker->level - 1] = pte;
238
239                 if ((walker->level == PT_PAGE_TABLE_LEVEL) ||
240                     ((walker->level == PT_DIRECTORY_LEVEL) &&
241                                 is_large_pte(pte) &&
242                                 (PTTYPE == 64 || is_pse(vcpu))) ||
243                     ((walker->level == PT_PDPE_LEVEL) &&
244                                 is_large_pte(pte) &&
245                                 mmu->root_level == PT64_ROOT_LEVEL)) {
246                         int lvl = walker->level;
247                         gpa_t real_gpa;
248                         gfn_t gfn;
249                         u32 ac;
250
251                         gfn = gpte_to_gfn_lvl(pte, lvl);
252                         gfn += (addr & PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl)) >> PAGE_SHIFT;
253
254                         if (PTTYPE == 32 &&
255                             walker->level == PT_DIRECTORY_LEVEL &&
256                             is_cpuid_PSE36())
257                                 gfn += pse36_gfn_delta(pte);
258
259                         ac = write_fault | fetch_fault | user_fault;
260
261                         real_gpa = mmu->translate_gpa(vcpu, gfn_to_gpa(gfn),
262                                                       ac);
263                         if (real_gpa == UNMAPPED_GVA)
264                                 return 0;
265
266                         walker->gfn = real_gpa >> PAGE_SHIFT;
267
268                         break;
269                 }
270
271                 pt_access = pte_access;
272                 --walker->level;
273         }
274
275         if (unlikely(!present || eperm || rsvd_fault))
276                 goto error;
277
278         if (write_fault && unlikely(!is_dirty_gpte(pte))) {
279                 int ret;
280
281                 trace_kvm_mmu_set_dirty_bit(table_gfn, index, sizeof(pte));
282                 ret = FNAME(cmpxchg_gpte)(vcpu, mmu, table_gfn, index, pte,
283                             pte|PT_DIRTY_MASK);
284                 if (ret < 0) {
285                         present = false;
286                         goto error;
287                 } else if (ret)
288                         goto walk;
289
290                 mark_page_dirty(vcpu->kvm, table_gfn);
291                 pte |= PT_DIRTY_MASK;
292                 walker->ptes[walker->level - 1] = pte;
293         }
294
295         walker->pt_access = pt_access;
296         walker->pte_access = pte_access;
297         pgprintk("%s: pte %llx pte_access %x pt_access %x\n",
298                  __func__, (u64)pte, pte_access, pt_access);
299         return 1;
300
301 error:
302         walker->fault.vector = PF_VECTOR;
303         walker->fault.error_code_valid = true;
304         walker->fault.error_code = 0;
305         if (present)
306                 walker->fault.error_code |= PFERR_PRESENT_MASK;
307
308         walker->fault.error_code |= write_fault | user_fault;
309
310         if (fetch_fault && mmu->nx)
311                 walker->fault.error_code |= PFERR_FETCH_MASK;
312         if (rsvd_fault)
313                 walker->fault.error_code |= PFERR_RSVD_MASK;
314
315         walker->fault.address = addr;
316         walker->fault.nested_page_fault = mmu != vcpu->arch.walk_mmu;
317
318         trace_kvm_mmu_walker_error(walker->fault.error_code);
319         return 0;
320 }
321
322 static int FNAME(walk_addr)(struct guest_walker *walker,
323                             struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr, u32 access)
324 {
325         return FNAME(walk_addr_generic)(walker, vcpu, &vcpu->arch.mmu, addr,
326                                         access);
327 }
328
329 static int FNAME(walk_addr_nested)(struct guest_walker *walker,
330                                    struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
331                                    u32 access)
332 {
333         return FNAME(walk_addr_generic)(walker, vcpu, &vcpu->arch.nested_mmu,
334                                         addr, access);
335 }
336
337 static bool FNAME(prefetch_invalid_gpte)(struct kvm_vcpu *vcpu,
338                                     struct kvm_mmu_page *sp, u64 *spte,
339                                     pt_element_t gpte)
340 {
341         u64 nonpresent = shadow_trap_nonpresent_pte;
342
343         if (is_rsvd_bits_set(&vcpu->arch.mmu, gpte, PT_PAGE_TABLE_LEVEL))
344                 goto no_present;
345
346         if (!is_present_gpte(gpte)) {
347                 if (!sp->unsync)
348                         nonpresent = shadow_notrap_nonpresent_pte;
349                 goto no_present;
350         }
351
352         if (!(gpte & PT_ACCESSED_MASK))
353                 goto no_present;
354
355         return false;
356
357 no_present:
358         drop_spte(vcpu->kvm, spte, nonpresent);
359         return true;
360 }
361
362 static void FNAME(update_pte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp,
363                               u64 *spte, const void *pte)
364 {
365         pt_element_t gpte;
366         unsigned pte_access;
367         pfn_t pfn;
368
369         gpte = *(const pt_element_t *)pte;
370         if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, spte, gpte))
371                 return;
372
373         pgprintk("%s: gpte %llx spte %p\n", __func__, (u64)gpte, spte);
374         pte_access = sp->role.access & FNAME(gpte_access)(vcpu, gpte);
375         pfn = gfn_to_pfn_atomic(vcpu->kvm, gpte_to_gfn(gpte));
376         if (is_error_pfn(pfn)) {
377                 kvm_release_pfn_clean(pfn);
378                 return;
379         }
380
381         /*
382          * we call mmu_set_spte() with host_writable = true because that
383          * vcpu->arch.update_pte.pfn was fetched from get_user_pages(write = 1).
384          */
385         mmu_set_spte(vcpu, spte, sp->role.access, pte_access, 0, 0,
386                      is_dirty_gpte(gpte), NULL, PT_PAGE_TABLE_LEVEL,
387                      gpte_to_gfn(gpte), pfn, true, true);
388 }
389
390 static bool FNAME(gpte_changed)(struct kvm_vcpu *vcpu,
391                                 struct guest_walker *gw, int level)
392 {
393         pt_element_t curr_pte;
394         gpa_t base_gpa, pte_gpa = gw->pte_gpa[level - 1];
395         u64 mask;
396         int r, index;
397
398         if (level == PT_PAGE_TABLE_LEVEL) {
399                 mask = PTE_PREFETCH_NUM * sizeof(pt_element_t) - 1;
400                 base_gpa = pte_gpa & ~mask;
401                 index = (pte_gpa - base_gpa) / sizeof(pt_element_t);
402
403                 r = kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, base_gpa,
404                                 gw->prefetch_ptes, sizeof(gw->prefetch_ptes));
405                 curr_pte = gw->prefetch_ptes[index];
406         } else
407                 r = kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa,
408                                   &curr_pte, sizeof(curr_pte));
409
410         return r || curr_pte != gw->ptes[level - 1];
411 }
412
413 static void FNAME(pte_prefetch)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct guest_walker *gw,
414                                 u64 *sptep)
415 {
416         struct kvm_mmu_page *sp;
417         pt_element_t *gptep = gw->prefetch_ptes;
418         u64 *spte;
419         int i;
420
421         sp = page_header(__pa(sptep));
422
423         if (sp->role.level > PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
424                 return;
425
426         if (sp->role.direct)
427                 return __direct_pte_prefetch(vcpu, sp, sptep);
428
429         i = (sptep - sp->spt) & ~(PTE_PREFETCH_NUM - 1);
430         spte = sp->spt + i;
431
432         for (i = 0; i < PTE_PREFETCH_NUM; i++, spte++) {
433                 pt_element_t gpte;
434                 unsigned pte_access;
435                 gfn_t gfn;
436                 pfn_t pfn;
437                 bool dirty;
438
439                 if (spte == sptep)
440                         continue;
441
442                 if (*spte != shadow_trap_nonpresent_pte)
443                         continue;
444
445                 gpte = gptep[i];
446
447                 if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, spte, gpte))
448                         continue;
449
450                 pte_access = sp->role.access & FNAME(gpte_access)(vcpu, gpte);
451                 gfn = gpte_to_gfn(gpte);
452                 dirty = is_dirty_gpte(gpte);
453                 pfn = pte_prefetch_gfn_to_pfn(vcpu, gfn,
454                                       (pte_access & ACC_WRITE_MASK) && dirty);
455                 if (is_error_pfn(pfn)) {
456                         kvm_release_pfn_clean(pfn);
457                         break;
458                 }
459
460                 mmu_set_spte(vcpu, spte, sp->role.access, pte_access, 0, 0,
461                              dirty, NULL, PT_PAGE_TABLE_LEVEL, gfn,
462                              pfn, true, true);
463         }
464 }
465
466 /*
467  * Fetch a shadow pte for a specific level in the paging hierarchy.
468  */
469 static u64 *FNAME(fetch)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
470                          struct guest_walker *gw,
471                          int user_fault, int write_fault, int hlevel,
472                          int *ptwrite, pfn_t pfn, bool map_writable,
473                          bool prefault)
474 {
475         unsigned access = gw->pt_access;
476         struct kvm_mmu_page *sp = NULL;
477         bool dirty = is_dirty_gpte(gw->ptes[gw->level - 1]);
478         int top_level;
479         unsigned direct_access;
480         struct kvm_shadow_walk_iterator it;
481
482         if (!is_present_gpte(gw->ptes[gw->level - 1]))
483                 return NULL;
484
485         direct_access = gw->pt_access & gw->pte_access;
486         if (!dirty)
487                 direct_access &= ~ACC_WRITE_MASK;
488
489         top_level = vcpu->arch.mmu.root_level;
490         if (top_level == PT32E_ROOT_LEVEL)
491                 top_level = PT32_ROOT_LEVEL;
492         /*
493          * Verify that the top-level gpte is still there.  Since the page
494          * is a root page, it is either write protected (and cannot be
495          * changed from now on) or it is invalid (in which case, we don't
496          * really care if it changes underneath us after this point).
497          */
498         if (FNAME(gpte_changed)(vcpu, gw, top_level))
499                 goto out_gpte_changed;
500
501         for (shadow_walk_init(&it, vcpu, addr);
502              shadow_walk_okay(&it) && it.level > gw->level;
503              shadow_walk_next(&it)) {
504                 gfn_t table_gfn;
505
506                 drop_large_spte(vcpu, it.sptep);
507
508                 sp = NULL;
509                 if (!is_shadow_present_pte(*it.sptep)) {
510                         table_gfn = gw->table_gfn[it.level - 2];
511                         sp = kvm_mmu_get_page(vcpu, table_gfn, addr, it.level-1,
512                                               false, access, it.sptep);
513                 }
514
515                 /*
516                  * Verify that the gpte in the page we've just write
517                  * protected is still there.
518                  */
519                 if (FNAME(gpte_changed)(vcpu, gw, it.level - 1))
520                         goto out_gpte_changed;
521
522                 if (sp)
523                         link_shadow_page(it.sptep, sp);
524         }
525
526         for (;
527              shadow_walk_okay(&it) && it.level > hlevel;
528              shadow_walk_next(&it)) {
529                 gfn_t direct_gfn;
530
531                 validate_direct_spte(vcpu, it.sptep, direct_access);
532
533                 drop_large_spte(vcpu, it.sptep);
534
535                 if (is_shadow_present_pte(*it.sptep))
536                         continue;
537
538                 direct_gfn = gw->gfn & ~(KVM_PAGES_PER_HPAGE(it.level) - 1);
539
540                 sp = kvm_mmu_get_page(vcpu, direct_gfn, addr, it.level-1,
541                                       true, direct_access, it.sptep);
542                 link_shadow_page(it.sptep, sp);
543         }
544
545         mmu_set_spte(vcpu, it.sptep, access, gw->pte_access & access,
546                      user_fault, write_fault, dirty, ptwrite, it.level,
547                      gw->gfn, pfn, prefault, map_writable);
548         FNAME(pte_prefetch)(vcpu, gw, it.sptep);
549
550         return it.sptep;
551
552 out_gpte_changed:
553         if (sp)
554                 kvm_mmu_put_page(sp, it.sptep);
555         kvm_release_pfn_clean(pfn);
556         return NULL;
557 }
558
559 /*
560  * Page fault handler.  There are several causes for a page fault:
561  *   - there is no shadow pte for the guest pte
562  *   - write access through a shadow pte marked read only so that we can set
563  *     the dirty bit
564  *   - write access to a shadow pte marked read only so we can update the page
565  *     dirty bitmap, when userspace requests it
566  *   - mmio access; in this case we will never install a present shadow pte
567  *   - normal guest page fault due to the guest pte marked not present, not
568  *     writable, or not executable
569  *
570  *  Returns: 1 if we need to emulate the instruction, 0 otherwise, or
571  *           a negative value on error.
572  */
573 static int FNAME(page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr, u32 error_code,
574                              bool prefault)
575 {
576         int write_fault = error_code & PFERR_WRITE_MASK;
577         int user_fault = error_code & PFERR_USER_MASK;
578         struct guest_walker walker;
579         u64 *sptep;
580         int write_pt = 0;
581         int r;
582         pfn_t pfn;
583         int level = PT_PAGE_TABLE_LEVEL;
584         int force_pt_level;
585         unsigned long mmu_seq;
586         bool map_writable;
587
588         pgprintk("%s: addr %lx err %x\n", __func__, addr, error_code);
589
590         r = mmu_topup_memory_caches(vcpu);
591         if (r)
592                 return r;
593
594         /*
595          * Look up the guest pte for the faulting address.
596          */
597         r = FNAME(walk_addr)(&walker, vcpu, addr, error_code);
598
599         /*
600          * The page is not mapped by the guest.  Let the guest handle it.
601          */
602         if (!r) {
603                 pgprintk("%s: guest page fault\n", __func__);
604                 if (!prefault) {
605                         inject_page_fault(vcpu, &walker.fault);
606                         /* reset fork detector */
607                         vcpu->arch.last_pt_write_count = 0;
608                 }
609                 return 0;
610         }
611
612         if (walker.level >= PT_DIRECTORY_LEVEL)
613                 force_pt_level = mapping_level_dirty_bitmap(vcpu, walker.gfn);
614         else
615                 force_pt_level = 1;
616         if (!force_pt_level) {
617                 level = min(walker.level, mapping_level(vcpu, walker.gfn));
618                 walker.gfn = walker.gfn & ~(KVM_PAGES_PER_HPAGE(level) - 1);
619         }
620
621         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
622         smp_rmb();
623
624         if (try_async_pf(vcpu, prefault, walker.gfn, addr, &pfn, write_fault,
625                          &map_writable))
626                 return 0;
627
628         /* mmio */
629         if (is_error_pfn(pfn))
630                 return kvm_handle_bad_page(vcpu->kvm, walker.gfn, pfn);
631
632         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
633         if (mmu_notifier_retry(vcpu, mmu_seq))
634                 goto out_unlock;
635
636         trace_kvm_mmu_audit(vcpu, AUDIT_PRE_PAGE_FAULT);
637         kvm_mmu_free_some_pages(vcpu);
638         if (!force_pt_level)
639                 transparent_hugepage_adjust(vcpu, &walker.gfn, &pfn, &level);
640         sptep = FNAME(fetch)(vcpu, addr, &walker, user_fault, write_fault,
641                              level, &write_pt, pfn, map_writable, prefault);
642         (void)sptep;
643         pgprintk("%s: shadow pte %p %llx ptwrite %d\n", __func__,
644                  sptep, *sptep, write_pt);
645
646         if (!write_pt)
647                 vcpu->arch.last_pt_write_count = 0; /* reset fork detector */
648
649         ++vcpu->stat.pf_fixed;
650         trace_kvm_mmu_audit(vcpu, AUDIT_POST_PAGE_FAULT);
651         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
652
653         return write_pt;
654
655 out_unlock:
656         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
657         kvm_release_pfn_clean(pfn);
658         return 0;
659 }
660
661 static void FNAME(invlpg)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva)
662 {
663         struct kvm_shadow_walk_iterator iterator;
664         struct kvm_mmu_page *sp;
665         gpa_t pte_gpa = -1;
666         int level;
667         u64 *sptep;
668         int need_flush = 0;
669
670         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
671
672         for_each_shadow_entry(vcpu, gva, iterator) {
673                 level = iterator.level;
674                 sptep = iterator.sptep;
675
676                 sp = page_header(__pa(sptep));
677                 if (is_last_spte(*sptep, level)) {
678                         int offset, shift;
679
680                         if (!sp->unsync)
681                                 break;
682
683                         shift = PAGE_SHIFT -
684                                   (PT_LEVEL_BITS - PT64_LEVEL_BITS) * level;
685                         offset = sp->role.quadrant << shift;
686
687                         pte_gpa = (sp->gfn << PAGE_SHIFT) + offset;
688                         pte_gpa += (sptep - sp->spt) * sizeof(pt_element_t);
689
690                         if (is_shadow_present_pte(*sptep)) {
691                                 if (is_large_pte(*sptep))
692                                         --vcpu->kvm->stat.lpages;
693                                 drop_spte(vcpu->kvm, sptep,
694                                           shadow_trap_nonpresent_pte);
695                                 need_flush = 1;
696                         } else
697                                 __set_spte(sptep, shadow_trap_nonpresent_pte);
698                         break;
699                 }
700
701                 if (!is_shadow_present_pte(*sptep) || !sp->unsync_children)
702                         break;
703         }
704
705         if (need_flush)
706                 kvm_flush_remote_tlbs(vcpu->kvm);
707
708         atomic_inc(&vcpu->kvm->arch.invlpg_counter);
709
710         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
711
712         if (pte_gpa == -1)
713                 return;
714
715         if (mmu_topup_memory_caches(vcpu))
716                 return;
717         kvm_mmu_pte_write(vcpu, pte_gpa, NULL, sizeof(pt_element_t), 0);
718 }
719
720 static gpa_t FNAME(gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t vaddr, u32 access,
721                                struct x86_exception *exception)
722 {
723         struct guest_walker walker;
724         gpa_t gpa = UNMAPPED_GVA;
725         int r;
726
727         r = FNAME(walk_addr)(&walker, vcpu, vaddr, access);
728
729         if (r) {
730                 gpa = gfn_to_gpa(walker.gfn);
731                 gpa |= vaddr & ~PAGE_MASK;
732         } else if (exception)
733                 *exception = walker.fault;
734
735         return gpa;
736 }
737
738 static gpa_t FNAME(gva_to_gpa_nested)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t vaddr,
739                                       u32 access,
740                                       struct x86_exception *exception)
741 {
742         struct guest_walker walker;
743         gpa_t gpa = UNMAPPED_GVA;
744         int r;
745
746         r = FNAME(walk_addr_nested)(&walker, vcpu, vaddr, access);
747
748         if (r) {
749                 gpa = gfn_to_gpa(walker.gfn);
750                 gpa |= vaddr & ~PAGE_MASK;
751         } else if (exception)
752                 *exception = walker.fault;
753
754         return gpa;
755 }
756
757 static void FNAME(prefetch_page)(struct kvm_vcpu *vcpu,
758                                  struct kvm_mmu_page *sp)
759 {
760         int i, j, offset, r;
761         pt_element_t pt[256 / sizeof(pt_element_t)];
762         gpa_t pte_gpa;
763
764         if (sp->role.direct
765             || (PTTYPE == 32 && sp->role.level > PT_PAGE_TABLE_LEVEL)) {
766                 nonpaging_prefetch_page(vcpu, sp);
767                 return;
768         }
769
770         pte_gpa = gfn_to_gpa(sp->gfn);
771         if (PTTYPE == 32) {
772                 offset = sp->role.quadrant << PT64_LEVEL_BITS;
773                 pte_gpa += offset * sizeof(pt_element_t);
774         }
775
776         for (i = 0; i < PT64_ENT_PER_PAGE; i += ARRAY_SIZE(pt)) {
777                 r = kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa, pt, sizeof pt);
778                 pte_gpa += ARRAY_SIZE(pt) * sizeof(pt_element_t);
779                 for (j = 0; j < ARRAY_SIZE(pt); ++j)
780                         if (r || is_present_gpte(pt[j]))
781                                 sp->spt[i+j] = shadow_trap_nonpresent_pte;
782                         else
783                                 sp->spt[i+j] = shadow_notrap_nonpresent_pte;
784         }
785 }
786
787 /*
788  * Using the cached information from sp->gfns is safe because:
789  * - The spte has a reference to the struct page, so the pfn for a given gfn
790  *   can't change unless all sptes pointing to it are nuked first.
791  *
792  * Note:
793  *   We should flush all tlbs if spte is dropped even though guest is
794  *   responsible for it. Since if we don't, kvm_mmu_notifier_invalidate_page
795  *   and kvm_mmu_notifier_invalidate_range_start detect the mapping page isn't
796  *   used by guest then tlbs are not flushed, so guest is allowed to access the
797  *   freed pages.
798  *   And we increase kvm->tlbs_dirty to delay tlbs flush in this case.
799  */
800 static int FNAME(sync_page)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp)
801 {
802         int i, offset, nr_present;
803         bool host_writable;
804         gpa_t first_pte_gpa;
805
806         offset = nr_present = 0;
807
808         /* direct kvm_mmu_page can not be unsync. */
809         BUG_ON(sp->role.direct);
810
811         if (PTTYPE == 32)
812                 offset = sp->role.quadrant << PT64_LEVEL_BITS;
813
814         first_pte_gpa = gfn_to_gpa(sp->gfn) + offset * sizeof(pt_element_t);
815
816         for (i = 0; i < PT64_ENT_PER_PAGE; i++) {
817                 unsigned pte_access;
818                 pt_element_t gpte;
819                 gpa_t pte_gpa;
820                 gfn_t gfn;
821
822                 if (!is_shadow_present_pte(sp->spt[i]))
823                         continue;
824
825                 pte_gpa = first_pte_gpa + i * sizeof(pt_element_t);
826
827                 if (kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa, &gpte,
828                                           sizeof(pt_element_t)))
829                         return -EINVAL;
830
831                 gfn = gpte_to_gfn(gpte);
832
833                 if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, &sp->spt[i], gpte)) {
834                         vcpu->kvm->tlbs_dirty++;
835                         continue;
836                 }
837
838                 if (gfn != sp->gfns[i]) {
839                         drop_spte(vcpu->kvm, &sp->spt[i],
840                                       shadow_trap_nonpresent_pte);
841                         vcpu->kvm->tlbs_dirty++;
842                         continue;
843                 }
844
845                 nr_present++;
846                 pte_access = sp->role.access & FNAME(gpte_access)(vcpu, gpte);
847                 host_writable = sp->spt[i] & SPTE_HOST_WRITEABLE;
848
849                 set_spte(vcpu, &sp->spt[i], pte_access, 0, 0,
850                          is_dirty_gpte(gpte), PT_PAGE_TABLE_LEVEL, gfn,
851                          spte_to_pfn(sp->spt[i]), true, false,
852                          host_writable);
853         }
854
855         return !nr_present;
856 }
857
858 #undef pt_element_t
859 #undef guest_walker
860 #undef FNAME
861 #undef PT_BASE_ADDR_MASK
862 #undef PT_INDEX
863 #undef PT_LVL_ADDR_MASK
864 #undef PT_LVL_OFFSET_MASK
865 #undef PT_LEVEL_BITS
866 #undef PT_MAX_FULL_LEVELS
867 #undef gpte_to_gfn
868 #undef gpte_to_gfn_lvl
869 #undef CMPXCHG