KVM: Introduce kvm_unmap_hva_range() for kvm_mmu_notifier_invalidate_range_start()
[linux-3.10.git] / 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->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->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->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 }