Merge branches 'for-next/kvm-build-fix', 'for-next/va-refactor', 'for-next/lto',...
[platform/kernel/linux-rpi.git] / arch / arm64 / kvm / mmu.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * Copyright (C) 2012 - Virtual Open Systems and Columbia University
4  * Author: Christoffer Dall <c.dall@virtualopensystems.com>
5  */
6
7 #include <linux/mman.h>
8 #include <linux/kvm_host.h>
9 #include <linux/io.h>
10 #include <linux/hugetlb.h>
11 #include <linux/sched/signal.h>
12 #include <trace/events/kvm.h>
13 #include <asm/pgalloc.h>
14 #include <asm/cacheflush.h>
15 #include <asm/kvm_arm.h>
16 #include <asm/kvm_mmu.h>
17 #include <asm/kvm_pgtable.h>
18 #include <asm/kvm_ras.h>
19 #include <asm/kvm_asm.h>
20 #include <asm/kvm_emulate.h>
21 #include <asm/virt.h>
22
23 #include "trace.h"
24
25 static struct kvm_pgtable *hyp_pgtable;
26 static DEFINE_MUTEX(kvm_hyp_pgd_mutex);
27
28 static unsigned long hyp_idmap_start;
29 static unsigned long hyp_idmap_end;
30 static phys_addr_t hyp_idmap_vector;
31
32 static unsigned long io_map_base;
33
34
35 /*
36  * Release kvm_mmu_lock periodically if the memory region is large. Otherwise,
37  * we may see kernel panics with CONFIG_DETECT_HUNG_TASK,
38  * CONFIG_LOCKUP_DETECTOR, CONFIG_LOCKDEP. Additionally, holding the lock too
39  * long will also starve other vCPUs. We have to also make sure that the page
40  * tables are not freed while we released the lock.
41  */
42 static int stage2_apply_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr,
43                               phys_addr_t end,
44                               int (*fn)(struct kvm_pgtable *, u64, u64),
45                               bool resched)
46 {
47         int ret;
48         u64 next;
49
50         do {
51                 struct kvm_pgtable *pgt = kvm->arch.mmu.pgt;
52                 if (!pgt)
53                         return -EINVAL;
54
55                 next = stage2_pgd_addr_end(kvm, addr, end);
56                 ret = fn(pgt, addr, next - addr);
57                 if (ret)
58                         break;
59
60                 if (resched && next != end)
61                         cond_resched_lock(&kvm->mmu_lock);
62         } while (addr = next, addr != end);
63
64         return ret;
65 }
66
67 #define stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, fn)                  \
68         stage2_apply_range(kvm, addr, end, fn, true)
69
70 static bool memslot_is_logging(struct kvm_memory_slot *memslot)
71 {
72         return memslot->dirty_bitmap && !(memslot->flags & KVM_MEM_READONLY);
73 }
74
75 /**
76  * kvm_flush_remote_tlbs() - flush all VM TLB entries for v7/8
77  * @kvm:        pointer to kvm structure.
78  *
79  * Interface to HYP function to flush all VM TLB entries
80  */
81 void kvm_flush_remote_tlbs(struct kvm *kvm)
82 {
83         kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid, &kvm->arch.mmu);
84 }
85
86 static bool kvm_is_device_pfn(unsigned long pfn)
87 {
88         return !pfn_valid(pfn);
89 }
90
91 /*
92  * Unmapping vs dcache management:
93  *
94  * If a guest maps certain memory pages as uncached, all writes will
95  * bypass the data cache and go directly to RAM.  However, the CPUs
96  * can still speculate reads (not writes) and fill cache lines with
97  * data.
98  *
99  * Those cache lines will be *clean* cache lines though, so a
100  * clean+invalidate operation is equivalent to an invalidate
101  * operation, because no cache lines are marked dirty.
102  *
103  * Those clean cache lines could be filled prior to an uncached write
104  * by the guest, and the cache coherent IO subsystem would therefore
105  * end up writing old data to disk.
106  *
107  * This is why right after unmapping a page/section and invalidating
108  * the corresponding TLBs, we flush to make sure the IO subsystem will
109  * never hit in the cache.
110  *
111  * This is all avoided on systems that have ARM64_HAS_STAGE2_FWB, as
112  * we then fully enforce cacheability of RAM, no matter what the guest
113  * does.
114  */
115 /**
116  * unmap_stage2_range -- Clear stage2 page table entries to unmap a range
117  * @mmu:   The KVM stage-2 MMU pointer
118  * @start: The intermediate physical base address of the range to unmap
119  * @size:  The size of the area to unmap
120  * @may_block: Whether or not we are permitted to block
121  *
122  * Clear a range of stage-2 mappings, lowering the various ref-counts.  Must
123  * be called while holding mmu_lock (unless for freeing the stage2 pgd before
124  * destroying the VM), otherwise another faulting VCPU may come in and mess
125  * with things behind our backs.
126  */
127 static void __unmap_stage2_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t start, u64 size,
128                                  bool may_block)
129 {
130         struct kvm *kvm = mmu->kvm;
131         phys_addr_t end = start + size;
132
133         assert_spin_locked(&kvm->mmu_lock);
134         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
135         WARN_ON(stage2_apply_range(kvm, start, end, kvm_pgtable_stage2_unmap,
136                                    may_block));
137 }
138
139 static void unmap_stage2_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t start, u64 size)
140 {
141         __unmap_stage2_range(mmu, start, size, true);
142 }
143
144 static void stage2_flush_memslot(struct kvm *kvm,
145                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
146 {
147         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
148         phys_addr_t end = addr + PAGE_SIZE * memslot->npages;
149
150         stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, kvm_pgtable_stage2_flush);
151 }
152
153 /**
154  * stage2_flush_vm - Invalidate cache for pages mapped in stage 2
155  * @kvm: The struct kvm pointer
156  *
157  * Go through the stage 2 page tables and invalidate any cache lines
158  * backing memory already mapped to the VM.
159  */
160 static void stage2_flush_vm(struct kvm *kvm)
161 {
162         struct kvm_memslots *slots;
163         struct kvm_memory_slot *memslot;
164         int idx;
165
166         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
167         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
168
169         slots = kvm_memslots(kvm);
170         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
171                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
172
173         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
174         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
175 }
176
177 /**
178  * free_hyp_pgds - free Hyp-mode page tables
179  */
180 void free_hyp_pgds(void)
181 {
182         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
183         if (hyp_pgtable) {
184                 kvm_pgtable_hyp_destroy(hyp_pgtable);
185                 kfree(hyp_pgtable);
186         }
187         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
188 }
189
190 static int __create_hyp_mappings(unsigned long start, unsigned long size,
191                                  unsigned long phys, enum kvm_pgtable_prot prot)
192 {
193         int err;
194
195         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
196         err = kvm_pgtable_hyp_map(hyp_pgtable, start, size, phys, prot);
197         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
198
199         return err;
200 }
201
202 static phys_addr_t kvm_kaddr_to_phys(void *kaddr)
203 {
204         if (!is_vmalloc_addr(kaddr)) {
205                 BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr));
206                 return __pa(kaddr);
207         } else {
208                 return page_to_phys(vmalloc_to_page(kaddr)) +
209                        offset_in_page(kaddr);
210         }
211 }
212
213 /**
214  * create_hyp_mappings - duplicate a kernel virtual address range in Hyp mode
215  * @from:       The virtual kernel start address of the range
216  * @to:         The virtual kernel end address of the range (exclusive)
217  * @prot:       The protection to be applied to this range
218  *
219  * The same virtual address as the kernel virtual address is also used
220  * in Hyp-mode mapping (modulo HYP_PAGE_OFFSET) to the same underlying
221  * physical pages.
222  */
223 int create_hyp_mappings(void *from, void *to, enum kvm_pgtable_prot prot)
224 {
225         phys_addr_t phys_addr;
226         unsigned long virt_addr;
227         unsigned long start = kern_hyp_va((unsigned long)from);
228         unsigned long end = kern_hyp_va((unsigned long)to);
229
230         if (is_kernel_in_hyp_mode())
231                 return 0;
232
233         start = start & PAGE_MASK;
234         end = PAGE_ALIGN(end);
235
236         for (virt_addr = start; virt_addr < end; virt_addr += PAGE_SIZE) {
237                 int err;
238
239                 phys_addr = kvm_kaddr_to_phys(from + virt_addr - start);
240                 err = __create_hyp_mappings(virt_addr, PAGE_SIZE, phys_addr,
241                                             prot);
242                 if (err)
243                         return err;
244         }
245
246         return 0;
247 }
248
249 static int __create_hyp_private_mapping(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
250                                         unsigned long *haddr,
251                                         enum kvm_pgtable_prot prot)
252 {
253         unsigned long base;
254         int ret = 0;
255
256         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
257
258         /*
259          * This assumes that we have enough space below the idmap
260          * page to allocate our VAs. If not, the check below will
261          * kick. A potential alternative would be to detect that
262          * overflow and switch to an allocation above the idmap.
263          *
264          * The allocated size is always a multiple of PAGE_SIZE.
265          */
266         size = PAGE_ALIGN(size + offset_in_page(phys_addr));
267         base = io_map_base - size;
268
269         /*
270          * Verify that BIT(VA_BITS - 1) hasn't been flipped by
271          * allocating the new area, as it would indicate we've
272          * overflowed the idmap/IO address range.
273          */
274         if ((base ^ io_map_base) & BIT(VA_BITS - 1))
275                 ret = -ENOMEM;
276         else
277                 io_map_base = base;
278
279         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
280
281         if (ret)
282                 goto out;
283
284         ret = __create_hyp_mappings(base, size, phys_addr, prot);
285         if (ret)
286                 goto out;
287
288         *haddr = base + offset_in_page(phys_addr);
289 out:
290         return ret;
291 }
292
293 /**
294  * create_hyp_io_mappings - Map IO into both kernel and HYP
295  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
296  * @size:       Size of the region being mapped
297  * @kaddr:      Kernel VA for this mapping
298  * @haddr:      HYP VA for this mapping
299  */
300 int create_hyp_io_mappings(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
301                            void __iomem **kaddr,
302                            void __iomem **haddr)
303 {
304         unsigned long addr;
305         int ret;
306
307         *kaddr = ioremap(phys_addr, size);
308         if (!*kaddr)
309                 return -ENOMEM;
310
311         if (is_kernel_in_hyp_mode()) {
312                 *haddr = *kaddr;
313                 return 0;
314         }
315
316         ret = __create_hyp_private_mapping(phys_addr, size,
317                                            &addr, PAGE_HYP_DEVICE);
318         if (ret) {
319                 iounmap(*kaddr);
320                 *kaddr = NULL;
321                 *haddr = NULL;
322                 return ret;
323         }
324
325         *haddr = (void __iomem *)addr;
326         return 0;
327 }
328
329 /**
330  * create_hyp_exec_mappings - Map an executable range into HYP
331  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
332  * @size:       Size of the region being mapped
333  * @haddr:      HYP VA for this mapping
334  */
335 int create_hyp_exec_mappings(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
336                              void **haddr)
337 {
338         unsigned long addr;
339         int ret;
340
341         BUG_ON(is_kernel_in_hyp_mode());
342
343         ret = __create_hyp_private_mapping(phys_addr, size,
344                                            &addr, PAGE_HYP_EXEC);
345         if (ret) {
346                 *haddr = NULL;
347                 return ret;
348         }
349
350         *haddr = (void *)addr;
351         return 0;
352 }
353
354 /**
355  * kvm_init_stage2_mmu - Initialise a S2 MMU strucrure
356  * @kvm:        The pointer to the KVM structure
357  * @mmu:        The pointer to the s2 MMU structure
358  *
359  * Allocates only the stage-2 HW PGD level table(s).
360  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
361  * created, which can only be done once.
362  */
363 int kvm_init_stage2_mmu(struct kvm *kvm, struct kvm_s2_mmu *mmu)
364 {
365         int cpu, err;
366         struct kvm_pgtable *pgt;
367
368         if (mmu->pgt != NULL) {
369                 kvm_err("kvm_arch already initialized?\n");
370                 return -EINVAL;
371         }
372
373         pgt = kzalloc(sizeof(*pgt), GFP_KERNEL);
374         if (!pgt)
375                 return -ENOMEM;
376
377         err = kvm_pgtable_stage2_init(pgt, kvm);
378         if (err)
379                 goto out_free_pgtable;
380
381         mmu->last_vcpu_ran = alloc_percpu(typeof(*mmu->last_vcpu_ran));
382         if (!mmu->last_vcpu_ran) {
383                 err = -ENOMEM;
384                 goto out_destroy_pgtable;
385         }
386
387         for_each_possible_cpu(cpu)
388                 *per_cpu_ptr(mmu->last_vcpu_ran, cpu) = -1;
389
390         mmu->kvm = kvm;
391         mmu->pgt = pgt;
392         mmu->pgd_phys = __pa(pgt->pgd);
393         mmu->vmid.vmid_gen = 0;
394         return 0;
395
396 out_destroy_pgtable:
397         kvm_pgtable_stage2_destroy(pgt);
398 out_free_pgtable:
399         kfree(pgt);
400         return err;
401 }
402
403 static void stage2_unmap_memslot(struct kvm *kvm,
404                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
405 {
406         hva_t hva = memslot->userspace_addr;
407         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
408         phys_addr_t size = PAGE_SIZE * memslot->npages;
409         hva_t reg_end = hva + size;
410
411         /*
412          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
413          * between them, so iterate over all of them to find out if we should
414          * unmap any of them.
415          *
416          *     +--------------------------------------------+
417          * +---------------+----------------+   +----------------+
418          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
419          * +---------------+----------------+   +----------------+
420          *     |               memory region                |
421          *     +--------------------------------------------+
422          */
423         do {
424                 struct vm_area_struct *vma = find_vma(current->mm, hva);
425                 hva_t vm_start, vm_end;
426
427                 if (!vma || vma->vm_start >= reg_end)
428                         break;
429
430                 /*
431                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
432                  */
433                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
434                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
435
436                 if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
437                         gpa_t gpa = addr + (vm_start - memslot->userspace_addr);
438                         unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, gpa, vm_end - vm_start);
439                 }
440                 hva = vm_end;
441         } while (hva < reg_end);
442 }
443
444 /**
445  * stage2_unmap_vm - Unmap Stage-2 RAM mappings
446  * @kvm: The struct kvm pointer
447  *
448  * Go through the memregions and unmap any regular RAM
449  * backing memory already mapped to the VM.
450  */
451 void stage2_unmap_vm(struct kvm *kvm)
452 {
453         struct kvm_memslots *slots;
454         struct kvm_memory_slot *memslot;
455         int idx;
456
457         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
458         mmap_read_lock(current->mm);
459         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
460
461         slots = kvm_memslots(kvm);
462         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
463                 stage2_unmap_memslot(kvm, memslot);
464
465         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
466         mmap_read_unlock(current->mm);
467         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
468 }
469
470 void kvm_free_stage2_pgd(struct kvm_s2_mmu *mmu)
471 {
472         struct kvm *kvm = mmu->kvm;
473         struct kvm_pgtable *pgt = NULL;
474
475         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
476         pgt = mmu->pgt;
477         if (pgt) {
478                 mmu->pgd_phys = 0;
479                 mmu->pgt = NULL;
480                 free_percpu(mmu->last_vcpu_ran);
481         }
482         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
483
484         if (pgt) {
485                 kvm_pgtable_stage2_destroy(pgt);
486                 kfree(pgt);
487         }
488 }
489
490 /**
491  * kvm_phys_addr_ioremap - map a device range to guest IPA
492  *
493  * @kvm:        The KVM pointer
494  * @guest_ipa:  The IPA at which to insert the mapping
495  * @pa:         The physical address of the device
496  * @size:       The size of the mapping
497  * @writable:   Whether or not to create a writable mapping
498  */
499 int kvm_phys_addr_ioremap(struct kvm *kvm, phys_addr_t guest_ipa,
500                           phys_addr_t pa, unsigned long size, bool writable)
501 {
502         phys_addr_t addr;
503         int ret = 0;
504         struct kvm_mmu_memory_cache cache = { 0, __GFP_ZERO, NULL, };
505         struct kvm_pgtable *pgt = kvm->arch.mmu.pgt;
506         enum kvm_pgtable_prot prot = KVM_PGTABLE_PROT_DEVICE |
507                                      KVM_PGTABLE_PROT_R |
508                                      (writable ? KVM_PGTABLE_PROT_W : 0);
509
510         size += offset_in_page(guest_ipa);
511         guest_ipa &= PAGE_MASK;
512
513         for (addr = guest_ipa; addr < guest_ipa + size; addr += PAGE_SIZE) {
514                 ret = kvm_mmu_topup_memory_cache(&cache,
515                                                  kvm_mmu_cache_min_pages(kvm));
516                 if (ret)
517                         break;
518
519                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
520                 ret = kvm_pgtable_stage2_map(pgt, addr, PAGE_SIZE, pa, prot,
521                                              &cache);
522                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
523                 if (ret)
524                         break;
525
526                 pa += PAGE_SIZE;
527         }
528
529         kvm_mmu_free_memory_cache(&cache);
530         return ret;
531 }
532
533 /**
534  * stage2_wp_range() - write protect stage2 memory region range
535  * @mmu:        The KVM stage-2 MMU pointer
536  * @addr:       Start address of range
537  * @end:        End address of range
538  */
539 static void stage2_wp_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
540 {
541         struct kvm *kvm = mmu->kvm;
542         stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, kvm_pgtable_stage2_wrprotect);
543 }
544
545 /**
546  * kvm_mmu_wp_memory_region() - write protect stage 2 entries for memory slot
547  * @kvm:        The KVM pointer
548  * @slot:       The memory slot to write protect
549  *
550  * Called to start logging dirty pages after memory region
551  * KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES operation is called. After this function returns
552  * all present PUD, PMD and PTEs are write protected in the memory region.
553  * Afterwards read of dirty page log can be called.
554  *
555  * Acquires kvm_mmu_lock. Called with kvm->slots_lock mutex acquired,
556  * serializing operations for VM memory regions.
557  */
558 void kvm_mmu_wp_memory_region(struct kvm *kvm, int slot)
559 {
560         struct kvm_memslots *slots = kvm_memslots(kvm);
561         struct kvm_memory_slot *memslot = id_to_memslot(slots, slot);
562         phys_addr_t start, end;
563
564         if (WARN_ON_ONCE(!memslot))
565                 return;
566
567         start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
568         end = (memslot->base_gfn + memslot->npages) << PAGE_SHIFT;
569
570         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
571         stage2_wp_range(&kvm->arch.mmu, start, end);
572         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
573         kvm_flush_remote_tlbs(kvm);
574 }
575
576 /**
577  * kvm_mmu_write_protect_pt_masked() - write protect dirty pages
578  * @kvm:        The KVM pointer
579  * @slot:       The memory slot associated with mask
580  * @gfn_offset: The gfn offset in memory slot
581  * @mask:       The mask of dirty pages at offset 'gfn_offset' in this memory
582  *              slot to be write protected
583  *
584  * Walks bits set in mask write protects the associated pte's. Caller must
585  * acquire kvm_mmu_lock.
586  */
587 static void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
588                 struct kvm_memory_slot *slot,
589                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
590 {
591         phys_addr_t base_gfn = slot->base_gfn + gfn_offset;
592         phys_addr_t start = (base_gfn +  __ffs(mask)) << PAGE_SHIFT;
593         phys_addr_t end = (base_gfn + __fls(mask) + 1) << PAGE_SHIFT;
594
595         stage2_wp_range(&kvm->arch.mmu, start, end);
596 }
597
598 /*
599  * kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked - enable dirty logging for selected
600  * dirty pages.
601  *
602  * It calls kvm_mmu_write_protect_pt_masked to write protect selected pages to
603  * enable dirty logging for them.
604  */
605 void kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
606                 struct kvm_memory_slot *slot,
607                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
608 {
609         kvm_mmu_write_protect_pt_masked(kvm, slot, gfn_offset, mask);
610 }
611
612 static void clean_dcache_guest_page(kvm_pfn_t pfn, unsigned long size)
613 {
614         __clean_dcache_guest_page(pfn, size);
615 }
616
617 static void invalidate_icache_guest_page(kvm_pfn_t pfn, unsigned long size)
618 {
619         __invalidate_icache_guest_page(pfn, size);
620 }
621
622 static void kvm_send_hwpoison_signal(unsigned long address, short lsb)
623 {
624         send_sig_mceerr(BUS_MCEERR_AR, (void __user *)address, lsb, current);
625 }
626
627 static bool fault_supports_stage2_huge_mapping(struct kvm_memory_slot *memslot,
628                                                unsigned long hva,
629                                                unsigned long map_size)
630 {
631         gpa_t gpa_start;
632         hva_t uaddr_start, uaddr_end;
633         size_t size;
634
635         /* The memslot and the VMA are guaranteed to be aligned to PAGE_SIZE */
636         if (map_size == PAGE_SIZE)
637                 return true;
638
639         size = memslot->npages * PAGE_SIZE;
640
641         gpa_start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
642
643         uaddr_start = memslot->userspace_addr;
644         uaddr_end = uaddr_start + size;
645
646         /*
647          * Pages belonging to memslots that don't have the same alignment
648          * within a PMD/PUD for userspace and IPA cannot be mapped with stage-2
649          * PMD/PUD entries, because we'll end up mapping the wrong pages.
650          *
651          * Consider a layout like the following:
652          *
653          *    memslot->userspace_addr:
654          *    +-----+--------------------+--------------------+---+
655          *    |abcde|fgh  Stage-1 block  |    Stage-1 block tv|xyz|
656          *    +-----+--------------------+--------------------+---+
657          *
658          *    memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT:
659          *      +---+--------------------+--------------------+-----+
660          *      |abc|def  Stage-2 block  |    Stage-2 block   |tvxyz|
661          *      +---+--------------------+--------------------+-----+
662          *
663          * If we create those stage-2 blocks, we'll end up with this incorrect
664          * mapping:
665          *   d -> f
666          *   e -> g
667          *   f -> h
668          */
669         if ((gpa_start & (map_size - 1)) != (uaddr_start & (map_size - 1)))
670                 return false;
671
672         /*
673          * Next, let's make sure we're not trying to map anything not covered
674          * by the memslot. This means we have to prohibit block size mappings
675          * for the beginning and end of a non-block aligned and non-block sized
676          * memory slot (illustrated by the head and tail parts of the
677          * userspace view above containing pages 'abcde' and 'xyz',
678          * respectively).
679          *
680          * Note that it doesn't matter if we do the check using the
681          * userspace_addr or the base_gfn, as both are equally aligned (per
682          * the check above) and equally sized.
683          */
684         return (hva & ~(map_size - 1)) >= uaddr_start &&
685                (hva & ~(map_size - 1)) + map_size <= uaddr_end;
686 }
687
688 /*
689  * Check if the given hva is backed by a transparent huge page (THP) and
690  * whether it can be mapped using block mapping in stage2. If so, adjust
691  * the stage2 PFN and IPA accordingly. Only PMD_SIZE THPs are currently
692  * supported. This will need to be updated to support other THP sizes.
693  *
694  * Returns the size of the mapping.
695  */
696 static unsigned long
697 transparent_hugepage_adjust(struct kvm_memory_slot *memslot,
698                             unsigned long hva, kvm_pfn_t *pfnp,
699                             phys_addr_t *ipap)
700 {
701         kvm_pfn_t pfn = *pfnp;
702
703         /*
704          * Make sure the adjustment is done only for THP pages. Also make
705          * sure that the HVA and IPA are sufficiently aligned and that the
706          * block map is contained within the memslot.
707          */
708         if (kvm_is_transparent_hugepage(pfn) &&
709             fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PMD_SIZE)) {
710                 /*
711                  * The address we faulted on is backed by a transparent huge
712                  * page.  However, because we map the compound huge page and
713                  * not the individual tail page, we need to transfer the
714                  * refcount to the head page.  We have to be careful that the
715                  * THP doesn't start to split while we are adjusting the
716                  * refcounts.
717                  *
718                  * We are sure this doesn't happen, because mmu_notifier_retry
719                  * was successful and we are holding the mmu_lock, so if this
720                  * THP is trying to split, it will be blocked in the mmu
721                  * notifier before touching any of the pages, specifically
722                  * before being able to call __split_huge_page_refcount().
723                  *
724                  * We can therefore safely transfer the refcount from PG_tail
725                  * to PG_head and switch the pfn from a tail page to the head
726                  * page accordingly.
727                  */
728                 *ipap &= PMD_MASK;
729                 kvm_release_pfn_clean(pfn);
730                 pfn &= ~(PTRS_PER_PMD - 1);
731                 kvm_get_pfn(pfn);
732                 *pfnp = pfn;
733
734                 return PMD_SIZE;
735         }
736
737         /* Use page mapping if we cannot use block mapping. */
738         return PAGE_SIZE;
739 }
740
741 static int user_mem_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa,
742                           struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long hva,
743                           unsigned long fault_status)
744 {
745         int ret = 0;
746         bool write_fault, writable, force_pte = false;
747         bool exec_fault;
748         bool device = false;
749         unsigned long mmu_seq;
750         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
751         struct kvm_mmu_memory_cache *memcache = &vcpu->arch.mmu_page_cache;
752         struct vm_area_struct *vma;
753         short vma_shift;
754         gfn_t gfn;
755         kvm_pfn_t pfn;
756         bool logging_active = memslot_is_logging(memslot);
757         unsigned long vma_pagesize;
758         enum kvm_pgtable_prot prot = KVM_PGTABLE_PROT_R;
759         struct kvm_pgtable *pgt;
760
761         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
762         exec_fault = kvm_vcpu_trap_is_exec_fault(vcpu);
763         VM_BUG_ON(write_fault && exec_fault);
764
765         if (fault_status == FSC_PERM && !write_fault && !exec_fault) {
766                 kvm_err("Unexpected L2 read permission error\n");
767                 return -EFAULT;
768         }
769
770         /* Let's check if we will get back a huge page backed by hugetlbfs */
771         mmap_read_lock(current->mm);
772         vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, hva + 1);
773         if (unlikely(!vma)) {
774                 kvm_err("Failed to find VMA for hva 0x%lx\n", hva);
775                 mmap_read_unlock(current->mm);
776                 return -EFAULT;
777         }
778
779         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
780                 vma_shift = huge_page_shift(hstate_vma(vma));
781         else
782                 vma_shift = PAGE_SHIFT;
783
784         if (logging_active ||
785             (vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
786                 force_pte = true;
787                 vma_shift = PAGE_SHIFT;
788         }
789
790         switch (vma_shift) {
791 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
792         case PUD_SHIFT:
793                 if (fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PUD_SIZE))
794                         break;
795                 fallthrough;
796 #endif
797         case CONT_PMD_SHIFT:
798                 vma_shift = PMD_SHIFT;
799                 fallthrough;
800         case PMD_SHIFT:
801                 if (fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PMD_SIZE))
802                         break;
803                 fallthrough;
804         case CONT_PTE_SHIFT:
805                 vma_shift = PAGE_SHIFT;
806                 force_pte = true;
807                 fallthrough;
808         case PAGE_SHIFT:
809                 break;
810         default:
811                 WARN_ONCE(1, "Unknown vma_shift %d", vma_shift);
812         }
813
814         vma_pagesize = 1UL << vma_shift;
815         if (vma_pagesize == PMD_SIZE || vma_pagesize == PUD_SIZE)
816                 fault_ipa &= ~(vma_pagesize - 1);
817
818         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
819         mmap_read_unlock(current->mm);
820
821         /*
822          * Permission faults just need to update the existing leaf entry,
823          * and so normally don't require allocations from the memcache. The
824          * only exception to this is when dirty logging is enabled at runtime
825          * and a write fault needs to collapse a block entry into a table.
826          */
827         if (fault_status != FSC_PERM || (logging_active && write_fault)) {
828                 ret = kvm_mmu_topup_memory_cache(memcache,
829                                                  kvm_mmu_cache_min_pages(kvm));
830                 if (ret)
831                         return ret;
832         }
833
834         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
835         /*
836          * Ensure the read of mmu_notifier_seq happens before we call
837          * gfn_to_pfn_prot (which calls get_user_pages), so that we don't risk
838          * the page we just got a reference to gets unmapped before we have a
839          * chance to grab the mmu_lock, which ensure that if the page gets
840          * unmapped afterwards, the call to kvm_unmap_hva will take it away
841          * from us again properly. This smp_rmb() interacts with the smp_wmb()
842          * in kvm_mmu_notifier_invalidate_<page|range_end>.
843          */
844         smp_rmb();
845
846         pfn = gfn_to_pfn_prot(kvm, gfn, write_fault, &writable);
847         if (pfn == KVM_PFN_ERR_HWPOISON) {
848                 kvm_send_hwpoison_signal(hva, vma_shift);
849                 return 0;
850         }
851         if (is_error_noslot_pfn(pfn))
852                 return -EFAULT;
853
854         if (kvm_is_device_pfn(pfn)) {
855                 device = true;
856                 force_pte = true;
857         } else if (logging_active && !write_fault) {
858                 /*
859                  * Only actually map the page as writable if this was a write
860                  * fault.
861                  */
862                 writable = false;
863         }
864
865         if (exec_fault && device)
866                 return -ENOEXEC;
867
868         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
869         pgt = vcpu->arch.hw_mmu->pgt;
870         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
871                 goto out_unlock;
872
873         /*
874          * If we are not forced to use page mapping, check if we are
875          * backed by a THP and thus use block mapping if possible.
876          */
877         if (vma_pagesize == PAGE_SIZE && !force_pte)
878                 vma_pagesize = transparent_hugepage_adjust(memslot, hva,
879                                                            &pfn, &fault_ipa);
880         if (writable) {
881                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_W;
882                 kvm_set_pfn_dirty(pfn);
883                 mark_page_dirty(kvm, gfn);
884         }
885
886         if (fault_status != FSC_PERM && !device)
887                 clean_dcache_guest_page(pfn, vma_pagesize);
888
889         if (exec_fault) {
890                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_X;
891                 invalidate_icache_guest_page(pfn, vma_pagesize);
892         }
893
894         if (device)
895                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_DEVICE;
896         else if (cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_CACHE_DIC))
897                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_X;
898
899         if (fault_status == FSC_PERM && !(logging_active && writable)) {
900                 ret = kvm_pgtable_stage2_relax_perms(pgt, fault_ipa, prot);
901         } else {
902                 ret = kvm_pgtable_stage2_map(pgt, fault_ipa, vma_pagesize,
903                                              __pfn_to_phys(pfn), prot,
904                                              memcache);
905         }
906
907 out_unlock:
908         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
909         kvm_set_pfn_accessed(pfn);
910         kvm_release_pfn_clean(pfn);
911         return ret;
912 }
913
914 /* Resolve the access fault by making the page young again. */
915 static void handle_access_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa)
916 {
917         pte_t pte;
918         kvm_pte_t kpte;
919         struct kvm_s2_mmu *mmu;
920
921         trace_kvm_access_fault(fault_ipa);
922
923         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
924         mmu = vcpu->arch.hw_mmu;
925         kpte = kvm_pgtable_stage2_mkyoung(mmu->pgt, fault_ipa);
926         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
927
928         pte = __pte(kpte);
929         if (pte_valid(pte))
930                 kvm_set_pfn_accessed(pte_pfn(pte));
931 }
932
933 /**
934  * kvm_handle_guest_abort - handles all 2nd stage aborts
935  * @vcpu:       the VCPU pointer
936  *
937  * Any abort that gets to the host is almost guaranteed to be caused by a
938  * missing second stage translation table entry, which can mean that either the
939  * guest simply needs more memory and we must allocate an appropriate page or it
940  * can mean that the guest tried to access I/O memory, which is emulated by user
941  * space. The distinction is based on the IPA causing the fault and whether this
942  * memory region has been registered as standard RAM by user space.
943  */
944 int kvm_handle_guest_abort(struct kvm_vcpu *vcpu)
945 {
946         unsigned long fault_status;
947         phys_addr_t fault_ipa;
948         struct kvm_memory_slot *memslot;
949         unsigned long hva;
950         bool is_iabt, write_fault, writable;
951         gfn_t gfn;
952         int ret, idx;
953
954         fault_status = kvm_vcpu_trap_get_fault_type(vcpu);
955
956         fault_ipa = kvm_vcpu_get_fault_ipa(vcpu);
957         is_iabt = kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu);
958
959         /* Synchronous External Abort? */
960         if (kvm_vcpu_abt_issea(vcpu)) {
961                 /*
962                  * For RAS the host kernel may handle this abort.
963                  * There is no need to pass the error into the guest.
964                  */
965                 if (kvm_handle_guest_sea(fault_ipa, kvm_vcpu_get_esr(vcpu)))
966                         kvm_inject_vabt(vcpu);
967
968                 return 1;
969         }
970
971         trace_kvm_guest_fault(*vcpu_pc(vcpu), kvm_vcpu_get_esr(vcpu),
972                               kvm_vcpu_get_hfar(vcpu), fault_ipa);
973
974         /* Check the stage-2 fault is trans. fault or write fault */
975         if (fault_status != FSC_FAULT && fault_status != FSC_PERM &&
976             fault_status != FSC_ACCESS) {
977                 kvm_err("Unsupported FSC: EC=%#x xFSC=%#lx ESR_EL2=%#lx\n",
978                         kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu),
979                         (unsigned long)kvm_vcpu_trap_get_fault(vcpu),
980                         (unsigned long)kvm_vcpu_get_esr(vcpu));
981                 return -EFAULT;
982         }
983
984         idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
985
986         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
987         memslot = gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gfn);
988         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(memslot, gfn, &writable);
989         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
990         if (kvm_is_error_hva(hva) || (write_fault && !writable)) {
991                 /*
992                  * The guest has put either its instructions or its page-tables
993                  * somewhere it shouldn't have. Userspace won't be able to do
994                  * anything about this (there's no syndrome for a start), so
995                  * re-inject the abort back into the guest.
996                  */
997                 if (is_iabt) {
998                         ret = -ENOEXEC;
999                         goto out;
1000                 }
1001
1002                 if (kvm_vcpu_abt_iss1tw(vcpu)) {
1003                         kvm_inject_dabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1004                         ret = 1;
1005                         goto out_unlock;
1006                 }
1007
1008                 /*
1009                  * Check for a cache maintenance operation. Since we
1010                  * ended-up here, we know it is outside of any memory
1011                  * slot. But we can't find out if that is for a device,
1012                  * or if the guest is just being stupid. The only thing
1013                  * we know for sure is that this range cannot be cached.
1014                  *
1015                  * So let's assume that the guest is just being
1016                  * cautious, and skip the instruction.
1017                  */
1018                 if (kvm_is_error_hva(hva) && kvm_vcpu_dabt_is_cm(vcpu)) {
1019                         kvm_skip_instr(vcpu, kvm_vcpu_trap_il_is32bit(vcpu));
1020                         ret = 1;
1021                         goto out_unlock;
1022                 }
1023
1024                 /*
1025                  * The IPA is reported as [MAX:12], so we need to
1026                  * complement it with the bottom 12 bits from the
1027                  * faulting VA. This is always 12 bits, irrespective
1028                  * of the page size.
1029                  */
1030                 fault_ipa |= kvm_vcpu_get_hfar(vcpu) & ((1 << 12) - 1);
1031                 ret = io_mem_abort(vcpu, fault_ipa);
1032                 goto out_unlock;
1033         }
1034
1035         /* Userspace should not be able to register out-of-bounds IPAs */
1036         VM_BUG_ON(fault_ipa >= kvm_phys_size(vcpu->kvm));
1037
1038         if (fault_status == FSC_ACCESS) {
1039                 handle_access_fault(vcpu, fault_ipa);
1040                 ret = 1;
1041                 goto out_unlock;
1042         }
1043
1044         ret = user_mem_abort(vcpu, fault_ipa, memslot, hva, fault_status);
1045         if (ret == 0)
1046                 ret = 1;
1047 out:
1048         if (ret == -ENOEXEC) {
1049                 kvm_inject_pabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1050                 ret = 1;
1051         }
1052 out_unlock:
1053         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, idx);
1054         return ret;
1055 }
1056
1057 static int handle_hva_to_gpa(struct kvm *kvm,
1058                              unsigned long start,
1059                              unsigned long end,
1060                              int (*handler)(struct kvm *kvm,
1061                                             gpa_t gpa, u64 size,
1062                                             void *data),
1063                              void *data)
1064 {
1065         struct kvm_memslots *slots;
1066         struct kvm_memory_slot *memslot;
1067         int ret = 0;
1068
1069         slots = kvm_memslots(kvm);
1070
1071         /* we only care about the pages that the guest sees */
1072         kvm_for_each_memslot(memslot, slots) {
1073                 unsigned long hva_start, hva_end;
1074                 gfn_t gpa;
1075
1076                 hva_start = max(start, memslot->userspace_addr);
1077                 hva_end = min(end, memslot->userspace_addr +
1078                                         (memslot->npages << PAGE_SHIFT));
1079                 if (hva_start >= hva_end)
1080                         continue;
1081
1082                 gpa = hva_to_gfn_memslot(hva_start, memslot) << PAGE_SHIFT;
1083                 ret |= handler(kvm, gpa, (u64)(hva_end - hva_start), data);
1084         }
1085
1086         return ret;
1087 }
1088
1089 static int kvm_unmap_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, u64 size, void *data)
1090 {
1091         unsigned flags = *(unsigned *)data;
1092         bool may_block = flags & MMU_NOTIFIER_RANGE_BLOCKABLE;
1093
1094         __unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, gpa, size, may_block);
1095         return 0;
1096 }
1097
1098 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm,
1099                         unsigned long start, unsigned long end, unsigned flags)
1100 {
1101         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1102                 return 0;
1103
1104         trace_kvm_unmap_hva_range(start, end);
1105         handle_hva_to_gpa(kvm, start, end, &kvm_unmap_hva_handler, &flags);
1106         return 0;
1107 }
1108
1109 static int kvm_set_spte_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, u64 size, void *data)
1110 {
1111         kvm_pfn_t *pfn = (kvm_pfn_t *)data;
1112
1113         WARN_ON(size != PAGE_SIZE);
1114
1115         /*
1116          * The MMU notifiers will have unmapped a huge PMD before calling
1117          * ->change_pte() (which in turn calls kvm_set_spte_hva()) and
1118          * therefore we never need to clear out a huge PMD through this
1119          * calling path and a memcache is not required.
1120          */
1121         kvm_pgtable_stage2_map(kvm->arch.mmu.pgt, gpa, PAGE_SIZE,
1122                                __pfn_to_phys(*pfn), KVM_PGTABLE_PROT_R, NULL);
1123         return 0;
1124 }
1125
1126 int kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte)
1127 {
1128         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
1129         kvm_pfn_t pfn = pte_pfn(pte);
1130
1131         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1132                 return 0;
1133
1134         trace_kvm_set_spte_hva(hva);
1135
1136         /*
1137          * We've moved a page around, probably through CoW, so let's treat it
1138          * just like a translation fault and clean the cache to the PoC.
1139          */
1140         clean_dcache_guest_page(pfn, PAGE_SIZE);
1141         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_set_spte_handler, &pfn);
1142         return 0;
1143 }
1144
1145 static int kvm_age_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, u64 size, void *data)
1146 {
1147         pte_t pte;
1148         kvm_pte_t kpte;
1149
1150         WARN_ON(size != PAGE_SIZE && size != PMD_SIZE && size != PUD_SIZE);
1151         kpte = kvm_pgtable_stage2_mkold(kvm->arch.mmu.pgt, gpa);
1152         pte = __pte(kpte);
1153         return pte_valid(pte) && pte_young(pte);
1154 }
1155
1156 static int kvm_test_age_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, u64 size, void *data)
1157 {
1158         WARN_ON(size != PAGE_SIZE && size != PMD_SIZE && size != PUD_SIZE);
1159         return kvm_pgtable_stage2_is_young(kvm->arch.mmu.pgt, gpa);
1160 }
1161
1162 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end)
1163 {
1164         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1165                 return 0;
1166         trace_kvm_age_hva(start, end);
1167         return handle_hva_to_gpa(kvm, start, end, kvm_age_hva_handler, NULL);
1168 }
1169
1170 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1171 {
1172         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1173                 return 0;
1174         trace_kvm_test_age_hva(hva);
1175         return handle_hva_to_gpa(kvm, hva, hva + PAGE_SIZE,
1176                                  kvm_test_age_hva_handler, NULL);
1177 }
1178
1179 phys_addr_t kvm_mmu_get_httbr(void)
1180 {
1181         return __pa(hyp_pgtable->pgd);
1182 }
1183
1184 phys_addr_t kvm_get_idmap_vector(void)
1185 {
1186         return hyp_idmap_vector;
1187 }
1188
1189 static int kvm_map_idmap_text(void)
1190 {
1191         unsigned long size = hyp_idmap_end - hyp_idmap_start;
1192         int err = __create_hyp_mappings(hyp_idmap_start, size, hyp_idmap_start,
1193                                         PAGE_HYP_EXEC);
1194         if (err)
1195                 kvm_err("Failed to idmap %lx-%lx\n",
1196                         hyp_idmap_start, hyp_idmap_end);
1197
1198         return err;
1199 }
1200
1201 int kvm_mmu_init(void)
1202 {
1203         int err;
1204         u32 hyp_va_bits;
1205
1206         hyp_idmap_start = __pa_symbol(__hyp_idmap_text_start);
1207         hyp_idmap_start = ALIGN_DOWN(hyp_idmap_start, PAGE_SIZE);
1208         hyp_idmap_end = __pa_symbol(__hyp_idmap_text_end);
1209         hyp_idmap_end = ALIGN(hyp_idmap_end, PAGE_SIZE);
1210         hyp_idmap_vector = __pa_symbol(__kvm_hyp_init);
1211
1212         /*
1213          * We rely on the linker script to ensure at build time that the HYP
1214          * init code does not cross a page boundary.
1215          */
1216         BUG_ON((hyp_idmap_start ^ (hyp_idmap_end - 1)) & PAGE_MASK);
1217
1218         hyp_va_bits = 64 - ((idmap_t0sz & TCR_T0SZ_MASK) >> TCR_T0SZ_OFFSET);
1219         kvm_debug("Using %u-bit virtual addresses at EL2\n", hyp_va_bits);
1220         kvm_debug("IDMAP page: %lx\n", hyp_idmap_start);
1221         kvm_debug("HYP VA range: %lx:%lx\n",
1222                   kern_hyp_va(PAGE_OFFSET),
1223                   kern_hyp_va((unsigned long)high_memory - 1));
1224
1225         if (hyp_idmap_start >= kern_hyp_va(PAGE_OFFSET) &&
1226             hyp_idmap_start <  kern_hyp_va((unsigned long)high_memory - 1) &&
1227             hyp_idmap_start != (unsigned long)__hyp_idmap_text_start) {
1228                 /*
1229                  * The idmap page is intersecting with the VA space,
1230                  * it is not safe to continue further.
1231                  */
1232                 kvm_err("IDMAP intersecting with HYP VA, unable to continue\n");
1233                 err = -EINVAL;
1234                 goto out;
1235         }
1236
1237         hyp_pgtable = kzalloc(sizeof(*hyp_pgtable), GFP_KERNEL);
1238         if (!hyp_pgtable) {
1239                 kvm_err("Hyp mode page-table not allocated\n");
1240                 err = -ENOMEM;
1241                 goto out;
1242         }
1243
1244         err = kvm_pgtable_hyp_init(hyp_pgtable, hyp_va_bits);
1245         if (err)
1246                 goto out_free_pgtable;
1247
1248         err = kvm_map_idmap_text();
1249         if (err)
1250                 goto out_destroy_pgtable;
1251
1252         io_map_base = hyp_idmap_start;
1253         return 0;
1254
1255 out_destroy_pgtable:
1256         kvm_pgtable_hyp_destroy(hyp_pgtable);
1257 out_free_pgtable:
1258         kfree(hyp_pgtable);
1259         hyp_pgtable = NULL;
1260 out:
1261         return err;
1262 }
1263
1264 void kvm_arch_commit_memory_region(struct kvm *kvm,
1265                                    const struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1266                                    struct kvm_memory_slot *old,
1267                                    const struct kvm_memory_slot *new,
1268                                    enum kvm_mr_change change)
1269 {
1270         /*
1271          * At this point memslot has been committed and there is an
1272          * allocated dirty_bitmap[], dirty pages will be tracked while the
1273          * memory slot is write protected.
1274          */
1275         if (change != KVM_MR_DELETE && mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
1276                 /*
1277                  * If we're with initial-all-set, we don't need to write
1278                  * protect any pages because they're all reported as dirty.
1279                  * Huge pages and normal pages will be write protect gradually.
1280                  */
1281                 if (!kvm_dirty_log_manual_protect_and_init_set(kvm)) {
1282                         kvm_mmu_wp_memory_region(kvm, mem->slot);
1283                 }
1284         }
1285 }
1286
1287 int kvm_arch_prepare_memory_region(struct kvm *kvm,
1288                                    struct kvm_memory_slot *memslot,
1289                                    const struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1290                                    enum kvm_mr_change change)
1291 {
1292         hva_t hva = mem->userspace_addr;
1293         hva_t reg_end = hva + mem->memory_size;
1294         bool writable = !(mem->flags & KVM_MEM_READONLY);
1295         int ret = 0;
1296
1297         if (change != KVM_MR_CREATE && change != KVM_MR_MOVE &&
1298                         change != KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1299                 return 0;
1300
1301         /*
1302          * Prevent userspace from creating a memory region outside of the IPA
1303          * space addressable by the KVM guest IPA space.
1304          */
1305         if (memslot->base_gfn + memslot->npages >=
1306             (kvm_phys_size(kvm) >> PAGE_SHIFT))
1307                 return -EFAULT;
1308
1309         mmap_read_lock(current->mm);
1310         /*
1311          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
1312          * between them, so iterate over all of them to find out if we can map
1313          * any of them right now.
1314          *
1315          *     +--------------------------------------------+
1316          * +---------------+----------------+   +----------------+
1317          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
1318          * +---------------+----------------+   +----------------+
1319          *     |               memory region                |
1320          *     +--------------------------------------------+
1321          */
1322         do {
1323                 struct vm_area_struct *vma = find_vma(current->mm, hva);
1324                 hva_t vm_start, vm_end;
1325
1326                 if (!vma || vma->vm_start >= reg_end)
1327                         break;
1328
1329                 /*
1330                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
1331                  */
1332                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
1333                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
1334
1335                 if (vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
1336                         gpa_t gpa = mem->guest_phys_addr +
1337                                     (vm_start - mem->userspace_addr);
1338                         phys_addr_t pa;
1339
1340                         pa = (phys_addr_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
1341                         pa += vm_start - vma->vm_start;
1342
1343                         /* IO region dirty page logging not allowed */
1344                         if (memslot->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
1345                                 ret = -EINVAL;
1346                                 goto out;
1347                         }
1348
1349                         ret = kvm_phys_addr_ioremap(kvm, gpa, pa,
1350                                                     vm_end - vm_start,
1351                                                     writable);
1352                         if (ret)
1353                                 break;
1354                 }
1355                 hva = vm_end;
1356         } while (hva < reg_end);
1357
1358         if (change == KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1359                 goto out;
1360
1361         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1362         if (ret)
1363                 unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, mem->guest_phys_addr, mem->memory_size);
1364         else if (!cpus_have_final_cap(ARM64_HAS_STAGE2_FWB))
1365                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
1366         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1367 out:
1368         mmap_read_unlock(current->mm);
1369         return ret;
1370 }
1371
1372 void kvm_arch_free_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
1373 {
1374 }
1375
1376 void kvm_arch_memslots_updated(struct kvm *kvm, u64 gen)
1377 {
1378 }
1379
1380 void kvm_arch_flush_shadow_all(struct kvm *kvm)
1381 {
1382         kvm_free_stage2_pgd(&kvm->arch.mmu);
1383 }
1384
1385 void kvm_arch_flush_shadow_memslot(struct kvm *kvm,
1386                                    struct kvm_memory_slot *slot)
1387 {
1388         gpa_t gpa = slot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1389         phys_addr_t size = slot->npages << PAGE_SHIFT;
1390
1391         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1392         unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, gpa, size);
1393         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1394 }
1395
1396 /*
1397  * See note at ARMv7 ARM B1.14.4 (TL;DR: S/W ops are not easily virtualized).
1398  *
1399  * Main problems:
1400  * - S/W ops are local to a CPU (not broadcast)
1401  * - We have line migration behind our back (speculation)
1402  * - System caches don't support S/W at all (damn!)
1403  *
1404  * In the face of the above, the best we can do is to try and convert
1405  * S/W ops to VA ops. Because the guest is not allowed to infer the
1406  * S/W to PA mapping, it can only use S/W to nuke the whole cache,
1407  * which is a rather good thing for us.
1408  *
1409  * Also, it is only used when turning caches on/off ("The expected
1410  * usage of the cache maintenance instructions that operate by set/way
1411  * is associated with the cache maintenance instructions associated
1412  * with the powerdown and powerup of caches, if this is required by
1413  * the implementation.").
1414  *
1415  * We use the following policy:
1416  *
1417  * - If we trap a S/W operation, we enable VM trapping to detect
1418  *   caches being turned on/off, and do a full clean.
1419  *
1420  * - We flush the caches on both caches being turned on and off.
1421  *
1422  * - Once the caches are enabled, we stop trapping VM ops.
1423  */
1424 void kvm_set_way_flush(struct kvm_vcpu *vcpu)
1425 {
1426         unsigned long hcr = *vcpu_hcr(vcpu);
1427
1428         /*
1429          * If this is the first time we do a S/W operation
1430          * (i.e. HCR_TVM not set) flush the whole memory, and set the
1431          * VM trapping.
1432          *
1433          * Otherwise, rely on the VM trapping to wait for the MMU +
1434          * Caches to be turned off. At that point, we'll be able to
1435          * clean the caches again.
1436          */
1437         if (!(hcr & HCR_TVM)) {
1438                 trace_kvm_set_way_flush(*vcpu_pc(vcpu),
1439                                         vcpu_has_cache_enabled(vcpu));
1440                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1441                 *vcpu_hcr(vcpu) = hcr | HCR_TVM;
1442         }
1443 }
1444
1445 void kvm_toggle_cache(struct kvm_vcpu *vcpu, bool was_enabled)
1446 {
1447         bool now_enabled = vcpu_has_cache_enabled(vcpu);
1448
1449         /*
1450          * If switching the MMU+caches on, need to invalidate the caches.
1451          * If switching it off, need to clean the caches.
1452          * Clean + invalidate does the trick always.
1453          */
1454         if (now_enabled != was_enabled)
1455                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1456
1457         /* Caches are now on, stop trapping VM ops (until a S/W op) */
1458         if (now_enabled)
1459                 *vcpu_hcr(vcpu) &= ~HCR_TVM;
1460
1461         trace_kvm_toggle_cache(*vcpu_pc(vcpu), was_enabled, now_enabled);
1462 }