clk: baikal-t1: Convert to platform device driver
[platform/kernel/linux-starfive.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_rwlock_write(&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->stat.generic.remote_tlb_flush_requests;
84         kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid, &kvm->arch.mmu);
85 }
86
87 static bool kvm_is_device_pfn(unsigned long pfn)
88 {
89         return !pfn_is_map_memory(pfn);
90 }
91
92 static void *stage2_memcache_zalloc_page(void *arg)
93 {
94         struct kvm_mmu_memory_cache *mc = arg;
95
96         /* Allocated with __GFP_ZERO, so no need to zero */
97         return kvm_mmu_memory_cache_alloc(mc);
98 }
99
100 static void *kvm_host_zalloc_pages_exact(size_t size)
101 {
102         return alloc_pages_exact(size, GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO);
103 }
104
105 static void kvm_host_get_page(void *addr)
106 {
107         get_page(virt_to_page(addr));
108 }
109
110 static void kvm_host_put_page(void *addr)
111 {
112         put_page(virt_to_page(addr));
113 }
114
115 static int kvm_host_page_count(void *addr)
116 {
117         return page_count(virt_to_page(addr));
118 }
119
120 static phys_addr_t kvm_host_pa(void *addr)
121 {
122         return __pa(addr);
123 }
124
125 static void *kvm_host_va(phys_addr_t phys)
126 {
127         return __va(phys);
128 }
129
130 static void clean_dcache_guest_page(void *va, size_t size)
131 {
132         __clean_dcache_guest_page(va, size);
133 }
134
135 static void invalidate_icache_guest_page(void *va, size_t size)
136 {
137         __invalidate_icache_guest_page(va, size);
138 }
139
140 /*
141  * Unmapping vs dcache management:
142  *
143  * If a guest maps certain memory pages as uncached, all writes will
144  * bypass the data cache and go directly to RAM.  However, the CPUs
145  * can still speculate reads (not writes) and fill cache lines with
146  * data.
147  *
148  * Those cache lines will be *clean* cache lines though, so a
149  * clean+invalidate operation is equivalent to an invalidate
150  * operation, because no cache lines are marked dirty.
151  *
152  * Those clean cache lines could be filled prior to an uncached write
153  * by the guest, and the cache coherent IO subsystem would therefore
154  * end up writing old data to disk.
155  *
156  * This is why right after unmapping a page/section and invalidating
157  * the corresponding TLBs, we flush to make sure the IO subsystem will
158  * never hit in the cache.
159  *
160  * This is all avoided on systems that have ARM64_HAS_STAGE2_FWB, as
161  * we then fully enforce cacheability of RAM, no matter what the guest
162  * does.
163  */
164 /**
165  * unmap_stage2_range -- Clear stage2 page table entries to unmap a range
166  * @mmu:   The KVM stage-2 MMU pointer
167  * @start: The intermediate physical base address of the range to unmap
168  * @size:  The size of the area to unmap
169  * @may_block: Whether or not we are permitted to block
170  *
171  * Clear a range of stage-2 mappings, lowering the various ref-counts.  Must
172  * be called while holding mmu_lock (unless for freeing the stage2 pgd before
173  * destroying the VM), otherwise another faulting VCPU may come in and mess
174  * with things behind our backs.
175  */
176 static void __unmap_stage2_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t start, u64 size,
177                                  bool may_block)
178 {
179         struct kvm *kvm = kvm_s2_mmu_to_kvm(mmu);
180         phys_addr_t end = start + size;
181
182         lockdep_assert_held_write(&kvm->mmu_lock);
183         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
184         WARN_ON(stage2_apply_range(kvm, start, end, kvm_pgtable_stage2_unmap,
185                                    may_block));
186 }
187
188 static void unmap_stage2_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t start, u64 size)
189 {
190         __unmap_stage2_range(mmu, start, size, true);
191 }
192
193 static void stage2_flush_memslot(struct kvm *kvm,
194                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
195 {
196         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
197         phys_addr_t end = addr + PAGE_SIZE * memslot->npages;
198
199         stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, kvm_pgtable_stage2_flush);
200 }
201
202 /**
203  * stage2_flush_vm - Invalidate cache for pages mapped in stage 2
204  * @kvm: The struct kvm pointer
205  *
206  * Go through the stage 2 page tables and invalidate any cache lines
207  * backing memory already mapped to the VM.
208  */
209 static void stage2_flush_vm(struct kvm *kvm)
210 {
211         struct kvm_memslots *slots;
212         struct kvm_memory_slot *memslot;
213         int idx, bkt;
214
215         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
216         write_lock(&kvm->mmu_lock);
217
218         slots = kvm_memslots(kvm);
219         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, slots)
220                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
221
222         write_unlock(&kvm->mmu_lock);
223         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
224 }
225
226 /**
227  * free_hyp_pgds - free Hyp-mode page tables
228  */
229 void free_hyp_pgds(void)
230 {
231         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
232         if (hyp_pgtable) {
233                 kvm_pgtable_hyp_destroy(hyp_pgtable);
234                 kfree(hyp_pgtable);
235                 hyp_pgtable = NULL;
236         }
237         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
238 }
239
240 static bool kvm_host_owns_hyp_mappings(void)
241 {
242         if (is_kernel_in_hyp_mode())
243                 return false;
244
245         if (static_branch_likely(&kvm_protected_mode_initialized))
246                 return false;
247
248         /*
249          * This can happen at boot time when __create_hyp_mappings() is called
250          * after the hyp protection has been enabled, but the static key has
251          * not been flipped yet.
252          */
253         if (!hyp_pgtable && is_protected_kvm_enabled())
254                 return false;
255
256         WARN_ON(!hyp_pgtable);
257
258         return true;
259 }
260
261 int __create_hyp_mappings(unsigned long start, unsigned long size,
262                           unsigned long phys, enum kvm_pgtable_prot prot)
263 {
264         int err;
265
266         if (WARN_ON(!kvm_host_owns_hyp_mappings()))
267                 return -EINVAL;
268
269         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
270         err = kvm_pgtable_hyp_map(hyp_pgtable, start, size, phys, prot);
271         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
272
273         return err;
274 }
275
276 static phys_addr_t kvm_kaddr_to_phys(void *kaddr)
277 {
278         if (!is_vmalloc_addr(kaddr)) {
279                 BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr));
280                 return __pa(kaddr);
281         } else {
282                 return page_to_phys(vmalloc_to_page(kaddr)) +
283                        offset_in_page(kaddr);
284         }
285 }
286
287 struct hyp_shared_pfn {
288         u64 pfn;
289         int count;
290         struct rb_node node;
291 };
292
293 static DEFINE_MUTEX(hyp_shared_pfns_lock);
294 static struct rb_root hyp_shared_pfns = RB_ROOT;
295
296 static struct hyp_shared_pfn *find_shared_pfn(u64 pfn, struct rb_node ***node,
297                                               struct rb_node **parent)
298 {
299         struct hyp_shared_pfn *this;
300
301         *node = &hyp_shared_pfns.rb_node;
302         *parent = NULL;
303         while (**node) {
304                 this = container_of(**node, struct hyp_shared_pfn, node);
305                 *parent = **node;
306                 if (this->pfn < pfn)
307                         *node = &((**node)->rb_left);
308                 else if (this->pfn > pfn)
309                         *node = &((**node)->rb_right);
310                 else
311                         return this;
312         }
313
314         return NULL;
315 }
316
317 static int share_pfn_hyp(u64 pfn)
318 {
319         struct rb_node **node, *parent;
320         struct hyp_shared_pfn *this;
321         int ret = 0;
322
323         mutex_lock(&hyp_shared_pfns_lock);
324         this = find_shared_pfn(pfn, &node, &parent);
325         if (this) {
326                 this->count++;
327                 goto unlock;
328         }
329
330         this = kzalloc(sizeof(*this), GFP_KERNEL);
331         if (!this) {
332                 ret = -ENOMEM;
333                 goto unlock;
334         }
335
336         this->pfn = pfn;
337         this->count = 1;
338         rb_link_node(&this->node, parent, node);
339         rb_insert_color(&this->node, &hyp_shared_pfns);
340         ret = kvm_call_hyp_nvhe(__pkvm_host_share_hyp, pfn, 1);
341 unlock:
342         mutex_unlock(&hyp_shared_pfns_lock);
343
344         return ret;
345 }
346
347 static int unshare_pfn_hyp(u64 pfn)
348 {
349         struct rb_node **node, *parent;
350         struct hyp_shared_pfn *this;
351         int ret = 0;
352
353         mutex_lock(&hyp_shared_pfns_lock);
354         this = find_shared_pfn(pfn, &node, &parent);
355         if (WARN_ON(!this)) {
356                 ret = -ENOENT;
357                 goto unlock;
358         }
359
360         this->count--;
361         if (this->count)
362                 goto unlock;
363
364         rb_erase(&this->node, &hyp_shared_pfns);
365         kfree(this);
366         ret = kvm_call_hyp_nvhe(__pkvm_host_unshare_hyp, pfn, 1);
367 unlock:
368         mutex_unlock(&hyp_shared_pfns_lock);
369
370         return ret;
371 }
372
373 int kvm_share_hyp(void *from, void *to)
374 {
375         phys_addr_t start, end, cur;
376         u64 pfn;
377         int ret;
378
379         if (is_kernel_in_hyp_mode())
380                 return 0;
381
382         /*
383          * The share hcall maps things in the 'fixed-offset' region of the hyp
384          * VA space, so we can only share physically contiguous data-structures
385          * for now.
386          */
387         if (is_vmalloc_or_module_addr(from) || is_vmalloc_or_module_addr(to))
388                 return -EINVAL;
389
390         if (kvm_host_owns_hyp_mappings())
391                 return create_hyp_mappings(from, to, PAGE_HYP);
392
393         start = ALIGN_DOWN(__pa(from), PAGE_SIZE);
394         end = PAGE_ALIGN(__pa(to));
395         for (cur = start; cur < end; cur += PAGE_SIZE) {
396                 pfn = __phys_to_pfn(cur);
397                 ret = share_pfn_hyp(pfn);
398                 if (ret)
399                         return ret;
400         }
401
402         return 0;
403 }
404
405 void kvm_unshare_hyp(void *from, void *to)
406 {
407         phys_addr_t start, end, cur;
408         u64 pfn;
409
410         if (is_kernel_in_hyp_mode() || kvm_host_owns_hyp_mappings() || !from)
411                 return;
412
413         start = ALIGN_DOWN(__pa(from), PAGE_SIZE);
414         end = PAGE_ALIGN(__pa(to));
415         for (cur = start; cur < end; cur += PAGE_SIZE) {
416                 pfn = __phys_to_pfn(cur);
417                 WARN_ON(unshare_pfn_hyp(pfn));
418         }
419 }
420
421 /**
422  * create_hyp_mappings - duplicate a kernel virtual address range in Hyp mode
423  * @from:       The virtual kernel start address of the range
424  * @to:         The virtual kernel end address of the range (exclusive)
425  * @prot:       The protection to be applied to this range
426  *
427  * The same virtual address as the kernel virtual address is also used
428  * in Hyp-mode mapping (modulo HYP_PAGE_OFFSET) to the same underlying
429  * physical pages.
430  */
431 int create_hyp_mappings(void *from, void *to, enum kvm_pgtable_prot prot)
432 {
433         phys_addr_t phys_addr;
434         unsigned long virt_addr;
435         unsigned long start = kern_hyp_va((unsigned long)from);
436         unsigned long end = kern_hyp_va((unsigned long)to);
437
438         if (is_kernel_in_hyp_mode())
439                 return 0;
440
441         if (!kvm_host_owns_hyp_mappings())
442                 return -EPERM;
443
444         start = start & PAGE_MASK;
445         end = PAGE_ALIGN(end);
446
447         for (virt_addr = start; virt_addr < end; virt_addr += PAGE_SIZE) {
448                 int err;
449
450                 phys_addr = kvm_kaddr_to_phys(from + virt_addr - start);
451                 err = __create_hyp_mappings(virt_addr, PAGE_SIZE, phys_addr,
452                                             prot);
453                 if (err)
454                         return err;
455         }
456
457         return 0;
458 }
459
460
461 /**
462  * hyp_alloc_private_va_range - Allocates a private VA range.
463  * @size:       The size of the VA range to reserve.
464  * @haddr:      The hypervisor virtual start address of the allocation.
465  *
466  * The private virtual address (VA) range is allocated below io_map_base
467  * and aligned based on the order of @size.
468  *
469  * Return: 0 on success or negative error code on failure.
470  */
471 int hyp_alloc_private_va_range(size_t size, unsigned long *haddr)
472 {
473         unsigned long base;
474         int ret = 0;
475
476         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
477
478         /*
479          * This assumes that we have enough space below the idmap
480          * page to allocate our VAs. If not, the check below will
481          * kick. A potential alternative would be to detect that
482          * overflow and switch to an allocation above the idmap.
483          *
484          * The allocated size is always a multiple of PAGE_SIZE.
485          */
486         base = io_map_base - PAGE_ALIGN(size);
487
488         /* Align the allocation based on the order of its size */
489         base = ALIGN_DOWN(base, PAGE_SIZE << get_order(size));
490
491         /*
492          * Verify that BIT(VA_BITS - 1) hasn't been flipped by
493          * allocating the new area, as it would indicate we've
494          * overflowed the idmap/IO address range.
495          */
496         if ((base ^ io_map_base) & BIT(VA_BITS - 1))
497                 ret = -ENOMEM;
498         else
499                 *haddr = io_map_base = base;
500
501         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
502
503         return ret;
504 }
505
506 static int __create_hyp_private_mapping(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
507                                         unsigned long *haddr,
508                                         enum kvm_pgtable_prot prot)
509 {
510         unsigned long addr;
511         int ret = 0;
512
513         if (!kvm_host_owns_hyp_mappings()) {
514                 addr = kvm_call_hyp_nvhe(__pkvm_create_private_mapping,
515                                          phys_addr, size, prot);
516                 if (IS_ERR_VALUE(addr))
517                         return addr;
518                 *haddr = addr;
519
520                 return 0;
521         }
522
523         size = PAGE_ALIGN(size + offset_in_page(phys_addr));
524         ret = hyp_alloc_private_va_range(size, &addr);
525         if (ret)
526                 return ret;
527
528         ret = __create_hyp_mappings(addr, size, phys_addr, prot);
529         if (ret)
530                 return ret;
531
532         *haddr = addr + offset_in_page(phys_addr);
533         return ret;
534 }
535
536 /**
537  * create_hyp_io_mappings - Map IO into both kernel and HYP
538  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
539  * @size:       Size of the region being mapped
540  * @kaddr:      Kernel VA for this mapping
541  * @haddr:      HYP VA for this mapping
542  */
543 int create_hyp_io_mappings(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
544                            void __iomem **kaddr,
545                            void __iomem **haddr)
546 {
547         unsigned long addr;
548         int ret;
549
550         if (is_protected_kvm_enabled())
551                 return -EPERM;
552
553         *kaddr = ioremap(phys_addr, size);
554         if (!*kaddr)
555                 return -ENOMEM;
556
557         if (is_kernel_in_hyp_mode()) {
558                 *haddr = *kaddr;
559                 return 0;
560         }
561
562         ret = __create_hyp_private_mapping(phys_addr, size,
563                                            &addr, PAGE_HYP_DEVICE);
564         if (ret) {
565                 iounmap(*kaddr);
566                 *kaddr = NULL;
567                 *haddr = NULL;
568                 return ret;
569         }
570
571         *haddr = (void __iomem *)addr;
572         return 0;
573 }
574
575 /**
576  * create_hyp_exec_mappings - Map an executable range into HYP
577  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
578  * @size:       Size of the region being mapped
579  * @haddr:      HYP VA for this mapping
580  */
581 int create_hyp_exec_mappings(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
582                              void **haddr)
583 {
584         unsigned long addr;
585         int ret;
586
587         BUG_ON(is_kernel_in_hyp_mode());
588
589         ret = __create_hyp_private_mapping(phys_addr, size,
590                                            &addr, PAGE_HYP_EXEC);
591         if (ret) {
592                 *haddr = NULL;
593                 return ret;
594         }
595
596         *haddr = (void *)addr;
597         return 0;
598 }
599
600 static struct kvm_pgtable_mm_ops kvm_user_mm_ops = {
601         /* We shouldn't need any other callback to walk the PT */
602         .phys_to_virt           = kvm_host_va,
603 };
604
605 static int get_user_mapping_size(struct kvm *kvm, u64 addr)
606 {
607         struct kvm_pgtable pgt = {
608                 .pgd            = (kvm_pte_t *)kvm->mm->pgd,
609                 .ia_bits        = VA_BITS,
610                 .start_level    = (KVM_PGTABLE_MAX_LEVELS -
611                                    CONFIG_PGTABLE_LEVELS),
612                 .mm_ops         = &kvm_user_mm_ops,
613         };
614         kvm_pte_t pte = 0;      /* Keep GCC quiet... */
615         u32 level = ~0;
616         int ret;
617
618         ret = kvm_pgtable_get_leaf(&pgt, addr, &pte, &level);
619         VM_BUG_ON(ret);
620         VM_BUG_ON(level >= KVM_PGTABLE_MAX_LEVELS);
621         VM_BUG_ON(!(pte & PTE_VALID));
622
623         return BIT(ARM64_HW_PGTABLE_LEVEL_SHIFT(level));
624 }
625
626 static struct kvm_pgtable_mm_ops kvm_s2_mm_ops = {
627         .zalloc_page            = stage2_memcache_zalloc_page,
628         .zalloc_pages_exact     = kvm_host_zalloc_pages_exact,
629         .free_pages_exact       = free_pages_exact,
630         .get_page               = kvm_host_get_page,
631         .put_page               = kvm_host_put_page,
632         .page_count             = kvm_host_page_count,
633         .phys_to_virt           = kvm_host_va,
634         .virt_to_phys           = kvm_host_pa,
635         .dcache_clean_inval_poc = clean_dcache_guest_page,
636         .icache_inval_pou       = invalidate_icache_guest_page,
637 };
638
639 /**
640  * kvm_init_stage2_mmu - Initialise a S2 MMU structure
641  * @kvm:        The pointer to the KVM structure
642  * @mmu:        The pointer to the s2 MMU structure
643  *
644  * Allocates only the stage-2 HW PGD level table(s).
645  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
646  * created, which can only be done once.
647  */
648 int kvm_init_stage2_mmu(struct kvm *kvm, struct kvm_s2_mmu *mmu)
649 {
650         int cpu, err;
651         struct kvm_pgtable *pgt;
652
653         if (mmu->pgt != NULL) {
654                 kvm_err("kvm_arch already initialized?\n");
655                 return -EINVAL;
656         }
657
658         pgt = kzalloc(sizeof(*pgt), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
659         if (!pgt)
660                 return -ENOMEM;
661
662         mmu->arch = &kvm->arch;
663         err = kvm_pgtable_stage2_init(pgt, mmu, &kvm_s2_mm_ops);
664         if (err)
665                 goto out_free_pgtable;
666
667         mmu->last_vcpu_ran = alloc_percpu(typeof(*mmu->last_vcpu_ran));
668         if (!mmu->last_vcpu_ran) {
669                 err = -ENOMEM;
670                 goto out_destroy_pgtable;
671         }
672
673         for_each_possible_cpu(cpu)
674                 *per_cpu_ptr(mmu->last_vcpu_ran, cpu) = -1;
675
676         mmu->pgt = pgt;
677         mmu->pgd_phys = __pa(pgt->pgd);
678         return 0;
679
680 out_destroy_pgtable:
681         kvm_pgtable_stage2_destroy(pgt);
682 out_free_pgtable:
683         kfree(pgt);
684         return err;
685 }
686
687 static void stage2_unmap_memslot(struct kvm *kvm,
688                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
689 {
690         hva_t hva = memslot->userspace_addr;
691         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
692         phys_addr_t size = PAGE_SIZE * memslot->npages;
693         hva_t reg_end = hva + size;
694
695         /*
696          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
697          * between them, so iterate over all of them to find out if we should
698          * unmap any of them.
699          *
700          *     +--------------------------------------------+
701          * +---------------+----------------+   +----------------+
702          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
703          * +---------------+----------------+   +----------------+
704          *     |               memory region                |
705          *     +--------------------------------------------+
706          */
707         do {
708                 struct vm_area_struct *vma;
709                 hva_t vm_start, vm_end;
710
711                 vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, reg_end);
712                 if (!vma)
713                         break;
714
715                 /*
716                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
717                  */
718                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
719                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
720
721                 if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
722                         gpa_t gpa = addr + (vm_start - memslot->userspace_addr);
723                         unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, gpa, vm_end - vm_start);
724                 }
725                 hva = vm_end;
726         } while (hva < reg_end);
727 }
728
729 /**
730  * stage2_unmap_vm - Unmap Stage-2 RAM mappings
731  * @kvm: The struct kvm pointer
732  *
733  * Go through the memregions and unmap any regular RAM
734  * backing memory already mapped to the VM.
735  */
736 void stage2_unmap_vm(struct kvm *kvm)
737 {
738         struct kvm_memslots *slots;
739         struct kvm_memory_slot *memslot;
740         int idx, bkt;
741
742         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
743         mmap_read_lock(current->mm);
744         write_lock(&kvm->mmu_lock);
745
746         slots = kvm_memslots(kvm);
747         kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, slots)
748                 stage2_unmap_memslot(kvm, memslot);
749
750         write_unlock(&kvm->mmu_lock);
751         mmap_read_unlock(current->mm);
752         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
753 }
754
755 void kvm_free_stage2_pgd(struct kvm_s2_mmu *mmu)
756 {
757         struct kvm *kvm = kvm_s2_mmu_to_kvm(mmu);
758         struct kvm_pgtable *pgt = NULL;
759
760         write_lock(&kvm->mmu_lock);
761         pgt = mmu->pgt;
762         if (pgt) {
763                 mmu->pgd_phys = 0;
764                 mmu->pgt = NULL;
765                 free_percpu(mmu->last_vcpu_ran);
766         }
767         write_unlock(&kvm->mmu_lock);
768
769         if (pgt) {
770                 kvm_pgtable_stage2_destroy(pgt);
771                 kfree(pgt);
772         }
773 }
774
775 /**
776  * kvm_phys_addr_ioremap - map a device range to guest IPA
777  *
778  * @kvm:        The KVM pointer
779  * @guest_ipa:  The IPA at which to insert the mapping
780  * @pa:         The physical address of the device
781  * @size:       The size of the mapping
782  * @writable:   Whether or not to create a writable mapping
783  */
784 int kvm_phys_addr_ioremap(struct kvm *kvm, phys_addr_t guest_ipa,
785                           phys_addr_t pa, unsigned long size, bool writable)
786 {
787         phys_addr_t addr;
788         int ret = 0;
789         struct kvm_mmu_memory_cache cache = { .gfp_zero = __GFP_ZERO };
790         struct kvm_pgtable *pgt = kvm->arch.mmu.pgt;
791         enum kvm_pgtable_prot prot = KVM_PGTABLE_PROT_DEVICE |
792                                      KVM_PGTABLE_PROT_R |
793                                      (writable ? KVM_PGTABLE_PROT_W : 0);
794
795         if (is_protected_kvm_enabled())
796                 return -EPERM;
797
798         size += offset_in_page(guest_ipa);
799         guest_ipa &= PAGE_MASK;
800
801         for (addr = guest_ipa; addr < guest_ipa + size; addr += PAGE_SIZE) {
802                 ret = kvm_mmu_topup_memory_cache(&cache,
803                                                  kvm_mmu_cache_min_pages(kvm));
804                 if (ret)
805                         break;
806
807                 write_lock(&kvm->mmu_lock);
808                 ret = kvm_pgtable_stage2_map(pgt, addr, PAGE_SIZE, pa, prot,
809                                              &cache);
810                 write_unlock(&kvm->mmu_lock);
811                 if (ret)
812                         break;
813
814                 pa += PAGE_SIZE;
815         }
816
817         kvm_mmu_free_memory_cache(&cache);
818         return ret;
819 }
820
821 /**
822  * stage2_wp_range() - write protect stage2 memory region range
823  * @mmu:        The KVM stage-2 MMU pointer
824  * @addr:       Start address of range
825  * @end:        End address of range
826  */
827 static void stage2_wp_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
828 {
829         struct kvm *kvm = kvm_s2_mmu_to_kvm(mmu);
830         stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, kvm_pgtable_stage2_wrprotect);
831 }
832
833 /**
834  * kvm_mmu_wp_memory_region() - write protect stage 2 entries for memory slot
835  * @kvm:        The KVM pointer
836  * @slot:       The memory slot to write protect
837  *
838  * Called to start logging dirty pages after memory region
839  * KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES operation is called. After this function returns
840  * all present PUD, PMD and PTEs are write protected in the memory region.
841  * Afterwards read of dirty page log can be called.
842  *
843  * Acquires kvm_mmu_lock. Called with kvm->slots_lock mutex acquired,
844  * serializing operations for VM memory regions.
845  */
846 static void kvm_mmu_wp_memory_region(struct kvm *kvm, int slot)
847 {
848         struct kvm_memslots *slots = kvm_memslots(kvm);
849         struct kvm_memory_slot *memslot = id_to_memslot(slots, slot);
850         phys_addr_t start, end;
851
852         if (WARN_ON_ONCE(!memslot))
853                 return;
854
855         start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
856         end = (memslot->base_gfn + memslot->npages) << PAGE_SHIFT;
857
858         write_lock(&kvm->mmu_lock);
859         stage2_wp_range(&kvm->arch.mmu, start, end);
860         write_unlock(&kvm->mmu_lock);
861         kvm_flush_remote_tlbs(kvm);
862 }
863
864 /**
865  * kvm_mmu_write_protect_pt_masked() - write protect dirty pages
866  * @kvm:        The KVM pointer
867  * @slot:       The memory slot associated with mask
868  * @gfn_offset: The gfn offset in memory slot
869  * @mask:       The mask of dirty pages at offset 'gfn_offset' in this memory
870  *              slot to be write protected
871  *
872  * Walks bits set in mask write protects the associated pte's. Caller must
873  * acquire kvm_mmu_lock.
874  */
875 static void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
876                 struct kvm_memory_slot *slot,
877                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
878 {
879         phys_addr_t base_gfn = slot->base_gfn + gfn_offset;
880         phys_addr_t start = (base_gfn +  __ffs(mask)) << PAGE_SHIFT;
881         phys_addr_t end = (base_gfn + __fls(mask) + 1) << PAGE_SHIFT;
882
883         stage2_wp_range(&kvm->arch.mmu, start, end);
884 }
885
886 /*
887  * kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked - enable dirty logging for selected
888  * dirty pages.
889  *
890  * It calls kvm_mmu_write_protect_pt_masked to write protect selected pages to
891  * enable dirty logging for them.
892  */
893 void kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
894                 struct kvm_memory_slot *slot,
895                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
896 {
897         kvm_mmu_write_protect_pt_masked(kvm, slot, gfn_offset, mask);
898 }
899
900 static void kvm_send_hwpoison_signal(unsigned long address, short lsb)
901 {
902         send_sig_mceerr(BUS_MCEERR_AR, (void __user *)address, lsb, current);
903 }
904
905 static bool fault_supports_stage2_huge_mapping(struct kvm_memory_slot *memslot,
906                                                unsigned long hva,
907                                                unsigned long map_size)
908 {
909         gpa_t gpa_start;
910         hva_t uaddr_start, uaddr_end;
911         size_t size;
912
913         /* The memslot and the VMA are guaranteed to be aligned to PAGE_SIZE */
914         if (map_size == PAGE_SIZE)
915                 return true;
916
917         size = memslot->npages * PAGE_SIZE;
918
919         gpa_start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
920
921         uaddr_start = memslot->userspace_addr;
922         uaddr_end = uaddr_start + size;
923
924         /*
925          * Pages belonging to memslots that don't have the same alignment
926          * within a PMD/PUD for userspace and IPA cannot be mapped with stage-2
927          * PMD/PUD entries, because we'll end up mapping the wrong pages.
928          *
929          * Consider a layout like the following:
930          *
931          *    memslot->userspace_addr:
932          *    +-----+--------------------+--------------------+---+
933          *    |abcde|fgh  Stage-1 block  |    Stage-1 block tv|xyz|
934          *    +-----+--------------------+--------------------+---+
935          *
936          *    memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT:
937          *      +---+--------------------+--------------------+-----+
938          *      |abc|def  Stage-2 block  |    Stage-2 block   |tvxyz|
939          *      +---+--------------------+--------------------+-----+
940          *
941          * If we create those stage-2 blocks, we'll end up with this incorrect
942          * mapping:
943          *   d -> f
944          *   e -> g
945          *   f -> h
946          */
947         if ((gpa_start & (map_size - 1)) != (uaddr_start & (map_size - 1)))
948                 return false;
949
950         /*
951          * Next, let's make sure we're not trying to map anything not covered
952          * by the memslot. This means we have to prohibit block size mappings
953          * for the beginning and end of a non-block aligned and non-block sized
954          * memory slot (illustrated by the head and tail parts of the
955          * userspace view above containing pages 'abcde' and 'xyz',
956          * respectively).
957          *
958          * Note that it doesn't matter if we do the check using the
959          * userspace_addr or the base_gfn, as both are equally aligned (per
960          * the check above) and equally sized.
961          */
962         return (hva & ~(map_size - 1)) >= uaddr_start &&
963                (hva & ~(map_size - 1)) + map_size <= uaddr_end;
964 }
965
966 /*
967  * Check if the given hva is backed by a transparent huge page (THP) and
968  * whether it can be mapped using block mapping in stage2. If so, adjust
969  * the stage2 PFN and IPA accordingly. Only PMD_SIZE THPs are currently
970  * supported. This will need to be updated to support other THP sizes.
971  *
972  * Returns the size of the mapping.
973  */
974 static unsigned long
975 transparent_hugepage_adjust(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
976                             unsigned long hva, kvm_pfn_t *pfnp,
977                             phys_addr_t *ipap)
978 {
979         kvm_pfn_t pfn = *pfnp;
980
981         /*
982          * Make sure the adjustment is done only for THP pages. Also make
983          * sure that the HVA and IPA are sufficiently aligned and that the
984          * block map is contained within the memslot.
985          */
986         if (fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PMD_SIZE) &&
987             get_user_mapping_size(kvm, hva) >= PMD_SIZE) {
988                 /*
989                  * The address we faulted on is backed by a transparent huge
990                  * page.  However, because we map the compound huge page and
991                  * not the individual tail page, we need to transfer the
992                  * refcount to the head page.  We have to be careful that the
993                  * THP doesn't start to split while we are adjusting the
994                  * refcounts.
995                  *
996                  * We are sure this doesn't happen, because mmu_notifier_retry
997                  * was successful and we are holding the mmu_lock, so if this
998                  * THP is trying to split, it will be blocked in the mmu
999                  * notifier before touching any of the pages, specifically
1000                  * before being able to call __split_huge_page_refcount().
1001                  *
1002                  * We can therefore safely transfer the refcount from PG_tail
1003                  * to PG_head and switch the pfn from a tail page to the head
1004                  * page accordingly.
1005                  */
1006                 *ipap &= PMD_MASK;
1007                 kvm_release_pfn_clean(pfn);
1008                 pfn &= ~(PTRS_PER_PMD - 1);
1009                 get_page(pfn_to_page(pfn));
1010                 *pfnp = pfn;
1011
1012                 return PMD_SIZE;
1013         }
1014
1015         /* Use page mapping if we cannot use block mapping. */
1016         return PAGE_SIZE;
1017 }
1018
1019 static int get_vma_page_shift(struct vm_area_struct *vma, unsigned long hva)
1020 {
1021         unsigned long pa;
1022
1023         if (is_vm_hugetlb_page(vma) && !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1024                 return huge_page_shift(hstate_vma(vma));
1025
1026         if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
1027                 return PAGE_SHIFT;
1028
1029         VM_BUG_ON(is_vm_hugetlb_page(vma));
1030
1031         pa = (vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT) + (hva - vma->vm_start);
1032
1033 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1034         if ((hva & (PUD_SIZE - 1)) == (pa & (PUD_SIZE - 1)) &&
1035             ALIGN_DOWN(hva, PUD_SIZE) >= vma->vm_start &&
1036             ALIGN(hva, PUD_SIZE) <= vma->vm_end)
1037                 return PUD_SHIFT;
1038 #endif
1039
1040         if ((hva & (PMD_SIZE - 1)) == (pa & (PMD_SIZE - 1)) &&
1041             ALIGN_DOWN(hva, PMD_SIZE) >= vma->vm_start &&
1042             ALIGN(hva, PMD_SIZE) <= vma->vm_end)
1043                 return PMD_SHIFT;
1044
1045         return PAGE_SHIFT;
1046 }
1047
1048 /*
1049  * The page will be mapped in stage 2 as Normal Cacheable, so the VM will be
1050  * able to see the page's tags and therefore they must be initialised first. If
1051  * PG_mte_tagged is set, tags have already been initialised.
1052  *
1053  * The race in the test/set of the PG_mte_tagged flag is handled by:
1054  * - preventing VM_SHARED mappings in a memslot with MTE preventing two VMs
1055  *   racing to santise the same page
1056  * - mmap_lock protects between a VM faulting a page in and the VMM performing
1057  *   an mprotect() to add VM_MTE
1058  */
1059 static int sanitise_mte_tags(struct kvm *kvm, kvm_pfn_t pfn,
1060                              unsigned long size)
1061 {
1062         unsigned long i, nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
1063         struct page *page;
1064
1065         if (!kvm_has_mte(kvm))
1066                 return 0;
1067
1068         /*
1069          * pfn_to_online_page() is used to reject ZONE_DEVICE pages
1070          * that may not support tags.
1071          */
1072         page = pfn_to_online_page(pfn);
1073
1074         if (!page)
1075                 return -EFAULT;
1076
1077         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++) {
1078                 if (!test_bit(PG_mte_tagged, &page->flags)) {
1079                         mte_clear_page_tags(page_address(page));
1080                         set_bit(PG_mte_tagged, &page->flags);
1081                 }
1082         }
1083
1084         return 0;
1085 }
1086
1087 static int user_mem_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa,
1088                           struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long hva,
1089                           unsigned long fault_status)
1090 {
1091         int ret = 0;
1092         bool write_fault, writable, force_pte = false;
1093         bool exec_fault;
1094         bool device = false;
1095         bool shared;
1096         unsigned long mmu_seq;
1097         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
1098         struct kvm_mmu_memory_cache *memcache = &vcpu->arch.mmu_page_cache;
1099         struct vm_area_struct *vma;
1100         short vma_shift;
1101         gfn_t gfn;
1102         kvm_pfn_t pfn;
1103         bool logging_active = memslot_is_logging(memslot);
1104         bool use_read_lock = false;
1105         unsigned long fault_level = kvm_vcpu_trap_get_fault_level(vcpu);
1106         unsigned long vma_pagesize, fault_granule;
1107         enum kvm_pgtable_prot prot = KVM_PGTABLE_PROT_R;
1108         struct kvm_pgtable *pgt;
1109
1110         fault_granule = 1UL << ARM64_HW_PGTABLE_LEVEL_SHIFT(fault_level);
1111         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1112         exec_fault = kvm_vcpu_trap_is_exec_fault(vcpu);
1113         VM_BUG_ON(write_fault && exec_fault);
1114
1115         if (fault_status == FSC_PERM && !write_fault && !exec_fault) {
1116                 kvm_err("Unexpected L2 read permission error\n");
1117                 return -EFAULT;
1118         }
1119
1120         /*
1121          * Let's check if we will get back a huge page backed by hugetlbfs, or
1122          * get block mapping for device MMIO region.
1123          */
1124         mmap_read_lock(current->mm);
1125         vma = vma_lookup(current->mm, hva);
1126         if (unlikely(!vma)) {
1127                 kvm_err("Failed to find VMA for hva 0x%lx\n", hva);
1128                 mmap_read_unlock(current->mm);
1129                 return -EFAULT;
1130         }
1131
1132         /*
1133          * logging_active is guaranteed to never be true for VM_PFNMAP
1134          * memslots.
1135          */
1136         if (logging_active) {
1137                 force_pte = true;
1138                 vma_shift = PAGE_SHIFT;
1139                 use_read_lock = (fault_status == FSC_PERM && write_fault &&
1140                                  fault_granule == PAGE_SIZE);
1141         } else {
1142                 vma_shift = get_vma_page_shift(vma, hva);
1143         }
1144
1145         shared = (vma->vm_flags & VM_SHARED);
1146
1147         switch (vma_shift) {
1148 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
1149         case PUD_SHIFT:
1150                 if (fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PUD_SIZE))
1151                         break;
1152                 fallthrough;
1153 #endif
1154         case CONT_PMD_SHIFT:
1155                 vma_shift = PMD_SHIFT;
1156                 fallthrough;
1157         case PMD_SHIFT:
1158                 if (fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PMD_SIZE))
1159                         break;
1160                 fallthrough;
1161         case CONT_PTE_SHIFT:
1162                 vma_shift = PAGE_SHIFT;
1163                 force_pte = true;
1164                 fallthrough;
1165         case PAGE_SHIFT:
1166                 break;
1167         default:
1168                 WARN_ONCE(1, "Unknown vma_shift %d", vma_shift);
1169         }
1170
1171         vma_pagesize = 1UL << vma_shift;
1172         if (vma_pagesize == PMD_SIZE || vma_pagesize == PUD_SIZE)
1173                 fault_ipa &= ~(vma_pagesize - 1);
1174
1175         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1176         mmap_read_unlock(current->mm);
1177
1178         /*
1179          * Permission faults just need to update the existing leaf entry,
1180          * and so normally don't require allocations from the memcache. The
1181          * only exception to this is when dirty logging is enabled at runtime
1182          * and a write fault needs to collapse a block entry into a table.
1183          */
1184         if (fault_status != FSC_PERM || (logging_active && write_fault)) {
1185                 ret = kvm_mmu_topup_memory_cache(memcache,
1186                                                  kvm_mmu_cache_min_pages(kvm));
1187                 if (ret)
1188                         return ret;
1189         }
1190
1191         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
1192         /*
1193          * Ensure the read of mmu_notifier_seq happens before we call
1194          * gfn_to_pfn_prot (which calls get_user_pages), so that we don't risk
1195          * the page we just got a reference to gets unmapped before we have a
1196          * chance to grab the mmu_lock, which ensure that if the page gets
1197          * unmapped afterwards, the call to kvm_unmap_gfn will take it away
1198          * from us again properly. This smp_rmb() interacts with the smp_wmb()
1199          * in kvm_mmu_notifier_invalidate_<page|range_end>.
1200          *
1201          * Besides, __gfn_to_pfn_memslot() instead of gfn_to_pfn_prot() is
1202          * used to avoid unnecessary overhead introduced to locate the memory
1203          * slot because it's always fixed even @gfn is adjusted for huge pages.
1204          */
1205         smp_rmb();
1206
1207         pfn = __gfn_to_pfn_memslot(memslot, gfn, false, NULL,
1208                                    write_fault, &writable, NULL);
1209         if (pfn == KVM_PFN_ERR_HWPOISON) {
1210                 kvm_send_hwpoison_signal(hva, vma_shift);
1211                 return 0;
1212         }
1213         if (is_error_noslot_pfn(pfn))
1214                 return -EFAULT;
1215
1216         if (kvm_is_device_pfn(pfn)) {
1217                 /*
1218                  * If the page was identified as device early by looking at
1219                  * the VMA flags, vma_pagesize is already representing the
1220                  * largest quantity we can map.  If instead it was mapped
1221                  * via gfn_to_pfn_prot(), vma_pagesize is set to PAGE_SIZE
1222                  * and must not be upgraded.
1223                  *
1224                  * In both cases, we don't let transparent_hugepage_adjust()
1225                  * change things at the last minute.
1226                  */
1227                 device = true;
1228         } else if (logging_active && !write_fault) {
1229                 /*
1230                  * Only actually map the page as writable if this was a write
1231                  * fault.
1232                  */
1233                 writable = false;
1234         }
1235
1236         if (exec_fault && device)
1237                 return -ENOEXEC;
1238
1239         /*
1240          * To reduce MMU contentions and enhance concurrency during dirty
1241          * logging dirty logging, only acquire read lock for permission
1242          * relaxation.
1243          */
1244         if (use_read_lock)
1245                 read_lock(&kvm->mmu_lock);
1246         else
1247                 write_lock(&kvm->mmu_lock);
1248         pgt = vcpu->arch.hw_mmu->pgt;
1249         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
1250                 goto out_unlock;
1251
1252         /*
1253          * If we are not forced to use page mapping, check if we are
1254          * backed by a THP and thus use block mapping if possible.
1255          */
1256         if (vma_pagesize == PAGE_SIZE && !(force_pte || device)) {
1257                 if (fault_status == FSC_PERM && fault_granule > PAGE_SIZE)
1258                         vma_pagesize = fault_granule;
1259                 else
1260                         vma_pagesize = transparent_hugepage_adjust(kvm, memslot,
1261                                                                    hva, &pfn,
1262                                                                    &fault_ipa);
1263         }
1264
1265         if (fault_status != FSC_PERM && !device && kvm_has_mte(kvm)) {
1266                 /* Check the VMM hasn't introduced a new VM_SHARED VMA */
1267                 if (!shared)
1268                         ret = sanitise_mte_tags(kvm, pfn, vma_pagesize);
1269                 else
1270                         ret = -EFAULT;
1271                 if (ret)
1272                         goto out_unlock;
1273         }
1274
1275         if (writable)
1276                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_W;
1277
1278         if (exec_fault)
1279                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_X;
1280
1281         if (device)
1282                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_DEVICE;
1283         else if (cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_CACHE_DIC))
1284                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_X;
1285
1286         /*
1287          * Under the premise of getting a FSC_PERM fault, we just need to relax
1288          * permissions only if vma_pagesize equals fault_granule. Otherwise,
1289          * kvm_pgtable_stage2_map() should be called to change block size.
1290          */
1291         if (fault_status == FSC_PERM && vma_pagesize == fault_granule) {
1292                 ret = kvm_pgtable_stage2_relax_perms(pgt, fault_ipa, prot);
1293         } else {
1294                 WARN_ONCE(use_read_lock, "Attempted stage-2 map outside of write lock\n");
1295
1296                 ret = kvm_pgtable_stage2_map(pgt, fault_ipa, vma_pagesize,
1297                                              __pfn_to_phys(pfn), prot,
1298                                              memcache);
1299         }
1300
1301         /* Mark the page dirty only if the fault is handled successfully */
1302         if (writable && !ret) {
1303                 kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1304                 mark_page_dirty_in_slot(kvm, memslot, gfn);
1305         }
1306
1307 out_unlock:
1308         if (use_read_lock)
1309                 read_unlock(&kvm->mmu_lock);
1310         else
1311                 write_unlock(&kvm->mmu_lock);
1312         kvm_set_pfn_accessed(pfn);
1313         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1314         return ret != -EAGAIN ? ret : 0;
1315 }
1316
1317 /* Resolve the access fault by making the page young again. */
1318 static void handle_access_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa)
1319 {
1320         pte_t pte;
1321         kvm_pte_t kpte;
1322         struct kvm_s2_mmu *mmu;
1323
1324         trace_kvm_access_fault(fault_ipa);
1325
1326         write_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1327         mmu = vcpu->arch.hw_mmu;
1328         kpte = kvm_pgtable_stage2_mkyoung(mmu->pgt, fault_ipa);
1329         write_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1330
1331         pte = __pte(kpte);
1332         if (pte_valid(pte))
1333                 kvm_set_pfn_accessed(pte_pfn(pte));
1334 }
1335
1336 /**
1337  * kvm_handle_guest_abort - handles all 2nd stage aborts
1338  * @vcpu:       the VCPU pointer
1339  *
1340  * Any abort that gets to the host is almost guaranteed to be caused by a
1341  * missing second stage translation table entry, which can mean that either the
1342  * guest simply needs more memory and we must allocate an appropriate page or it
1343  * can mean that the guest tried to access I/O memory, which is emulated by user
1344  * space. The distinction is based on the IPA causing the fault and whether this
1345  * memory region has been registered as standard RAM by user space.
1346  */
1347 int kvm_handle_guest_abort(struct kvm_vcpu *vcpu)
1348 {
1349         unsigned long fault_status;
1350         phys_addr_t fault_ipa;
1351         struct kvm_memory_slot *memslot;
1352         unsigned long hva;
1353         bool is_iabt, write_fault, writable;
1354         gfn_t gfn;
1355         int ret, idx;
1356
1357         fault_status = kvm_vcpu_trap_get_fault_type(vcpu);
1358
1359         fault_ipa = kvm_vcpu_get_fault_ipa(vcpu);
1360         is_iabt = kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu);
1361
1362         if (fault_status == FSC_FAULT) {
1363                 /* Beyond sanitised PARange (which is the IPA limit) */
1364                 if (fault_ipa >= BIT_ULL(get_kvm_ipa_limit())) {
1365                         kvm_inject_size_fault(vcpu);
1366                         return 1;
1367                 }
1368
1369                 /* Falls between the IPA range and the PARange? */
1370                 if (fault_ipa >= BIT_ULL(vcpu->arch.hw_mmu->pgt->ia_bits)) {
1371                         fault_ipa |= kvm_vcpu_get_hfar(vcpu) & GENMASK(11, 0);
1372
1373                         if (is_iabt)
1374                                 kvm_inject_pabt(vcpu, fault_ipa);
1375                         else
1376                                 kvm_inject_dabt(vcpu, fault_ipa);
1377                         return 1;
1378                 }
1379         }
1380
1381         /* Synchronous External Abort? */
1382         if (kvm_vcpu_abt_issea(vcpu)) {
1383                 /*
1384                  * For RAS the host kernel may handle this abort.
1385                  * There is no need to pass the error into the guest.
1386                  */
1387                 if (kvm_handle_guest_sea(fault_ipa, kvm_vcpu_get_esr(vcpu)))
1388                         kvm_inject_vabt(vcpu);
1389
1390                 return 1;
1391         }
1392
1393         trace_kvm_guest_fault(*vcpu_pc(vcpu), kvm_vcpu_get_esr(vcpu),
1394                               kvm_vcpu_get_hfar(vcpu), fault_ipa);
1395
1396         /* Check the stage-2 fault is trans. fault or write fault */
1397         if (fault_status != FSC_FAULT && fault_status != FSC_PERM &&
1398             fault_status != FSC_ACCESS) {
1399                 kvm_err("Unsupported FSC: EC=%#x xFSC=%#lx ESR_EL2=%#lx\n",
1400                         kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu),
1401                         (unsigned long)kvm_vcpu_trap_get_fault(vcpu),
1402                         (unsigned long)kvm_vcpu_get_esr(vcpu));
1403                 return -EFAULT;
1404         }
1405
1406         idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
1407
1408         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1409         memslot = gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gfn);
1410         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(memslot, gfn, &writable);
1411         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1412         if (kvm_is_error_hva(hva) || (write_fault && !writable)) {
1413                 /*
1414                  * The guest has put either its instructions or its page-tables
1415                  * somewhere it shouldn't have. Userspace won't be able to do
1416                  * anything about this (there's no syndrome for a start), so
1417                  * re-inject the abort back into the guest.
1418                  */
1419                 if (is_iabt) {
1420                         ret = -ENOEXEC;
1421                         goto out;
1422                 }
1423
1424                 if (kvm_vcpu_abt_iss1tw(vcpu)) {
1425                         kvm_inject_dabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1426                         ret = 1;
1427                         goto out_unlock;
1428                 }
1429
1430                 /*
1431                  * Check for a cache maintenance operation. Since we
1432                  * ended-up here, we know it is outside of any memory
1433                  * slot. But we can't find out if that is for a device,
1434                  * or if the guest is just being stupid. The only thing
1435                  * we know for sure is that this range cannot be cached.
1436                  *
1437                  * So let's assume that the guest is just being
1438                  * cautious, and skip the instruction.
1439                  */
1440                 if (kvm_is_error_hva(hva) && kvm_vcpu_dabt_is_cm(vcpu)) {
1441                         kvm_incr_pc(vcpu);
1442                         ret = 1;
1443                         goto out_unlock;
1444                 }
1445
1446                 /*
1447                  * The IPA is reported as [MAX:12], so we need to
1448                  * complement it with the bottom 12 bits from the
1449                  * faulting VA. This is always 12 bits, irrespective
1450                  * of the page size.
1451                  */
1452                 fault_ipa |= kvm_vcpu_get_hfar(vcpu) & ((1 << 12) - 1);
1453                 ret = io_mem_abort(vcpu, fault_ipa);
1454                 goto out_unlock;
1455         }
1456
1457         /* Userspace should not be able to register out-of-bounds IPAs */
1458         VM_BUG_ON(fault_ipa >= kvm_phys_size(vcpu->kvm));
1459
1460         if (fault_status == FSC_ACCESS) {
1461                 handle_access_fault(vcpu, fault_ipa);
1462                 ret = 1;
1463                 goto out_unlock;
1464         }
1465
1466         ret = user_mem_abort(vcpu, fault_ipa, memslot, hva, fault_status);
1467         if (ret == 0)
1468                 ret = 1;
1469 out:
1470         if (ret == -ENOEXEC) {
1471                 kvm_inject_pabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1472                 ret = 1;
1473         }
1474 out_unlock:
1475         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, idx);
1476         return ret;
1477 }
1478
1479 bool kvm_unmap_gfn_range(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1480 {
1481         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1482                 return false;
1483
1484         __unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, range->start << PAGE_SHIFT,
1485                              (range->end - range->start) << PAGE_SHIFT,
1486                              range->may_block);
1487
1488         return false;
1489 }
1490
1491 bool kvm_set_spte_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1492 {
1493         kvm_pfn_t pfn = pte_pfn(range->pte);
1494         int ret;
1495
1496         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1497                 return false;
1498
1499         WARN_ON(range->end - range->start != 1);
1500
1501         ret = sanitise_mte_tags(kvm, pfn, PAGE_SIZE);
1502         if (ret)
1503                 return false;
1504
1505         /*
1506          * We've moved a page around, probably through CoW, so let's treat
1507          * it just like a translation fault and the map handler will clean
1508          * the cache to the PoC.
1509          *
1510          * The MMU notifiers will have unmapped a huge PMD before calling
1511          * ->change_pte() (which in turn calls kvm_set_spte_gfn()) and
1512          * therefore we never need to clear out a huge PMD through this
1513          * calling path and a memcache is not required.
1514          */
1515         kvm_pgtable_stage2_map(kvm->arch.mmu.pgt, range->start << PAGE_SHIFT,
1516                                PAGE_SIZE, __pfn_to_phys(pfn),
1517                                KVM_PGTABLE_PROT_R, NULL);
1518
1519         return false;
1520 }
1521
1522 bool kvm_age_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1523 {
1524         u64 size = (range->end - range->start) << PAGE_SHIFT;
1525         kvm_pte_t kpte;
1526         pte_t pte;
1527
1528         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1529                 return false;
1530
1531         WARN_ON(size != PAGE_SIZE && size != PMD_SIZE && size != PUD_SIZE);
1532
1533         kpte = kvm_pgtable_stage2_mkold(kvm->arch.mmu.pgt,
1534                                         range->start << PAGE_SHIFT);
1535         pte = __pte(kpte);
1536         return pte_valid(pte) && pte_young(pte);
1537 }
1538
1539 bool kvm_test_age_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1540 {
1541         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1542                 return false;
1543
1544         return kvm_pgtable_stage2_is_young(kvm->arch.mmu.pgt,
1545                                            range->start << PAGE_SHIFT);
1546 }
1547
1548 phys_addr_t kvm_mmu_get_httbr(void)
1549 {
1550         return __pa(hyp_pgtable->pgd);
1551 }
1552
1553 phys_addr_t kvm_get_idmap_vector(void)
1554 {
1555         return hyp_idmap_vector;
1556 }
1557
1558 static int kvm_map_idmap_text(void)
1559 {
1560         unsigned long size = hyp_idmap_end - hyp_idmap_start;
1561         int err = __create_hyp_mappings(hyp_idmap_start, size, hyp_idmap_start,
1562                                         PAGE_HYP_EXEC);
1563         if (err)
1564                 kvm_err("Failed to idmap %lx-%lx\n",
1565                         hyp_idmap_start, hyp_idmap_end);
1566
1567         return err;
1568 }
1569
1570 static void *kvm_hyp_zalloc_page(void *arg)
1571 {
1572         return (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1573 }
1574
1575 static struct kvm_pgtable_mm_ops kvm_hyp_mm_ops = {
1576         .zalloc_page            = kvm_hyp_zalloc_page,
1577         .get_page               = kvm_host_get_page,
1578         .put_page               = kvm_host_put_page,
1579         .phys_to_virt           = kvm_host_va,
1580         .virt_to_phys           = kvm_host_pa,
1581 };
1582
1583 int kvm_mmu_init(u32 *hyp_va_bits)
1584 {
1585         int err;
1586
1587         hyp_idmap_start = __pa_symbol(__hyp_idmap_text_start);
1588         hyp_idmap_start = ALIGN_DOWN(hyp_idmap_start, PAGE_SIZE);
1589         hyp_idmap_end = __pa_symbol(__hyp_idmap_text_end);
1590         hyp_idmap_end = ALIGN(hyp_idmap_end, PAGE_SIZE);
1591         hyp_idmap_vector = __pa_symbol(__kvm_hyp_init);
1592
1593         /*
1594          * We rely on the linker script to ensure at build time that the HYP
1595          * init code does not cross a page boundary.
1596          */
1597         BUG_ON((hyp_idmap_start ^ (hyp_idmap_end - 1)) & PAGE_MASK);
1598
1599         *hyp_va_bits = 64 - ((idmap_t0sz & TCR_T0SZ_MASK) >> TCR_T0SZ_OFFSET);
1600         kvm_debug("Using %u-bit virtual addresses at EL2\n", *hyp_va_bits);
1601         kvm_debug("IDMAP page: %lx\n", hyp_idmap_start);
1602         kvm_debug("HYP VA range: %lx:%lx\n",
1603                   kern_hyp_va(PAGE_OFFSET),
1604                   kern_hyp_va((unsigned long)high_memory - 1));
1605
1606         if (hyp_idmap_start >= kern_hyp_va(PAGE_OFFSET) &&
1607             hyp_idmap_start <  kern_hyp_va((unsigned long)high_memory - 1) &&
1608             hyp_idmap_start != (unsigned long)__hyp_idmap_text_start) {
1609                 /*
1610                  * The idmap page is intersecting with the VA space,
1611                  * it is not safe to continue further.
1612                  */
1613                 kvm_err("IDMAP intersecting with HYP VA, unable to continue\n");
1614                 err = -EINVAL;
1615                 goto out;
1616         }
1617
1618         hyp_pgtable = kzalloc(sizeof(*hyp_pgtable), GFP_KERNEL);
1619         if (!hyp_pgtable) {
1620                 kvm_err("Hyp mode page-table not allocated\n");
1621                 err = -ENOMEM;
1622                 goto out;
1623         }
1624
1625         err = kvm_pgtable_hyp_init(hyp_pgtable, *hyp_va_bits, &kvm_hyp_mm_ops);
1626         if (err)
1627                 goto out_free_pgtable;
1628
1629         err = kvm_map_idmap_text();
1630         if (err)
1631                 goto out_destroy_pgtable;
1632
1633         io_map_base = hyp_idmap_start;
1634         return 0;
1635
1636 out_destroy_pgtable:
1637         kvm_pgtable_hyp_destroy(hyp_pgtable);
1638 out_free_pgtable:
1639         kfree(hyp_pgtable);
1640         hyp_pgtable = NULL;
1641 out:
1642         return err;
1643 }
1644
1645 void kvm_arch_commit_memory_region(struct kvm *kvm,
1646                                    struct kvm_memory_slot *old,
1647                                    const struct kvm_memory_slot *new,
1648                                    enum kvm_mr_change change)
1649 {
1650         /*
1651          * At this point memslot has been committed and there is an
1652          * allocated dirty_bitmap[], dirty pages will be tracked while the
1653          * memory slot is write protected.
1654          */
1655         if (change != KVM_MR_DELETE && new->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
1656                 /*
1657                  * If we're with initial-all-set, we don't need to write
1658                  * protect any pages because they're all reported as dirty.
1659                  * Huge pages and normal pages will be write protect gradually.
1660                  */
1661                 if (!kvm_dirty_log_manual_protect_and_init_set(kvm)) {
1662                         kvm_mmu_wp_memory_region(kvm, new->id);
1663                 }
1664         }
1665 }
1666
1667 int kvm_arch_prepare_memory_region(struct kvm *kvm,
1668                                    const struct kvm_memory_slot *old,
1669                                    struct kvm_memory_slot *new,
1670                                    enum kvm_mr_change change)
1671 {
1672         hva_t hva, reg_end;
1673         int ret = 0;
1674
1675         if (change != KVM_MR_CREATE && change != KVM_MR_MOVE &&
1676                         change != KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1677                 return 0;
1678
1679         /*
1680          * Prevent userspace from creating a memory region outside of the IPA
1681          * space addressable by the KVM guest IPA space.
1682          */
1683         if ((new->base_gfn + new->npages) > (kvm_phys_size(kvm) >> PAGE_SHIFT))
1684                 return -EFAULT;
1685
1686         hva = new->userspace_addr;
1687         reg_end = hva + (new->npages << PAGE_SHIFT);
1688
1689         mmap_read_lock(current->mm);
1690         /*
1691          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
1692          * between them, so iterate over all of them.
1693          *
1694          *     +--------------------------------------------+
1695          * +---------------+----------------+   +----------------+
1696          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
1697          * +---------------+----------------+   +----------------+
1698          *     |               memory region                |
1699          *     +--------------------------------------------+
1700          */
1701         do {
1702                 struct vm_area_struct *vma;
1703
1704                 vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, reg_end);
1705                 if (!vma)
1706                         break;
1707
1708                 /*
1709                  * VM_SHARED mappings are not allowed with MTE to avoid races
1710                  * when updating the PG_mte_tagged page flag, see
1711                  * sanitise_mte_tags for more details.
1712                  */
1713                 if (kvm_has_mte(kvm) && vma->vm_flags & VM_SHARED) {
1714                         ret = -EINVAL;
1715                         break;
1716                 }
1717
1718                 if (vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
1719                         /* IO region dirty page logging not allowed */
1720                         if (new->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
1721                                 ret = -EINVAL;
1722                                 break;
1723                         }
1724                 }
1725                 hva = min(reg_end, vma->vm_end);
1726         } while (hva < reg_end);
1727
1728         mmap_read_unlock(current->mm);
1729         return ret;
1730 }
1731
1732 void kvm_arch_free_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
1733 {
1734 }
1735
1736 void kvm_arch_memslots_updated(struct kvm *kvm, u64 gen)
1737 {
1738 }
1739
1740 void kvm_arch_flush_shadow_all(struct kvm *kvm)
1741 {
1742         kvm_free_stage2_pgd(&kvm->arch.mmu);
1743 }
1744
1745 void kvm_arch_flush_shadow_memslot(struct kvm *kvm,
1746                                    struct kvm_memory_slot *slot)
1747 {
1748         gpa_t gpa = slot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1749         phys_addr_t size = slot->npages << PAGE_SHIFT;
1750
1751         write_lock(&kvm->mmu_lock);
1752         unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, gpa, size);
1753         write_unlock(&kvm->mmu_lock);
1754 }
1755
1756 /*
1757  * See note at ARMv7 ARM B1.14.4 (TL;DR: S/W ops are not easily virtualized).
1758  *
1759  * Main problems:
1760  * - S/W ops are local to a CPU (not broadcast)
1761  * - We have line migration behind our back (speculation)
1762  * - System caches don't support S/W at all (damn!)
1763  *
1764  * In the face of the above, the best we can do is to try and convert
1765  * S/W ops to VA ops. Because the guest is not allowed to infer the
1766  * S/W to PA mapping, it can only use S/W to nuke the whole cache,
1767  * which is a rather good thing for us.
1768  *
1769  * Also, it is only used when turning caches on/off ("The expected
1770  * usage of the cache maintenance instructions that operate by set/way
1771  * is associated with the cache maintenance instructions associated
1772  * with the powerdown and powerup of caches, if this is required by
1773  * the implementation.").
1774  *
1775  * We use the following policy:
1776  *
1777  * - If we trap a S/W operation, we enable VM trapping to detect
1778  *   caches being turned on/off, and do a full clean.
1779  *
1780  * - We flush the caches on both caches being turned on and off.
1781  *
1782  * - Once the caches are enabled, we stop trapping VM ops.
1783  */
1784 void kvm_set_way_flush(struct kvm_vcpu *vcpu)
1785 {
1786         unsigned long hcr = *vcpu_hcr(vcpu);
1787
1788         /*
1789          * If this is the first time we do a S/W operation
1790          * (i.e. HCR_TVM not set) flush the whole memory, and set the
1791          * VM trapping.
1792          *
1793          * Otherwise, rely on the VM trapping to wait for the MMU +
1794          * Caches to be turned off. At that point, we'll be able to
1795          * clean the caches again.
1796          */
1797         if (!(hcr & HCR_TVM)) {
1798                 trace_kvm_set_way_flush(*vcpu_pc(vcpu),
1799                                         vcpu_has_cache_enabled(vcpu));
1800                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1801                 *vcpu_hcr(vcpu) = hcr | HCR_TVM;
1802         }
1803 }
1804
1805 void kvm_toggle_cache(struct kvm_vcpu *vcpu, bool was_enabled)
1806 {
1807         bool now_enabled = vcpu_has_cache_enabled(vcpu);
1808
1809         /*
1810          * If switching the MMU+caches on, need to invalidate the caches.
1811          * If switching it off, need to clean the caches.
1812          * Clean + invalidate does the trick always.
1813          */
1814         if (now_enabled != was_enabled)
1815                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1816
1817         /* Caches are now on, stop trapping VM ops (until a S/W op) */
1818         if (now_enabled)
1819                 *vcpu_hcr(vcpu) &= ~HCR_TVM;
1820
1821         trace_kvm_toggle_cache(*vcpu_pc(vcpu), was_enabled, now_enabled);
1822 }