KVM: arm64: Introduce MTE VM feature
[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 static void *stage2_memcache_zalloc_page(void *arg)
92 {
93         struct kvm_mmu_memory_cache *mc = arg;
94
95         /* Allocated with __GFP_ZERO, so no need to zero */
96         return kvm_mmu_memory_cache_alloc(mc);
97 }
98
99 static void *kvm_host_zalloc_pages_exact(size_t size)
100 {
101         return alloc_pages_exact(size, GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO);
102 }
103
104 static void kvm_host_get_page(void *addr)
105 {
106         get_page(virt_to_page(addr));
107 }
108
109 static void kvm_host_put_page(void *addr)
110 {
111         put_page(virt_to_page(addr));
112 }
113
114 static int kvm_host_page_count(void *addr)
115 {
116         return page_count(virt_to_page(addr));
117 }
118
119 static phys_addr_t kvm_host_pa(void *addr)
120 {
121         return __pa(addr);
122 }
123
124 static void *kvm_host_va(phys_addr_t phys)
125 {
126         return __va(phys);
127 }
128
129 /*
130  * Unmapping vs dcache management:
131  *
132  * If a guest maps certain memory pages as uncached, all writes will
133  * bypass the data cache and go directly to RAM.  However, the CPUs
134  * can still speculate reads (not writes) and fill cache lines with
135  * data.
136  *
137  * Those cache lines will be *clean* cache lines though, so a
138  * clean+invalidate operation is equivalent to an invalidate
139  * operation, because no cache lines are marked dirty.
140  *
141  * Those clean cache lines could be filled prior to an uncached write
142  * by the guest, and the cache coherent IO subsystem would therefore
143  * end up writing old data to disk.
144  *
145  * This is why right after unmapping a page/section and invalidating
146  * the corresponding TLBs, we flush to make sure the IO subsystem will
147  * never hit in the cache.
148  *
149  * This is all avoided on systems that have ARM64_HAS_STAGE2_FWB, as
150  * we then fully enforce cacheability of RAM, no matter what the guest
151  * does.
152  */
153 /**
154  * unmap_stage2_range -- Clear stage2 page table entries to unmap a range
155  * @mmu:   The KVM stage-2 MMU pointer
156  * @start: The intermediate physical base address of the range to unmap
157  * @size:  The size of the area to unmap
158  * @may_block: Whether or not we are permitted to block
159  *
160  * Clear a range of stage-2 mappings, lowering the various ref-counts.  Must
161  * be called while holding mmu_lock (unless for freeing the stage2 pgd before
162  * destroying the VM), otherwise another faulting VCPU may come in and mess
163  * with things behind our backs.
164  */
165 static void __unmap_stage2_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t start, u64 size,
166                                  bool may_block)
167 {
168         struct kvm *kvm = kvm_s2_mmu_to_kvm(mmu);
169         phys_addr_t end = start + size;
170
171         assert_spin_locked(&kvm->mmu_lock);
172         WARN_ON(size & ~PAGE_MASK);
173         WARN_ON(stage2_apply_range(kvm, start, end, kvm_pgtable_stage2_unmap,
174                                    may_block));
175 }
176
177 static void unmap_stage2_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t start, u64 size)
178 {
179         __unmap_stage2_range(mmu, start, size, true);
180 }
181
182 static void stage2_flush_memslot(struct kvm *kvm,
183                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
184 {
185         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
186         phys_addr_t end = addr + PAGE_SIZE * memslot->npages;
187
188         stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, kvm_pgtable_stage2_flush);
189 }
190
191 /**
192  * stage2_flush_vm - Invalidate cache for pages mapped in stage 2
193  * @kvm: The struct kvm pointer
194  *
195  * Go through the stage 2 page tables and invalidate any cache lines
196  * backing memory already mapped to the VM.
197  */
198 static void stage2_flush_vm(struct kvm *kvm)
199 {
200         struct kvm_memslots *slots;
201         struct kvm_memory_slot *memslot;
202         int idx;
203
204         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
205         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
206
207         slots = kvm_memslots(kvm);
208         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
209                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
210
211         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
212         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
213 }
214
215 /**
216  * free_hyp_pgds - free Hyp-mode page tables
217  */
218 void free_hyp_pgds(void)
219 {
220         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
221         if (hyp_pgtable) {
222                 kvm_pgtable_hyp_destroy(hyp_pgtable);
223                 kfree(hyp_pgtable);
224                 hyp_pgtable = NULL;
225         }
226         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
227 }
228
229 static bool kvm_host_owns_hyp_mappings(void)
230 {
231         if (static_branch_likely(&kvm_protected_mode_initialized))
232                 return false;
233
234         /*
235          * This can happen at boot time when __create_hyp_mappings() is called
236          * after the hyp protection has been enabled, but the static key has
237          * not been flipped yet.
238          */
239         if (!hyp_pgtable && is_protected_kvm_enabled())
240                 return false;
241
242         WARN_ON(!hyp_pgtable);
243
244         return true;
245 }
246
247 static int __create_hyp_mappings(unsigned long start, unsigned long size,
248                                  unsigned long phys, enum kvm_pgtable_prot prot)
249 {
250         int err;
251
252         if (!kvm_host_owns_hyp_mappings()) {
253                 return kvm_call_hyp_nvhe(__pkvm_create_mappings,
254                                          start, size, phys, prot);
255         }
256
257         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
258         err = kvm_pgtable_hyp_map(hyp_pgtable, start, size, phys, prot);
259         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
260
261         return err;
262 }
263
264 static phys_addr_t kvm_kaddr_to_phys(void *kaddr)
265 {
266         if (!is_vmalloc_addr(kaddr)) {
267                 BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr));
268                 return __pa(kaddr);
269         } else {
270                 return page_to_phys(vmalloc_to_page(kaddr)) +
271                        offset_in_page(kaddr);
272         }
273 }
274
275 /**
276  * create_hyp_mappings - duplicate a kernel virtual address range in Hyp mode
277  * @from:       The virtual kernel start address of the range
278  * @to:         The virtual kernel end address of the range (exclusive)
279  * @prot:       The protection to be applied to this range
280  *
281  * The same virtual address as the kernel virtual address is also used
282  * in Hyp-mode mapping (modulo HYP_PAGE_OFFSET) to the same underlying
283  * physical pages.
284  */
285 int create_hyp_mappings(void *from, void *to, enum kvm_pgtable_prot prot)
286 {
287         phys_addr_t phys_addr;
288         unsigned long virt_addr;
289         unsigned long start = kern_hyp_va((unsigned long)from);
290         unsigned long end = kern_hyp_va((unsigned long)to);
291
292         if (is_kernel_in_hyp_mode())
293                 return 0;
294
295         start = start & PAGE_MASK;
296         end = PAGE_ALIGN(end);
297
298         for (virt_addr = start; virt_addr < end; virt_addr += PAGE_SIZE) {
299                 int err;
300
301                 phys_addr = kvm_kaddr_to_phys(from + virt_addr - start);
302                 err = __create_hyp_mappings(virt_addr, PAGE_SIZE, phys_addr,
303                                             prot);
304                 if (err)
305                         return err;
306         }
307
308         return 0;
309 }
310
311 static int __create_hyp_private_mapping(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
312                                         unsigned long *haddr,
313                                         enum kvm_pgtable_prot prot)
314 {
315         unsigned long base;
316         int ret = 0;
317
318         if (!kvm_host_owns_hyp_mappings()) {
319                 base = kvm_call_hyp_nvhe(__pkvm_create_private_mapping,
320                                          phys_addr, size, prot);
321                 if (IS_ERR_OR_NULL((void *)base))
322                         return PTR_ERR((void *)base);
323                 *haddr = base;
324
325                 return 0;
326         }
327
328         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
329
330         /*
331          * This assumes that we have enough space below the idmap
332          * page to allocate our VAs. If not, the check below will
333          * kick. A potential alternative would be to detect that
334          * overflow and switch to an allocation above the idmap.
335          *
336          * The allocated size is always a multiple of PAGE_SIZE.
337          */
338         size = PAGE_ALIGN(size + offset_in_page(phys_addr));
339         base = io_map_base - size;
340
341         /*
342          * Verify that BIT(VA_BITS - 1) hasn't been flipped by
343          * allocating the new area, as it would indicate we've
344          * overflowed the idmap/IO address range.
345          */
346         if ((base ^ io_map_base) & BIT(VA_BITS - 1))
347                 ret = -ENOMEM;
348         else
349                 io_map_base = base;
350
351         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
352
353         if (ret)
354                 goto out;
355
356         ret = __create_hyp_mappings(base, size, phys_addr, prot);
357         if (ret)
358                 goto out;
359
360         *haddr = base + offset_in_page(phys_addr);
361 out:
362         return ret;
363 }
364
365 /**
366  * create_hyp_io_mappings - Map IO into both kernel and HYP
367  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
368  * @size:       Size of the region being mapped
369  * @kaddr:      Kernel VA for this mapping
370  * @haddr:      HYP VA for this mapping
371  */
372 int create_hyp_io_mappings(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
373                            void __iomem **kaddr,
374                            void __iomem **haddr)
375 {
376         unsigned long addr;
377         int ret;
378
379         *kaddr = ioremap(phys_addr, size);
380         if (!*kaddr)
381                 return -ENOMEM;
382
383         if (is_kernel_in_hyp_mode()) {
384                 *haddr = *kaddr;
385                 return 0;
386         }
387
388         ret = __create_hyp_private_mapping(phys_addr, size,
389                                            &addr, PAGE_HYP_DEVICE);
390         if (ret) {
391                 iounmap(*kaddr);
392                 *kaddr = NULL;
393                 *haddr = NULL;
394                 return ret;
395         }
396
397         *haddr = (void __iomem *)addr;
398         return 0;
399 }
400
401 /**
402  * create_hyp_exec_mappings - Map an executable range into HYP
403  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
404  * @size:       Size of the region being mapped
405  * @haddr:      HYP VA for this mapping
406  */
407 int create_hyp_exec_mappings(phys_addr_t phys_addr, size_t size,
408                              void **haddr)
409 {
410         unsigned long addr;
411         int ret;
412
413         BUG_ON(is_kernel_in_hyp_mode());
414
415         ret = __create_hyp_private_mapping(phys_addr, size,
416                                            &addr, PAGE_HYP_EXEC);
417         if (ret) {
418                 *haddr = NULL;
419                 return ret;
420         }
421
422         *haddr = (void *)addr;
423         return 0;
424 }
425
426 static struct kvm_pgtable_mm_ops kvm_s2_mm_ops = {
427         .zalloc_page            = stage2_memcache_zalloc_page,
428         .zalloc_pages_exact     = kvm_host_zalloc_pages_exact,
429         .free_pages_exact       = free_pages_exact,
430         .get_page               = kvm_host_get_page,
431         .put_page               = kvm_host_put_page,
432         .page_count             = kvm_host_page_count,
433         .phys_to_virt           = kvm_host_va,
434         .virt_to_phys           = kvm_host_pa,
435 };
436
437 /**
438  * kvm_init_stage2_mmu - Initialise a S2 MMU strucrure
439  * @kvm:        The pointer to the KVM structure
440  * @mmu:        The pointer to the s2 MMU structure
441  *
442  * Allocates only the stage-2 HW PGD level table(s).
443  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
444  * created, which can only be done once.
445  */
446 int kvm_init_stage2_mmu(struct kvm *kvm, struct kvm_s2_mmu *mmu)
447 {
448         int cpu, err;
449         struct kvm_pgtable *pgt;
450
451         if (mmu->pgt != NULL) {
452                 kvm_err("kvm_arch already initialized?\n");
453                 return -EINVAL;
454         }
455
456         pgt = kzalloc(sizeof(*pgt), GFP_KERNEL);
457         if (!pgt)
458                 return -ENOMEM;
459
460         err = kvm_pgtable_stage2_init(pgt, &kvm->arch, &kvm_s2_mm_ops);
461         if (err)
462                 goto out_free_pgtable;
463
464         mmu->last_vcpu_ran = alloc_percpu(typeof(*mmu->last_vcpu_ran));
465         if (!mmu->last_vcpu_ran) {
466                 err = -ENOMEM;
467                 goto out_destroy_pgtable;
468         }
469
470         for_each_possible_cpu(cpu)
471                 *per_cpu_ptr(mmu->last_vcpu_ran, cpu) = -1;
472
473         mmu->arch = &kvm->arch;
474         mmu->pgt = pgt;
475         mmu->pgd_phys = __pa(pgt->pgd);
476         mmu->vmid.vmid_gen = 0;
477         return 0;
478
479 out_destroy_pgtable:
480         kvm_pgtable_stage2_destroy(pgt);
481 out_free_pgtable:
482         kfree(pgt);
483         return err;
484 }
485
486 static void stage2_unmap_memslot(struct kvm *kvm,
487                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
488 {
489         hva_t hva = memslot->userspace_addr;
490         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
491         phys_addr_t size = PAGE_SIZE * memslot->npages;
492         hva_t reg_end = hva + size;
493
494         /*
495          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
496          * between them, so iterate over all of them to find out if we should
497          * unmap any of them.
498          *
499          *     +--------------------------------------------+
500          * +---------------+----------------+   +----------------+
501          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
502          * +---------------+----------------+   +----------------+
503          *     |               memory region                |
504          *     +--------------------------------------------+
505          */
506         do {
507                 struct vm_area_struct *vma;
508                 hva_t vm_start, vm_end;
509
510                 vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, reg_end);
511                 if (!vma)
512                         break;
513
514                 /*
515                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
516                  */
517                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
518                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
519
520                 if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
521                         gpa_t gpa = addr + (vm_start - memslot->userspace_addr);
522                         unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, gpa, vm_end - vm_start);
523                 }
524                 hva = vm_end;
525         } while (hva < reg_end);
526 }
527
528 /**
529  * stage2_unmap_vm - Unmap Stage-2 RAM mappings
530  * @kvm: The struct kvm pointer
531  *
532  * Go through the memregions and unmap any regular RAM
533  * backing memory already mapped to the VM.
534  */
535 void stage2_unmap_vm(struct kvm *kvm)
536 {
537         struct kvm_memslots *slots;
538         struct kvm_memory_slot *memslot;
539         int idx;
540
541         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
542         mmap_read_lock(current->mm);
543         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
544
545         slots = kvm_memslots(kvm);
546         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
547                 stage2_unmap_memslot(kvm, memslot);
548
549         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
550         mmap_read_unlock(current->mm);
551         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
552 }
553
554 void kvm_free_stage2_pgd(struct kvm_s2_mmu *mmu)
555 {
556         struct kvm *kvm = kvm_s2_mmu_to_kvm(mmu);
557         struct kvm_pgtable *pgt = NULL;
558
559         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
560         pgt = mmu->pgt;
561         if (pgt) {
562                 mmu->pgd_phys = 0;
563                 mmu->pgt = NULL;
564                 free_percpu(mmu->last_vcpu_ran);
565         }
566         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
567
568         if (pgt) {
569                 kvm_pgtable_stage2_destroy(pgt);
570                 kfree(pgt);
571         }
572 }
573
574 /**
575  * kvm_phys_addr_ioremap - map a device range to guest IPA
576  *
577  * @kvm:        The KVM pointer
578  * @guest_ipa:  The IPA at which to insert the mapping
579  * @pa:         The physical address of the device
580  * @size:       The size of the mapping
581  * @writable:   Whether or not to create a writable mapping
582  */
583 int kvm_phys_addr_ioremap(struct kvm *kvm, phys_addr_t guest_ipa,
584                           phys_addr_t pa, unsigned long size, bool writable)
585 {
586         phys_addr_t addr;
587         int ret = 0;
588         struct kvm_mmu_memory_cache cache = { 0, __GFP_ZERO, NULL, };
589         struct kvm_pgtable *pgt = kvm->arch.mmu.pgt;
590         enum kvm_pgtable_prot prot = KVM_PGTABLE_PROT_DEVICE |
591                                      KVM_PGTABLE_PROT_R |
592                                      (writable ? KVM_PGTABLE_PROT_W : 0);
593
594         size += offset_in_page(guest_ipa);
595         guest_ipa &= PAGE_MASK;
596
597         for (addr = guest_ipa; addr < guest_ipa + size; addr += PAGE_SIZE) {
598                 ret = kvm_mmu_topup_memory_cache(&cache,
599                                                  kvm_mmu_cache_min_pages(kvm));
600                 if (ret)
601                         break;
602
603                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
604                 ret = kvm_pgtable_stage2_map(pgt, addr, PAGE_SIZE, pa, prot,
605                                              &cache);
606                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
607                 if (ret)
608                         break;
609
610                 pa += PAGE_SIZE;
611         }
612
613         kvm_mmu_free_memory_cache(&cache);
614         return ret;
615 }
616
617 /**
618  * stage2_wp_range() - write protect stage2 memory region range
619  * @mmu:        The KVM stage-2 MMU pointer
620  * @addr:       Start address of range
621  * @end:        End address of range
622  */
623 static void stage2_wp_range(struct kvm_s2_mmu *mmu, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
624 {
625         struct kvm *kvm = kvm_s2_mmu_to_kvm(mmu);
626         stage2_apply_range_resched(kvm, addr, end, kvm_pgtable_stage2_wrprotect);
627 }
628
629 /**
630  * kvm_mmu_wp_memory_region() - write protect stage 2 entries for memory slot
631  * @kvm:        The KVM pointer
632  * @slot:       The memory slot to write protect
633  *
634  * Called to start logging dirty pages after memory region
635  * KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES operation is called. After this function returns
636  * all present PUD, PMD and PTEs are write protected in the memory region.
637  * Afterwards read of dirty page log can be called.
638  *
639  * Acquires kvm_mmu_lock. Called with kvm->slots_lock mutex acquired,
640  * serializing operations for VM memory regions.
641  */
642 static void kvm_mmu_wp_memory_region(struct kvm *kvm, int slot)
643 {
644         struct kvm_memslots *slots = kvm_memslots(kvm);
645         struct kvm_memory_slot *memslot = id_to_memslot(slots, slot);
646         phys_addr_t start, end;
647
648         if (WARN_ON_ONCE(!memslot))
649                 return;
650
651         start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
652         end = (memslot->base_gfn + memslot->npages) << PAGE_SHIFT;
653
654         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
655         stage2_wp_range(&kvm->arch.mmu, start, end);
656         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
657         kvm_flush_remote_tlbs(kvm);
658 }
659
660 /**
661  * kvm_mmu_write_protect_pt_masked() - write protect dirty pages
662  * @kvm:        The KVM pointer
663  * @slot:       The memory slot associated with mask
664  * @gfn_offset: The gfn offset in memory slot
665  * @mask:       The mask of dirty pages at offset 'gfn_offset' in this memory
666  *              slot to be write protected
667  *
668  * Walks bits set in mask write protects the associated pte's. Caller must
669  * acquire kvm_mmu_lock.
670  */
671 static void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
672                 struct kvm_memory_slot *slot,
673                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
674 {
675         phys_addr_t base_gfn = slot->base_gfn + gfn_offset;
676         phys_addr_t start = (base_gfn +  __ffs(mask)) << PAGE_SHIFT;
677         phys_addr_t end = (base_gfn + __fls(mask) + 1) << PAGE_SHIFT;
678
679         stage2_wp_range(&kvm->arch.mmu, start, end);
680 }
681
682 /*
683  * kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked - enable dirty logging for selected
684  * dirty pages.
685  *
686  * It calls kvm_mmu_write_protect_pt_masked to write protect selected pages to
687  * enable dirty logging for them.
688  */
689 void kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
690                 struct kvm_memory_slot *slot,
691                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
692 {
693         kvm_mmu_write_protect_pt_masked(kvm, slot, gfn_offset, mask);
694 }
695
696 static void clean_dcache_guest_page(kvm_pfn_t pfn, unsigned long size)
697 {
698         __clean_dcache_guest_page(pfn, size);
699 }
700
701 static void invalidate_icache_guest_page(kvm_pfn_t pfn, unsigned long size)
702 {
703         __invalidate_icache_guest_page(pfn, size);
704 }
705
706 static void kvm_send_hwpoison_signal(unsigned long address, short lsb)
707 {
708         send_sig_mceerr(BUS_MCEERR_AR, (void __user *)address, lsb, current);
709 }
710
711 static bool fault_supports_stage2_huge_mapping(struct kvm_memory_slot *memslot,
712                                                unsigned long hva,
713                                                unsigned long map_size)
714 {
715         gpa_t gpa_start;
716         hva_t uaddr_start, uaddr_end;
717         size_t size;
718
719         /* The memslot and the VMA are guaranteed to be aligned to PAGE_SIZE */
720         if (map_size == PAGE_SIZE)
721                 return true;
722
723         size = memslot->npages * PAGE_SIZE;
724
725         gpa_start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
726
727         uaddr_start = memslot->userspace_addr;
728         uaddr_end = uaddr_start + size;
729
730         /*
731          * Pages belonging to memslots that don't have the same alignment
732          * within a PMD/PUD for userspace and IPA cannot be mapped with stage-2
733          * PMD/PUD entries, because we'll end up mapping the wrong pages.
734          *
735          * Consider a layout like the following:
736          *
737          *    memslot->userspace_addr:
738          *    +-----+--------------------+--------------------+---+
739          *    |abcde|fgh  Stage-1 block  |    Stage-1 block tv|xyz|
740          *    +-----+--------------------+--------------------+---+
741          *
742          *    memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT:
743          *      +---+--------------------+--------------------+-----+
744          *      |abc|def  Stage-2 block  |    Stage-2 block   |tvxyz|
745          *      +---+--------------------+--------------------+-----+
746          *
747          * If we create those stage-2 blocks, we'll end up with this incorrect
748          * mapping:
749          *   d -> f
750          *   e -> g
751          *   f -> h
752          */
753         if ((gpa_start & (map_size - 1)) != (uaddr_start & (map_size - 1)))
754                 return false;
755
756         /*
757          * Next, let's make sure we're not trying to map anything not covered
758          * by the memslot. This means we have to prohibit block size mappings
759          * for the beginning and end of a non-block aligned and non-block sized
760          * memory slot (illustrated by the head and tail parts of the
761          * userspace view above containing pages 'abcde' and 'xyz',
762          * respectively).
763          *
764          * Note that it doesn't matter if we do the check using the
765          * userspace_addr or the base_gfn, as both are equally aligned (per
766          * the check above) and equally sized.
767          */
768         return (hva & ~(map_size - 1)) >= uaddr_start &&
769                (hva & ~(map_size - 1)) + map_size <= uaddr_end;
770 }
771
772 /*
773  * Check if the given hva is backed by a transparent huge page (THP) and
774  * whether it can be mapped using block mapping in stage2. If so, adjust
775  * the stage2 PFN and IPA accordingly. Only PMD_SIZE THPs are currently
776  * supported. This will need to be updated to support other THP sizes.
777  *
778  * Returns the size of the mapping.
779  */
780 static unsigned long
781 transparent_hugepage_adjust(struct kvm_memory_slot *memslot,
782                             unsigned long hva, kvm_pfn_t *pfnp,
783                             phys_addr_t *ipap)
784 {
785         kvm_pfn_t pfn = *pfnp;
786
787         /*
788          * Make sure the adjustment is done only for THP pages. Also make
789          * sure that the HVA and IPA are sufficiently aligned and that the
790          * block map is contained within the memslot.
791          */
792         if (kvm_is_transparent_hugepage(pfn) &&
793             fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PMD_SIZE)) {
794                 /*
795                  * The address we faulted on is backed by a transparent huge
796                  * page.  However, because we map the compound huge page and
797                  * not the individual tail page, we need to transfer the
798                  * refcount to the head page.  We have to be careful that the
799                  * THP doesn't start to split while we are adjusting the
800                  * refcounts.
801                  *
802                  * We are sure this doesn't happen, because mmu_notifier_retry
803                  * was successful and we are holding the mmu_lock, so if this
804                  * THP is trying to split, it will be blocked in the mmu
805                  * notifier before touching any of the pages, specifically
806                  * before being able to call __split_huge_page_refcount().
807                  *
808                  * We can therefore safely transfer the refcount from PG_tail
809                  * to PG_head and switch the pfn from a tail page to the head
810                  * page accordingly.
811                  */
812                 *ipap &= PMD_MASK;
813                 kvm_release_pfn_clean(pfn);
814                 pfn &= ~(PTRS_PER_PMD - 1);
815                 kvm_get_pfn(pfn);
816                 *pfnp = pfn;
817
818                 return PMD_SIZE;
819         }
820
821         /* Use page mapping if we cannot use block mapping. */
822         return PAGE_SIZE;
823 }
824
825 /*
826  * The page will be mapped in stage 2 as Normal Cacheable, so the VM will be
827  * able to see the page's tags and therefore they must be initialised first. If
828  * PG_mte_tagged is set, tags have already been initialised.
829  *
830  * The race in the test/set of the PG_mte_tagged flag is handled by:
831  * - preventing VM_SHARED mappings in a memslot with MTE preventing two VMs
832  *   racing to santise the same page
833  * - mmap_lock protects between a VM faulting a page in and the VMM performing
834  *   an mprotect() to add VM_MTE
835  */
836 static int sanitise_mte_tags(struct kvm *kvm, kvm_pfn_t pfn,
837                              unsigned long size)
838 {
839         unsigned long i, nr_pages = size >> PAGE_SHIFT;
840         struct page *page;
841
842         if (!kvm_has_mte(kvm))
843                 return 0;
844
845         /*
846          * pfn_to_online_page() is used to reject ZONE_DEVICE pages
847          * that may not support tags.
848          */
849         page = pfn_to_online_page(pfn);
850
851         if (!page)
852                 return -EFAULT;
853
854         for (i = 0; i < nr_pages; i++, page++) {
855                 if (!test_bit(PG_mte_tagged, &page->flags)) {
856                         mte_clear_page_tags(page_address(page));
857                         set_bit(PG_mte_tagged, &page->flags);
858                 }
859         }
860
861         return 0;
862 }
863
864 static int user_mem_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa,
865                           struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long hva,
866                           unsigned long fault_status)
867 {
868         int ret = 0;
869         bool write_fault, writable, force_pte = false;
870         bool exec_fault;
871         bool device = false;
872         bool shared;
873         unsigned long mmu_seq;
874         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
875         struct kvm_mmu_memory_cache *memcache = &vcpu->arch.mmu_page_cache;
876         struct vm_area_struct *vma;
877         short vma_shift;
878         gfn_t gfn;
879         kvm_pfn_t pfn;
880         bool logging_active = memslot_is_logging(memslot);
881         unsigned long fault_level = kvm_vcpu_trap_get_fault_level(vcpu);
882         unsigned long vma_pagesize, fault_granule;
883         enum kvm_pgtable_prot prot = KVM_PGTABLE_PROT_R;
884         struct kvm_pgtable *pgt;
885
886         fault_granule = 1UL << ARM64_HW_PGTABLE_LEVEL_SHIFT(fault_level);
887         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
888         exec_fault = kvm_vcpu_trap_is_exec_fault(vcpu);
889         VM_BUG_ON(write_fault && exec_fault);
890
891         if (fault_status == FSC_PERM && !write_fault && !exec_fault) {
892                 kvm_err("Unexpected L2 read permission error\n");
893                 return -EFAULT;
894         }
895
896         /* Let's check if we will get back a huge page backed by hugetlbfs */
897         mmap_read_lock(current->mm);
898         vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, hva + 1);
899         if (unlikely(!vma)) {
900                 kvm_err("Failed to find VMA for hva 0x%lx\n", hva);
901                 mmap_read_unlock(current->mm);
902                 return -EFAULT;
903         }
904
905         if (is_vm_hugetlb_page(vma))
906                 vma_shift = huge_page_shift(hstate_vma(vma));
907         else
908                 vma_shift = PAGE_SHIFT;
909
910         if (logging_active ||
911             (vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
912                 force_pte = true;
913                 vma_shift = PAGE_SHIFT;
914         }
915
916         shared = (vma->vm_flags & VM_PFNMAP);
917
918         switch (vma_shift) {
919 #ifndef __PAGETABLE_PMD_FOLDED
920         case PUD_SHIFT:
921                 if (fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PUD_SIZE))
922                         break;
923                 fallthrough;
924 #endif
925         case CONT_PMD_SHIFT:
926                 vma_shift = PMD_SHIFT;
927                 fallthrough;
928         case PMD_SHIFT:
929                 if (fault_supports_stage2_huge_mapping(memslot, hva, PMD_SIZE))
930                         break;
931                 fallthrough;
932         case CONT_PTE_SHIFT:
933                 vma_shift = PAGE_SHIFT;
934                 force_pte = true;
935                 fallthrough;
936         case PAGE_SHIFT:
937                 break;
938         default:
939                 WARN_ONCE(1, "Unknown vma_shift %d", vma_shift);
940         }
941
942         vma_pagesize = 1UL << vma_shift;
943         if (vma_pagesize == PMD_SIZE || vma_pagesize == PUD_SIZE)
944                 fault_ipa &= ~(vma_pagesize - 1);
945
946         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
947         mmap_read_unlock(current->mm);
948
949         /*
950          * Permission faults just need to update the existing leaf entry,
951          * and so normally don't require allocations from the memcache. The
952          * only exception to this is when dirty logging is enabled at runtime
953          * and a write fault needs to collapse a block entry into a table.
954          */
955         if (fault_status != FSC_PERM || (logging_active && write_fault)) {
956                 ret = kvm_mmu_topup_memory_cache(memcache,
957                                                  kvm_mmu_cache_min_pages(kvm));
958                 if (ret)
959                         return ret;
960         }
961
962         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
963         /*
964          * Ensure the read of mmu_notifier_seq happens before we call
965          * gfn_to_pfn_prot (which calls get_user_pages), so that we don't risk
966          * the page we just got a reference to gets unmapped before we have a
967          * chance to grab the mmu_lock, which ensure that if the page gets
968          * unmapped afterwards, the call to kvm_unmap_gfn will take it away
969          * from us again properly. This smp_rmb() interacts with the smp_wmb()
970          * in kvm_mmu_notifier_invalidate_<page|range_end>.
971          *
972          * Besides, __gfn_to_pfn_memslot() instead of gfn_to_pfn_prot() is
973          * used to avoid unnecessary overhead introduced to locate the memory
974          * slot because it's always fixed even @gfn is adjusted for huge pages.
975          */
976         smp_rmb();
977
978         pfn = __gfn_to_pfn_memslot(memslot, gfn, false, NULL,
979                                    write_fault, &writable, NULL);
980         if (pfn == KVM_PFN_ERR_HWPOISON) {
981                 kvm_send_hwpoison_signal(hva, vma_shift);
982                 return 0;
983         }
984         if (is_error_noslot_pfn(pfn))
985                 return -EFAULT;
986
987         if (kvm_is_device_pfn(pfn)) {
988                 device = true;
989                 force_pte = true;
990         } else if (logging_active && !write_fault) {
991                 /*
992                  * Only actually map the page as writable if this was a write
993                  * fault.
994                  */
995                 writable = false;
996         }
997
998         if (exec_fault && device)
999                 return -ENOEXEC;
1000
1001         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1002         pgt = vcpu->arch.hw_mmu->pgt;
1003         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
1004                 goto out_unlock;
1005
1006         /*
1007          * If we are not forced to use page mapping, check if we are
1008          * backed by a THP and thus use block mapping if possible.
1009          */
1010         if (vma_pagesize == PAGE_SIZE && !force_pte)
1011                 vma_pagesize = transparent_hugepage_adjust(memslot, hva,
1012                                                            &pfn, &fault_ipa);
1013         if (writable)
1014                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_W;
1015
1016         if (fault_status != FSC_PERM && !device) {
1017                 /* Check the VMM hasn't introduced a new VM_SHARED VMA */
1018                 if (kvm_has_mte(kvm) && shared) {
1019                         ret = -EFAULT;
1020                         goto out_unlock;
1021                 }
1022                 ret = sanitise_mte_tags(kvm, pfn, vma_pagesize);
1023                 if (ret)
1024                         goto out_unlock;
1025
1026                 clean_dcache_guest_page(pfn, vma_pagesize);
1027         }
1028
1029         if (exec_fault) {
1030                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_X;
1031                 invalidate_icache_guest_page(pfn, vma_pagesize);
1032         }
1033
1034         if (device)
1035                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_DEVICE;
1036         else if (cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_CACHE_DIC))
1037                 prot |= KVM_PGTABLE_PROT_X;
1038
1039         /*
1040          * Under the premise of getting a FSC_PERM fault, we just need to relax
1041          * permissions only if vma_pagesize equals fault_granule. Otherwise,
1042          * kvm_pgtable_stage2_map() should be called to change block size.
1043          */
1044         if (fault_status == FSC_PERM && vma_pagesize == fault_granule) {
1045                 ret = kvm_pgtable_stage2_relax_perms(pgt, fault_ipa, prot);
1046         } else {
1047                 ret = kvm_pgtable_stage2_map(pgt, fault_ipa, vma_pagesize,
1048                                              __pfn_to_phys(pfn), prot,
1049                                              memcache);
1050         }
1051
1052         /* Mark the page dirty only if the fault is handled successfully */
1053         if (writable && !ret) {
1054                 kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1055                 mark_page_dirty_in_slot(kvm, memslot, gfn);
1056         }
1057
1058 out_unlock:
1059         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1060         kvm_set_pfn_accessed(pfn);
1061         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1062         return ret != -EAGAIN ? ret : 0;
1063 }
1064
1065 /* Resolve the access fault by making the page young again. */
1066 static void handle_access_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa)
1067 {
1068         pte_t pte;
1069         kvm_pte_t kpte;
1070         struct kvm_s2_mmu *mmu;
1071
1072         trace_kvm_access_fault(fault_ipa);
1073
1074         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1075         mmu = vcpu->arch.hw_mmu;
1076         kpte = kvm_pgtable_stage2_mkyoung(mmu->pgt, fault_ipa);
1077         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1078
1079         pte = __pte(kpte);
1080         if (pte_valid(pte))
1081                 kvm_set_pfn_accessed(pte_pfn(pte));
1082 }
1083
1084 /**
1085  * kvm_handle_guest_abort - handles all 2nd stage aborts
1086  * @vcpu:       the VCPU pointer
1087  *
1088  * Any abort that gets to the host is almost guaranteed to be caused by a
1089  * missing second stage translation table entry, which can mean that either the
1090  * guest simply needs more memory and we must allocate an appropriate page or it
1091  * can mean that the guest tried to access I/O memory, which is emulated by user
1092  * space. The distinction is based on the IPA causing the fault and whether this
1093  * memory region has been registered as standard RAM by user space.
1094  */
1095 int kvm_handle_guest_abort(struct kvm_vcpu *vcpu)
1096 {
1097         unsigned long fault_status;
1098         phys_addr_t fault_ipa;
1099         struct kvm_memory_slot *memslot;
1100         unsigned long hva;
1101         bool is_iabt, write_fault, writable;
1102         gfn_t gfn;
1103         int ret, idx;
1104
1105         fault_status = kvm_vcpu_trap_get_fault_type(vcpu);
1106
1107         fault_ipa = kvm_vcpu_get_fault_ipa(vcpu);
1108         is_iabt = kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu);
1109
1110         /* Synchronous External Abort? */
1111         if (kvm_vcpu_abt_issea(vcpu)) {
1112                 /*
1113                  * For RAS the host kernel may handle this abort.
1114                  * There is no need to pass the error into the guest.
1115                  */
1116                 if (kvm_handle_guest_sea(fault_ipa, kvm_vcpu_get_esr(vcpu)))
1117                         kvm_inject_vabt(vcpu);
1118
1119                 return 1;
1120         }
1121
1122         trace_kvm_guest_fault(*vcpu_pc(vcpu), kvm_vcpu_get_esr(vcpu),
1123                               kvm_vcpu_get_hfar(vcpu), fault_ipa);
1124
1125         /* Check the stage-2 fault is trans. fault or write fault */
1126         if (fault_status != FSC_FAULT && fault_status != FSC_PERM &&
1127             fault_status != FSC_ACCESS) {
1128                 kvm_err("Unsupported FSC: EC=%#x xFSC=%#lx ESR_EL2=%#lx\n",
1129                         kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu),
1130                         (unsigned long)kvm_vcpu_trap_get_fault(vcpu),
1131                         (unsigned long)kvm_vcpu_get_esr(vcpu));
1132                 return -EFAULT;
1133         }
1134
1135         idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
1136
1137         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1138         memslot = gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gfn);
1139         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(memslot, gfn, &writable);
1140         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1141         if (kvm_is_error_hva(hva) || (write_fault && !writable)) {
1142                 /*
1143                  * The guest has put either its instructions or its page-tables
1144                  * somewhere it shouldn't have. Userspace won't be able to do
1145                  * anything about this (there's no syndrome for a start), so
1146                  * re-inject the abort back into the guest.
1147                  */
1148                 if (is_iabt) {
1149                         ret = -ENOEXEC;
1150                         goto out;
1151                 }
1152
1153                 if (kvm_vcpu_abt_iss1tw(vcpu)) {
1154                         kvm_inject_dabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1155                         ret = 1;
1156                         goto out_unlock;
1157                 }
1158
1159                 /*
1160                  * Check for a cache maintenance operation. Since we
1161                  * ended-up here, we know it is outside of any memory
1162                  * slot. But we can't find out if that is for a device,
1163                  * or if the guest is just being stupid. The only thing
1164                  * we know for sure is that this range cannot be cached.
1165                  *
1166                  * So let's assume that the guest is just being
1167                  * cautious, and skip the instruction.
1168                  */
1169                 if (kvm_is_error_hva(hva) && kvm_vcpu_dabt_is_cm(vcpu)) {
1170                         kvm_incr_pc(vcpu);
1171                         ret = 1;
1172                         goto out_unlock;
1173                 }
1174
1175                 /*
1176                  * The IPA is reported as [MAX:12], so we need to
1177                  * complement it with the bottom 12 bits from the
1178                  * faulting VA. This is always 12 bits, irrespective
1179                  * of the page size.
1180                  */
1181                 fault_ipa |= kvm_vcpu_get_hfar(vcpu) & ((1 << 12) - 1);
1182                 ret = io_mem_abort(vcpu, fault_ipa);
1183                 goto out_unlock;
1184         }
1185
1186         /* Userspace should not be able to register out-of-bounds IPAs */
1187         VM_BUG_ON(fault_ipa >= kvm_phys_size(vcpu->kvm));
1188
1189         if (fault_status == FSC_ACCESS) {
1190                 handle_access_fault(vcpu, fault_ipa);
1191                 ret = 1;
1192                 goto out_unlock;
1193         }
1194
1195         ret = user_mem_abort(vcpu, fault_ipa, memslot, hva, fault_status);
1196         if (ret == 0)
1197                 ret = 1;
1198 out:
1199         if (ret == -ENOEXEC) {
1200                 kvm_inject_pabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1201                 ret = 1;
1202         }
1203 out_unlock:
1204         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, idx);
1205         return ret;
1206 }
1207
1208 bool kvm_unmap_gfn_range(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1209 {
1210         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1211                 return false;
1212
1213         __unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, range->start << PAGE_SHIFT,
1214                              (range->end - range->start) << PAGE_SHIFT,
1215                              range->may_block);
1216
1217         return false;
1218 }
1219
1220 bool kvm_set_spte_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1221 {
1222         kvm_pfn_t pfn = pte_pfn(range->pte);
1223         int ret;
1224
1225         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1226                 return false;
1227
1228         WARN_ON(range->end - range->start != 1);
1229
1230         ret = sanitise_mte_tags(kvm, pfn, PAGE_SIZE);
1231         if (ret)
1232                 return false;
1233
1234         /*
1235          * We've moved a page around, probably through CoW, so let's treat it
1236          * just like a translation fault and clean the cache to the PoC.
1237          */
1238         clean_dcache_guest_page(pfn, PAGE_SIZE);
1239
1240         /*
1241          * The MMU notifiers will have unmapped a huge PMD before calling
1242          * ->change_pte() (which in turn calls kvm_set_spte_gfn()) and
1243          * therefore we never need to clear out a huge PMD through this
1244          * calling path and a memcache is not required.
1245          */
1246         kvm_pgtable_stage2_map(kvm->arch.mmu.pgt, range->start << PAGE_SHIFT,
1247                                PAGE_SIZE, __pfn_to_phys(pfn),
1248                                KVM_PGTABLE_PROT_R, NULL);
1249
1250         return false;
1251 }
1252
1253 bool kvm_age_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1254 {
1255         u64 size = (range->end - range->start) << PAGE_SHIFT;
1256         kvm_pte_t kpte;
1257         pte_t pte;
1258
1259         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1260                 return false;
1261
1262         WARN_ON(size != PAGE_SIZE && size != PMD_SIZE && size != PUD_SIZE);
1263
1264         kpte = kvm_pgtable_stage2_mkold(kvm->arch.mmu.pgt,
1265                                         range->start << PAGE_SHIFT);
1266         pte = __pte(kpte);
1267         return pte_valid(pte) && pte_young(pte);
1268 }
1269
1270 bool kvm_test_age_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range)
1271 {
1272         if (!kvm->arch.mmu.pgt)
1273                 return false;
1274
1275         return kvm_pgtable_stage2_is_young(kvm->arch.mmu.pgt,
1276                                            range->start << PAGE_SHIFT);
1277 }
1278
1279 phys_addr_t kvm_mmu_get_httbr(void)
1280 {
1281         return __pa(hyp_pgtable->pgd);
1282 }
1283
1284 phys_addr_t kvm_get_idmap_vector(void)
1285 {
1286         return hyp_idmap_vector;
1287 }
1288
1289 static int kvm_map_idmap_text(void)
1290 {
1291         unsigned long size = hyp_idmap_end - hyp_idmap_start;
1292         int err = __create_hyp_mappings(hyp_idmap_start, size, hyp_idmap_start,
1293                                         PAGE_HYP_EXEC);
1294         if (err)
1295                 kvm_err("Failed to idmap %lx-%lx\n",
1296                         hyp_idmap_start, hyp_idmap_end);
1297
1298         return err;
1299 }
1300
1301 static void *kvm_hyp_zalloc_page(void *arg)
1302 {
1303         return (void *)get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
1304 }
1305
1306 static struct kvm_pgtable_mm_ops kvm_hyp_mm_ops = {
1307         .zalloc_page            = kvm_hyp_zalloc_page,
1308         .get_page               = kvm_host_get_page,
1309         .put_page               = kvm_host_put_page,
1310         .phys_to_virt           = kvm_host_va,
1311         .virt_to_phys           = kvm_host_pa,
1312 };
1313
1314 int kvm_mmu_init(u32 *hyp_va_bits)
1315 {
1316         int err;
1317
1318         hyp_idmap_start = __pa_symbol(__hyp_idmap_text_start);
1319         hyp_idmap_start = ALIGN_DOWN(hyp_idmap_start, PAGE_SIZE);
1320         hyp_idmap_end = __pa_symbol(__hyp_idmap_text_end);
1321         hyp_idmap_end = ALIGN(hyp_idmap_end, PAGE_SIZE);
1322         hyp_idmap_vector = __pa_symbol(__kvm_hyp_init);
1323
1324         /*
1325          * We rely on the linker script to ensure at build time that the HYP
1326          * init code does not cross a page boundary.
1327          */
1328         BUG_ON((hyp_idmap_start ^ (hyp_idmap_end - 1)) & PAGE_MASK);
1329
1330         *hyp_va_bits = 64 - ((idmap_t0sz & TCR_T0SZ_MASK) >> TCR_T0SZ_OFFSET);
1331         kvm_debug("Using %u-bit virtual addresses at EL2\n", *hyp_va_bits);
1332         kvm_debug("IDMAP page: %lx\n", hyp_idmap_start);
1333         kvm_debug("HYP VA range: %lx:%lx\n",
1334                   kern_hyp_va(PAGE_OFFSET),
1335                   kern_hyp_va((unsigned long)high_memory - 1));
1336
1337         if (hyp_idmap_start >= kern_hyp_va(PAGE_OFFSET) &&
1338             hyp_idmap_start <  kern_hyp_va((unsigned long)high_memory - 1) &&
1339             hyp_idmap_start != (unsigned long)__hyp_idmap_text_start) {
1340                 /*
1341                  * The idmap page is intersecting with the VA space,
1342                  * it is not safe to continue further.
1343                  */
1344                 kvm_err("IDMAP intersecting with HYP VA, unable to continue\n");
1345                 err = -EINVAL;
1346                 goto out;
1347         }
1348
1349         hyp_pgtable = kzalloc(sizeof(*hyp_pgtable), GFP_KERNEL);
1350         if (!hyp_pgtable) {
1351                 kvm_err("Hyp mode page-table not allocated\n");
1352                 err = -ENOMEM;
1353                 goto out;
1354         }
1355
1356         err = kvm_pgtable_hyp_init(hyp_pgtable, *hyp_va_bits, &kvm_hyp_mm_ops);
1357         if (err)
1358                 goto out_free_pgtable;
1359
1360         err = kvm_map_idmap_text();
1361         if (err)
1362                 goto out_destroy_pgtable;
1363
1364         io_map_base = hyp_idmap_start;
1365         return 0;
1366
1367 out_destroy_pgtable:
1368         kvm_pgtable_hyp_destroy(hyp_pgtable);
1369 out_free_pgtable:
1370         kfree(hyp_pgtable);
1371         hyp_pgtable = NULL;
1372 out:
1373         return err;
1374 }
1375
1376 void kvm_arch_commit_memory_region(struct kvm *kvm,
1377                                    const struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1378                                    struct kvm_memory_slot *old,
1379                                    const struct kvm_memory_slot *new,
1380                                    enum kvm_mr_change change)
1381 {
1382         /*
1383          * At this point memslot has been committed and there is an
1384          * allocated dirty_bitmap[], dirty pages will be tracked while the
1385          * memory slot is write protected.
1386          */
1387         if (change != KVM_MR_DELETE && mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
1388                 /*
1389                  * If we're with initial-all-set, we don't need to write
1390                  * protect any pages because they're all reported as dirty.
1391                  * Huge pages and normal pages will be write protect gradually.
1392                  */
1393                 if (!kvm_dirty_log_manual_protect_and_init_set(kvm)) {
1394                         kvm_mmu_wp_memory_region(kvm, mem->slot);
1395                 }
1396         }
1397 }
1398
1399 int kvm_arch_prepare_memory_region(struct kvm *kvm,
1400                                    struct kvm_memory_slot *memslot,
1401                                    const struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1402                                    enum kvm_mr_change change)
1403 {
1404         hva_t hva = mem->userspace_addr;
1405         hva_t reg_end = hva + mem->memory_size;
1406         bool writable = !(mem->flags & KVM_MEM_READONLY);
1407         int ret = 0;
1408
1409         if (change != KVM_MR_CREATE && change != KVM_MR_MOVE &&
1410                         change != KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1411                 return 0;
1412
1413         /*
1414          * Prevent userspace from creating a memory region outside of the IPA
1415          * space addressable by the KVM guest IPA space.
1416          */
1417         if ((memslot->base_gfn + memslot->npages) > (kvm_phys_size(kvm) >> PAGE_SHIFT))
1418                 return -EFAULT;
1419
1420         mmap_read_lock(current->mm);
1421         /*
1422          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
1423          * between them, so iterate over all of them to find out if we can map
1424          * any of them right now.
1425          *
1426          *     +--------------------------------------------+
1427          * +---------------+----------------+   +----------------+
1428          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
1429          * +---------------+----------------+   +----------------+
1430          *     |               memory region                |
1431          *     +--------------------------------------------+
1432          */
1433         do {
1434                 struct vm_area_struct *vma;
1435                 hva_t vm_start, vm_end;
1436
1437                 vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, reg_end);
1438                 if (!vma)
1439                         break;
1440
1441                 /*
1442                  * VM_SHARED mappings are not allowed with MTE to avoid races
1443                  * when updating the PG_mte_tagged page flag, see
1444                  * sanitise_mte_tags for more details.
1445                  */
1446                 if (kvm_has_mte(kvm) && vma->vm_flags & VM_SHARED)
1447                         return -EINVAL;
1448
1449                 /*
1450                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
1451                  */
1452                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
1453                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
1454
1455                 if (vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
1456                         gpa_t gpa = mem->guest_phys_addr +
1457                                     (vm_start - mem->userspace_addr);
1458                         phys_addr_t pa;
1459
1460                         pa = (phys_addr_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
1461                         pa += vm_start - vma->vm_start;
1462
1463                         /* IO region dirty page logging not allowed */
1464                         if (memslot->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
1465                                 ret = -EINVAL;
1466                                 goto out;
1467                         }
1468
1469                         ret = kvm_phys_addr_ioremap(kvm, gpa, pa,
1470                                                     vm_end - vm_start,
1471                                                     writable);
1472                         if (ret)
1473                                 break;
1474                 }
1475                 hva = vm_end;
1476         } while (hva < reg_end);
1477
1478         if (change == KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1479                 goto out;
1480
1481         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1482         if (ret)
1483                 unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, mem->guest_phys_addr, mem->memory_size);
1484         else if (!cpus_have_final_cap(ARM64_HAS_STAGE2_FWB))
1485                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
1486         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1487 out:
1488         mmap_read_unlock(current->mm);
1489         return ret;
1490 }
1491
1492 void kvm_arch_free_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
1493 {
1494 }
1495
1496 void kvm_arch_memslots_updated(struct kvm *kvm, u64 gen)
1497 {
1498 }
1499
1500 void kvm_arch_flush_shadow_all(struct kvm *kvm)
1501 {
1502         kvm_free_stage2_pgd(&kvm->arch.mmu);
1503 }
1504
1505 void kvm_arch_flush_shadow_memslot(struct kvm *kvm,
1506                                    struct kvm_memory_slot *slot)
1507 {
1508         gpa_t gpa = slot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1509         phys_addr_t size = slot->npages << PAGE_SHIFT;
1510
1511         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1512         unmap_stage2_range(&kvm->arch.mmu, gpa, size);
1513         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1514 }
1515
1516 /*
1517  * See note at ARMv7 ARM B1.14.4 (TL;DR: S/W ops are not easily virtualized).
1518  *
1519  * Main problems:
1520  * - S/W ops are local to a CPU (not broadcast)
1521  * - We have line migration behind our back (speculation)
1522  * - System caches don't support S/W at all (damn!)
1523  *
1524  * In the face of the above, the best we can do is to try and convert
1525  * S/W ops to VA ops. Because the guest is not allowed to infer the
1526  * S/W to PA mapping, it can only use S/W to nuke the whole cache,
1527  * which is a rather good thing for us.
1528  *
1529  * Also, it is only used when turning caches on/off ("The expected
1530  * usage of the cache maintenance instructions that operate by set/way
1531  * is associated with the cache maintenance instructions associated
1532  * with the powerdown and powerup of caches, if this is required by
1533  * the implementation.").
1534  *
1535  * We use the following policy:
1536  *
1537  * - If we trap a S/W operation, we enable VM trapping to detect
1538  *   caches being turned on/off, and do a full clean.
1539  *
1540  * - We flush the caches on both caches being turned on and off.
1541  *
1542  * - Once the caches are enabled, we stop trapping VM ops.
1543  */
1544 void kvm_set_way_flush(struct kvm_vcpu *vcpu)
1545 {
1546         unsigned long hcr = *vcpu_hcr(vcpu);
1547
1548         /*
1549          * If this is the first time we do a S/W operation
1550          * (i.e. HCR_TVM not set) flush the whole memory, and set the
1551          * VM trapping.
1552          *
1553          * Otherwise, rely on the VM trapping to wait for the MMU +
1554          * Caches to be turned off. At that point, we'll be able to
1555          * clean the caches again.
1556          */
1557         if (!(hcr & HCR_TVM)) {
1558                 trace_kvm_set_way_flush(*vcpu_pc(vcpu),
1559                                         vcpu_has_cache_enabled(vcpu));
1560                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1561                 *vcpu_hcr(vcpu) = hcr | HCR_TVM;
1562         }
1563 }
1564
1565 void kvm_toggle_cache(struct kvm_vcpu *vcpu, bool was_enabled)
1566 {
1567         bool now_enabled = vcpu_has_cache_enabled(vcpu);
1568
1569         /*
1570          * If switching the MMU+caches on, need to invalidate the caches.
1571          * If switching it off, need to clean the caches.
1572          * Clean + invalidate does the trick always.
1573          */
1574         if (now_enabled != was_enabled)
1575                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1576
1577         /* Caches are now on, stop trapping VM ops (until a S/W op) */
1578         if (now_enabled)
1579                 *vcpu_hcr(vcpu) &= ~HCR_TVM;
1580
1581         trace_kvm_toggle_cache(*vcpu_pc(vcpu), was_enabled, now_enabled);
1582 }