arch/powerpc/kvm/book3s_64_mmu_hv.c

   1 /*
   2  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   3  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
   4  * published by the Free Software Foundation.
   5  *
   6  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   7  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   8  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
   9  * GNU General Public License for more details.
  10  *
  11  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  12  * along with this program; if not, write to the Free Software
  13  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  14  *
  15  * Copyright 2010 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
  16  */
  17
  18 #include <linux/types.h>
  19 #include <linux/string.h>
  20 #include <linux/kvm.h>
  21 #include <linux/kvm_host.h>
  22 #include <linux/highmem.h>
  23 #include <linux/gfp.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25 #include <linux/hugetlb.h>
  26 #include <linux/vmalloc.h>
  27 #include <linux/srcu.h>
  28
  29 #include <asm/tlbflush.h>
  30 #include <asm/kvm_ppc.h>
  31 #include <asm/kvm_book3s.h>
  32 #include <asm/mmu-hash64.h>
  33 #include <asm/hvcall.h>
  34 #include <asm/synch.h>
  35 #include <asm/ppc-opcode.h>
  36 #include <asm/cputable.h>
  37
  38 /* POWER7 has 10-bit LPIDs, PPC970 has 6-bit LPIDs */
  39 #define MAX_LPID_970    63
  40
  41 /* Power architecture requires HPT is at least 256kB */
  42 #define PPC_MIN_HPT_ORDER       18
  43
  44 static long kvmppc_virtmode_do_h_enter(struct kvm *kvm, unsigned long flags,
  45                                 long pte_index, unsigned long pteh,
  46                                 unsigned long ptel, unsigned long *pte_idx_ret);
  47
  48 long kvmppc_alloc_hpt(struct kvm *kvm, u32 *htab_orderp)
  49 {
  50         unsigned long hpt;
  51         struct revmap_entry *rev;
  52         struct kvmppc_linear_info *li;
  53         long order = kvm_hpt_order;
  54
  55         if (htab_orderp) {
  56                 order = *htab_orderp;
  57                 if (order < PPC_MIN_HPT_ORDER)
  58                         order = PPC_MIN_HPT_ORDER;
  59         }
  60
  61         /*
  62          * If the user wants a different size from default,
  63          * try first to allocate it from the kernel page allocator.
  64          */
  65         hpt = 0;
  66         if (order != kvm_hpt_order) {
  67                 hpt = __get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO|__GFP_REPEAT|
  68                                        __GFP_NOWARN, order - PAGE_SHIFT);
  69                 if (!hpt)
  70                         --order;
  71         }
  72
  73         /* Next try to allocate from the preallocated pool */
  74         if (!hpt) {
  75                 li = kvm_alloc_hpt();
  76                 if (li) {
  77                         hpt = (ulong)li->base_virt;
  78                         kvm->arch.hpt_li = li;
  79                         order = kvm_hpt_order;
  80                 }
  81         }
  82
  83         /* Lastly try successively smaller sizes from the page allocator */
  84         while (!hpt && order > PPC_MIN_HPT_ORDER) {
  85                 hpt = __get_free_pages(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO|__GFP_REPEAT|
  86                                        __GFP_NOWARN, order - PAGE_SHIFT);
  87                 if (!hpt)
  88                         --order;
  89         }
  90
  91         if (!hpt)
  92                 return -ENOMEM;
  93
  94         kvm->arch.hpt_virt = hpt;
  95         kvm->arch.hpt_order = order;
  96         /* HPTEs are 2**4 bytes long */
  97         kvm->arch.hpt_npte = 1ul << (order - 4);
  98         /* 128 (2**7) bytes in each HPTEG */
  99         kvm->arch.hpt_mask = (1ul << (order - 7)) - 1;
 100
 101         /* Allocate reverse map array */
 102         rev = vmalloc(sizeof(struct revmap_entry) * kvm->arch.hpt_npte);
 103         if (!rev) {
 104                 pr_err("kvmppc_alloc_hpt: Couldn't alloc reverse map array\n");
 105                 goto out_freehpt;
 106         }
 107         kvm->arch.revmap = rev;
 108         kvm->arch.sdr1 = __pa(hpt) | (order - 18);
 109
 110         pr_info("KVM guest htab at %lx (order %ld), LPID %x\n",
 111                 hpt, order, kvm->arch.lpid);
 112
 113         if (htab_orderp)
 114                 *htab_orderp = order;
 115         return 0;
 116
 117  out_freehpt:
 118         if (kvm->arch.hpt_li)
 119                 kvm_release_hpt(kvm->arch.hpt_li);
 120         else
 121                 free_pages(hpt, order - PAGE_SHIFT);
 122         return -ENOMEM;
 123 }
 124
 125 long kvmppc_alloc_reset_hpt(struct kvm *kvm, u32 *htab_orderp)
 126 {
 127         long err = -EBUSY;
 128         long order;
 129
 130         mutex_lock(&kvm->lock);
 131         if (kvm->arch.rma_setup_done) {
 132                 kvm->arch.rma_setup_done = 0;
 133                 /* order rma_setup_done vs. vcpus_running */
 134                 smp_mb();
 135                 if (atomic_read(&kvm->arch.vcpus_running)) {
 136                         kvm->arch.rma_setup_done = 1;
 137                         goto out;
 138                 }
 139         }
 140         if (kvm->arch.hpt_virt) {
 141                 order = kvm->arch.hpt_order;
 142                 /* Set the entire HPT to 0, i.e. invalid HPTEs */
 143                 memset((void *)kvm->arch.hpt_virt, 0, 1ul << order);
 144                 /*
 145                  * Set the whole last_vcpu array to an invalid vcpu number.
 146                  * This ensures that each vcpu will flush its TLB on next entry.
 147                  */
 148                 memset(kvm->arch.last_vcpu, 0xff, sizeof(kvm->arch.last_vcpu));
 149                 *htab_orderp = order;
 150                 err = 0;
 151         } else {
 152                 err = kvmppc_alloc_hpt(kvm, htab_orderp);
 153                 order = *htab_orderp;
 154         }
 155  out:
 156         mutex_unlock(&kvm->lock);
 157         return err;
 158 }
 159
 160 void kvmppc_free_hpt(struct kvm *kvm)
 161 {
 162         kvmppc_free_lpid(kvm->arch.lpid);
 163         vfree(kvm->arch.revmap);
 164         if (kvm->arch.hpt_li)
 165                 kvm_release_hpt(kvm->arch.hpt_li);
 166         else
 167                 free_pages(kvm->arch.hpt_virt,
 168                            kvm->arch.hpt_order - PAGE_SHIFT);
 169 }
 170
 171 /* Bits in first HPTE dword for pagesize 4k, 64k or 16M */
 172 static inline unsigned long hpte0_pgsize_encoding(unsigned long pgsize)
 173 {
 174         return (pgsize > 0x1000) ? HPTE_V_LARGE : 0;
 175 }
 176
 177 /* Bits in second HPTE dword for pagesize 4k, 64k or 16M */
 178 static inline unsigned long hpte1_pgsize_encoding(unsigned long pgsize)
 179 {
 180         return (pgsize == 0x10000) ? 0x1000 : 0;
 181 }
 182
 183 void kvmppc_map_vrma(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_memory_slot *memslot,
 184                      unsigned long porder)
 185 {
 186         unsigned long i;
 187         unsigned long npages;
 188         unsigned long hp_v, hp_r;
 189         unsigned long addr, hash;
 190         unsigned long psize;
 191         unsigned long hp0, hp1;
 192         unsigned long idx_ret;
 193         long ret;
 194         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 195
 196         psize = 1ul << porder;
 197         npages = memslot->npages >> (porder - PAGE_SHIFT);
 198
 199         /* VRMA can't be > 1TB */
 200         if (npages > 1ul << (40 - porder))
 201                 npages = 1ul << (40 - porder);
 202         /* Can't use more than 1 HPTE per HPTEG */
 203         if (npages > kvm->arch.hpt_mask + 1)
 204                 npages = kvm->arch.hpt_mask + 1;
 205
 206         hp0 = HPTE_V_1TB_SEG | (VRMA_VSID << (40 - 16)) |
 207                 HPTE_V_BOLTED | hpte0_pgsize_encoding(psize);
 208         hp1 = hpte1_pgsize_encoding(psize) |
 209                 HPTE_R_R | HPTE_R_C | HPTE_R_M | PP_RWXX;
 210
 211         for (i = 0; i < npages; ++i) {
 212                 addr = i << porder;
 213                 /* can't use hpt_hash since va > 64 bits */
 214                 hash = (i ^ (VRMA_VSID ^ (VRMA_VSID << 25))) & kvm->arch.hpt_mask;
 215                 /*
 216                  * We assume that the hash table is empty and no
 217                  * vcpus are using it at this stage.  Since we create
 218                  * at most one HPTE per HPTEG, we just assume entry 7
 219                  * is available and use it.
 220                  */
 221                 hash = (hash << 3) + 7;
 222                 hp_v = hp0 | ((addr >> 16) & ~0x7fUL);
 223                 hp_r = hp1 | addr;
 224                 ret = kvmppc_virtmode_do_h_enter(kvm, H_EXACT, hash, hp_v, hp_r,
 225                                                  &idx_ret);
 226                 if (ret != H_SUCCESS) {
 227                         pr_err("KVM: map_vrma at %lx failed, ret=%ld\n",
 228                                addr, ret);
 229                         break;
 230                 }
 231         }
 232 }
 233
 234 int kvmppc_mmu_hv_init(void)
 235 {
 236         unsigned long host_lpid, rsvd_lpid;
 237
 238         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 239                 return -EINVAL;
 240
 241         /* POWER7 has 10-bit LPIDs, PPC970 and e500mc have 6-bit LPIDs */
 242         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206)) {
 243                 host_lpid = mfspr(SPRN_LPID);   /* POWER7 */
 244                 rsvd_lpid = LPID_RSVD;
 245         } else {
 246                 host_lpid = 0;                  /* PPC970 */
 247                 rsvd_lpid = MAX_LPID_970;
 248         }
 249
 250         kvmppc_init_lpid(rsvd_lpid + 1);
 251
 252         kvmppc_claim_lpid(host_lpid);
 253         /* rsvd_lpid is reserved for use in partition switching */
 254         kvmppc_claim_lpid(rsvd_lpid);
 255
 256         return 0;
 257 }
 258
 259 void kvmppc_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu)
 260 {
 261 }
 262
 263 static void kvmppc_mmu_book3s_64_hv_reset_msr(struct kvm_vcpu *vcpu)
 264 {
 265         kvmppc_set_msr(vcpu, MSR_SF | MSR_ME);
 266 }
 267
 268 /*
 269  * This is called to get a reference to a guest page if there isn't
 270  * one already in the memslot->arch.slot_phys[] array.
 271  */
 272 static long kvmppc_get_guest_page(struct kvm *kvm, unsigned long gfn,
 273                                   struct kvm_memory_slot *memslot,
 274                                   unsigned long psize)
 275 {
 276         unsigned long start;
 277         long np, err;
 278         struct page *page, *hpage, *pages[1];
 279         unsigned long s, pgsize;
 280         unsigned long *physp;
 281         unsigned int is_io, got, pgorder;
 282         struct vm_area_struct *vma;
 283         unsigned long pfn, i, npages;
 284
 285         physp = memslot->arch.slot_phys;
 286         if (!physp)
 287                 return -EINVAL;
 288         if (physp[gfn - memslot->base_gfn])
 289                 return 0;
 290
 291         is_io = 0;
 292         got = 0;
 293         page = NULL;
 294         pgsize = psize;
 295         err = -EINVAL;
 296         start = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 297
 298         /* Instantiate and get the page we want access to */
 299         np = get_user_pages_fast(start, 1, 1, pages);
 300         if (np != 1) {
 301                 /* Look up the vma for the page */
 302                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 303                 vma = find_vma(current->mm, start);
 304                 if (!vma || vma->vm_start > start ||
 305                     start + psize > vma->vm_end ||
 306                     !(vma->vm_flags & VM_PFNMAP))
 307                         goto up_err;
 308                 is_io = hpte_cache_bits(pgprot_val(vma->vm_page_prot));
 309                 pfn = vma->vm_pgoff + ((start - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 310                 /* check alignment of pfn vs. requested page size */
 311                 if (psize > PAGE_SIZE && (pfn & ((psize >> PAGE_SHIFT) - 1)))
 312                         goto up_err;
 313                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 314
 315         } else {
 316                 page = pages[0];
 317                 got = KVMPPC_GOT_PAGE;
 318
 319                 /* See if this is a large page */
 320                 s = PAGE_SIZE;
 321                 if (PageHuge(page)) {
 322                         hpage = compound_head(page);
 323                         s <<= compound_order(hpage);
 324                         /* Get the whole large page if slot alignment is ok */
 325                         if (s > psize && slot_is_aligned(memslot, s) &&
 326                             !(memslot->userspace_addr & (s - 1))) {
 327                                 start &= ~(s - 1);
 328                                 pgsize = s;
 329                                 get_page(hpage);
 330                                 put_page(page);
 331                                 page = hpage;
 332                         }
 333                 }
 334                 if (s < psize)
 335                         goto out;
 336                 pfn = page_to_pfn(page);
 337         }
 338
 339         npages = pgsize >> PAGE_SHIFT;
 340         pgorder = __ilog2(npages);
 341         physp += (gfn - memslot->base_gfn) & ~(npages - 1);
 342         spin_lock(&kvm->arch.slot_phys_lock);
 343         for (i = 0; i < npages; ++i) {
 344                 if (!physp[i]) {
 345                         physp[i] = ((pfn + i) << PAGE_SHIFT) +
 346                                 got + is_io + pgorder;
 347                         got = 0;
 348                 }
 349         }
 350         spin_unlock(&kvm->arch.slot_phys_lock);
 351         err = 0;
 352
 353  out:
 354         if (got)
 355                 put_page(page);
 356         return err;
 357
 358  up_err:
 359         up_read(&current->mm->mmap_sem);
 360         return err;
 361 }
 362
 363 long kvmppc_virtmode_do_h_enter(struct kvm *kvm, unsigned long flags,
 364                                 long pte_index, unsigned long pteh,
 365                                 unsigned long ptel, unsigned long *pte_idx_ret)
 366 {
 367         unsigned long psize, gpa, gfn;
 368         struct kvm_memory_slot *memslot;
 369         long ret;
 370
 371         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 372                 goto do_insert;
 373
 374         psize = hpte_page_size(pteh, ptel);
 375         if (!psize)
 376                 return H_PARAMETER;
 377
 378         pteh &= ~(HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_VALID);
 379
 380         /* Find the memslot (if any) for this address */
 381         gpa = (ptel & HPTE_R_RPN) & ~(psize - 1);
 382         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 383         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 384         if (memslot && !(memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID)) {
 385                 if (!slot_is_aligned(memslot, psize))
 386                         return H_PARAMETER;
 387                 if (kvmppc_get_guest_page(kvm, gfn, memslot, psize) < 0)
 388                         return H_PARAMETER;
 389         }
 390
 391  do_insert:
 392         /* Protect linux PTE lookup from page table destruction */
 393         rcu_read_lock_sched();  /* this disables preemption too */
 394         ret = kvmppc_do_h_enter(kvm, flags, pte_index, pteh, ptel,
 395                                 current->mm->pgd, false, pte_idx_ret);
 396         rcu_read_unlock_sched();
 397         if (ret == H_TOO_HARD) {
 398                 /* this can't happen */
 399                 pr_err("KVM: Oops, kvmppc_h_enter returned too hard!\n");
 400                 ret = H_RESOURCE;       /* or something */
 401         }
 402         return ret;
 403
 404 }
 405
 406 /*
 407  * We come here on a H_ENTER call from the guest when we are not
 408  * using mmu notifiers and we don't have the requested page pinned
 409  * already.
 410  */
 411 long kvmppc_virtmode_h_enter(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 412                              long pte_index, unsigned long pteh,
 413                              unsigned long ptel)
 414 {
 415         return kvmppc_virtmode_do_h_enter(vcpu->kvm, flags, pte_index,
 416                                           pteh, ptel, &vcpu->arch.gpr[4]);
 417 }
 418
 419 static struct kvmppc_slb *kvmppc_mmu_book3s_hv_find_slbe(struct kvm_vcpu *vcpu,
 420                                                          gva_t eaddr)
 421 {
 422         u64 mask;
 423         int i;
 424
 425         for (i = 0; i < vcpu->arch.slb_nr; i++) {
 426                 if (!(vcpu->arch.slb[i].orige & SLB_ESID_V))
 427                         continue;
 428
 429                 if (vcpu->arch.slb[i].origv & SLB_VSID_B_1T)
 430                         mask = ESID_MASK_1T;
 431                 else
 432                         mask = ESID_MASK;
 433
 434                 if (((vcpu->arch.slb[i].orige ^ eaddr) & mask) == 0)
 435                         return &vcpu->arch.slb[i];
 436         }
 437         return NULL;
 438 }
 439
 440 static unsigned long kvmppc_mmu_get_real_addr(unsigned long v, unsigned long r,
 441                         unsigned long ea)
 442 {
 443         unsigned long ra_mask;
 444
 445         ra_mask = hpte_page_size(v, r) - 1;
 446         return (r & HPTE_R_RPN & ~ra_mask) | (ea & ra_mask);
 447 }
 448
 449 static int kvmppc_mmu_book3s_64_hv_xlate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 450                         struct kvmppc_pte *gpte, bool data)
 451 {
 452         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 453         struct kvmppc_slb *slbe;
 454         unsigned long slb_v;
 455         unsigned long pp, key;
 456         unsigned long v, gr;
 457         unsigned long *hptep;
 458         int index;
 459         int virtmode = vcpu->arch.shregs.msr & (data ? MSR_DR : MSR_IR);
 460
 461         /* Get SLB entry */
 462         if (virtmode) {
 463                 slbe = kvmppc_mmu_book3s_hv_find_slbe(vcpu, eaddr);
 464                 if (!slbe)
 465                         return -EINVAL;
 466                 slb_v = slbe->origv;
 467         } else {
 468                 /* real mode access */
 469                 slb_v = vcpu->kvm->arch.vrma_slb_v;
 470         }
 471
 472         /* Find the HPTE in the hash table */
 473         index = kvmppc_hv_find_lock_hpte(kvm, eaddr, slb_v,
 474                                          HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT);
 475         if (index < 0)
 476                 return -ENOENT;
 477         hptep = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (index << 4));
 478         v = hptep[0] & ~HPTE_V_HVLOCK;
 479         gr = kvm->arch.revmap[index].guest_rpte;
 480
 481         /* Unlock the HPTE */
 482         asm volatile("lwsync" : : : "memory");
 483         hptep[0] = v;
 484
 485         gpte->eaddr = eaddr;
 486         gpte->vpage = ((v & HPTE_V_AVPN) << 4) | ((eaddr >> 12) & 0xfff);
 487
 488         /* Get PP bits and key for permission check */
 489         pp = gr & (HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP);
 490         key = (vcpu->arch.shregs.msr & MSR_PR) ? SLB_VSID_KP : SLB_VSID_KS;
 491         key &= slb_v;
 492
 493         /* Calculate permissions */
 494         gpte->may_read = hpte_read_permission(pp, key);
 495         gpte->may_write = hpte_write_permission(pp, key);
 496         gpte->may_execute = gpte->may_read && !(gr & (HPTE_R_N | HPTE_R_G));
 497
 498         /* Storage key permission check for POWER7 */
 499         if (data && virtmode && cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206)) {
 500                 int amrfield = hpte_get_skey_perm(gr, vcpu->arch.amr);
 501                 if (amrfield & 1)
 502                         gpte->may_read = 0;
 503                 if (amrfield & 2)
 504                         gpte->may_write = 0;
 505         }
 506
 507         /* Get the guest physical address */
 508         gpte->raddr = kvmppc_mmu_get_real_addr(v, gr, eaddr);
 509         return 0;
 510 }
 511
 512 /*
 513  * Quick test for whether an instruction is a load or a store.
 514  * If the instruction is a load or a store, then this will indicate
 515  * which it is, at least on server processors.  (Embedded processors
 516  * have some external PID instructions that don't follow the rule
 517  * embodied here.)  If the instruction isn't a load or store, then
 518  * this doesn't return anything useful.
 519  */
 520 static int instruction_is_store(unsigned int instr)
 521 {
 522         unsigned int mask;
 523
 524         mask = 0x10000000;
 525         if ((instr & 0xfc000000) == 0x7c000000)
 526                 mask = 0x100;           /* major opcode 31 */
 527         return (instr & mask) != 0;
 528 }
 529
 530 static int kvmppc_hv_emulate_mmio(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 531                                   unsigned long gpa, gva_t ea, int is_store)
 532 {
 533         int ret;
 534         u32 last_inst;
 535         unsigned long srr0 = kvmppc_get_pc(vcpu);
 536
 537         /* We try to load the last instruction.  We don't let
 538          * emulate_instruction do it as it doesn't check what
 539          * kvmppc_ld returns.
 540          * If we fail, we just return to the guest and try executing it again.
 541          */
 542         if (vcpu->arch.last_inst == KVM_INST_FETCH_FAILED) {
 543                 ret = kvmppc_ld(vcpu, &srr0, sizeof(u32), &last_inst, false);
 544                 if (ret != EMULATE_DONE || last_inst == KVM_INST_FETCH_FAILED)
 545                         return RESUME_GUEST;
 546                 vcpu->arch.last_inst = last_inst;
 547         }
 548
 549         /*
 550          * WARNING: We do not know for sure whether the instruction we just
 551          * read from memory is the same that caused the fault in the first
 552          * place.  If the instruction we read is neither an load or a store,
 553          * then it can't access memory, so we don't need to worry about
 554          * enforcing access permissions.  So, assuming it is a load or
 555          * store, we just check that its direction (load or store) is
 556          * consistent with the original fault, since that's what we
 557          * checked the access permissions against.  If there is a mismatch
 558          * we just return and retry the instruction.
 559          */
 560
 561         if (instruction_is_store(vcpu->arch.last_inst) != !!is_store)
 562                 return RESUME_GUEST;
 563
 564         /*
 565          * Emulated accesses are emulated by looking at the hash for
 566          * translation once, then performing the access later. The
 567          * translation could be invalidated in the meantime in which
 568          * point performing the subsequent memory access on the old
 569          * physical address could possibly be a security hole for the
 570          * guest (but not the host).
 571          *
 572          * This is less of an issue for MMIO stores since they aren't
 573          * globally visible. It could be an issue for MMIO loads to
 574          * a certain extent but we'll ignore it for now.
 575          */
 576
 577         vcpu->arch.paddr_accessed = gpa;
 578         vcpu->arch.vaddr_accessed = ea;
 579         return kvmppc_emulate_mmio(run, vcpu);
 580 }
 581
 582 int kvmppc_book3s_hv_page_fault(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 583                                 unsigned long ea, unsigned long dsisr)
 584 {
 585         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 586         unsigned long *hptep, hpte[3], r;
 587         unsigned long mmu_seq, psize, pte_size;
 588         unsigned long gpa, gfn, hva, pfn;
 589         struct kvm_memory_slot *memslot;
 590         unsigned long *rmap;
 591         struct revmap_entry *rev;
 592         struct page *page, *pages[1];
 593         long index, ret, npages;
 594         unsigned long is_io;
 595         unsigned int writing, write_ok;
 596         struct vm_area_struct *vma;
 597         unsigned long rcbits;
 598
 599         /*
 600          * Real-mode code has already searched the HPT and found the
 601          * entry we're interested in.  Lock the entry and check that
 602          * it hasn't changed.  If it has, just return and re-execute the
 603          * instruction.
 604          */
 605         if (ea != vcpu->arch.pgfault_addr)
 606                 return RESUME_GUEST;
 607         index = vcpu->arch.pgfault_index;
 608         hptep = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (index << 4));
 609         rev = &kvm->arch.revmap[index];
 610         preempt_disable();
 611         while (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK))
 612                 cpu_relax();
 613         hpte[0] = hptep[0] & ~HPTE_V_HVLOCK;
 614         hpte[1] = hptep[1];
 615         hpte[2] = r = rev->guest_rpte;
 616         asm volatile("lwsync" : : : "memory");
 617         hptep[0] = hpte[0];
 618         preempt_enable();
 619
 620         if (hpte[0] != vcpu->arch.pgfault_hpte[0] ||
 621             hpte[1] != vcpu->arch.pgfault_hpte[1])
 622                 return RESUME_GUEST;
 623
 624         /* Translate the logical address and get the page */
 625         psize = hpte_page_size(hpte[0], r);
 626         gpa = (r & HPTE_R_RPN & ~(psize - 1)) | (ea & (psize - 1));
 627         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 628         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
 629
 630         /* No memslot means it's an emulated MMIO region */
 631         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID))
 632                 return kvmppc_hv_emulate_mmio(run, vcpu, gpa, ea,
 633                                               dsisr & DSISR_ISSTORE);
 634
 635         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 636                 return -EFAULT;         /* should never get here */
 637
 638         /* used to check for invalidations in progress */
 639         mmu_seq = kvm->mmu_notifier_seq;
 640         smp_rmb();
 641
 642         is_io = 0;
 643         pfn = 0;
 644         page = NULL;
 645         pte_size = PAGE_SIZE;
 646         writing = (dsisr & DSISR_ISSTORE) != 0;
 647         /* If writing != 0, then the HPTE must allow writing, if we get here */
 648         write_ok = writing;
 649         hva = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 650         npages = get_user_pages_fast(hva, 1, writing, pages);
 651         if (npages < 1) {
 652                 /* Check if it's an I/O mapping */
 653                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 654                 vma = find_vma(current->mm, hva);
 655                 if (vma && vma->vm_start <= hva && hva + psize <= vma->vm_end &&
 656                     (vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
 657                         pfn = vma->vm_pgoff +
 658                                 ((hva - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 659                         pte_size = psize;
 660                         is_io = hpte_cache_bits(pgprot_val(vma->vm_page_prot));
 661                         write_ok = vma->vm_flags & VM_WRITE;
 662                 }
 663                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 664                 if (!pfn)
 665                         return -EFAULT;
 666         } else {
 667                 page = pages[0];
 668                 if (PageHuge(page)) {
 669                         page = compound_head(page);
 670                         pte_size <<= compound_order(page);
 671                 }
 672                 /* if the guest wants write access, see if that is OK */
 673                 if (!writing && hpte_is_writable(r)) {
 674                         pte_t *ptep, pte;
 675
 676                         /*
 677                          * We need to protect against page table destruction
 678                          * while looking up and updating the pte.
 679                          */
 680                         rcu_read_lock_sched();
 681                         ptep = find_linux_pte_or_hugepte(current->mm->pgd,
 682                                                          hva, NULL);
 683                         if (ptep && pte_present(*ptep)) {
 684                                 pte = kvmppc_read_update_linux_pte(ptep, 1);
 685                                 if (pte_write(pte))
 686                                         write_ok = 1;
 687                         }
 688                         rcu_read_unlock_sched();
 689                 }
 690                 pfn = page_to_pfn(page);
 691         }
 692
 693         ret = -EFAULT;
 694         if (psize > pte_size)
 695                 goto out_put;
 696
 697         /* Check WIMG vs. the actual page we're accessing */
 698         if (!hpte_cache_flags_ok(r, is_io)) {
 699                 if (is_io)
 700                         return -EFAULT;
 701                 /*
 702                  * Allow guest to map emulated device memory as
 703                  * uncacheable, but actually make it cacheable.
 704                  */
 705                 r = (r & ~(HPTE_R_W|HPTE_R_I|HPTE_R_G)) | HPTE_R_M;
 706         }
 707
 708         /* Set the HPTE to point to pfn */
 709         r = (r & ~(HPTE_R_PP0 - pte_size)) | (pfn << PAGE_SHIFT);
 710         if (hpte_is_writable(r) && !write_ok)
 711                 r = hpte_make_readonly(r);
 712         ret = RESUME_GUEST;
 713         preempt_disable();
 714         while (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK))
 715                 cpu_relax();
 716         if ((hptep[0] & ~HPTE_V_HVLOCK) != hpte[0] || hptep[1] != hpte[1] ||
 717             rev->guest_rpte != hpte[2])
 718                 /* HPTE has been changed under us; let the guest retry */
 719                 goto out_unlock;
 720         hpte[0] = (hpte[0] & ~HPTE_V_ABSENT) | HPTE_V_VALID;
 721
 722         rmap = &memslot->arch.rmap[gfn - memslot->base_gfn];
 723         lock_rmap(rmap);
 724
 725         /* Check if we might have been invalidated; let the guest retry if so */
 726         ret = RESUME_GUEST;
 727         if (mmu_notifier_retry(vcpu->kvm, mmu_seq)) {
 728                 unlock_rmap(rmap);
 729                 goto out_unlock;
 730         }
 731
 732         /* Only set R/C in real HPTE if set in both *rmap and guest_rpte */
 733         rcbits = *rmap >> KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT;
 734         r &= rcbits | ~(HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 735
 736         if (hptep[0] & HPTE_V_VALID) {
 737                 /* HPTE was previously valid, so we need to invalidate it */
 738                 unlock_rmap(rmap);
 739                 hptep[0] |= HPTE_V_ABSENT;
 740                 kvmppc_invalidate_hpte(kvm, hptep, index);
 741                 /* don't lose previous R and C bits */
 742                 r |= hptep[1] & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 743         } else {
 744                 kvmppc_add_revmap_chain(kvm, rev, rmap, index, 0);
 745         }
 746
 747         hptep[1] = r;
 748         eieio();
 749         hptep[0] = hpte[0];
 750         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 751         preempt_enable();
 752         if (page && hpte_is_writable(r))
 753                 SetPageDirty(page);
 754
 755  out_put:
 756         if (page) {
 757                 /*
 758                  * We drop pages[0] here, not page because page might
 759                  * have been set to the head page of a compound, but
 760                  * we have to drop the reference on the correct tail
 761                  * page to match the get inside gup()
 762                  */
 763                 put_page(pages[0]);
 764         }
 765         return ret;
 766
 767  out_unlock:
 768         hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 769         preempt_enable();
 770         goto out_put;
 771 }
 772
 773 static int kvm_handle_hva_range(struct kvm *kvm,
 774                                 unsigned long start,
 775                                 unsigned long end,
 776                                 int (*handler)(struct kvm *kvm,
 777                                                unsigned long *rmapp,
 778                                                unsigned long gfn))
 779 {
 780         int ret;
 781         int retval = 0;
 782         struct kvm_memslots *slots;
 783         struct kvm_memory_slot *memslot;
 784
 785         slots = kvm_memslots(kvm);
 786         kvm_for_each_memslot(memslot, slots) {
 787                 unsigned long hva_start, hva_end;
 788                 gfn_t gfn, gfn_end;
 789
 790                 hva_start = max(start, memslot->userspace_addr);
 791                 hva_end = min(end, memslot->userspace_addr +
 792                                         (memslot->npages << PAGE_SHIFT));
 793                 if (hva_start >= hva_end)
 794                         continue;
 795                 /*
 796                  * {gfn(page) | page intersects with [hva_start, hva_end)} =
 797                  * {gfn, gfn+1, ..., gfn_end-1}.
 798                  */
 799                 gfn = hva_to_gfn_memslot(hva_start, memslot);
 800                 gfn_end = hva_to_gfn_memslot(hva_end + PAGE_SIZE - 1, memslot);
 801
 802                 for (; gfn < gfn_end; ++gfn) {
 803                         gfn_t gfn_offset = gfn - memslot->base_gfn;
 804
 805                         ret = handler(kvm, &memslot->arch.rmap[gfn_offset], gfn);
 806                         retval |= ret;
 807                 }
 808         }
 809
 810         return retval;
 811 }
 812
 813 static int kvm_handle_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva,
 814                           int (*handler)(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 815                                          unsigned long gfn))
 816 {
 817         return kvm_handle_hva_range(kvm, hva, hva + 1, handler);
 818 }
 819
 820 static int kvm_unmap_rmapp(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 821                            unsigned long gfn)
 822 {
 823         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
 824         unsigned long h, i, j;
 825         unsigned long *hptep;
 826         unsigned long ptel, psize, rcbits;
 827
 828         for (;;) {
 829                 lock_rmap(rmapp);
 830                 if (!(*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)) {
 831                         unlock_rmap(rmapp);
 832                         break;
 833                 }
 834
 835                 /*
 836                  * To avoid an ABBA deadlock with the HPTE lock bit,
 837                  * we can't spin on the HPTE lock while holding the
 838                  * rmap chain lock.
 839                  */
 840                 i = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
 841                 hptep = (unsigned long *) (kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
 842                 if (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK)) {
 843                         /* unlock rmap before spinning on the HPTE lock */
 844                         unlock_rmap(rmapp);
 845                         while (hptep[0] & HPTE_V_HVLOCK)
 846                                 cpu_relax();
 847                         continue;
 848                 }
 849                 j = rev[i].forw;
 850                 if (j == i) {
 851                         /* chain is now empty */
 852                         *rmapp &= ~(KVMPPC_RMAP_PRESENT | KVMPPC_RMAP_INDEX);
 853                 } else {
 854                         /* remove i from chain */
 855                         h = rev[i].back;
 856                         rev[h].forw = j;
 857                         rev[j].back = h;
 858                         rev[i].forw = rev[i].back = i;
 859                         *rmapp = (*rmapp & ~KVMPPC_RMAP_INDEX) | j;
 860                 }
 861
 862                 /* Now check and modify the HPTE */
 863                 ptel = rev[i].guest_rpte;
 864                 psize = hpte_page_size(hptep[0], ptel);
 865                 if ((hptep[0] & HPTE_V_VALID) &&
 866                     hpte_rpn(ptel, psize) == gfn) {
 867                         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 868                                 hptep[0] |= HPTE_V_ABSENT;
 869                         kvmppc_invalidate_hpte(kvm, hptep, i);
 870                         /* Harvest R and C */
 871                         rcbits = hptep[1] & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 872                         *rmapp |= rcbits << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT;
 873                         rev[i].guest_rpte = ptel | rcbits;
 874                 }
 875                 unlock_rmap(rmapp);
 876                 hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 877         }
 878         return 0;
 879 }
 880
 881 int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
 882 {
 883         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 884                 kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_unmap_rmapp);
 885         return 0;
 886 }
 887
 888 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end)
 889 {
 890         if (kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 891                 kvm_handle_hva_range(kvm, start, end, kvm_unmap_rmapp);
 892         return 0;
 893 }
 894
 895 void kvmppc_core_flush_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot)
 896 {
 897         unsigned long *rmapp;
 898         unsigned long gfn;
 899         unsigned long n;
 900
 901         rmapp = memslot->arch.rmap;
 902         gfn = memslot->base_gfn;
 903         for (n = memslot->npages; n; --n) {
 904                 /*
 905                  * Testing the present bit without locking is OK because
 906                  * the memslot has been marked invalid already, and hence
 907                  * no new HPTEs referencing this page can be created,
 908                  * thus the present bit can't go from 0 to 1.
 909                  */
 910                 if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)
 911                         kvm_unmap_rmapp(kvm, rmapp, gfn);
 912                 ++rmapp;
 913                 ++gfn;
 914         }
 915 }
 916
 917 static int kvm_age_rmapp(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 918                          unsigned long gfn)
 919 {
 920         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
 921         unsigned long head, i, j;
 922         unsigned long *hptep;
 923         int ret = 0;
 924
 925  retry:
 926         lock_rmap(rmapp);
 927         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_REFERENCED) {
 928                 *rmapp &= ~KVMPPC_RMAP_REFERENCED;
 929                 ret = 1;
 930         }
 931         if (!(*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)) {
 932                 unlock_rmap(rmapp);
 933                 return ret;
 934         }
 935
 936         i = head = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
 937         do {
 938                 hptep = (unsigned long *) (kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
 939                 j = rev[i].forw;
 940
 941                 /* If this HPTE isn't referenced, ignore it */
 942                 if (!(hptep[1] & HPTE_R_R))
 943                         continue;
 944
 945                 if (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK)) {
 946                         /* unlock rmap before spinning on the HPTE lock */
 947                         unlock_rmap(rmapp);
 948                         while (hptep[0] & HPTE_V_HVLOCK)
 949                                 cpu_relax();
 950                         goto retry;
 951                 }
 952
 953                 /* Now check and modify the HPTE */
 954                 if ((hptep[0] & HPTE_V_VALID) && (hptep[1] & HPTE_R_R)) {
 955                         kvmppc_clear_ref_hpte(kvm, hptep, i);
 956                         rev[i].guest_rpte |= HPTE_R_R;
 957                         ret = 1;
 958                 }
 959                 hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 960         } while ((i = j) != head);
 961
 962         unlock_rmap(rmapp);
 963         return ret;
 964 }
 965
 966 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
 967 {
 968         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
 969                 return 0;
 970         return kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_age_rmapp);
 971 }
 972
 973 static int kvm_test_age_rmapp(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp,
 974                               unsigned long gfn)
 975 {
 976         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
 977         unsigned long head, i, j;
 978         unsigned long *hp;
 979         int ret = 1;
 980
 981         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_REFERENCED)
 982                 return 1;
 983
 984         lock_rmap(rmapp);
 985         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_REFERENCED)
 986                 goto out;
 987
 988         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT) {
 989                 i = head = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
 990                 do {
 991                         hp = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
 992                         j = rev[i].forw;
 993                         if (hp[1] & HPTE_R_R)
 994                                 goto out;
 995                 } while ((i = j) != head);
 996         }
 997         ret = 0;
 998
 999  out:
1000         unlock_rmap(rmapp);
1001         return ret;
1002 }
1003
1004 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1005 {
1006         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
1007                 return 0;
1008         return kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_test_age_rmapp);
1009 }
1010
1011 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte)
1012 {
1013         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers)
1014                 return;
1015         kvm_handle_hva(kvm, hva, kvm_unmap_rmapp);
1016 }
1017
1018 static int kvm_test_clear_dirty(struct kvm *kvm, unsigned long *rmapp)
1019 {
1020         struct revmap_entry *rev = kvm->arch.revmap;
1021         unsigned long head, i, j;
1022         unsigned long *hptep;
1023         int ret = 0;
1024
1025  retry:
1026         lock_rmap(rmapp);
1027         if (*rmapp & KVMPPC_RMAP_CHANGED) {
1028                 *rmapp &= ~KVMPPC_RMAP_CHANGED;
1029                 ret = 1;
1030         }
1031         if (!(*rmapp & KVMPPC_RMAP_PRESENT)) {
1032                 unlock_rmap(rmapp);
1033                 return ret;
1034         }
1035
1036         i = head = *rmapp & KVMPPC_RMAP_INDEX;
1037         do {
1038                 hptep = (unsigned long *) (kvm->arch.hpt_virt + (i << 4));
1039                 j = rev[i].forw;
1040
1041                 if (!(hptep[1] & HPTE_R_C))
1042                         continue;
1043
1044                 if (!try_lock_hpte(hptep, HPTE_V_HVLOCK)) {
1045                         /* unlock rmap before spinning on the HPTE lock */
1046                         unlock_rmap(rmapp);
1047                         while (hptep[0] & HPTE_V_HVLOCK)
1048                                 cpu_relax();
1049                         goto retry;
1050                 }
1051
1052                 /* Now check and modify the HPTE */
1053                 if ((hptep[0] & HPTE_V_VALID) && (hptep[1] & HPTE_R_C)) {
1054                         /* need to make it temporarily absent to clear C */
1055                         hptep[0] |= HPTE_V_ABSENT;
1056                         kvmppc_invalidate_hpte(kvm, hptep, i);
1057                         hptep[1] &= ~HPTE_R_C;
1058                         eieio();
1059                         hptep[0] = (hptep[0] & ~HPTE_V_ABSENT) | HPTE_V_VALID;
1060                         rev[i].guest_rpte |= HPTE_R_C;
1061                         ret = 1;
1062                 }
1063                 hptep[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
1064         } while ((i = j) != head);
1065
1066         unlock_rmap(rmapp);
1067         return ret;
1068 }
1069
1070 long kvmppc_hv_get_dirty_log(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot,
1071                              unsigned long *map)
1072 {
1073         unsigned long i;
1074         unsigned long *rmapp;
1075
1076         preempt_disable();
1077         rmapp = memslot->arch.rmap;
1078         for (i = 0; i < memslot->npages; ++i) {
1079                 if (kvm_test_clear_dirty(kvm, rmapp) && map)
1080                         __set_bit_le(i, map);
1081                 ++rmapp;
1082         }
1083         preempt_enable();
1084         return 0;
1085 }
1086
1087 void *kvmppc_pin_guest_page(struct kvm *kvm, unsigned long gpa,
1088                             unsigned long *nb_ret)
1089 {
1090         struct kvm_memory_slot *memslot;
1091         unsigned long gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
1092         struct page *page, *pages[1];
1093         int npages;
1094         unsigned long hva, psize, offset;
1095         unsigned long pa;
1096         unsigned long *physp;
1097         int srcu_idx;
1098
1099         srcu_idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
1100         memslot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
1101         if (!memslot || (memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID))
1102                 goto err;
1103         if (!kvm->arch.using_mmu_notifiers) {
1104                 physp = memslot->arch.slot_phys;
1105                 if (!physp)
1106                         goto err;
1107                 physp += gfn - memslot->base_gfn;
1108                 pa = *physp;
1109                 if (!pa) {
1110                         if (kvmppc_get_guest_page(kvm, gfn, memslot,
1111                                                   PAGE_SIZE) < 0)
1112                                 goto err;
1113                         pa = *physp;
1114                 }
1115                 page = pfn_to_page(pa >> PAGE_SHIFT);
1116                 get_page(page);
1117         } else {
1118                 hva = gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
1119                 npages = get_user_pages_fast(hva, 1, 1, pages);
1120                 if (npages < 1)
1121                         goto err;
1122                 page = pages[0];
1123         }
1124         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
1125
1126         psize = PAGE_SIZE;
1127         if (PageHuge(page)) {
1128                 page = compound_head(page);
1129                 psize <<= compound_order(page);
1130         }
1131         offset = gpa & (psize - 1);
1132         if (nb_ret)
1133                 *nb_ret = psize - offset;
1134         return page_address(page) + offset;
1135
1136  err:
1137         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, srcu_idx);
1138         return NULL;
1139 }
1140
1141 void kvmppc_unpin_guest_page(struct kvm *kvm, void *va)
1142 {
1143         struct page *page = virt_to_page(va);
1144
1145         put_page(page);
1146 }
1147
1148 void kvmppc_mmu_book3s_hv_init(struct kvm_vcpu *vcpu)
1149 {
1150         struct kvmppc_mmu *mmu = &vcpu->arch.mmu;
1151
1152         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206))
1153                 vcpu->arch.slb_nr = 32;         /* POWER7 */
1154         else
1155                 vcpu->arch.slb_nr = 64;
1156
1157         mmu->xlate = kvmppc_mmu_book3s_64_hv_xlate;
1158         mmu->reset_msr = kvmppc_mmu_book3s_64_hv_reset_msr;
1159
1160         vcpu->arch.hflags |= BOOK3S_HFLAG_SLB;
1161 }