arch/s390/kvm/gaccess.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * guest access functions
   4  *
   5  * Copyright IBM Corp. 2014
   6  *
   7  */
   8
   9 #include <linux/vmalloc.h>
  10 #include <linux/mm_types.h>
  11 #include <linux/err.h>
  12 #include <linux/pgtable.h>
  13 #include <linux/bitfield.h>
  14
  15 #include <asm/gmap.h>
  16 #include "kvm-s390.h"
  17 #include "gaccess.h"
  18 #include <asm/switch_to.h>
  19
  20 union asce {
  21         unsigned long val;
  22         struct {
  23                 unsigned long origin : 52; /* Region- or Segment-Table Origin */
  24                 unsigned long    : 2;
  25                 unsigned long g  : 1; /* Subspace Group Control */
  26                 unsigned long p  : 1; /* Private Space Control */
  27                 unsigned long s  : 1; /* Storage-Alteration-Event Control */
  28                 unsigned long x  : 1; /* Space-Switch-Event Control */
  29                 unsigned long r  : 1; /* Real-Space Control */
  30                 unsigned long    : 1;
  31                 unsigned long dt : 2; /* Designation-Type Control */
  32                 unsigned long tl : 2; /* Region- or Segment-Table Length */
  33         };
  34 };
  35
  36 enum {
  37         ASCE_TYPE_SEGMENT = 0,
  38         ASCE_TYPE_REGION3 = 1,
  39         ASCE_TYPE_REGION2 = 2,
  40         ASCE_TYPE_REGION1 = 3
  41 };
  42
  43 union region1_table_entry {
  44         unsigned long val;
  45         struct {
  46                 unsigned long rto: 52;/* Region-Table Origin */
  47                 unsigned long    : 2;
  48                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
  49                 unsigned long    : 1;
  50                 unsigned long tf : 2; /* Region-Second-Table Offset */
  51                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
  52                 unsigned long    : 1;
  53                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
  54                 unsigned long tl : 2; /* Region-Second-Table Length */
  55         };
  56 };
  57
  58 union region2_table_entry {
  59         unsigned long val;
  60         struct {
  61                 unsigned long rto: 52;/* Region-Table Origin */
  62                 unsigned long    : 2;
  63                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
  64                 unsigned long    : 1;
  65                 unsigned long tf : 2; /* Region-Third-Table Offset */
  66                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
  67                 unsigned long    : 1;
  68                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
  69                 unsigned long tl : 2; /* Region-Third-Table Length */
  70         };
  71 };
  72
  73 struct region3_table_entry_fc0 {
  74         unsigned long sto: 52;/* Segment-Table Origin */
  75         unsigned long    : 1;
  76         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
  77         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
  78         unsigned long    : 1;
  79         unsigned long tf : 2; /* Segment-Table Offset */
  80         unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
  81         unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
  82         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
  83         unsigned long tl : 2; /* Segment-Table Length */
  84 };
  85
  86 struct region3_table_entry_fc1 {
  87         unsigned long rfaa : 33; /* Region-Frame Absolute Address */
  88         unsigned long    : 14;
  89         unsigned long av : 1; /* ACCF-Validity Control */
  90         unsigned long acc: 4; /* Access-Control Bits */
  91         unsigned long f  : 1; /* Fetch-Protection Bit */
  92         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
  93         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
  94         unsigned long iep: 1; /* Instruction-Execution-Protection */
  95         unsigned long    : 2;
  96         unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
  97         unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
  98         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
  99         unsigned long    : 2;
 100 };
 101
 102 union region3_table_entry {
 103         unsigned long val;
 104         struct region3_table_entry_fc0 fc0;
 105         struct region3_table_entry_fc1 fc1;
 106         struct {
 107                 unsigned long    : 53;
 108                 unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
 109                 unsigned long    : 4;
 110                 unsigned long i  : 1; /* Region-Invalid Bit */
 111                 unsigned long cr : 1; /* Common-Region Bit */
 112                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
 113                 unsigned long    : 2;
 114         };
 115 };
 116
 117 struct segment_entry_fc0 {
 118         unsigned long pto: 53;/* Page-Table Origin */
 119         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
 120         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
 121         unsigned long    : 3;
 122         unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
 123         unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
 124         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
 125         unsigned long    : 2;
 126 };
 127
 128 struct segment_entry_fc1 {
 129         unsigned long sfaa : 44; /* Segment-Frame Absolute Address */
 130         unsigned long    : 3;
 131         unsigned long av : 1; /* ACCF-Validity Control */
 132         unsigned long acc: 4; /* Access-Control Bits */
 133         unsigned long f  : 1; /* Fetch-Protection Bit */
 134         unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
 135         unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
 136         unsigned long iep: 1; /* Instruction-Execution-Protection */
 137         unsigned long    : 2;
 138         unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
 139         unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
 140         unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
 141         unsigned long    : 2;
 142 };
 143
 144 union segment_table_entry {
 145         unsigned long val;
 146         struct segment_entry_fc0 fc0;
 147         struct segment_entry_fc1 fc1;
 148         struct {
 149                 unsigned long    : 53;
 150                 unsigned long fc : 1; /* Format-Control */
 151                 unsigned long    : 4;
 152                 unsigned long i  : 1; /* Segment-Invalid Bit */
 153                 unsigned long cs : 1; /* Common-Segment Bit */
 154                 unsigned long tt : 2; /* Table-Type Bits */
 155                 unsigned long    : 2;
 156         };
 157 };
 158
 159 enum {
 160         TABLE_TYPE_SEGMENT = 0,
 161         TABLE_TYPE_REGION3 = 1,
 162         TABLE_TYPE_REGION2 = 2,
 163         TABLE_TYPE_REGION1 = 3
 164 };
 165
 166 union page_table_entry {
 167         unsigned long val;
 168         struct {
 169                 unsigned long pfra : 52; /* Page-Frame Real Address */
 170                 unsigned long z  : 1; /* Zero Bit */
 171                 unsigned long i  : 1; /* Page-Invalid Bit */
 172                 unsigned long p  : 1; /* DAT-Protection Bit */
 173                 unsigned long iep: 1; /* Instruction-Execution-Protection */
 174                 unsigned long    : 8;
 175         };
 176 };
 177
 178 /*
 179  * vaddress union in order to easily decode a virtual address into its
 180  * region first index, region second index etc. parts.
 181  */
 182 union vaddress {
 183         unsigned long addr;
 184         struct {
 185                 unsigned long rfx : 11;
 186                 unsigned long rsx : 11;
 187                 unsigned long rtx : 11;
 188                 unsigned long sx  : 11;
 189                 unsigned long px  : 8;
 190                 unsigned long bx  : 12;
 191         };
 192         struct {
 193                 unsigned long rfx01 : 2;
 194                 unsigned long       : 9;
 195                 unsigned long rsx01 : 2;
 196                 unsigned long       : 9;
 197                 unsigned long rtx01 : 2;
 198                 unsigned long       : 9;
 199                 unsigned long sx01  : 2;
 200                 unsigned long       : 29;
 201         };
 202 };
 203
 204 /*
 205  * raddress union which will contain the result (real or absolute address)
 206  * after a page table walk. The rfaa, sfaa and pfra members are used to
 207  * simply assign them the value of a region, segment or page table entry.
 208  */
 209 union raddress {
 210         unsigned long addr;
 211         unsigned long rfaa : 33; /* Region-Frame Absolute Address */
 212         unsigned long sfaa : 44; /* Segment-Frame Absolute Address */
 213         unsigned long pfra : 52; /* Page-Frame Real Address */
 214 };
 215
 216 union alet {
 217         u32 val;
 218         struct {
 219                 u32 reserved : 7;
 220                 u32 p        : 1;
 221                 u32 alesn    : 8;
 222                 u32 alen     : 16;
 223         };
 224 };
 225
 226 union ald {
 227         u32 val;
 228         struct {
 229                 u32     : 1;
 230                 u32 alo : 24;
 231                 u32 all : 7;
 232         };
 233 };
 234
 235 struct ale {
 236         unsigned long i      : 1; /* ALEN-Invalid Bit */
 237         unsigned long        : 5;
 238         unsigned long fo     : 1; /* Fetch-Only Bit */
 239         unsigned long p      : 1; /* Private Bit */
 240         unsigned long alesn  : 8; /* Access-List-Entry Sequence Number */
 241         unsigned long aleax  : 16; /* Access-List-Entry Authorization Index */
 242         unsigned long        : 32;
 243         unsigned long        : 1;
 244         unsigned long asteo  : 25; /* ASN-Second-Table-Entry Origin */
 245         unsigned long        : 6;
 246         unsigned long astesn : 32; /* ASTE Sequence Number */
 247 };
 248
 249 struct aste {
 250         unsigned long i      : 1; /* ASX-Invalid Bit */
 251         unsigned long ato    : 29; /* Authority-Table Origin */
 252         unsigned long        : 1;
 253         unsigned long b      : 1; /* Base-Space Bit */
 254         unsigned long ax     : 16; /* Authorization Index */
 255         unsigned long atl    : 12; /* Authority-Table Length */
 256         unsigned long        : 2;
 257         unsigned long ca     : 1; /* Controlled-ASN Bit */
 258         unsigned long ra     : 1; /* Reusable-ASN Bit */
 259         unsigned long asce   : 64; /* Address-Space-Control Element */
 260         unsigned long ald    : 32;
 261         unsigned long astesn : 32;
 262         /* .. more fields there */
 263 };
 264
 265 int ipte_lock_held(struct kvm_vcpu *vcpu)
 266 {
 267         if (vcpu->arch.sie_block->eca & ECA_SII) {
 268                 int rc;
 269
 270                 read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
 271                 rc = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm)->kh != 0;
 272                 read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
 273                 return rc;
 274         }
 275         return vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count != 0;
 276 }
 277
 278 static void ipte_lock_simple(struct kvm_vcpu *vcpu)
 279 {
 280         union ipte_control old, new, *ic;
 281
 282         mutex_lock(&vcpu->kvm->arch.ipte_mutex);
 283         vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count++;
 284         if (vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count > 1)
 285                 goto out;
 286 retry:
 287         read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
 288         ic = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm);
 289         do {
 290                 old = READ_ONCE(*ic);
 291                 if (old.k) {
 292                         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
 293                         cond_resched();
 294                         goto retry;
 295                 }
 296                 new = old;
 297                 new.k = 1;
 298         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
 299         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
 300 out:
 301         mutex_unlock(&vcpu->kvm->arch.ipte_mutex);
 302 }
 303
 304 static void ipte_unlock_simple(struct kvm_vcpu *vcpu)
 305 {
 306         union ipte_control old, new, *ic;
 307
 308         mutex_lock(&vcpu->kvm->arch.ipte_mutex);
 309         vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count--;
 310         if (vcpu->kvm->arch.ipte_lock_count)
 311                 goto out;
 312         read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
 313         ic = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm);
 314         do {
 315                 old = READ_ONCE(*ic);
 316                 new = old;
 317                 new.k = 0;
 318         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
 319         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
 320         wake_up(&vcpu->kvm->arch.ipte_wq);
 321 out:
 322         mutex_unlock(&vcpu->kvm->arch.ipte_mutex);
 323 }
 324
 325 static void ipte_lock_siif(struct kvm_vcpu *vcpu)
 326 {
 327         union ipte_control old, new, *ic;
 328
 329 retry:
 330         read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
 331         ic = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm);
 332         do {
 333                 old = READ_ONCE(*ic);
 334                 if (old.kg) {
 335                         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
 336                         cond_resched();
 337                         goto retry;
 338                 }
 339                 new = old;
 340                 new.k = 1;
 341                 new.kh++;
 342         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
 343         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
 344 }
 345
 346 static void ipte_unlock_siif(struct kvm_vcpu *vcpu)
 347 {
 348         union ipte_control old, new, *ic;
 349
 350         read_lock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
 351         ic = kvm_s390_get_ipte_control(vcpu->kvm);
 352         do {
 353                 old = READ_ONCE(*ic);
 354                 new = old;
 355                 new.kh--;
 356                 if (!new.kh)
 357                         new.k = 0;
 358         } while (cmpxchg(&ic->val, old.val, new.val) != old.val);
 359         read_unlock(&vcpu->kvm->arch.sca_lock);
 360         if (!new.kh)
 361                 wake_up(&vcpu->kvm->arch.ipte_wq);
 362 }
 363
 364 void ipte_lock(struct kvm_vcpu *vcpu)
 365 {
 366         if (vcpu->arch.sie_block->eca & ECA_SII)
 367                 ipte_lock_siif(vcpu);
 368         else
 369                 ipte_lock_simple(vcpu);
 370 }
 371
 372 void ipte_unlock(struct kvm_vcpu *vcpu)
 373 {
 374         if (vcpu->arch.sie_block->eca & ECA_SII)
 375                 ipte_unlock_siif(vcpu);
 376         else
 377                 ipte_unlock_simple(vcpu);
 378 }
 379
 380 static int ar_translation(struct kvm_vcpu *vcpu, union asce *asce, u8 ar,
 381                           enum gacc_mode mode)
 382 {
 383         union alet alet;
 384         struct ale ale;
 385         struct aste aste;
 386         unsigned long ald_addr, authority_table_addr;
 387         union ald ald;
 388         int eax, rc;
 389         u8 authority_table;
 390
 391         if (ar >= NUM_ACRS)
 392                 return -EINVAL;
 393
 394         save_access_regs(vcpu->run->s.regs.acrs);
 395         alet.val = vcpu->run->s.regs.acrs[ar];
 396
 397         if (ar == 0 || alet.val == 0) {
 398                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
 399                 return 0;
 400         } else if (alet.val == 1) {
 401                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[7];
 402                 return 0;
 403         }
 404
 405         if (alet.reserved)
 406                 return PGM_ALET_SPECIFICATION;
 407
 408         if (alet.p)
 409                 ald_addr = vcpu->arch.sie_block->gcr[5];
 410         else
 411                 ald_addr = vcpu->arch.sie_block->gcr[2];
 412         ald_addr &= 0x7fffffc0;
 413
 414         rc = read_guest_real(vcpu, ald_addr + 16, &ald.val, sizeof(union ald));
 415         if (rc)
 416                 return rc;
 417
 418         if (alet.alen / 8 > ald.all)
 419                 return PGM_ALEN_TRANSLATION;
 420
 421         if (0x7fffffff - ald.alo * 128 < alet.alen * 16)
 422                 return PGM_ADDRESSING;
 423
 424         rc = read_guest_real(vcpu, ald.alo * 128 + alet.alen * 16, &ale,
 425                              sizeof(struct ale));
 426         if (rc)
 427                 return rc;
 428
 429         if (ale.i == 1)
 430                 return PGM_ALEN_TRANSLATION;
 431         if (ale.alesn != alet.alesn)
 432                 return PGM_ALE_SEQUENCE;
 433
 434         rc = read_guest_real(vcpu, ale.asteo * 64, &aste, sizeof(struct aste));
 435         if (rc)
 436                 return rc;
 437
 438         if (aste.i)
 439                 return PGM_ASTE_VALIDITY;
 440         if (aste.astesn != ale.astesn)
 441                 return PGM_ASTE_SEQUENCE;
 442
 443         if (ale.p == 1) {
 444                 eax = (vcpu->arch.sie_block->gcr[8] >> 16) & 0xffff;
 445                 if (ale.aleax != eax) {
 446                         if (eax / 16 > aste.atl)
 447                                 return PGM_EXTENDED_AUTHORITY;
 448
 449                         authority_table_addr = aste.ato * 4 + eax / 4;
 450
 451                         rc = read_guest_real(vcpu, authority_table_addr,
 452                                              &authority_table,
 453                                              sizeof(u8));
 454                         if (rc)
 455                                 return rc;
 456
 457                         if ((authority_table & (0x40 >> ((eax & 3) * 2))) == 0)
 458                                 return PGM_EXTENDED_AUTHORITY;
 459                 }
 460         }
 461
 462         if (ale.fo == 1 && mode == GACC_STORE)
 463                 return PGM_PROTECTION;
 464
 465         asce->val = aste.asce;
 466         return 0;
 467 }
 468
 469 struct trans_exc_code_bits {
 470         unsigned long addr : 52; /* Translation-exception Address */
 471         unsigned long fsi  : 2;  /* Access Exception Fetch/Store Indication */
 472         unsigned long      : 2;
 473         unsigned long b56  : 1;
 474         unsigned long      : 3;
 475         unsigned long b60  : 1;
 476         unsigned long b61  : 1;
 477         unsigned long as   : 2;  /* ASCE Identifier */
 478 };
 479
 480 enum {
 481         FSI_UNKNOWN = 0, /* Unknown wether fetch or store */
 482         FSI_STORE   = 1, /* Exception was due to store operation */
 483         FSI_FETCH   = 2  /* Exception was due to fetch operation */
 484 };
 485
 486 enum prot_type {
 487         PROT_TYPE_LA   = 0,
 488         PROT_TYPE_KEYC = 1,
 489         PROT_TYPE_ALC  = 2,
 490         PROT_TYPE_DAT  = 3,
 491         PROT_TYPE_IEP  = 4,
 492 };
 493
 494 static int trans_exc(struct kvm_vcpu *vcpu, int code, unsigned long gva,
 495                      u8 ar, enum gacc_mode mode, enum prot_type prot)
 496 {
 497         struct kvm_s390_pgm_info *pgm = &vcpu->arch.pgm;
 498         struct trans_exc_code_bits *tec;
 499
 500         memset(pgm, 0, sizeof(*pgm));
 501         pgm->code = code;
 502         tec = (struct trans_exc_code_bits *)&pgm->trans_exc_code;
 503
 504         switch (code) {
 505         case PGM_PROTECTION:
 506                 switch (prot) {
 507                 case PROT_TYPE_IEP:
 508                         tec->b61 = 1;
 509                         fallthrough;
 510                 case PROT_TYPE_LA:
 511                         tec->b56 = 1;
 512                         break;
 513                 case PROT_TYPE_KEYC:
 514                         tec->b60 = 1;
 515                         break;
 516                 case PROT_TYPE_ALC:
 517                         tec->b60 = 1;
 518                         fallthrough;
 519                 case PROT_TYPE_DAT:
 520                         tec->b61 = 1;
 521                         break;
 522                 }
 523                 fallthrough;
 524         case PGM_ASCE_TYPE:
 525         case PGM_PAGE_TRANSLATION:
 526         case PGM_REGION_FIRST_TRANS:
 527         case PGM_REGION_SECOND_TRANS:
 528         case PGM_REGION_THIRD_TRANS:
 529         case PGM_SEGMENT_TRANSLATION:
 530                 /*
 531                  * op_access_id only applies to MOVE_PAGE -> set bit 61
 532                  * exc_access_id has to be set to 0 for some instructions. Both
 533                  * cases have to be handled by the caller.
 534                  */
 535                 tec->addr = gva >> PAGE_SHIFT;
 536                 tec->fsi = mode == GACC_STORE ? FSI_STORE : FSI_FETCH;
 537                 tec->as = psw_bits(vcpu->arch.sie_block->gpsw).as;
 538                 fallthrough;
 539         case PGM_ALEN_TRANSLATION:
 540         case PGM_ALE_SEQUENCE:
 541         case PGM_ASTE_VALIDITY:
 542         case PGM_ASTE_SEQUENCE:
 543         case PGM_EXTENDED_AUTHORITY:
 544                 /*
 545                  * We can always store exc_access_id, as it is
 546                  * undefined for non-ar cases. It is undefined for
 547                  * most DAT protection exceptions.
 548                  */
 549                 pgm->exc_access_id = ar;
 550                 break;
 551         }
 552         return code;
 553 }
 554
 555 static int get_vcpu_asce(struct kvm_vcpu *vcpu, union asce *asce,
 556                          unsigned long ga, u8 ar, enum gacc_mode mode)
 557 {
 558         int rc;
 559         struct psw_bits psw = psw_bits(vcpu->arch.sie_block->gpsw);
 560
 561         if (!psw.dat) {
 562                 asce->val = 0;
 563                 asce->r = 1;
 564                 return 0;
 565         }
 566
 567         if ((mode == GACC_IFETCH) && (psw.as != PSW_BITS_AS_HOME))
 568                 psw.as = PSW_BITS_AS_PRIMARY;
 569
 570         switch (psw.as) {
 571         case PSW_BITS_AS_PRIMARY:
 572                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
 573                 return 0;
 574         case PSW_BITS_AS_SECONDARY:
 575                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[7];
 576                 return 0;
 577         case PSW_BITS_AS_HOME:
 578                 asce->val = vcpu->arch.sie_block->gcr[13];
 579                 return 0;
 580         case PSW_BITS_AS_ACCREG:
 581                 rc = ar_translation(vcpu, asce, ar, mode);
 582                 if (rc > 0)
 583                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, PROT_TYPE_ALC);
 584                 return rc;
 585         }
 586         return 0;
 587 }
 588
 589 static int deref_table(struct kvm *kvm, unsigned long gpa, unsigned long *val)
 590 {
 591         return kvm_read_guest(kvm, gpa, val, sizeof(*val));
 592 }
 593
 594 /**
 595  * guest_translate - translate a guest virtual into a guest absolute address
 596  * @vcpu: virtual cpu
 597  * @gva: guest virtual address
 598  * @gpa: points to where guest physical (absolute) address should be stored
 599  * @asce: effective asce
 600  * @mode: indicates the access mode to be used
 601  * @prot: returns the type for protection exceptions
 602  *
 603  * Translate a guest virtual address into a guest absolute address by means
 604  * of dynamic address translation as specified by the architecture.
 605  * If the resulting absolute address is not available in the configuration
 606  * an addressing exception is indicated and @gpa will not be changed.
 607  *
 608  * Returns: - zero on success; @gpa contains the resulting absolute address
 609  *          - a negative value if guest access failed due to e.g. broken
 610  *            guest mapping
 611  *          - a positve value if an access exception happened. In this case
 612  *            the returned value is the program interruption code as defined
 613  *            by the architecture
 614  */
 615 static unsigned long guest_translate(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva,
 616                                      unsigned long *gpa, const union asce asce,
 617                                      enum gacc_mode mode, enum prot_type *prot)
 618 {
 619         union vaddress vaddr = {.addr = gva};
 620         union raddress raddr = {.addr = gva};
 621         union page_table_entry pte;
 622         int dat_protection = 0;
 623         int iep_protection = 0;
 624         union ctlreg0 ctlreg0;
 625         unsigned long ptr;
 626         int edat1, edat2, iep;
 627
 628         ctlreg0.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0];
 629         edat1 = ctlreg0.edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8);
 630         edat2 = edat1 && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78);
 631         iep = ctlreg0.iep && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 130);
 632         if (asce.r)
 633                 goto real_address;
 634         ptr = asce.origin * PAGE_SIZE;
 635         switch (asce.dt) {
 636         case ASCE_TYPE_REGION1:
 637                 if (vaddr.rfx01 > asce.tl)
 638                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
 639                 ptr += vaddr.rfx * 8;
 640                 break;
 641         case ASCE_TYPE_REGION2:
 642                 if (vaddr.rfx)
 643                         return PGM_ASCE_TYPE;
 644                 if (vaddr.rsx01 > asce.tl)
 645                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
 646                 ptr += vaddr.rsx * 8;
 647                 break;
 648         case ASCE_TYPE_REGION3:
 649                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx)
 650                         return PGM_ASCE_TYPE;
 651                 if (vaddr.rtx01 > asce.tl)
 652                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
 653                 ptr += vaddr.rtx * 8;
 654                 break;
 655         case ASCE_TYPE_SEGMENT:
 656                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx || vaddr.rtx)
 657                         return PGM_ASCE_TYPE;
 658                 if (vaddr.sx01 > asce.tl)
 659                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
 660                 ptr += vaddr.sx * 8;
 661                 break;
 662         }
 663         switch (asce.dt) {
 664         case ASCE_TYPE_REGION1: {
 665                 union region1_table_entry rfte;
 666
 667                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
 668                         return PGM_ADDRESSING;
 669                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rfte.val))
 670                         return -EFAULT;
 671                 if (rfte.i)
 672                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
 673                 if (rfte.tt != TABLE_TYPE_REGION1)
 674                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 675                 if (vaddr.rsx01 < rfte.tf || vaddr.rsx01 > rfte.tl)
 676                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
 677                 if (edat1)
 678                         dat_protection |= rfte.p;
 679                 ptr = rfte.rto * PAGE_SIZE + vaddr.rsx * 8;
 680         }
 681                 fallthrough;
 682         case ASCE_TYPE_REGION2: {
 683                 union region2_table_entry rste;
 684
 685                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
 686                         return PGM_ADDRESSING;
 687                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rste.val))
 688                         return -EFAULT;
 689                 if (rste.i)
 690                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
 691                 if (rste.tt != TABLE_TYPE_REGION2)
 692                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 693                 if (vaddr.rtx01 < rste.tf || vaddr.rtx01 > rste.tl)
 694                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
 695                 if (edat1)
 696                         dat_protection |= rste.p;
 697                 ptr = rste.rto * PAGE_SIZE + vaddr.rtx * 8;
 698         }
 699                 fallthrough;
 700         case ASCE_TYPE_REGION3: {
 701                 union region3_table_entry rtte;
 702
 703                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
 704                         return PGM_ADDRESSING;
 705                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &rtte.val))
 706                         return -EFAULT;
 707                 if (rtte.i)
 708                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
 709                 if (rtte.tt != TABLE_TYPE_REGION3)
 710                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 711                 if (rtte.cr && asce.p && edat2)
 712                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 713                 if (rtte.fc && edat2) {
 714                         dat_protection |= rtte.fc1.p;
 715                         iep_protection = rtte.fc1.iep;
 716                         raddr.rfaa = rtte.fc1.rfaa;
 717                         goto absolute_address;
 718                 }
 719                 if (vaddr.sx01 < rtte.fc0.tf)
 720                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
 721                 if (vaddr.sx01 > rtte.fc0.tl)
 722                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
 723                 if (edat1)
 724                         dat_protection |= rtte.fc0.p;
 725                 ptr = rtte.fc0.sto * PAGE_SIZE + vaddr.sx * 8;
 726         }
 727                 fallthrough;
 728         case ASCE_TYPE_SEGMENT: {
 729                 union segment_table_entry ste;
 730
 731                 if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
 732                         return PGM_ADDRESSING;
 733                 if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &ste.val))
 734                         return -EFAULT;
 735                 if (ste.i)
 736                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
 737                 if (ste.tt != TABLE_TYPE_SEGMENT)
 738                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 739                 if (ste.cs && asce.p)
 740                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 741                 if (ste.fc && edat1) {
 742                         dat_protection |= ste.fc1.p;
 743                         iep_protection = ste.fc1.iep;
 744                         raddr.sfaa = ste.fc1.sfaa;
 745                         goto absolute_address;
 746                 }
 747                 dat_protection |= ste.fc0.p;
 748                 ptr = ste.fc0.pto * (PAGE_SIZE / 2) + vaddr.px * 8;
 749         }
 750         }
 751         if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, ptr))
 752                 return PGM_ADDRESSING;
 753         if (deref_table(vcpu->kvm, ptr, &pte.val))
 754                 return -EFAULT;
 755         if (pte.i)
 756                 return PGM_PAGE_TRANSLATION;
 757         if (pte.z)
 758                 return PGM_TRANSLATION_SPEC;
 759         dat_protection |= pte.p;
 760         iep_protection = pte.iep;
 761         raddr.pfra = pte.pfra;
 762 real_address:
 763         raddr.addr = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, raddr.addr);
 764 absolute_address:
 765         if (mode == GACC_STORE && dat_protection) {
 766                 *prot = PROT_TYPE_DAT;
 767                 return PGM_PROTECTION;
 768         }
 769         if (mode == GACC_IFETCH && iep_protection && iep) {
 770                 *prot = PROT_TYPE_IEP;
 771                 return PGM_PROTECTION;
 772         }
 773         if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, raddr.addr))
 774                 return PGM_ADDRESSING;
 775         *gpa = raddr.addr;
 776         return 0;
 777 }
 778
 779 static inline int is_low_address(unsigned long ga)
 780 {
 781         /* Check for address ranges 0..511 and 4096..4607 */
 782         return (ga & ~0x11fful) == 0;
 783 }
 784
 785 static int low_address_protection_enabled(struct kvm_vcpu *vcpu,
 786                                           const union asce asce)
 787 {
 788         union ctlreg0 ctlreg0 = {.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0]};
 789         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
 790
 791         if (!ctlreg0.lap)
 792                 return 0;
 793         if (psw_bits(*psw).dat && asce.p)
 794                 return 0;
 795         return 1;
 796 }
 797
 798 static int vm_check_access_key(struct kvm *kvm, u8 access_key,
 799                                enum gacc_mode mode, gpa_t gpa)
 800 {
 801         u8 storage_key, access_control;
 802         bool fetch_protected;
 803         unsigned long hva;
 804         int r;
 805
 806         if (access_key == 0)
 807                 return 0;
 808
 809         hva = gfn_to_hva(kvm, gpa_to_gfn(gpa));
 810         if (kvm_is_error_hva(hva))
 811                 return PGM_ADDRESSING;
 812
 813         mmap_read_lock(current->mm);
 814         r = get_guest_storage_key(current->mm, hva, &storage_key);
 815         mmap_read_unlock(current->mm);
 816         if (r)
 817                 return r;
 818         access_control = FIELD_GET(_PAGE_ACC_BITS, storage_key);
 819         if (access_control == access_key)
 820                 return 0;
 821         fetch_protected = storage_key & _PAGE_FP_BIT;
 822         if ((mode == GACC_FETCH || mode == GACC_IFETCH) && !fetch_protected)
 823                 return 0;
 824         return PGM_PROTECTION;
 825 }
 826
 827 static bool fetch_prot_override_applicable(struct kvm_vcpu *vcpu, enum gacc_mode mode,
 828                                            union asce asce)
 829 {
 830         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
 831         unsigned long override;
 832
 833         if (mode == GACC_FETCH || mode == GACC_IFETCH) {
 834                 /* check if fetch protection override enabled */
 835                 override = vcpu->arch.sie_block->gcr[0];
 836                 override &= CR0_FETCH_PROTECTION_OVERRIDE;
 837                 /* not applicable if subject to DAT && private space */
 838                 override = override && !(psw_bits(*psw).dat && asce.p);
 839                 return override;
 840         }
 841         return false;
 842 }
 843
 844 static bool fetch_prot_override_applies(unsigned long ga, unsigned int len)
 845 {
 846         return ga < 2048 && ga + len <= 2048;
 847 }
 848
 849 static bool storage_prot_override_applicable(struct kvm_vcpu *vcpu)
 850 {
 851         /* check if storage protection override enabled */
 852         return vcpu->arch.sie_block->gcr[0] & CR0_STORAGE_PROTECTION_OVERRIDE;
 853 }
 854
 855 static bool storage_prot_override_applies(u8 access_control)
 856 {
 857         /* matches special storage protection override key (9) -> allow */
 858         return access_control == PAGE_SPO_ACC;
 859 }
 860
 861 static int vcpu_check_access_key(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 access_key,
 862                                  enum gacc_mode mode, union asce asce, gpa_t gpa,
 863                                  unsigned long ga, unsigned int len)
 864 {
 865         u8 storage_key, access_control;
 866         unsigned long hva;
 867         int r;
 868
 869         /* access key 0 matches any storage key -> allow */
 870         if (access_key == 0)
 871                 return 0;
 872         /*
 873          * caller needs to ensure that gfn is accessible, so we can
 874          * assume that this cannot fail
 875          */
 876         hva = gfn_to_hva(vcpu->kvm, gpa_to_gfn(gpa));
 877         mmap_read_lock(current->mm);
 878         r = get_guest_storage_key(current->mm, hva, &storage_key);
 879         mmap_read_unlock(current->mm);
 880         if (r)
 881                 return r;
 882         access_control = FIELD_GET(_PAGE_ACC_BITS, storage_key);
 883         /* access key matches storage key -> allow */
 884         if (access_control == access_key)
 885                 return 0;
 886         if (mode == GACC_FETCH || mode == GACC_IFETCH) {
 887                 /* it is a fetch and fetch protection is off -> allow */
 888                 if (!(storage_key & _PAGE_FP_BIT))
 889                         return 0;
 890                 if (fetch_prot_override_applicable(vcpu, mode, asce) &&
 891                     fetch_prot_override_applies(ga, len))
 892                         return 0;
 893         }
 894         if (storage_prot_override_applicable(vcpu) &&
 895             storage_prot_override_applies(access_control))
 896                 return 0;
 897         return PGM_PROTECTION;
 898 }
 899
 900 /**
 901  * guest_range_to_gpas() - Calculate guest physical addresses of page fragments
 902  * covering a logical range
 903  * @vcpu: virtual cpu
 904  * @ga: guest address, start of range
 905  * @ar: access register
 906  * @gpas: output argument, may be NULL
 907  * @len: length of range in bytes
 908  * @asce: address-space-control element to use for translation
 909  * @mode: access mode
 910  * @access_key: access key to mach the range's storage keys against
 911  *
 912  * Translate a logical range to a series of guest absolute addresses,
 913  * such that the concatenation of page fragments starting at each gpa make up
 914  * the whole range.
 915  * The translation is performed as if done by the cpu for the given @asce, @ar,
 916  * @mode and state of the @vcpu.
 917  * If the translation causes an exception, its program interruption code is
 918  * returned and the &struct kvm_s390_pgm_info pgm member of @vcpu is modified
 919  * such that a subsequent call to kvm_s390_inject_prog_vcpu() will inject
 920  * a correct exception into the guest.
 921  * The resulting gpas are stored into @gpas, unless it is NULL.
 922  *
 923  * Note: All fragments except the first one start at the beginning of a page.
 924  *       When deriving the boundaries of a fragment from a gpa, all but the last
 925  *       fragment end at the end of the page.
 926  *
 927  * Return:
 928  * * 0          - success
 929  * * <0         - translation could not be performed, for example if  guest
 930  *                memory could not be accessed
 931  * * >0         - an access exception occurred. In this case the returned value
 932  *                is the program interruption code and the contents of pgm may
 933  *                be used to inject an exception into the guest.
 934  */
 935 static int guest_range_to_gpas(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long ga, u8 ar,
 936                                unsigned long *gpas, unsigned long len,
 937                                const union asce asce, enum gacc_mode mode,
 938                                u8 access_key)
 939 {
 940         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
 941         unsigned int offset = offset_in_page(ga);
 942         unsigned int fragment_len;
 943         int lap_enabled, rc = 0;
 944         enum prot_type prot;
 945         unsigned long gpa;
 946
 947         lap_enabled = low_address_protection_enabled(vcpu, asce);
 948         while (min(PAGE_SIZE - offset, len) > 0) {
 949                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset, len);
 950                 ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga);
 951                 if (mode == GACC_STORE && lap_enabled && is_low_address(ga))
 952                         return trans_exc(vcpu, PGM_PROTECTION, ga, ar, mode,
 953                                          PROT_TYPE_LA);
 954                 if (psw_bits(*psw).dat) {
 955                         rc = guest_translate(vcpu, ga, &gpa, asce, mode, &prot);
 956                         if (rc < 0)
 957                                 return rc;
 958                 } else {
 959                         gpa = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, ga);
 960                         if (kvm_is_error_gpa(vcpu->kvm, gpa))
 961                                 rc = PGM_ADDRESSING;
 962                 }
 963                 if (rc)
 964                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, prot);
 965                 rc = vcpu_check_access_key(vcpu, access_key, mode, asce, gpa, ga,
 966                                            fragment_len);
 967                 if (rc)
 968                         return trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, PROT_TYPE_KEYC);
 969                 if (gpas)
 970                         *gpas++ = gpa;
 971                 offset = 0;
 972                 ga += fragment_len;
 973                 len -= fragment_len;
 974         }
 975         return 0;
 976 }
 977
 978 static int access_guest_page(struct kvm *kvm, enum gacc_mode mode, gpa_t gpa,
 979                              void *data, unsigned int len)
 980 {
 981         const unsigned int offset = offset_in_page(gpa);
 982         const gfn_t gfn = gpa_to_gfn(gpa);
 983         int rc;
 984
 985         if (mode == GACC_STORE)
 986                 rc = kvm_write_guest_page(kvm, gfn, data, offset, len);
 987         else
 988                 rc = kvm_read_guest_page(kvm, gfn, data, offset, len);
 989         return rc;
 990 }
 991
 992 static int
 993 access_guest_page_with_key(struct kvm *kvm, enum gacc_mode mode, gpa_t gpa,
 994                            void *data, unsigned int len, u8 access_key)
 995 {
 996         struct kvm_memory_slot *slot;
 997         bool writable;
 998         gfn_t gfn;
 999         hva_t hva;
1000         int rc;
1001
1002         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
1003         slot = gfn_to_memslot(kvm, gfn);
1004         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(slot, gfn, &writable);
1005
1006         if (kvm_is_error_hva(hva))
1007                 return PGM_ADDRESSING;
1008         /*
1009          * Check if it's a ro memslot, even tho that can't occur (they're unsupported).
1010          * Don't try to actually handle that case.
1011          */
1012         if (!writable && mode == GACC_STORE)
1013                 return -EOPNOTSUPP;
1014         hva += offset_in_page(gpa);
1015         if (mode == GACC_STORE)
1016                 rc = copy_to_user_key((void __user *)hva, data, len, access_key);
1017         else
1018                 rc = copy_from_user_key(data, (void __user *)hva, len, access_key);
1019         if (rc)
1020                 return PGM_PROTECTION;
1021         if (mode == GACC_STORE)
1022                 mark_page_dirty_in_slot(kvm, slot, gfn);
1023         return 0;
1024 }
1025
1026 int access_guest_abs_with_key(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data,
1027                               unsigned long len, enum gacc_mode mode, u8 access_key)
1028 {
1029         int offset = offset_in_page(gpa);
1030         int fragment_len;
1031         int rc;
1032
1033         while (min(PAGE_SIZE - offset, len) > 0) {
1034                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset, len);
1035                 rc = access_guest_page_with_key(kvm, mode, gpa, data, fragment_len, access_key);
1036                 if (rc)
1037                         return rc;
1038                 offset = 0;
1039                 len -= fragment_len;
1040                 data += fragment_len;
1041                 gpa += fragment_len;
1042         }
1043         return 0;
1044 }
1045
1046 int access_guest_with_key(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long ga, u8 ar,
1047                           void *data, unsigned long len, enum gacc_mode mode,
1048                           u8 access_key)
1049 {
1050         psw_t *psw = &vcpu->arch.sie_block->gpsw;
1051         unsigned long nr_pages, idx;
1052         unsigned long gpa_array[2];
1053         unsigned int fragment_len;
1054         unsigned long *gpas;
1055         enum prot_type prot;
1056         int need_ipte_lock;
1057         union asce asce;
1058         bool try_storage_prot_override;
1059         bool try_fetch_prot_override;
1060         int rc;
1061
1062         if (!len)
1063                 return 0;
1064         ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga);
1065         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, ga, ar, mode);
1066         if (rc)
1067                 return rc;
1068         nr_pages = (((ga & ~PAGE_MASK) + len - 1) >> PAGE_SHIFT) + 1;
1069         gpas = gpa_array;
1070         if (nr_pages > ARRAY_SIZE(gpa_array))
1071                 gpas = vmalloc(array_size(nr_pages, sizeof(unsigned long)));
1072         if (!gpas)
1073                 return -ENOMEM;
1074         try_fetch_prot_override = fetch_prot_override_applicable(vcpu, mode, asce);
1075         try_storage_prot_override = storage_prot_override_applicable(vcpu);
1076         need_ipte_lock = psw_bits(*psw).dat && !asce.r;
1077         if (need_ipte_lock)
1078                 ipte_lock(vcpu);
1079         /*
1080          * Since we do the access further down ultimately via a move instruction
1081          * that does key checking and returns an error in case of a protection
1082          * violation, we don't need to do the check during address translation.
1083          * Skip it by passing access key 0, which matches any storage key,
1084          * obviating the need for any further checks. As a result the check is
1085          * handled entirely in hardware on access, we only need to take care to
1086          * forego key protection checking if fetch protection override applies or
1087          * retry with the special key 9 in case of storage protection override.
1088          */
1089         rc = guest_range_to_gpas(vcpu, ga, ar, gpas, len, asce, mode, 0);
1090         if (rc)
1091                 goto out_unlock;
1092         for (idx = 0; idx < nr_pages; idx++) {
1093                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset_in_page(gpas[idx]), len);
1094                 if (try_fetch_prot_override && fetch_prot_override_applies(ga, fragment_len)) {
1095                         rc = access_guest_page(vcpu->kvm, mode, gpas[idx],
1096                                                data, fragment_len);
1097                 } else {
1098                         rc = access_guest_page_with_key(vcpu->kvm, mode, gpas[idx],
1099                                                         data, fragment_len, access_key);
1100                 }
1101                 if (rc == PGM_PROTECTION && try_storage_prot_override)
1102                         rc = access_guest_page_with_key(vcpu->kvm, mode, gpas[idx],
1103                                                         data, fragment_len, PAGE_SPO_ACC);
1104                 if (rc == PGM_PROTECTION)
1105                         prot = PROT_TYPE_KEYC;
1106                 if (rc)
1107                         break;
1108                 len -= fragment_len;
1109                 data += fragment_len;
1110                 ga = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, ga + fragment_len);
1111         }
1112         if (rc > 0)
1113                 rc = trans_exc(vcpu, rc, ga, ar, mode, prot);
1114 out_unlock:
1115         if (need_ipte_lock)
1116                 ipte_unlock(vcpu);
1117         if (nr_pages > ARRAY_SIZE(gpa_array))
1118                 vfree(gpas);
1119         return rc;
1120 }
1121
1122 int access_guest_real(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gra,
1123                       void *data, unsigned long len, enum gacc_mode mode)
1124 {
1125         unsigned int fragment_len;
1126         unsigned long gpa;
1127         int rc = 0;
1128
1129         while (len && !rc) {
1130                 gpa = kvm_s390_real_to_abs(vcpu, gra);
1131                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset_in_page(gpa), len);
1132                 rc = access_guest_page(vcpu->kvm, mode, gpa, data, fragment_len);
1133                 len -= fragment_len;
1134                 gra += fragment_len;
1135                 data += fragment_len;
1136         }
1137         return rc;
1138 }
1139
1140 /**
1141  * guest_translate_address_with_key - translate guest logical into guest absolute address
1142  * @vcpu: virtual cpu
1143  * @gva: Guest virtual address
1144  * @ar: Access register
1145  * @gpa: Guest physical address
1146  * @mode: Translation access mode
1147  * @access_key: access key to mach the storage key with
1148  *
1149  * Parameter semantics are the same as the ones from guest_translate.
1150  * The memory contents at the guest address are not changed.
1151  *
1152  * Note: The IPTE lock is not taken during this function, so the caller
1153  * has to take care of this.
1154  */
1155 int guest_translate_address_with_key(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva, u8 ar,
1156                                      unsigned long *gpa, enum gacc_mode mode,
1157                                      u8 access_key)
1158 {
1159         union asce asce;
1160         int rc;
1161
1162         gva = kvm_s390_logical_to_effective(vcpu, gva);
1163         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, gva, ar, mode);
1164         if (rc)
1165                 return rc;
1166         return guest_range_to_gpas(vcpu, gva, ar, gpa, 1, asce, mode,
1167                                    access_key);
1168 }
1169
1170 /**
1171  * check_gva_range - test a range of guest virtual addresses for accessibility
1172  * @vcpu: virtual cpu
1173  * @gva: Guest virtual address
1174  * @ar: Access register
1175  * @length: Length of test range
1176  * @mode: Translation access mode
1177  * @access_key: access key to mach the storage keys with
1178  */
1179 int check_gva_range(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gva, u8 ar,
1180                     unsigned long length, enum gacc_mode mode, u8 access_key)
1181 {
1182         union asce asce;
1183         int rc = 0;
1184
1185         rc = get_vcpu_asce(vcpu, &asce, gva, ar, mode);
1186         if (rc)
1187                 return rc;
1188         ipte_lock(vcpu);
1189         rc = guest_range_to_gpas(vcpu, gva, ar, NULL, length, asce, mode,
1190                                  access_key);
1191         ipte_unlock(vcpu);
1192
1193         return rc;
1194 }
1195
1196 /**
1197  * check_gpa_range - test a range of guest physical addresses for accessibility
1198  * @kvm: virtual machine instance
1199  * @gpa: guest physical address
1200  * @length: length of test range
1201  * @mode: access mode to test, relevant for storage keys
1202  * @access_key: access key to mach the storage keys with
1203  */
1204 int check_gpa_range(struct kvm *kvm, unsigned long gpa, unsigned long length,
1205                     enum gacc_mode mode, u8 access_key)
1206 {
1207         unsigned int fragment_len;
1208         int rc = 0;
1209
1210         while (length && !rc) {
1211                 fragment_len = min(PAGE_SIZE - offset_in_page(gpa), length);
1212                 rc = vm_check_access_key(kvm, access_key, mode, gpa);
1213                 length -= fragment_len;
1214                 gpa += fragment_len;
1215         }
1216         return rc;
1217 }
1218
1219 /**
1220  * kvm_s390_check_low_addr_prot_real - check for low-address protection
1221  * @vcpu: virtual cpu
1222  * @gra: Guest real address
1223  *
1224  * Checks whether an address is subject to low-address protection and set
1225  * up vcpu->arch.pgm accordingly if necessary.
1226  *
1227  * Return: 0 if no protection exception, or PGM_PROTECTION if protected.
1228  */
1229 int kvm_s390_check_low_addr_prot_real(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long gra)
1230 {
1231         union ctlreg0 ctlreg0 = {.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0]};
1232
1233         if (!ctlreg0.lap || !is_low_address(gra))
1234                 return 0;
1235         return trans_exc(vcpu, PGM_PROTECTION, gra, 0, GACC_STORE, PROT_TYPE_LA);
1236 }
1237
1238 /**
1239  * kvm_s390_shadow_tables - walk the guest page table and create shadow tables
1240  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1241  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1242  * @pgt: pointer to the beginning of the page table for the given address if
1243  *       successful (return value 0), or to the first invalid DAT entry in
1244  *       case of exceptions (return value > 0)
1245  * @dat_protection: referenced memory is write protected
1246  * @fake: pgt references contiguous guest memory block, not a pgtable
1247  */
1248 static int kvm_s390_shadow_tables(struct gmap *sg, unsigned long saddr,
1249                                   unsigned long *pgt, int *dat_protection,
1250                                   int *fake)
1251 {
1252         struct gmap *parent;
1253         union asce asce;
1254         union vaddress vaddr;
1255         unsigned long ptr;
1256         int rc;
1257
1258         *fake = 0;
1259         *dat_protection = 0;
1260         parent = sg->parent;
1261         vaddr.addr = saddr;
1262         asce.val = sg->orig_asce;
1263         ptr = asce.origin * PAGE_SIZE;
1264         if (asce.r) {
1265                 *fake = 1;
1266                 ptr = 0;
1267                 asce.dt = ASCE_TYPE_REGION1;
1268         }
1269         switch (asce.dt) {
1270         case ASCE_TYPE_REGION1:
1271                 if (vaddr.rfx01 > asce.tl && !*fake)
1272                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
1273                 break;
1274         case ASCE_TYPE_REGION2:
1275                 if (vaddr.rfx)
1276                         return PGM_ASCE_TYPE;
1277                 if (vaddr.rsx01 > asce.tl)
1278                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1279                 break;
1280         case ASCE_TYPE_REGION3:
1281                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx)
1282                         return PGM_ASCE_TYPE;
1283                 if (vaddr.rtx01 > asce.tl)
1284                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1285                 break;
1286         case ASCE_TYPE_SEGMENT:
1287                 if (vaddr.rfx || vaddr.rsx || vaddr.rtx)
1288                         return PGM_ASCE_TYPE;
1289                 if (vaddr.sx01 > asce.tl)
1290                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1291                 break;
1292         }
1293
1294         switch (asce.dt) {
1295         case ASCE_TYPE_REGION1: {
1296                 union region1_table_entry rfte;
1297
1298                 if (*fake) {
1299                         ptr += vaddr.rfx * _REGION1_SIZE;
1300                         rfte.val = ptr;
1301                         goto shadow_r2t;
1302                 }
1303                 *pgt = ptr + vaddr.rfx * 8;
1304                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rfx * 8, &rfte.val);
1305                 if (rc)
1306                         return rc;
1307                 if (rfte.i)
1308                         return PGM_REGION_FIRST_TRANS;
1309                 if (rfte.tt != TABLE_TYPE_REGION1)
1310                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1311                 if (vaddr.rsx01 < rfte.tf || vaddr.rsx01 > rfte.tl)
1312                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1313                 if (sg->edat_level >= 1)
1314                         *dat_protection |= rfte.p;
1315                 ptr = rfte.rto * PAGE_SIZE;
1316 shadow_r2t:
1317                 rc = gmap_shadow_r2t(sg, saddr, rfte.val, *fake);
1318                 if (rc)
1319                         return rc;
1320         }
1321                 fallthrough;
1322         case ASCE_TYPE_REGION2: {
1323                 union region2_table_entry rste;
1324
1325                 if (*fake) {
1326                         ptr += vaddr.rsx * _REGION2_SIZE;
1327                         rste.val = ptr;
1328                         goto shadow_r3t;
1329                 }
1330                 *pgt = ptr + vaddr.rsx * 8;
1331                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rsx * 8, &rste.val);
1332                 if (rc)
1333                         return rc;
1334                 if (rste.i)
1335                         return PGM_REGION_SECOND_TRANS;
1336                 if (rste.tt != TABLE_TYPE_REGION2)
1337                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1338                 if (vaddr.rtx01 < rste.tf || vaddr.rtx01 > rste.tl)
1339                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1340                 if (sg->edat_level >= 1)
1341                         *dat_protection |= rste.p;
1342                 ptr = rste.rto * PAGE_SIZE;
1343 shadow_r3t:
1344                 rste.p |= *dat_protection;
1345                 rc = gmap_shadow_r3t(sg, saddr, rste.val, *fake);
1346                 if (rc)
1347                         return rc;
1348         }
1349                 fallthrough;
1350         case ASCE_TYPE_REGION3: {
1351                 union region3_table_entry rtte;
1352
1353                 if (*fake) {
1354                         ptr += vaddr.rtx * _REGION3_SIZE;
1355                         rtte.val = ptr;
1356                         goto shadow_sgt;
1357                 }
1358                 *pgt = ptr + vaddr.rtx * 8;
1359                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.rtx * 8, &rtte.val);
1360                 if (rc)
1361                         return rc;
1362                 if (rtte.i)
1363                         return PGM_REGION_THIRD_TRANS;
1364                 if (rtte.tt != TABLE_TYPE_REGION3)
1365                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1366                 if (rtte.cr && asce.p && sg->edat_level >= 2)
1367                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1368                 if (rtte.fc && sg->edat_level >= 2) {
1369                         *dat_protection |= rtte.fc0.p;
1370                         *fake = 1;
1371                         ptr = rtte.fc1.rfaa * _REGION3_SIZE;
1372                         rtte.val = ptr;
1373                         goto shadow_sgt;
1374                 }
1375                 if (vaddr.sx01 < rtte.fc0.tf || vaddr.sx01 > rtte.fc0.tl)
1376                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1377                 if (sg->edat_level >= 1)
1378                         *dat_protection |= rtte.fc0.p;
1379                 ptr = rtte.fc0.sto * PAGE_SIZE;
1380 shadow_sgt:
1381                 rtte.fc0.p |= *dat_protection;
1382                 rc = gmap_shadow_sgt(sg, saddr, rtte.val, *fake);
1383                 if (rc)
1384                         return rc;
1385         }
1386                 fallthrough;
1387         case ASCE_TYPE_SEGMENT: {
1388                 union segment_table_entry ste;
1389
1390                 if (*fake) {
1391                         ptr += vaddr.sx * _SEGMENT_SIZE;
1392                         ste.val = ptr;
1393                         goto shadow_pgt;
1394                 }
1395                 *pgt = ptr + vaddr.sx * 8;
1396                 rc = gmap_read_table(parent, ptr + vaddr.sx * 8, &ste.val);
1397                 if (rc)
1398                         return rc;
1399                 if (ste.i)
1400                         return PGM_SEGMENT_TRANSLATION;
1401                 if (ste.tt != TABLE_TYPE_SEGMENT)
1402                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1403                 if (ste.cs && asce.p)
1404                         return PGM_TRANSLATION_SPEC;
1405                 *dat_protection |= ste.fc0.p;
1406                 if (ste.fc && sg->edat_level >= 1) {
1407                         *fake = 1;
1408                         ptr = ste.fc1.sfaa * _SEGMENT_SIZE;
1409                         ste.val = ptr;
1410                         goto shadow_pgt;
1411                 }
1412                 ptr = ste.fc0.pto * (PAGE_SIZE / 2);
1413 shadow_pgt:
1414                 ste.fc0.p |= *dat_protection;
1415                 rc = gmap_shadow_pgt(sg, saddr, ste.val, *fake);
1416                 if (rc)
1417                         return rc;
1418         }
1419         }
1420         /* Return the parent address of the page table */
1421         *pgt = ptr;
1422         return 0;
1423 }
1424
1425 /**
1426  * kvm_s390_shadow_fault - handle fault on a shadow page table
1427  * @vcpu: virtual cpu
1428  * @sg: pointer to the shadow guest address space structure
1429  * @saddr: faulting address in the shadow gmap
1430  * @datptr: will contain the address of the faulting DAT table entry, or of
1431  *          the valid leaf, plus some flags
1432  *
1433  * Returns: - 0 if the shadow fault was successfully resolved
1434  *          - > 0 (pgm exception code) on exceptions while faulting
1435  *          - -EAGAIN if the caller can retry immediately
1436  *          - -EFAULT when accessing invalid guest addresses
1437  *          - -ENOMEM if out of memory
1438  */
1439 int kvm_s390_shadow_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct gmap *sg,
1440                           unsigned long saddr, unsigned long *datptr)
1441 {
1442         union vaddress vaddr;
1443         union page_table_entry pte;
1444         unsigned long pgt = 0;
1445         int dat_protection, fake;
1446         int rc;
1447
1448         mmap_read_lock(sg->mm);
1449         /*
1450          * We don't want any guest-2 tables to change - so the parent
1451          * tables/pointers we read stay valid - unshadowing is however
1452          * always possible - only guest_table_lock protects us.
1453          */
1454         ipte_lock(vcpu);
1455
1456         rc = gmap_shadow_pgt_lookup(sg, saddr, &pgt, &dat_protection, &fake);
1457         if (rc)
1458                 rc = kvm_s390_shadow_tables(sg, saddr, &pgt, &dat_protection,
1459                                             &fake);
1460
1461         vaddr.addr = saddr;
1462         if (fake) {
1463                 pte.val = pgt + vaddr.px * PAGE_SIZE;
1464                 goto shadow_page;
1465         }
1466
1467         switch (rc) {
1468         case PGM_SEGMENT_TRANSLATION:
1469         case PGM_REGION_THIRD_TRANS:
1470         case PGM_REGION_SECOND_TRANS:
1471         case PGM_REGION_FIRST_TRANS:
1472                 pgt |= PEI_NOT_PTE;
1473                 break;
1474         case 0:
1475                 pgt += vaddr.px * 8;
1476                 rc = gmap_read_table(sg->parent, pgt, &pte.val);
1477         }
1478         if (datptr)
1479                 *datptr = pgt | dat_protection * PEI_DAT_PROT;
1480         if (!rc && pte.i)
1481                 rc = PGM_PAGE_TRANSLATION;
1482         if (!rc && pte.z)
1483                 rc = PGM_TRANSLATION_SPEC;
1484 shadow_page:
1485         pte.p |= dat_protection;
1486         if (!rc)
1487                 rc = gmap_shadow_page(sg, saddr, __pte(pte.val));
1488         ipte_unlock(vcpu);
1489         mmap_read_unlock(sg->mm);
1490         return rc;
1491 }