arch/s390/mm/pgtable.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  *    Copyright IBM Corp. 2007, 2011
   4  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
   5  */
   6
   7 #include <linux/sched.h>
   8 #include <linux/kernel.h>
   9 #include <linux/errno.h>
  10 #include <linux/gfp.h>
  11 #include <linux/mm.h>
  12 #include <linux/swap.h>
  13 #include <linux/smp.h>
  14 #include <linux/spinlock.h>
  15 #include <linux/rcupdate.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/swapops.h>
  18 #include <linux/sysctl.h>
  19 #include <linux/ksm.h>
  20 #include <linux/mman.h>
  21
  22 #include <asm/pgalloc.h>
  23 #include <asm/tlb.h>
  24 #include <asm/tlbflush.h>
  25 #include <asm/mmu_context.h>
  26 #include <asm/page-states.h>
  27
  28 static inline void ptep_ipte_local(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
  29                                    pte_t *ptep, int nodat)
  30 {
  31         unsigned long opt, asce;
  32
  33         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST) {
  34                 opt = 0;
  35                 asce = READ_ONCE(mm->context.gmap_asce);
  36                 if (asce == 0UL || nodat)
  37                         opt |= IPTE_NODAT;
  38                 if (asce != -1UL) {
  39                         asce = asce ? : mm->context.asce;
  40                         opt |= IPTE_GUEST_ASCE;
  41                 }
  42                 __ptep_ipte(addr, ptep, opt, asce, IPTE_LOCAL);
  43         } else {
  44                 __ptep_ipte(addr, ptep, 0, 0, IPTE_LOCAL);
  45         }
  46 }
  47
  48 static inline void ptep_ipte_global(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
  49                                     pte_t *ptep, int nodat)
  50 {
  51         unsigned long opt, asce;
  52
  53         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST) {
  54                 opt = 0;
  55                 asce = READ_ONCE(mm->context.gmap_asce);
  56                 if (asce == 0UL || nodat)
  57                         opt |= IPTE_NODAT;
  58                 if (asce != -1UL) {
  59                         asce = asce ? : mm->context.asce;
  60                         opt |= IPTE_GUEST_ASCE;
  61                 }
  62                 __ptep_ipte(addr, ptep, opt, asce, IPTE_GLOBAL);
  63         } else {
  64                 __ptep_ipte(addr, ptep, 0, 0, IPTE_GLOBAL);
  65         }
  66 }
  67
  68 static inline pte_t ptep_flush_direct(struct mm_struct *mm,
  69                                       unsigned long addr, pte_t *ptep,
  70                                       int nodat)
  71 {
  72         pte_t old;
  73
  74         old = *ptep;
  75         if (unlikely(pte_val(old) & _PAGE_INVALID))
  76                 return old;
  77         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
  78         if (MACHINE_HAS_TLB_LC &&
  79             cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
  80                 ptep_ipte_local(mm, addr, ptep, nodat);
  81         else
  82                 ptep_ipte_global(mm, addr, ptep, nodat);
  83         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
  84         return old;
  85 }
  86
  87 static inline pte_t ptep_flush_lazy(struct mm_struct *mm,
  88                                     unsigned long addr, pte_t *ptep,
  89                                     int nodat)
  90 {
  91         pte_t old;
  92
  93         old = *ptep;
  94         if (unlikely(pte_val(old) & _PAGE_INVALID))
  95                 return old;
  96         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
  97         if (cpumask_equal(&mm->context.cpu_attach_mask,
  98                           cpumask_of(smp_processor_id()))) {
  99                 pte_val(*ptep) |= _PAGE_INVALID;
 100                 mm->context.flush_mm = 1;
 101         } else
 102                 ptep_ipte_global(mm, addr, ptep, nodat);
 103         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
 104         return old;
 105 }
 106
 107 static inline pgste_t pgste_get_lock(pte_t *ptep)
 108 {
 109         unsigned long new = 0;
 110 #ifdef CONFIG_PGSTE
 111         unsigned long old;
 112
 113         asm(
 114                 "       lg      %0,%2\n"
 115                 "0:     lgr     %1,%0\n"
 116                 "       nihh    %0,0xff7f\n"    /* clear PCL bit in old */
 117                 "       oihh    %1,0x0080\n"    /* set PCL bit in new */
 118                 "       csg     %0,%1,%2\n"
 119                 "       jl      0b\n"
 120                 : "=&d" (old), "=&d" (new), "=Q" (ptep[PTRS_PER_PTE])
 121                 : "Q" (ptep[PTRS_PER_PTE]) : "cc", "memory");
 122 #endif
 123         return __pgste(new);
 124 }
 125
 126 static inline void pgste_set_unlock(pte_t *ptep, pgste_t pgste)
 127 {
 128 #ifdef CONFIG_PGSTE
 129         asm(
 130                 "       nihh    %1,0xff7f\n"    /* clear PCL bit */
 131                 "       stg     %1,%0\n"
 132                 : "=Q" (ptep[PTRS_PER_PTE])
 133                 : "d" (pgste_val(pgste)), "Q" (ptep[PTRS_PER_PTE])
 134                 : "cc", "memory");
 135 #endif
 136 }
 137
 138 static inline pgste_t pgste_get(pte_t *ptep)
 139 {
 140         unsigned long pgste = 0;
 141 #ifdef CONFIG_PGSTE
 142         pgste = *(unsigned long *)(ptep + PTRS_PER_PTE);
 143 #endif
 144         return __pgste(pgste);
 145 }
 146
 147 static inline void pgste_set(pte_t *ptep, pgste_t pgste)
 148 {
 149 #ifdef CONFIG_PGSTE
 150         *(pgste_t *)(ptep + PTRS_PER_PTE) = pgste;
 151 #endif
 152 }
 153
 154 static inline pgste_t pgste_update_all(pte_t pte, pgste_t pgste,
 155                                        struct mm_struct *mm)
 156 {
 157 #ifdef CONFIG_PGSTE
 158         unsigned long address, bits, skey;
 159
 160         if (!mm_uses_skeys(mm) || pte_val(pte) & _PAGE_INVALID)
 161                 return pgste;
 162         address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
 163         skey = (unsigned long) page_get_storage_key(address);
 164         bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
 165         /* Transfer page changed & referenced bit to guest bits in pgste */
 166         pgste_val(pgste) |= bits << 48;         /* GR bit & GC bit */
 167         /* Copy page access key and fetch protection bit to pgste */
 168         pgste_val(pgste) &= ~(PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
 169         pgste_val(pgste) |= (skey & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
 170 #endif
 171         return pgste;
 172
 173 }
 174
 175 static inline void pgste_set_key(pte_t *ptep, pgste_t pgste, pte_t entry,
 176                                  struct mm_struct *mm)
 177 {
 178 #ifdef CONFIG_PGSTE
 179         unsigned long address;
 180         unsigned long nkey;
 181
 182         if (!mm_uses_skeys(mm) || pte_val(entry) & _PAGE_INVALID)
 183                 return;
 184         VM_BUG_ON(!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID));
 185         address = pte_val(entry) & PAGE_MASK;
 186         /*
 187          * Set page access key and fetch protection bit from pgste.
 188          * The guest C/R information is still in the PGSTE, set real
 189          * key C/R to 0.
 190          */
 191         nkey = (pgste_val(pgste) & (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT)) >> 56;
 192         nkey |= (pgste_val(pgste) & (PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT)) >> 48;
 193         page_set_storage_key(address, nkey, 0);
 194 #endif
 195 }
 196
 197 static inline pgste_t pgste_set_pte(pte_t *ptep, pgste_t pgste, pte_t entry)
 198 {
 199 #ifdef CONFIG_PGSTE
 200         if ((pte_val(entry) & _PAGE_PRESENT) &&
 201             (pte_val(entry) & _PAGE_WRITE) &&
 202             !(pte_val(entry) & _PAGE_INVALID)) {
 203                 if (!MACHINE_HAS_ESOP) {
 204                         /*
 205                          * Without enhanced suppression-on-protection force
 206                          * the dirty bit on for all writable ptes.
 207                          */
 208                         pte_val(entry) |= _PAGE_DIRTY;
 209                         pte_val(entry) &= ~_PAGE_PROTECT;
 210                 }
 211                 if (!(pte_val(entry) & _PAGE_PROTECT))
 212                         /* This pte allows write access, set user-dirty */
 213                         pgste_val(pgste) |= PGSTE_UC_BIT;
 214         }
 215 #endif
 216         *ptep = entry;
 217         return pgste;
 218 }
 219
 220 static inline pgste_t pgste_pte_notify(struct mm_struct *mm,
 221                                        unsigned long addr,
 222                                        pte_t *ptep, pgste_t pgste)
 223 {
 224 #ifdef CONFIG_PGSTE
 225         unsigned long bits;
 226
 227         bits = pgste_val(pgste) & (PGSTE_IN_BIT | PGSTE_VSIE_BIT);
 228         if (bits) {
 229                 pgste_val(pgste) ^= bits;
 230                 ptep_notify(mm, addr, ptep, bits);
 231         }
 232 #endif
 233         return pgste;
 234 }
 235
 236 static inline pgste_t ptep_xchg_start(struct mm_struct *mm,
 237                                       unsigned long addr, pte_t *ptep)
 238 {
 239         pgste_t pgste = __pgste(0);
 240
 241         if (mm_has_pgste(mm)) {
 242                 pgste = pgste_get_lock(ptep);
 243                 pgste = pgste_pte_notify(mm, addr, ptep, pgste);
 244         }
 245         return pgste;
 246 }
 247
 248 static inline pte_t ptep_xchg_commit(struct mm_struct *mm,
 249                                     unsigned long addr, pte_t *ptep,
 250                                     pgste_t pgste, pte_t old, pte_t new)
 251 {
 252         if (mm_has_pgste(mm)) {
 253                 if (pte_val(old) & _PAGE_INVALID)
 254                         pgste_set_key(ptep, pgste, new, mm);
 255                 if (pte_val(new) & _PAGE_INVALID) {
 256                         pgste = pgste_update_all(old, pgste, mm);
 257                         if ((pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) ==
 258                             _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED)
 259                                 pte_val(old) |= _PAGE_UNUSED;
 260                 }
 261                 pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, new);
 262                 pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 263         } else {
 264                 *ptep = new;
 265         }
 266         return old;
 267 }
 268
 269 pte_t ptep_xchg_direct(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 270                        pte_t *ptep, pte_t new)
 271 {
 272         pgste_t pgste;
 273         pte_t old;
 274         int nodat;
 275
 276         preempt_disable();
 277         pgste = ptep_xchg_start(mm, addr, ptep);
 278         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
 279         old = ptep_flush_direct(mm, addr, ptep, nodat);
 280         old = ptep_xchg_commit(mm, addr, ptep, pgste, old, new);
 281         preempt_enable();
 282         return old;
 283 }
 284 EXPORT_SYMBOL(ptep_xchg_direct);
 285
 286 pte_t ptep_xchg_lazy(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 287                      pte_t *ptep, pte_t new)
 288 {
 289         pgste_t pgste;
 290         pte_t old;
 291         int nodat;
 292
 293         preempt_disable();
 294         pgste = ptep_xchg_start(mm, addr, ptep);
 295         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
 296         old = ptep_flush_lazy(mm, addr, ptep, nodat);
 297         old = ptep_xchg_commit(mm, addr, ptep, pgste, old, new);
 298         preempt_enable();
 299         return old;
 300 }
 301 EXPORT_SYMBOL(ptep_xchg_lazy);
 302
 303 pte_t ptep_modify_prot_start(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 304                              pte_t *ptep)
 305 {
 306         pgste_t pgste;
 307         pte_t old;
 308         int nodat;
 309         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 310
 311         preempt_disable();
 312         pgste = ptep_xchg_start(mm, addr, ptep);
 313         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
 314         old = ptep_flush_lazy(mm, addr, ptep, nodat);
 315         if (mm_has_pgste(mm)) {
 316                 pgste = pgste_update_all(old, pgste, mm);
 317                 pgste_set(ptep, pgste);
 318         }
 319         return old;
 320 }
 321
 322 void ptep_modify_prot_commit(struct vm_area_struct *vma, unsigned long addr,
 323                              pte_t *ptep, pte_t old_pte, pte_t pte)
 324 {
 325         pgste_t pgste;
 326         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 327
 328         if (!MACHINE_HAS_NX)
 329                 pte_val(pte) &= ~_PAGE_NOEXEC;
 330         if (mm_has_pgste(mm)) {
 331                 pgste = pgste_get(ptep);
 332                 pgste_set_key(ptep, pgste, pte, mm);
 333                 pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, pte);
 334                 pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 335         } else {
 336                 *ptep = pte;
 337         }
 338         preempt_enable();
 339 }
 340
 341 static inline void pmdp_idte_local(struct mm_struct *mm,
 342                                    unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
 343 {
 344         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
 345                 __pmdp_idte(addr, pmdp, IDTE_NODAT | IDTE_GUEST_ASCE,
 346                             mm->context.asce, IDTE_LOCAL);
 347         else
 348                 __pmdp_idte(addr, pmdp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
 349         if (mm_has_pgste(mm) && mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 350                 gmap_pmdp_idte_local(mm, addr);
 351 }
 352
 353 static inline void pmdp_idte_global(struct mm_struct *mm,
 354                                     unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
 355 {
 356         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST) {
 357                 __pmdp_idte(addr, pmdp, IDTE_NODAT | IDTE_GUEST_ASCE,
 358                             mm->context.asce, IDTE_GLOBAL);
 359                 if (mm_has_pgste(mm) && mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 360                         gmap_pmdp_idte_global(mm, addr);
 361         } else if (MACHINE_HAS_IDTE) {
 362                 __pmdp_idte(addr, pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
 363                 if (mm_has_pgste(mm) && mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 364                         gmap_pmdp_idte_global(mm, addr);
 365         } else {
 366                 __pmdp_csp(pmdp);
 367                 if (mm_has_pgste(mm) && mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 368                         gmap_pmdp_csp(mm, addr);
 369         }
 370 }
 371
 372 static inline pmd_t pmdp_flush_direct(struct mm_struct *mm,
 373                                       unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
 374 {
 375         pmd_t old;
 376
 377         old = *pmdp;
 378         if (pmd_val(old) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 379                 return old;
 380         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
 381         if (MACHINE_HAS_TLB_LC &&
 382             cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
 383                 pmdp_idte_local(mm, addr, pmdp);
 384         else
 385                 pmdp_idte_global(mm, addr, pmdp);
 386         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
 387         return old;
 388 }
 389
 390 static inline pmd_t pmdp_flush_lazy(struct mm_struct *mm,
 391                                     unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
 392 {
 393         pmd_t old;
 394
 395         old = *pmdp;
 396         if (pmd_val(old) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 397                 return old;
 398         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
 399         if (cpumask_equal(&mm->context.cpu_attach_mask,
 400                           cpumask_of(smp_processor_id()))) {
 401                 pmd_val(*pmdp) |= _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 402                 mm->context.flush_mm = 1;
 403                 if (mm_has_pgste(mm))
 404                         gmap_pmdp_invalidate(mm, addr);
 405         } else {
 406                 pmdp_idte_global(mm, addr, pmdp);
 407         }
 408         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
 409         return old;
 410 }
 411
 412 #ifdef CONFIG_PGSTE
 413 static pmd_t *pmd_alloc_map(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 414 {
 415         pgd_t *pgd;
 416         p4d_t *p4d;
 417         pud_t *pud;
 418         pmd_t *pmd;
 419
 420         pgd = pgd_offset(mm, addr);
 421         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
 422         if (!p4d)
 423                 return NULL;
 424         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
 425         if (!pud)
 426                 return NULL;
 427         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
 428         return pmd;
 429 }
 430 #endif
 431
 432 pmd_t pmdp_xchg_direct(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 433                        pmd_t *pmdp, pmd_t new)
 434 {
 435         pmd_t old;
 436
 437         preempt_disable();
 438         old = pmdp_flush_direct(mm, addr, pmdp);
 439         *pmdp = new;
 440         preempt_enable();
 441         return old;
 442 }
 443 EXPORT_SYMBOL(pmdp_xchg_direct);
 444
 445 pmd_t pmdp_xchg_lazy(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 446                      pmd_t *pmdp, pmd_t new)
 447 {
 448         pmd_t old;
 449
 450         preempt_disable();
 451         old = pmdp_flush_lazy(mm, addr, pmdp);
 452         *pmdp = new;
 453         preempt_enable();
 454         return old;
 455 }
 456 EXPORT_SYMBOL(pmdp_xchg_lazy);
 457
 458 static inline void pudp_idte_local(struct mm_struct *mm,
 459                                    unsigned long addr, pud_t *pudp)
 460 {
 461         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
 462                 __pudp_idte(addr, pudp, IDTE_NODAT | IDTE_GUEST_ASCE,
 463                             mm->context.asce, IDTE_LOCAL);
 464         else
 465                 __pudp_idte(addr, pudp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
 466 }
 467
 468 static inline void pudp_idte_global(struct mm_struct *mm,
 469                                     unsigned long addr, pud_t *pudp)
 470 {
 471         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
 472                 __pudp_idte(addr, pudp, IDTE_NODAT | IDTE_GUEST_ASCE,
 473                             mm->context.asce, IDTE_GLOBAL);
 474         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
 475                 __pudp_idte(addr, pudp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
 476         else
 477                 /*
 478                  * Invalid bit position is the same for pmd and pud, so we can
 479                  * re-use _pmd_csp() here
 480                  */
 481                 __pmdp_csp((pmd_t *) pudp);
 482 }
 483
 484 static inline pud_t pudp_flush_direct(struct mm_struct *mm,
 485                                       unsigned long addr, pud_t *pudp)
 486 {
 487         pud_t old;
 488
 489         old = *pudp;
 490         if (pud_val(old) & _REGION_ENTRY_INVALID)
 491                 return old;
 492         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
 493         if (MACHINE_HAS_TLB_LC &&
 494             cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
 495                 pudp_idte_local(mm, addr, pudp);
 496         else
 497                 pudp_idte_global(mm, addr, pudp);
 498         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
 499         return old;
 500 }
 501
 502 pud_t pudp_xchg_direct(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 503                        pud_t *pudp, pud_t new)
 504 {
 505         pud_t old;
 506
 507         preempt_disable();
 508         old = pudp_flush_direct(mm, addr, pudp);
 509         *pudp = new;
 510         preempt_enable();
 511         return old;
 512 }
 513 EXPORT_SYMBOL(pudp_xchg_direct);
 514
 515 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 516 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
 517                                 pgtable_t pgtable)
 518 {
 519         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
 520
 521         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
 522
 523         /* FIFO */
 524         if (!pmd_huge_pte(mm, pmdp))
 525                 INIT_LIST_HEAD(lh);
 526         else
 527                 list_add(lh, (struct list_head *) pmd_huge_pte(mm, pmdp));
 528         pmd_huge_pte(mm, pmdp) = pgtable;
 529 }
 530
 531 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
 532 {
 533         struct list_head *lh;
 534         pgtable_t pgtable;
 535         pte_t *ptep;
 536
 537         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
 538
 539         /* FIFO */
 540         pgtable = pmd_huge_pte(mm, pmdp);
 541         lh = (struct list_head *) pgtable;
 542         if (list_empty(lh))
 543                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = NULL;
 544         else {
 545                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = (pgtable_t) lh->next;
 546                 list_del(lh);
 547         }
 548         ptep = (pte_t *) pgtable;
 549         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
 550         ptep++;
 551         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
 552         return pgtable;
 553 }
 554 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 555
 556 #ifdef CONFIG_PGSTE
 557 void ptep_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 558                      pte_t *ptep, pte_t entry)
 559 {
 560         pgste_t pgste;
 561
 562         /* the mm_has_pgste() check is done in set_pte_at() */
 563         preempt_disable();
 564         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 565         pgste_val(pgste) &= ~_PGSTE_GPS_ZERO;
 566         pgste_set_key(ptep, pgste, entry, mm);
 567         pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, entry);
 568         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 569         preempt_enable();
 570 }
 571
 572 void ptep_set_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
 573 {
 574         pgste_t pgste;
 575
 576         preempt_disable();
 577         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 578         pgste_val(pgste) |= PGSTE_IN_BIT;
 579         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 580         preempt_enable();
 581 }
 582
 583 /**
 584  * ptep_force_prot - change access rights of a locked pte
 585  * @mm: pointer to the process mm_struct
 586  * @addr: virtual address in the guest address space
 587  * @ptep: pointer to the page table entry
 588  * @prot: indicates guest access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 589  * @bit: pgste bit to set (e.g. for notification)
 590  *
 591  * Returns 0 if the access rights were changed and -EAGAIN if the current
 592  * and requested access rights are incompatible.
 593  */
 594 int ptep_force_prot(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 595                     pte_t *ptep, int prot, unsigned long bit)
 596 {
 597         pte_t entry;
 598         pgste_t pgste;
 599         int pte_i, pte_p, nodat;
 600
 601         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 602         entry = *ptep;
 603         /* Check pte entry after all locks have been acquired */
 604         pte_i = pte_val(entry) & _PAGE_INVALID;
 605         pte_p = pte_val(entry) & _PAGE_PROTECT;
 606         if ((pte_i && (prot != PROT_NONE)) ||
 607             (pte_p && (prot & PROT_WRITE))) {
 608                 pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 609                 return -EAGAIN;
 610         }
 611         /* Change access rights and set pgste bit */
 612         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
 613         if (prot == PROT_NONE && !pte_i) {
 614                 ptep_flush_direct(mm, addr, ptep, nodat);
 615                 pgste = pgste_update_all(entry, pgste, mm);
 616                 pte_val(entry) |= _PAGE_INVALID;
 617         }
 618         if (prot == PROT_READ && !pte_p) {
 619                 ptep_flush_direct(mm, addr, ptep, nodat);
 620                 pte_val(entry) &= ~_PAGE_INVALID;
 621                 pte_val(entry) |= _PAGE_PROTECT;
 622         }
 623         pgste_val(pgste) |= bit;
 624         pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, entry);
 625         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 626         return 0;
 627 }
 628
 629 int ptep_shadow_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long saddr,
 630                     pte_t *sptep, pte_t *tptep, pte_t pte)
 631 {
 632         pgste_t spgste, tpgste;
 633         pte_t spte, tpte;
 634         int rc = -EAGAIN;
 635
 636         if (!(pte_val(*tptep) & _PAGE_INVALID))
 637                 return 0;       /* already shadowed */
 638         spgste = pgste_get_lock(sptep);
 639         spte = *sptep;
 640         if (!(pte_val(spte) & _PAGE_INVALID) &&
 641             !((pte_val(spte) & _PAGE_PROTECT) &&
 642               !(pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT))) {
 643                 pgste_val(spgste) |= PGSTE_VSIE_BIT;
 644                 tpgste = pgste_get_lock(tptep);
 645                 pte_val(tpte) = (pte_val(spte) & PAGE_MASK) |
 646                                 (pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT);
 647                 /* don't touch the storage key - it belongs to parent pgste */
 648                 tpgste = pgste_set_pte(tptep, tpgste, tpte);
 649                 pgste_set_unlock(tptep, tpgste);
 650                 rc = 1;
 651         }
 652         pgste_set_unlock(sptep, spgste);
 653         return rc;
 654 }
 655
 656 void ptep_unshadow_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long saddr, pte_t *ptep)
 657 {
 658         pgste_t pgste;
 659         int nodat;
 660
 661         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 662         /* notifier is called by the caller */
 663         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
 664         ptep_flush_direct(mm, saddr, ptep, nodat);
 665         /* don't touch the storage key - it belongs to parent pgste */
 666         pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, __pte(_PAGE_INVALID));
 667         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 668 }
 669
 670 static void ptep_zap_swap_entry(struct mm_struct *mm, swp_entry_t entry)
 671 {
 672         if (!non_swap_entry(entry))
 673                 dec_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
 674         else if (is_migration_entry(entry)) {
 675                 struct page *page = migration_entry_to_page(entry);
 676
 677                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
 678         }
 679         free_swap_and_cache(entry);
 680 }
 681
 682 void ptep_zap_unused(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 683                      pte_t *ptep, int reset)
 684 {
 685         unsigned long pgstev;
 686         pgste_t pgste;
 687         pte_t pte;
 688
 689         /* Zap unused and logically-zero pages */
 690         preempt_disable();
 691         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 692         pgstev = pgste_val(pgste);
 693         pte = *ptep;
 694         if (!reset && pte_swap(pte) &&
 695             ((pgstev & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) == _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED ||
 696              (pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO))) {
 697                 ptep_zap_swap_entry(mm, pte_to_swp_entry(pte));
 698                 pte_clear(mm, addr, ptep);
 699         }
 700         if (reset)
 701                 pgste_val(pgste) &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
 702         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 703         preempt_enable();
 704 }
 705
 706 void ptep_zap_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
 707 {
 708         unsigned long ptev;
 709         pgste_t pgste;
 710
 711         /* Clear storage key ACC and F, but set R/C */
 712         preempt_disable();
 713         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 714         pgste_val(pgste) &= ~(PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
 715         pgste_val(pgste) |= PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT;
 716         ptev = pte_val(*ptep);
 717         if (!(ptev & _PAGE_INVALID) && (ptev & _PAGE_WRITE))
 718                 page_set_storage_key(ptev & PAGE_MASK, PAGE_DEFAULT_KEY, 1);
 719         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 720         preempt_enable();
 721 }
 722
 723 /*
 724  * Test and reset if a guest page is dirty
 725  */
 726 bool ptep_test_and_clear_uc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 727                        pte_t *ptep)
 728 {
 729         pgste_t pgste;
 730         pte_t pte;
 731         bool dirty;
 732         int nodat;
 733
 734         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 735         dirty = !!(pgste_val(pgste) & PGSTE_UC_BIT);
 736         pgste_val(pgste) &= ~PGSTE_UC_BIT;
 737         pte = *ptep;
 738         if (dirty && (pte_val(pte) & _PAGE_PRESENT)) {
 739                 pgste = pgste_pte_notify(mm, addr, ptep, pgste);
 740                 nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
 741                 ptep_ipte_global(mm, addr, ptep, nodat);
 742                 if (MACHINE_HAS_ESOP || !(pte_val(pte) & _PAGE_WRITE))
 743                         pte_val(pte) |= _PAGE_PROTECT;
 744                 else
 745                         pte_val(pte) |= _PAGE_INVALID;
 746                 *ptep = pte;
 747         }
 748         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 749         return dirty;
 750 }
 751 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_test_and_clear_uc);
 752
 753 int set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 754                           unsigned char key, bool nq)
 755 {
 756         unsigned long keyul, paddr;
 757         spinlock_t *ptl;
 758         pgste_t old, new;
 759         pmd_t *pmdp;
 760         pte_t *ptep;
 761
 762         pmdp = pmd_alloc_map(mm, addr);
 763         if (unlikely(!pmdp))
 764                 return -EFAULT;
 765
 766         ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
 767         if (!pmd_present(*pmdp)) {
 768                 spin_unlock(ptl);
 769                 return -EFAULT;
 770         }
 771
 772         if (pmd_large(*pmdp)) {
 773                 paddr = pmd_val(*pmdp) & HPAGE_MASK;
 774                 paddr |= addr & ~HPAGE_MASK;
 775                 /*
 776                  * Huge pmds need quiescing operations, they are
 777                  * always mapped.
 778                  */
 779                 page_set_storage_key(paddr, key, 1);
 780                 spin_unlock(ptl);
 781                 return 0;
 782         }
 783         spin_unlock(ptl);
 784
 785         ptep = pte_alloc_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
 786         if (unlikely(!ptep))
 787                 return -EFAULT;
 788
 789         new = old = pgste_get_lock(ptep);
 790         pgste_val(new) &= ~(PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT |
 791                             PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
 792         keyul = (unsigned long) key;
 793         pgste_val(new) |= (keyul & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED)) << 48;
 794         pgste_val(new) |= (keyul & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
 795         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
 796                 unsigned long bits, skey;
 797
 798                 paddr = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
 799                 skey = (unsigned long) page_get_storage_key(paddr);
 800                 bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
 801                 skey = key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT);
 802                 /* Set storage key ACC and FP */
 803                 page_set_storage_key(paddr, skey, !nq);
 804                 /* Merge host changed & referenced into pgste  */
 805                 pgste_val(new) |= bits << 52;
 806         }
 807         /* changing the guest storage key is considered a change of the page */
 808         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) &
 809             (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT | PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT))
 810                 pgste_val(new) |= PGSTE_UC_BIT;
 811
 812         pgste_set_unlock(ptep, new);
 813         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 814         return 0;
 815 }
 816 EXPORT_SYMBOL(set_guest_storage_key);
 817
 818 /**
 819  * Conditionally set a guest storage key (handling csske).
 820  * oldkey will be updated when either mr or mc is set and a pointer is given.
 821  *
 822  * Returns 0 if a guests storage key update wasn't necessary, 1 if the guest
 823  * storage key was updated and -EFAULT on access errors.
 824  */
 825 int cond_set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 826                                unsigned char key, unsigned char *oldkey,
 827                                bool nq, bool mr, bool mc)
 828 {
 829         unsigned char tmp, mask = _PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT;
 830         int rc;
 831
 832         /* we can drop the pgste lock between getting and setting the key */
 833         if (mr | mc) {
 834                 rc = get_guest_storage_key(current->mm, addr, &tmp);
 835                 if (rc)
 836                         return rc;
 837                 if (oldkey)
 838                         *oldkey = tmp;
 839                 if (!mr)
 840                         mask |= _PAGE_REFERENCED;
 841                 if (!mc)
 842                         mask |= _PAGE_CHANGED;
 843                 if (!((tmp ^ key) & mask))
 844                         return 0;
 845         }
 846         rc = set_guest_storage_key(current->mm, addr, key, nq);
 847         return rc < 0 ? rc : 1;
 848 }
 849 EXPORT_SYMBOL(cond_set_guest_storage_key);
 850
 851 /**
 852  * Reset a guest reference bit (rrbe), returning the reference and changed bit.
 853  *
 854  * Returns < 0 in case of error, otherwise the cc to be reported to the guest.
 855  */
 856 int reset_guest_reference_bit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 857 {
 858         spinlock_t *ptl;
 859         unsigned long paddr;
 860         pgste_t old, new;
 861         pmd_t *pmdp;
 862         pte_t *ptep;
 863         int cc = 0;
 864
 865         pmdp = pmd_alloc_map(mm, addr);
 866         if (unlikely(!pmdp))
 867                 return -EFAULT;
 868
 869         ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
 870         if (!pmd_present(*pmdp)) {
 871                 spin_unlock(ptl);
 872                 return -EFAULT;
 873         }
 874
 875         if (pmd_large(*pmdp)) {
 876                 paddr = pmd_val(*pmdp) & HPAGE_MASK;
 877                 paddr |= addr & ~HPAGE_MASK;
 878                 cc = page_reset_referenced(paddr);
 879                 spin_unlock(ptl);
 880                 return cc;
 881         }
 882         spin_unlock(ptl);
 883
 884         ptep = pte_alloc_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
 885         if (unlikely(!ptep))
 886                 return -EFAULT;
 887
 888         new = old = pgste_get_lock(ptep);
 889         /* Reset guest reference bit only */
 890         pgste_val(new) &= ~PGSTE_GR_BIT;
 891
 892         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
 893                 paddr = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
 894                 cc = page_reset_referenced(paddr);
 895                 /* Merge real referenced bit into host-set */
 896                 pgste_val(new) |= ((unsigned long) cc << 53) & PGSTE_HR_BIT;
 897         }
 898         /* Reflect guest's logical view, not physical */
 899         cc |= (pgste_val(old) & (PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT)) >> 49;
 900         /* Changing the guest storage key is considered a change of the page */
 901         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) & PGSTE_GR_BIT)
 902                 pgste_val(new) |= PGSTE_UC_BIT;
 903
 904         pgste_set_unlock(ptep, new);
 905         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 906         return cc;
 907 }
 908 EXPORT_SYMBOL(reset_guest_reference_bit);
 909
 910 int get_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 911                           unsigned char *key)
 912 {
 913         unsigned long paddr;
 914         spinlock_t *ptl;
 915         pgste_t pgste;
 916         pmd_t *pmdp;
 917         pte_t *ptep;
 918
 919         pmdp = pmd_alloc_map(mm, addr);
 920         if (unlikely(!pmdp))
 921                 return -EFAULT;
 922
 923         ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
 924         if (!pmd_present(*pmdp)) {
 925                 /* Not yet mapped memory has a zero key */
 926                 spin_unlock(ptl);
 927                 *key = 0;
 928                 return 0;
 929         }
 930
 931         if (pmd_large(*pmdp)) {
 932                 paddr = pmd_val(*pmdp) & HPAGE_MASK;
 933                 paddr |= addr & ~HPAGE_MASK;
 934                 *key = page_get_storage_key(paddr);
 935                 spin_unlock(ptl);
 936                 return 0;
 937         }
 938         spin_unlock(ptl);
 939
 940         ptep = pte_alloc_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
 941         if (unlikely(!ptep))
 942                 return -EFAULT;
 943
 944         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 945         *key = (pgste_val(pgste) & (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT)) >> 56;
 946         paddr = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
 947         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID))
 948                 *key = page_get_storage_key(paddr);
 949         /* Reflect guest's logical view, not physical */
 950         *key |= (pgste_val(pgste) & (PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT)) >> 48;
 951         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 952         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 953         return 0;
 954 }
 955 EXPORT_SYMBOL(get_guest_storage_key);
 956
 957 /**
 958  * pgste_perform_essa - perform ESSA actions on the PGSTE.
 959  * @mm: the memory context. It must have PGSTEs, no check is performed here!
 960  * @hva: the host virtual address of the page whose PGSTE is to be processed
 961  * @orc: the specific action to perform, see the ESSA_SET_* macros.
 962  * @oldpte: the PTE will be saved there if the pointer is not NULL.
 963  * @oldpgste: the old PGSTE will be saved there if the pointer is not NULL.
 964  *
 965  * Return: 1 if the page is to be added to the CBRL, otherwise 0,
 966  *         or < 0 in case of error. -EINVAL is returned for invalid values
 967  *         of orc, -EFAULT for invalid addresses.
 968  */
 969 int pgste_perform_essa(struct mm_struct *mm, unsigned long hva, int orc,
 970                         unsigned long *oldpte, unsigned long *oldpgste)
 971 {
 972         unsigned long pgstev;
 973         spinlock_t *ptl;
 974         pgste_t pgste;
 975         pte_t *ptep;
 976         int res = 0;
 977
 978         WARN_ON_ONCE(orc > ESSA_MAX);
 979         if (unlikely(orc > ESSA_MAX))
 980                 return -EINVAL;
 981         ptep = get_locked_pte(mm, hva, &ptl);
 982         if (unlikely(!ptep))
 983                 return -EFAULT;
 984         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 985         pgstev = pgste_val(pgste);
 986         if (oldpte)
 987                 *oldpte = pte_val(*ptep);
 988         if (oldpgste)
 989                 *oldpgste = pgstev;
 990
 991         switch (orc) {
 992         case ESSA_GET_STATE:
 993                 break;
 994         case ESSA_SET_STABLE:
 995                 pgstev &= ~(_PGSTE_GPS_USAGE_MASK | _PGSTE_GPS_NODAT);
 996                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_STABLE;
 997                 break;
 998         case ESSA_SET_UNUSED:
 999                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1000                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED;
1001                 if (pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)
1002                         res = 1;
1003                 break;
1004         case ESSA_SET_VOLATILE:
1005                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1006                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_VOLATILE;
1007                 if (pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)
1008                         res = 1;
1009                 break;
1010         case ESSA_SET_POT_VOLATILE:
1011                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1012                 if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
1013                         pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_POT_VOLATILE;
1014                         break;
1015                 }
1016                 if (pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO) {
1017                         pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_VOLATILE;
1018                         break;
1019                 }
1020                 if (!(pgstev & PGSTE_GC_BIT)) {
1021                         pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_VOLATILE;
1022                         res = 1;
1023                         break;
1024                 }
1025                 break;
1026         case ESSA_SET_STABLE_RESIDENT:
1027                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1028                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_STABLE;
1029                 /*
1030                  * Since the resident state can go away any time after this
1031                  * call, we will not make this page resident. We can revisit
1032                  * this decision if a guest will ever start using this.
1033                  */
1034                 break;
1035         case ESSA_SET_STABLE_IF_RESIDENT:
1036                 if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
1037                         pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1038                         pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_STABLE;
1039                 }
1040                 break;
1041         case ESSA_SET_STABLE_NODAT:
1042                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1043                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_STABLE | _PGSTE_GPS_NODAT;
1044                 break;
1045         default:
1046                 /* we should never get here! */
1047                 break;
1048         }
1049         /* If we are discarding a page, set it to logical zero */
1050         if (res)
1051                 pgstev |= _PGSTE_GPS_ZERO;
1052
1053         pgste_val(pgste) = pgstev;
1054         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
1055         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1056         return res;
1057 }
1058 EXPORT_SYMBOL(pgste_perform_essa);
1059
1060 /**
1061  * set_pgste_bits - set specific PGSTE bits.
1062  * @mm: the memory context. It must have PGSTEs, no check is performed here!
1063  * @hva: the host virtual address of the page whose PGSTE is to be processed
1064  * @bits: a bitmask representing the bits that will be touched
1065  * @value: the values of the bits to be written. Only the bits in the mask
1066  *         will be written.
1067  *
1068  * Return: 0 on success, < 0 in case of error.
1069  */
1070 int set_pgste_bits(struct mm_struct *mm, unsigned long hva,
1071                         unsigned long bits, unsigned long value)
1072 {
1073         spinlock_t *ptl;
1074         pgste_t new;
1075         pte_t *ptep;
1076
1077         ptep = get_locked_pte(mm, hva, &ptl);
1078         if (unlikely(!ptep))
1079                 return -EFAULT;
1080         new = pgste_get_lock(ptep);
1081
1082         pgste_val(new) &= ~bits;
1083         pgste_val(new) |= value & bits;
1084
1085         pgste_set_unlock(ptep, new);
1086         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1087         return 0;
1088 }
1089 EXPORT_SYMBOL(set_pgste_bits);
1090
1091 /**
1092  * get_pgste - get the current PGSTE for the given address.
1093  * @mm: the memory context. It must have PGSTEs, no check is performed here!
1094  * @hva: the host virtual address of the page whose PGSTE is to be processed
1095  * @pgstep: will be written with the current PGSTE for the given address.
1096  *
1097  * Return: 0 on success, < 0 in case of error.
1098  */
1099 int get_pgste(struct mm_struct *mm, unsigned long hva, unsigned long *pgstep)
1100 {
1101         spinlock_t *ptl;
1102         pte_t *ptep;
1103
1104         ptep = get_locked_pte(mm, hva, &ptl);
1105         if (unlikely(!ptep))
1106                 return -EFAULT;
1107         *pgstep = pgste_val(pgste_get(ptep));
1108         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1109         return 0;
1110 }
1111 EXPORT_SYMBOL(get_pgste);
1112 #endif