powerpc/32s: move hash code patching out of MMU_init_hw()

For KASAN, hash table handling will be activated early for
accessing to KASAN shadow areas.

In order to avoid any modification of the hash functions while
they are still used with the early hash table, the code patching
is moved out of MMU_init_hw() and put close to the big-bang switch
to the final hash table.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/32: Add KASAN support

This patch adds KASAN support for PPC32. The following patch
will add an early activation of hash table for book3s. Until
then, a warning will be raised if trying to use KASAN on an
hash 6xx.

To support KASAN, this patch initialises that MMU mapings for
accessing to the KASAN shadow area defined in a previous patch.

An early mapping is set as soon as the kernel code has been
relocated at its definitive place.

Then the definitive mapping is set once paging is initialised.

For modules, the shadow area is allocated at module_alloc().

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc: disable KASAN instrumentation on early/critical files.

All files containing functions run before kasan_early_init() is called
must have KASAN instrumentation disabled.

For those file, branch profiling also have to be disabled otherwise
each if () generates a call to ftrace_likely_update().

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/32: prepare shadow area for KASAN

This patch prepares a shadow area for KASAN.

The shadow area will be at the top of the kernel virtual
memory space above the fixmap area and will occupy one
eighth of the total kernel virtual memory space.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/32: make KVIRT_TOP dependent on FIXMAP_START

When we add KASAN shadow area, KVIRT_TOP can't be anymore fixed
at 0xfe000000.

This patch uses FIXADDR_START to define KVIRT_TOP.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/32: use memset() instead of memset_io() to zero BSS

Since commit 400c47d81ca38 ("powerpc32: memset: only use dcbz once cache is
enabled"), memset() can be used before activation of the cache,
so no need to use memset_io() for zeroing the BSS.

Acked-by: Dmitry Vyukov <dvyukov@google.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc: don't use direct assignation during early boot.

In kernel/cputable.c, explicitly use memcpy() instead of *y = *x;
This will allow GCC to replace it with __memcpy() when KASAN is
selected.

Acked-by: Dmitry Vyukov <dvyukov@google.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/prom_init: don't use string functions from lib/

When KASAN is active, the string functions in lib/ are doing the
KASAN checks. This is too early for prom_init.

This patch implements dedicated string functions for prom_init,
which will be compiled in with KASAN disabled.

Size of prom_init before the patch:
   text    data     bss     dec     hex filename
  12060     488    6960   19508    4c34 arch/powerpc/kernel/prom_init.o

Size of prom_init after the patch:
   text    data     bss     dec     hex filename
  12460     488    6960   19908    4dc4 arch/powerpc/kernel/prom_init.o

This increases the size of prom_init a bit, but as prom_init is
in __init section, it is freed after boot anyway.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc: remove CONFIG_CMDLINE #ifdef mess

This patch makes CONFIG_CMDLINE defined at all time. It avoids
having to enclose related code inside #ifdef CONFIG_CMDLINE

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc: prepare string/mem functions for KASAN

CONFIG_KASAN implements wrappers for memcpy() memmove() and memset()
Those wrappers are doing the verification then call respectively
__memcpy() __memmove() and __memset(). The arches are therefore
expected to rename their optimised functions that way.

For files on which KASAN is inhibited, #defines are used to allow
them to directly call optimised versions of the functions without
going through the KASAN wrappers.

See commit 393f203f5fd5 ("x86_64: kasan: add interceptors for
memset/memmove/memcpy functions") for details.

Other string / mem functions do not (yet) have kasan wrappers,
we therefore have to fallback to the generic versions when
KASAN is active, otherwise KASAN checks will be skipped.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
[mpe: Fixups to keep selftests working]
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/32: Move early_init() in a separate file

In preparation of KASAN, move early_init() into a separate
file in order to allow deactivation of KASAN for that function.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: refactor pgd_alloc() and pgd_free() on nohash

pgd_alloc() and pgd_free() are identical on nohash 32 and 64.

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: refactor pmd_pgtable()

pmd_pgtable() is identical on the 4 subarches, refactor it.

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: refactor pgtable freeing functions on nohash

pgtable_free() and others are identical on nohash/32 and 64,
so move them into asm/nohash/pgalloc.h

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Only keep one version of pmd_populate() functions on nohash/32

Use IS_ENABLED(CONFIG_BOOKE) to make single versions of
pmd_populate() and pmd_populate_kernel()

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: refactor definition of pgtable_cache[]

pgtable_cache[] is the same for the 4 subarches, lets make it common.

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: refactor pte_alloc_one() and pte_free() families definition.

Functions pte_alloc_one(), pte_alloc_one_kernel(), pte_free(),
pte_free_kernel() are identical for the four subarches.

This patch moves their definition in a common place.

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: inline pte_alloc_one_kernel() and pte_alloc_one() on PPC32

pte_alloc_one_kernel() and pte_alloc_one() are simple calls to
pte_fragment_alloc(), so they are good candidates for inlining as
already done on PPC64.

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: don't use pte_alloc_kernel() until slab is available on PPC32

In the same way as PPC64, implement early allocation functions and
avoid calling pte_alloc_kernel() before slab is available.

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/book3e: move early_alloc_pgtable() to init section

early_alloc_pgtable() is only used during init.

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/Kconfig: select PPC_MM_SLICES from subarch type

Lets select PPC_MM_SLICES from the subarch config item instead of
doing it via defaults declaration in the PPC_MM_SLICES item itself.

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: get rid of nohash/32/mmu.h and nohash/64/mmu.h

Those files have no real added values, especially the 64 bit
which only includes the common book3e mmu.h which is also
included from 32 bits side.

So lets do the final inclusion directly from nohash/mmu.h

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: move pgtable_t in asm/mmu.h

pgtable_t is now identical for all subarches, move it to the
top level asm/mmu.h

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: convert Book3E 64 to pte_fragment

Book3E 64 is the only subarch not using pte_fragment. In order
to allow refactorisation, this patch converts it to pte_fragment.

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: drop __bad_pte()

This has never been called (since Kernel has been in git at least),
drop it.

Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: flatten function __find_linux_pte() step 3

__find_linux_pte() is full of if/else which is hard to
follow allthough the handling is pretty simple.

Previous patches left a { } block. This patch removes it.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: flatten function __find_linux_pte() step 2

__find_linux_pte() is full of if/else which is hard to
follow allthough the handling is pretty simple.

Previous patch left { } blocks. This patch removes the first one
by shifting its content to the left.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: flatten function __find_linux_pte() step 1

__find_linux_pte() is full of if/else which is hard to
follow allthough the handling is pretty simple.

This patch flattens the function by getting rid of as much if/else
as possible. In order to ease the review, this is done in three steps.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: cleanup remaining ifdef mess in hugetlbpage.c

Only 3 subarches support huge pages. So when it is either 2 of them,
it is not the third one.

And mmu_has_feature() is known by all subarches so IS_ENABLED() can
be used instead of #ifdef

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: cleanup HPAGE_SHIFT setup

Only book3s/64 may select default among several HPAGE_SHIFT at runtime.
8xx always defines 512K pages as default
FSL_BOOK3E always defines 4M pages as default

This patch limits HUGETLB_PAGE_SIZE_VARIABLE to book3s/64
moves the definitions in subarches files.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: move hugetlb_disabled into asm/hugetlb.h

No need to have this in asm/page.h, move it into asm/hugetlb.h

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: cleanup ifdef mess in add_huge_page_size()

Introduce a subarch specific helper check_and_get_huge_psize()
to check the huge page sizes and cleanup the ifdef mess in
add_huge_page_size()

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: add a helper to populate hugepd

This patchs adds a subarch helper to populate hugepd.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: split asm/hugetlb.h into dedicated subarch files

Three subarches support hugepages:
  - fsl book3e
  - book3s/64
  - 8xx

This patch splits asm/hugetlb.h to reduce the #ifdef mess.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: make gup_hugepte() static

gup_huge_pd() is the only user of gup_hugepte() and it is
located in the same file. This patch moves gup_huge_pd()
after gup_hugepte() and makes gup_hugepte() static.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: make hugetlbpage.c depend on CONFIG_HUGETLB_PAGE

The only function in hugetlbpage.c which doesn't depend on
CONFIG_HUGETLB_PAGE is gup_hugepte(), and this function is
only called from gup_huge_pd() which depends on
CONFIG_HUGETLB_PAGE so all the content of hugetlbpage.c
depends on CONFIG_HUGETLB_PAGE.

This patch modifies Makefile to only compile hugetlbpage.c
when CONFIG_HUGETLB_PAGE is set.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: move __find_linux_pte() out of hugetlbpage.c

__find_linux_pte() is the only function in hugetlbpage.c
which is compiled in regardless on CONFIG_HUGETLBPAGE

This patch moves it in pgtable.c.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/book3e: hugetlbpage is only for CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E

As per Kconfig.cputype, only CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E gets to
select SYS_SUPPORTS_HUGETLBFS so simplify accordingly.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/64: only book3s/64 supports CONFIG_PPC_64K_PAGES

CONFIG_PPC_64K_PAGES cannot be selected by nohash/64.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/book3e: drop mmu_get_tsize()

This function is not used anymore, drop it.

Fixes: b42279f0165c ("powerpc/mm/nohash: MM_SLICE is only used by book3s 64")
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: define subarch SLB_ADDR_LIMIT_DEFAULT

This patch defines a subarch specific SLB_ADDR_LIMIT_DEFAULT
to remove the #ifdefs around the setup of mm->context.slb_addr_limit

It also generalises the use of mm_ctx_set_slb_addr_limit() helper.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: define get_slice_psize() all the time

get_slice_psize() can be defined regardless of CONFIG_PPC_MM_SLICES
to avoid ifdefs

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/8xx: get rid of #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE for slices

The 8xx only selects CONFIG_PPC_MM_SLICES when CONFIG_HUGETLB_PAGE
is set.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: remove a couple of #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES in mm/slice.c

This patch replaces a couple of #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
by IS_ENABLED(CONFIG_PPC_64K_PAGES) to improve code maintainability.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: remove unnecessary #ifdef CONFIG_PPC64

For PPC32 that's a noop, gcc should be smart enough to ignore it.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: get rid of mm_ctx_slice_mask_xxx()

Now that slice_mask_for_size() is in mmu.h, the mm_ctx_slice_mask_xxx()
are not needed anymore, so drop them. Note that the 8xx ones where
not used anyway.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: move slice_mask_for_size() into mmu.h

Move slice_mask_for_size() into subarch mmu.h

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
[mpe: Retain the BUG_ON()s, rather than converting to VM_BUG_ON()]
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: hand a context_t over to slice_mask_for_size() instead of mm_struct

slice_mask_for_size() only uses mm->context, so hand directly a
pointer to the context. This will help moving the function in
subarch mmu.h in the next patch by avoiding having to include
the definition of struct mm_struct

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: no slice for nohash/64

Only nohash/32 and book3s/64 support mm slices.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: fix erroneous duplicate slb_addr_limit init

Commit 67fda38f0d68 ("powerpc/mm: Move slb_addr_linit to
early_init_mmu") moved slb_addr_limit init out of setup_arch().

Commit 701101865f5d ("powerpc/mm: Reduce memory usage for mm_context_t
for radix") brought it back into setup_arch() by error.

This patch reverts that erroneous regress.

Fixes: 701101865f5d ("powerpc/mm: Reduce memory usage for mm_context_t for radix")
Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Reviewed-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Move nohash specifics in subdirectory mm/nohash

Many files in arch/powerpc/mm are only for nohash. This patch
creates a subdirectory for them.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
[mpe: Shorten new filenames]
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Move book3s32 specifics in subdirectory mm/book3s64

Several files in arch/powerpc/mm are only for book3S32. This patch
creates a subdirectory for them.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
[mpe: Shorten new filenames]
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Move book3s64 specifics in subdirectory mm/book3s64

Many files in arch/powerpc/mm are only for book3S64. This patch
creates a subdirectory for them.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
[mpe: Update the selftest sym links, shorten new filenames, cleanup some
      whitespace and formatting in the new files.]
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: change #include "mmu_decl.h" to <mm/mmu_decl.h>

This patch make inclusion of mmu_decl.h independant of the location
of the file including it.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/nohash64: clean pgtable.h

TRANSPARENT_HUGEPAGE is only supported by book3s

VMEMMAP_REGION_ID is never used

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/book3e: drop BUG_ON() in map_kernel_page()

early_alloc_pgtable() never returns NULL as it panics on failure.

This patch drops the three BUG_ON() which check the non nullity
of early_alloc_pgtable() returned value.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/tm: Avoid machine crash on rt_sigreturn()

There is a kernel crash that happens if rt_sigreturn() is called inside
a transactional block.

This crash happens if the kernel hits an in-kernel page fault when
accessing userspace memory, usually through copy_ckvsx_to_user(). A
major page fault calls might_sleep() function, which can cause a task
reschedule. A task reschedule (switch_to()) reclaim and recheckpoint
the TM states, but, in the signal return path, the checkpointed memory
was already reclaimed, thus the exception stack has MSR that points to
MSR[TS]=0.

When the code returns from might_sleep() and a task reschedule
happened, then this task is returned with the memory recheckpointed,
and CPU MSR[TS] = suspended.

This means that there is a side effect at might_sleep() if it is
called with CPU MSR[TS] = 0 and the task has regs->msr[TS] != 0.

This side effect can cause a TM bad thing, since at the exception
entrance, the stack saves MSR[TS]=0, and this is what will be used at
RFID, but, the processor has MSR[TS] = Suspended, and this transition
will be invalid and a TM Bad thing will be raised, causing the
following crash:

  Unexpected TM Bad Thing exception at c00000000000e9ec (msr 0x8000000302a03031) tm_scratch=800000010280b033
  cpu 0xc: Vector: 700 (Program Check) at [c00000003ff1fd70]
      pc: c00000000000e9ec: fast_exception_return+0x100/0x1bc
      lr: c000000000032948: handle_rt_signal64+0xb8/0xaf0
      sp: c0000004263ebc40
     msr: 8000000302a03031
    current = 0xc000000415050300
    paca    = 0xc00000003ffc4080  irqmask: 0x03  irq_happened: 0x01
      pid   = 25006, comm = sigfuz
  Linux version 5.0.0-rc1-00001-g3bd6e94bec12 (breno@debian) (gcc version 8.2.0 (Debian 8.2.0-3)) #899 SMP Mon Jan 7 11:30:07 EST 2019
  WARNING: exception is not recoverable, can't continue
  enter ? for help
  [c0000004263ebc40] c000000000032948 handle_rt_signal64+0xb8/0xaf0 (unreliable)
  [c0000004263ebd30] c000000000022780 do_notify_resume+0x2f0/0x430
  [c0000004263ebe20] c00000000000e844 ret_from_except_lite+0x70/0x74
  --- Exception: c00 (System Call) at 00007fffbaac400c
  SP (7fffeca90f40) is in userspace

The solution for this problem is running the sigreturn code with
regs->msr[TS] disabled, thus, avoiding hitting the side effect above.
This does not seem to be a problem since regs->msr will be replaced by
the ucontext value, so, it is being flushed already. In this case, it
is flushed earlier.

Signed-off-by: Breno Leitao <leitao@debian.org>
Acked-by: Michael Neuling <mikey@neuling.org>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm/radix: Fix kernel crash when running subpage protect test

This patch fixes the below crash by making sure we touch the subpage
protection related structures only if we know they are allocated on
the platform. With radix translation we don't allocate hash context at
all and trying to access subpage_prot_table results in:

  Faulting instruction address: 0xc00000000008bdb4
  Oops: Kernel access of bad area, sig: 11 [#1]
  LE PAGE_SIZE=64K MMU=Radix MMU=Hash SMP NR_CPUS=2048 NUMA PowerNV
  ....
  NIP [c00000000008bdb4] sys_subpage_prot+0x74/0x590
  LR [c00000000000b688] system_call+0x5c/0x70
  Call Trace:
  [c00020002c6b7d30] [c00020002c6b7d90] 0xc00020002c6b7d90 (unreliable)
  [c00020002c6b7e20] [c00000000000b688] system_call+0x5c/0x70
  Instruction dump:
  fb61ffd8 fb81ffe0 fba1ffe8 fbc1fff0 fbe1fff8 f821ff11 e92d1178 f9210068
  39200000 e92d0968 ebe90630 e93f03e8 <eb891038> 60000000 3860fffe e9410068

We also move the subpage_prot_table with mmp_sem held to avoid race
between two parallel subpage_prot syscall.

Fixes: 701101865f5d ("powerpc/mm: Reduce memory usage for mm_context_t for radix")
Reported-by: Sachin Sant <sachinp@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Tested-by: Sachin Sant <sachinp@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/powernv/mce: Print additional information about MCE error.

Print more information about MCE error whether it is an hardware or
software error.

Some of the MCE errors can be easily categorized as hardware or
software errors e.g. UEs are due to hardware error, where as error
triggered due to invalid usage of tlbie is a pure software bug. But
not all the MCE errors can be easily categorize into either software
or hardware. There are errors like multihit errors which are usually
result of a software bug, but in some rare cases a hardware failure
can cause a multihit error. In past, we have seen case where after
replacing faulty chip, multihit errors stopped occurring. Same with
parity errors, which are usually due to faulty hardware but there are
chances where multihit can also cause an parity error. Such errors are
difficult to determine what really caused it. Hence this patch
classifies MCE errors into following four categorize:

  1. Hardware error:
   UE and Link timeout failure errors.
  2. Probable hardware error (some chance of software cause)
   SLB/ERAT/TLB Parity errors.
  3. Software error
   Invalid tlbie form.
  4. Probable software error (some chance of hardware cause)
   SLB/ERAT/TLB Multihit errors.

Sample output:

  MCE: CPU80: machine check (Warning) Guest SLB Multihit DAR: 000001001b6e0320 [Recovered]
  MCE: CPU80: PID: 24765 Comm: qemu-system-ppc Guest NIP: [00007fffa309dc60]
  MCE: CPU80: Probable Software error (some chance of hardware cause)

Signed-off-by: Mahesh Salgaonkar <mahesh@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/powernv/mce: Print correct severity for MCE error.

Currently all machine check errors are printed as severe errors which
isn't correct. Print soft errors as warning instead of severe errors.

Signed-off-by: Mahesh Salgaonkar <mahesh@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/powernv/mce: Reduce MCE console logs to lesser lines.

Also add cpu number while displaying MCE log. This will help cleaner
logs when MCE hits on multiple cpus simultaneously.

Before the changes the MCE output was:

  Severe Machine check interrupt [Recovered]
    NIP [d00000000ba80280]: insert_slb_entry.constprop.0+0x278/0x2c0 [mcetest_slb]
    Initiator: CPU
    Error type: SLB [Multihit]
      Effective address: d00000000ba80280

After this patch series changes the MCE output will be:

  MCE: CPU80: machine check (Warning) Host SLB Multihit [Recovered]
  MCE: CPU80: NIP: [d00000000b550280] insert_slb_entry.constprop.0+0x278/0x2c0 [mcetest_slb]
  MCE: CPU80: Probable software error (some chance of hardware cause)

UE in host application:

  MCE: CPU48: machine check (Severe) Host UE Load/Store DAR: 00007fffc6079a80 paddr: 0000000f8e260000 [Not recovered]
  MCE: CPU48: PID: 4584 Comm: find NIP: [0000000010023368]
  MCE: CPU48: Hardware error

and for MCE in Guest:

  MCE: CPU80: machine check (Warning) Guest SLB Multihit DAR: 000001001b6e0320 [Recovered]
  MCE: CPU80: PID: 24765 Comm: qemu-system-ppc Guest NIP: [00007fffa309dc60]
  MCE: CPU80: Probable software error (some chance of hardware cause)

Signed-off-by: Mahesh Salgaonkar <mahesh@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc: Add doorbell tracepoints

When analysing sources of OS jitter, I noticed that doorbells cannot be
traced.

Signed-off-by: Anton Blanchard <anton@ozlabs.org>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

ocxl: remove set but not used variables 'tid' and 'lpid'

Fixes gcc '-Wunused-but-set-variable' warning:

  drivers/misc/ocxl/link.c: In function 'xsl_fault_handler':
  drivers/misc/ocxl/link.c:187:17: warning: variable 'tid' set but not used
  drivers/misc/ocxl/link.c:187:6: warning: variable 'lpid' set but not used

They are never used and can be removed.

Signed-off-by: YueHaibing <yuehaibing@huawei.com>
Reviewed-by: Mukesh Ojha <mojha@codeaurora.org>
Acked-by: Andrew Donnellan <andrew.donnellan@au1.ibm.com>
Acked-by: Frederic Barrat <fbarrat@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/64s: Remove 'dummy_copy_buffer'

In commit 2bf1071a8d50 ("powerpc/64s: Remove POWER9 DD1 support") the
function __switch_to remove usage for 'dummy_copy_buffer'. Since it is
not used anywhere else, remove it completely.

This remove the following warning:
  arch/powerpc/kernel/process.c:1156:17: error: 'dummy_copy_buffer' defined but not used

Suggested-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Mathieu Malaterre <malat@debian.org>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/cacheinfo: Fix kobject memleak

Currently error return from kobject_init_and_add() is not followed by
a call to kobject_put(). This means there is a memory leak.

Add call to kobject_put() in error path of kobject_init_and_add().

Signed-off-by: Tobin C. Harding <tobin@kernel.org>
Reviewed-by: Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Reviewed-by: Tyrel Datwyler <tyreld@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/vdso: Drop unnecessary cc-ldoption

Towards the goal of removing cc-ldoption, it seems that --hash-style=
was added to binutils 2.17.50.0.2 in 2006. The minimal required
version of binutils for the kernel according to
Documentation/process/changes.rst is 2.20.

Suggested-by: Masahiro Yamada <yamada.masahiro@socionext.com>
Signed-off-by: Nick Desaulniers <ndesaulniers@google.com>
Reviewed-by: Nicholas Piggin <npiggin@gmail.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/powernv/ioda: Handle failures correctly in pnv_pci_ioda_iommu_bypass_supported()

When the return value type was changed from int to bool, few places
were left unchanged, this fixes them. We did not hit these failures as
the first one is not happening at all and the second one is little
more likely to happen if the user switches a 33..58bit DMA capable
device between the VFIO and vendor drivers and there are not so many
of these.

Fixes: 2d6ad41b2c21 ("powerpc/powernv: use the generic iommu bypass code")
Signed-off-by: Alexey Kardashevskiy <aik@ozlabs.ru>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

Merge branch 'topic/ppc-kvm' into next

Merge our topic branch shared with KVM. In particular this includes the
rewrite of the idle code into C.

powerpc/powernv/idle: Restore AMR/UAMOR/AMOR/IAMR after idle

This is an implementation of commits 53a712bae5dd
("powerpc/powernv/idle: Restore AMR/UAMOR/AMOR after idle") and
a3f3072db6ca ("powerpc/powernv/idle: Restore IAMR after idle") using
the new C-based idle code.

Signed-off-by: Nicholas Piggin <npiggin@gmail.com>
[mpe: Extract from Nick's patch]
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/64s: Reimplement book3s idle code in C

Reimplement Book3S idle code in C, moving POWER7/8/9 implementation
speific HV idle code to the powernv platform code.

Book3S assembly stubs are kept in common code and used only to save
the stack frame and non-volatile GPRs before executing architected
idle instructions, and restoring the stack and reloading GPRs then
returning to C after waking from idle.

The complex logic dealing with threads and subcores, locking, SPRs,
HMIs, timebase resync, etc., is all done in C which makes it more
maintainable.

This is not a strict translation to C code, there are some
significant differences:

- Idle wakeup no longer uses the ->cpu_restore call to reinit SPRs,
  but saves and restores them itself.

- The optimisation where EC=ESL=0 idle modes did not have to save GPRs
  or change MSR is restored, because it's now simple to do. ESL=1
  sleeps that do not lose GPRs can use this optimization too.

- KVM secondary entry and cede is now more of a call/return style
  rather than branchy. nap_state_lost is not required because KVM
  always returns via NVGPR restoring path.

- KVM secondary wakeup from offline sequence is moved entirely into
  the offline wakeup, which avoids a hwsync in the normal idle wakeup
  path.

Performance measured with context switch ping-pong on different
threads or cores, is possibly improved a small amount, 1-3% depending
on stop state and core vs thread test for shallow states. Deep states
it's in the noise compared with other latencies.

KVM improvements:

- Idle sleepers now always return to caller rather than branch out
  to KVM first.

- This allows optimisations like very fast return to caller when no
  state has been lost.

- KVM no longer requires nap_state_lost because it controls NVGPR
  save/restore itself on the way in and out.

- The heavy idle wakeup KVM request check can be moved out of the
  normal host idle code and into the not-performance-critical offline
  code.

- KVM nap code now returns from where it is called, which makes the
  flow a bit easier to follow.

Reviewed-by: Gautham R. Shenoy <ego@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Nicholas Piggin <npiggin@gmail.com>
[mpe: Squash the KVM changes in]
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/watchdog: Use hrtimers for per-CPU heartbeat

Using a jiffies timer creates a dependency on the tick_do_timer_cpu
incrementing jiffies. If that CPU has locked up and jiffies is not
incrementing, the watchdog heartbeat timer for all CPUs stops and
creates false positives and confusing warnings on local CPUs, and
also causes the SMP detector to stop, so the root cause is never
detected.

Fix this by using hrtimer based timers for the watchdog heartbeat,
like the generic kernel hardlockup detector.

Cc: Gautham R. Shenoy <ego@linux.vnet.ibm.com>
Reported-by: Ravikumar Bangoria <ravi.bangoria@in.ibm.com>
Signed-off-by: Nicholas Piggin <npiggin@gmail.com>
Tested-by: Ravi Bangoria <ravi.bangoria@linux.ibm.com>
Reported-by: Ravi Bangoria <ravi.bangoria@linux.ibm.com>
Reviewed-by: Gautham R. Shenoy <ego@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/pseries: Track LMB nid instead of using device tree

When removing memory we need to remove the memory from the node
it was added to instead of looking up the node it should be in
in the device tree.

During testing we have seen scenarios where the affinity for a
LMB changes due to a partition migration or PRRN event. In these
cases the node the LMB exists in may not match the node the device
tree indicates it belongs in. This can lead to a system crash
when trying to DLPAR remove the LMB after a migration or PRRN
event. The current code looks up the node in the device tree to
remove the LMB from, the crash occurs when we try to offline this
node and it does not have any data, i.e. node_data[nid] == NULL.

36:mon> e
cpu 0x36: Vector: 300 (Data Access) at [c0000001828b7810]
    pc: c00000000036d08c: try_offline_node+0x2c/0x1b0
    lr: c0000000003a14ec: remove_memory+0xbc/0x110
    sp: c0000001828b7a90
   msr: 800000000280b033
   dar: 9a28
 dsisr: 40000000
  current = 0xc0000006329c4c80
  paca    = 0xc000000007a55200   softe: 0        irq_happened: 0x01
    pid   = 76926, comm = kworker/u320:3

36:mon> t
[link register   ] c0000000003a14ec remove_memory+0xbc/0x110
[c0000001828b7a90] c00000000006a1cc arch_remove_memory+0x9c/0xd0 (unreliable)
[c0000001828b7ad0] c0000000003a14e0 remove_memory+0xb0/0x110
[c0000001828b7b20] c0000000000c7db4 dlpar_remove_lmb+0x94/0x160
[c0000001828b7b60] c0000000000c8ef8 dlpar_memory+0x7e8/0xd10
[c0000001828b7bf0] c0000000000bf828 handle_dlpar_errorlog+0xf8/0x160
[c0000001828b7c60] c0000000000bf8cc pseries_hp_work_fn+0x3c/0xa0
[c0000001828b7c90] c000000000128cd8 process_one_work+0x298/0x5a0
[c0000001828b7d20] c000000000129068 worker_thread+0x88/0x620
[c0000001828b7dc0] c00000000013223c kthread+0x1ac/0x1c0
[c0000001828b7e30] c00000000000b45c ret_from_kernel_thread+0x5c/0x80

To resolve this we need to track the node a LMB belongs to when
it is added to the system so we can remove it from that node instead
of the node that the device tree indicates it should belong to.

Signed-off-by: Nathan Fontenot <nfont@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: fix spelling mistake "Outisde" -> "Outside"

There are several identical spelling mistakes in warning messages,
fix these.

Signed-off-by: Colin Ian King <colin.king@canonical.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Fix section mismatch warning

This patch fix the below section mismatch warnings.

WARNING: vmlinux.o(.text+0x2d1f44): Section mismatch in reference from the function devm_memremap_pages_release() to the function .meminit.text:arch_remove_memory()
WARNING: vmlinux.o(.text+0x2d265c): Section mismatch in reference from the function devm_memremap_pages() to the function .meminit.text:arch_add_memory()

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm/hash: Rename KERNEL_REGION_ID to LINEAR_MAP_REGION_ID

The region actually point to linear map. Rename the #define to
clarify thati.

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Print kernel map details to dmesg

This helps in debugging. We can look at the dmesg to find out
different kernel mapping details.

On 4K config this shows

 kernel vmalloc start   = 0xc000100000000000
 kernel IO start        = 0xc000200000000000
 kernel vmemmap start   = 0xc000300000000000

On 64K config:

 kernel vmalloc start   = 0xc008000000000000
 kernel IO start        = 0xc00a000000000000
 kernel vmemmap start   = 0xc00c000000000000

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm/hash: Simplify the region id calculation.

This reduces multiple comparisons in get_region_id to a bit shift operation.

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Drop the unnecessary region check

All the regions are now mapped with top nibble 0xc. Hence the region id
check is not needed for virt_addr_valid()

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Validate address values against different region limits

This adds an explicit check in various functions.

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm/hash64: Map all the kernel regions in the same 0xc range

This patch maps vmalloc, IO and vmemap regions in the 0xc address range
instead of the current 0xd and 0xf range. This brings the mapping closer
to radix translation mode.

With hash 64K page size each of this region is 512TB whereas with 4K config
we are limited by the max page table range of 64TB and hence there regions
are of 16TB size.

The kernel mapping is now:

 On 4K hash

     kernel_region_map_size = 16TB
     kernel vmalloc start   = 0xc000100000000000
     kernel IO start        = 0xc000200000000000
     kernel vmemmap start   = 0xc000300000000000

64K hash, 64K radix and 4k radix:

     kernel_region_map_size = 512TB
     kernel vmalloc start   = 0xc008000000000000
     kernel IO start        = 0xc00a000000000000
     kernel vmemmap start   = 0xc00c000000000000

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm/hash64: Add a variable to track the end of IO mapping

This makes it easy to update the region mapping in the later patch

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerc/mm/hash: Reduce hash_mm_context size

Allocate subpage protect related variables only if we use the feature.
This helps in reducing the hash related mm context struct by around 4K

Before the patch
sizeof(struct hash_mm_context)  = 8288

After the patch
sizeof(struct hash_mm_context) = 4160

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Reduce memory usage for mm_context_t for radix

Currently, our mm_context_t on book3s64 include all hash specific
context details like slice mask and subpage protection details. We
can skip allocating these with radix translation. This will help us to save
8K per mm_context with radix translation.

With the patch applied we have

sizeof(mm_context_t)  = 136
sizeof(struct hash_mm_context)  = 8288

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Move slb_addr_linit to early_init_mmu

Avoid #ifdef in generic code. Also enables us to do this specific to
MMU translation mode on book3s64

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Add helpers for accessing hash translation related variables

We want to switch to allocating them runtime only when hash translation is
enabled. Add helpers so that both book3s and nohash can be adapted to
upcoming change easily.

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Remove PPC_MM_SLICES #ifdef for book3s64

Book3s64 always have PPC_MM_SLICES enabled. So remove the unncessary #ifdef

Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Fix build error with FLATMEM book3s64 config

The current value of MAX_PHYSMEM_BITS cannot work with 32 bit configs.
We used to have MAX_PHYSMEM_BITS not defined without SPARSEMEM and 32
bit configs never expected a value to be set for MAX_PHYSMEM_BITS.

Dependent code such as zsmalloc derived the right values based on other
fields. Instead of finding a value that works with different configs,
use new values only for book3s_64. For 64 bit booke, use the definition
of MAX_PHYSMEM_BITS as per commit a7df61a0e2b6 ("[PATCH] ppc64: Increase sparsemem defaults")
That change was done in 2005 and hopefully will work with book3e 64.

Fixes: 8bc086899816 ("powerpc/mm: Only define MAX_PHYSMEM_BITS in SPARSEMEM configurations")
Signed-off-by: Aneesh Kumar K.V <aneesh.kumar@linux.ibm.com>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/32s: Implement Kernel Userspace Access Protection

This patch implements Kernel Userspace Access Protection for
book3s/32.

Due to limitations of the processor page protection capabilities,
the protection is only against writing. read protection cannot be
achieved using page protection.

The previous patch modifies the page protection so that RW user
pages are RW for Key 0 and RO for Key 1, and it sets Key 0 for
both user and kernel.

This patch changes userspace segment registers are set to Ku 0
and Ks 1. When kernel needs to write to RW pages, the associated
segment register is then changed to Ks 0 in order to allow write
access to the kernel.

In order to avoid having the read all segment registers when
locking/unlocking the access, some data is kept in the thread_struct
and saved on stack on exceptions. The field identifies both the
first unlocked segment and the first segment following the last
unlocked one. When no segment is unlocked, it contains value 0.

As the hash_page() function is not able to easily determine if a
protfault is due to a bad kernel access to userspace, protfaults
need to be handled by handle_page_fault when KUAP is set.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
[mpe: Drop allow_read/write_to/from_user() as they're now in kup.h,
      and adapt allow_user_access() to do nothing when to == NULL]
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/32s: Prepare Kernel Userspace Access Protection

This patch prepares Kernel Userspace Access Protection for
book3s/32.

Due to limitations of the processor page protection capabilities,
the protection is only against writing. read protection cannot be
achieved using page protection.

book3s/32 provides the following values for PP bits:

PP00 provides RW for Key 0 and NA for Key 1
PP01 provides RW for Key 0 and RO for Key 1
PP10 provides RW for all
PP11 provides RO for all

Today PP10 is used for RW pages and PP11 for RO pages, and user
segment register's Kp and Ks are set to 1. This patch modifies
page protection to use PP01 for RW pages and sets user segment
registers to Kp 0 and Ks 0.

This will allow to setup Userspace write access protection by
settng Ks to 1 in the following patch.

Kernel space segment registers remain unchanged.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/32s: Implement Kernel Userspace Execution Prevention.

To implement Kernel Userspace Execution Prevention, this patch
sets NX bit on all user segments on kernel entry and clears NX bit
on all user segments on kernel exit.

Note that powerpc 601 doesn't have the NX bit, so KUEP will not
work on it. A warning is displayed at startup.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/8xx: Add Kernel Userspace Access Protection

This patch adds Kernel Userspace Access Protection on the 8xx.

When a page is RO or RW, it is set RO or RW for Key 0 and NA
for Key 1.

Up to now, the User group is defined with Key 0 for both User and
Supervisor.

By changing the group to Key 0 for User and Key 1 for Supervisor,
this patch prevents the Kernel from being able to access user data.

At exception entry, the kernel saves SPRN_MD_AP in the regs struct,
and reapply the protection. At exception exit it restores SPRN_MD_AP
with the value saved on exception entry.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
[mpe: Drop allow_read/write_to/from_user() as they're now in kup.h]
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/8xx: Add Kernel Userspace Execution Prevention

This patch adds Kernel Userspace Execution Prevention on the 8xx.

When a page is Executable, it is set Executable for Key 0 and NX
for Key 1.

Up to now, the User group is defined with Key 0 for both User and
Supervisor.

By changing the group to Key 0 for User and Key 1 for Supervisor,
this patch prevents the Kernel from being able to execute user code.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/8xx: Only define APG0 and APG1

Since the 8xx implements hardware page table walk assistance,
the PGD entries always point to a 4k aligned page, so the 2 upper
bits of the APG are not clobbered anymore and remain 0. Therefore
only APG0 and APG1 are used and need a definition. We set the
other APG to the lowest permission level.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/32: Prepare for Kernel Userspace Access Protection

This patch adds ASM macros for saving, restoring and checking
the KUAP state, and modifies setup_32 to call them on exceptions
from kernel.

The macros are defined as empty by default for when CONFIG_PPC_KUAP
is not selected and/or for platforms which don't handle (yet) KUAP.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/32: Remove MSR_PR test when returning from syscall

syscalls are from user only, so we can account time without checking
whether returning to kernel or user as it will only be user.

Signed-off-by: Christophe Leroy <christophe.leroy@c-s.fr>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm: Detect bad KUAP faults

When KUAP is enabled we have logic to detect page faults that occur
outside of a valid user access region and are blocked by the AMR.

What we don't have at the moment is logic to detect a fault *within* a
valid user access region, that has been incorrectly blocked by AMR.
This is not meant to ever happen, but it can if we incorrectly
save/restore the AMR, or if the AMR was overwritten for some other
reason.

Currently if that happens we assume it's just a regular fault that
will be corrected by handling the fault normally, so we just return.
But there is nothing the fault handling code can do to fix it, so the
fault just happens again and we spin forever, leading to soft lockups.

So add some logic to detect that case and WARN() if we ever see it.
Arguably it should be a BUG(), but it's more polite to fail the access
and let the kernel continue, rather than taking down the box. There
should be no data integrity issue with failing the fault rather than
BUG'ing, as we're just going to disallow an access that should have
been allowed.

To make the code a little easier to follow, unroll the condition at
the end of bad_kernel_fault() and comment each case, before adding the
call to bad_kuap_fault().

Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/64s: Implement KUAP for Radix MMU

Kernel Userspace Access Prevention utilises a feature of the Radix MMU
which disallows read and write access to userspace addresses. By
utilising this, the kernel is prevented from accessing user data from
outside of trusted paths that perform proper safety checks, such as
copy_{to/from}_user() and friends.

Userspace access is disabled from early boot and is only enabled when
performing an operation like copy_{to/from}_user(). The register that
controls this (AMR) does not prevent userspace from accessing itself,
so there is no need to save and restore when entering and exiting
userspace.

When entering the kernel from the kernel we save AMR and if it is not
blocking user access (because eg. we faulted doing a user access) we
reblock user access for the duration of the exception (ie. the page
fault) and then restore the AMR when returning back to the kernel.

This feature can be tested by using the lkdtm driver (CONFIG_LKDTM=y)
and performing the following:

  # (echo ACCESS_USERSPACE) > [debugfs]/provoke-crash/DIRECT

If enabled, this should send SIGSEGV to the thread.

We also add paranoid checking of AMR in switch and syscall return
under CONFIG_PPC_KUAP_DEBUG.

Co-authored-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>
Signed-off-by: Russell Currey <ruscur@russell.cc>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/lib: Refactor __patch_instruction() to use __put_user_asm()

__patch_instruction() is called in early boot, and uses
__put_user_size(), which includes the allow/prevent calls to enforce
KUAP, which could either be called too early, or in the Radix case,
forced to use "early_" versions of functions just to safely handle
this one case.

__put_user_asm() does not do this, and thus is safe to use both in
early boot, and later on since in this case it should only ever be
touching kernel memory.

__patch_instruction() was previously refactored to use
__put_user_size() in order to be able to return -EFAULT, which would
allow the kernel to patch instructions in userspace, which should
never happen. This has the functional change of causing faults on
userspace addresses if KUAP is turned on, which should never happen in
practice.

A future enhancement could be to double check the patch address is
definitely allowed to be tampered with by the kernel.

Signed-off-by: Russell Currey <ruscur@russell.cc>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/mm/radix: Use KUEP API for Radix MMU

Execution protection already exists on radix, this just refactors
the radix init to provide the KUEP setup function instead.

Thus, the only functional change is that it can now be disabled.

Signed-off-by: Russell Currey <ruscur@russell.cc>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>

powerpc/64: Setup KUP on secondary CPUs

Some platforms (i.e. Radix MMU) need per-CPU initialisation for KUP.

Any platforms that only want to do KUP initialisation once
globally can just check to see if they're running on the boot CPU, or
check if whatever setup they need has already been performed.

Note that this is only for 64-bit.

Signed-off-by: Russell Currey <ruscur@russell.cc>
Signed-off-by: Michael Ellerman <mpe@ellerman.id.au>