Fix for KVMFORNFV-23(Fuel installed KVM kernel blank screens on boot).
[kvmfornfv.git] / kernel / arch / arm / kvm / mmu.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2012 - Virtual Open Systems and Columbia University
3  * Author: Christoffer Dall <c.dall@virtualopensystems.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
17  */
18
19 #include <linux/mman.h>
20 #include <linux/kvm_host.h>
21 #include <linux/io.h>
22 #include <linux/hugetlb.h>
23 #include <trace/events/kvm.h>
24 #include <asm/pgalloc.h>
25 #include <asm/cacheflush.h>
26 #include <asm/kvm_arm.h>
27 #include <asm/kvm_mmu.h>
28 #include <asm/kvm_mmio.h>
29 #include <asm/kvm_asm.h>
30 #include <asm/kvm_emulate.h>
31
32 #include "trace.h"
33
34 extern char  __hyp_idmap_text_start[], __hyp_idmap_text_end[];
35
36 static pgd_t *boot_hyp_pgd;
37 static pgd_t *hyp_pgd;
38 static pgd_t *merged_hyp_pgd;
39 static DEFINE_MUTEX(kvm_hyp_pgd_mutex);
40
41 static unsigned long hyp_idmap_start;
42 static unsigned long hyp_idmap_end;
43 static phys_addr_t hyp_idmap_vector;
44
45 #define hyp_pgd_order get_order(PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
46
47 #define kvm_pmd_huge(_x)        (pmd_huge(_x) || pmd_trans_huge(_x))
48 #define kvm_pud_huge(_x)        pud_huge(_x)
49
50 #define KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP         (1UL << 0)
51 #define KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE      (1UL << 1)
52
53 static bool memslot_is_logging(struct kvm_memory_slot *memslot)
54 {
55         return memslot->dirty_bitmap && !(memslot->flags & KVM_MEM_READONLY);
56 }
57
58 /**
59  * kvm_flush_remote_tlbs() - flush all VM TLB entries for v7/8
60  * @kvm:        pointer to kvm structure.
61  *
62  * Interface to HYP function to flush all VM TLB entries
63  */
64 void kvm_flush_remote_tlbs(struct kvm *kvm)
65 {
66         kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid, kvm);
67 }
68
69 static void kvm_tlb_flush_vmid_ipa(struct kvm *kvm, phys_addr_t ipa)
70 {
71         /*
72          * This function also gets called when dealing with HYP page
73          * tables. As HYP doesn't have an associated struct kvm (and
74          * the HYP page tables are fairly static), we don't do
75          * anything there.
76          */
77         if (kvm)
78                 kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid_ipa, kvm, ipa);
79 }
80
81 /*
82  * D-Cache management functions. They take the page table entries by
83  * value, as they are flushing the cache using the kernel mapping (or
84  * kmap on 32bit).
85  */
86 static void kvm_flush_dcache_pte(pte_t pte)
87 {
88         __kvm_flush_dcache_pte(pte);
89 }
90
91 static void kvm_flush_dcache_pmd(pmd_t pmd)
92 {
93         __kvm_flush_dcache_pmd(pmd);
94 }
95
96 static void kvm_flush_dcache_pud(pud_t pud)
97 {
98         __kvm_flush_dcache_pud(pud);
99 }
100
101 /**
102  * stage2_dissolve_pmd() - clear and flush huge PMD entry
103  * @kvm:        pointer to kvm structure.
104  * @addr:       IPA
105  * @pmd:        pmd pointer for IPA
106  *
107  * Function clears a PMD entry, flushes addr 1st and 2nd stage TLBs. Marks all
108  * pages in the range dirty.
109  */
110 static void stage2_dissolve_pmd(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr, pmd_t *pmd)
111 {
112         if (!kvm_pmd_huge(*pmd))
113                 return;
114
115         pmd_clear(pmd);
116         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
117         put_page(virt_to_page(pmd));
118 }
119
120 static int mmu_topup_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
121                                   int min, int max)
122 {
123         void *page;
124
125         BUG_ON(max > KVM_NR_MEM_OBJS);
126         if (cache->nobjs >= min)
127                 return 0;
128         while (cache->nobjs < max) {
129                 page = (void *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
130                 if (!page)
131                         return -ENOMEM;
132                 cache->objects[cache->nobjs++] = page;
133         }
134         return 0;
135 }
136
137 static void mmu_free_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *mc)
138 {
139         while (mc->nobjs)
140                 free_page((unsigned long)mc->objects[--mc->nobjs]);
141 }
142
143 static void *mmu_memory_cache_alloc(struct kvm_mmu_memory_cache *mc)
144 {
145         void *p;
146
147         BUG_ON(!mc || !mc->nobjs);
148         p = mc->objects[--mc->nobjs];
149         return p;
150 }
151
152 static void clear_pgd_entry(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd, phys_addr_t addr)
153 {
154         pud_t *pud_table __maybe_unused = pud_offset(pgd, 0);
155         pgd_clear(pgd);
156         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
157         pud_free(NULL, pud_table);
158         put_page(virt_to_page(pgd));
159 }
160
161 static void clear_pud_entry(struct kvm *kvm, pud_t *pud, phys_addr_t addr)
162 {
163         pmd_t *pmd_table = pmd_offset(pud, 0);
164         VM_BUG_ON(pud_huge(*pud));
165         pud_clear(pud);
166         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
167         pmd_free(NULL, pmd_table);
168         put_page(virt_to_page(pud));
169 }
170
171 static void clear_pmd_entry(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd, phys_addr_t addr)
172 {
173         pte_t *pte_table = pte_offset_kernel(pmd, 0);
174         VM_BUG_ON(kvm_pmd_huge(*pmd));
175         pmd_clear(pmd);
176         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
177         pte_free_kernel(NULL, pte_table);
178         put_page(virt_to_page(pmd));
179 }
180
181 /*
182  * Unmapping vs dcache management:
183  *
184  * If a guest maps certain memory pages as uncached, all writes will
185  * bypass the data cache and go directly to RAM.  However, the CPUs
186  * can still speculate reads (not writes) and fill cache lines with
187  * data.
188  *
189  * Those cache lines will be *clean* cache lines though, so a
190  * clean+invalidate operation is equivalent to an invalidate
191  * operation, because no cache lines are marked dirty.
192  *
193  * Those clean cache lines could be filled prior to an uncached write
194  * by the guest, and the cache coherent IO subsystem would therefore
195  * end up writing old data to disk.
196  *
197  * This is why right after unmapping a page/section and invalidating
198  * the corresponding TLBs, we call kvm_flush_dcache_p*() to make sure
199  * the IO subsystem will never hit in the cache.
200  */
201 static void unmap_ptes(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
202                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
203 {
204         phys_addr_t start_addr = addr;
205         pte_t *pte, *start_pte;
206
207         start_pte = pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
208         do {
209                 if (!pte_none(*pte)) {
210                         pte_t old_pte = *pte;
211
212                         kvm_set_pte(pte, __pte(0));
213                         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
214
215                         /* No need to invalidate the cache for device mappings */
216                         if ((pte_val(old_pte) & PAGE_S2_DEVICE) != PAGE_S2_DEVICE)
217                                 kvm_flush_dcache_pte(old_pte);
218
219                         put_page(virt_to_page(pte));
220                 }
221         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
222
223         if (kvm_pte_table_empty(kvm, start_pte))
224                 clear_pmd_entry(kvm, pmd, start_addr);
225 }
226
227 static void unmap_pmds(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
228                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
229 {
230         phys_addr_t next, start_addr = addr;
231         pmd_t *pmd, *start_pmd;
232
233         start_pmd = pmd = pmd_offset(pud, addr);
234         do {
235                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
236                 if (!pmd_none(*pmd)) {
237                         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {
238                                 pmd_t old_pmd = *pmd;
239
240                                 pmd_clear(pmd);
241                                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
242
243                                 kvm_flush_dcache_pmd(old_pmd);
244
245                                 put_page(virt_to_page(pmd));
246                         } else {
247                                 unmap_ptes(kvm, pmd, addr, next);
248                         }
249                 }
250         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
251
252         if (kvm_pmd_table_empty(kvm, start_pmd))
253                 clear_pud_entry(kvm, pud, start_addr);
254 }
255
256 static void unmap_puds(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd,
257                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
258 {
259         phys_addr_t next, start_addr = addr;
260         pud_t *pud, *start_pud;
261
262         start_pud = pud = pud_offset(pgd, addr);
263         do {
264                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
265                 if (!pud_none(*pud)) {
266                         if (pud_huge(*pud)) {
267                                 pud_t old_pud = *pud;
268
269                                 pud_clear(pud);
270                                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
271
272                                 kvm_flush_dcache_pud(old_pud);
273
274                                 put_page(virt_to_page(pud));
275                         } else {
276                                 unmap_pmds(kvm, pud, addr, next);
277                         }
278                 }
279         } while (pud++, addr = next, addr != end);
280
281         if (kvm_pud_table_empty(kvm, start_pud))
282                 clear_pgd_entry(kvm, pgd, start_addr);
283 }
284
285
286 static void unmap_range(struct kvm *kvm, pgd_t *pgdp,
287                         phys_addr_t start, u64 size)
288 {
289         pgd_t *pgd;
290         phys_addr_t addr = start, end = start + size;
291         phys_addr_t next;
292
293         pgd = pgdp + kvm_pgd_index(addr);
294         do {
295                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
296                 if (!pgd_none(*pgd))
297                         unmap_puds(kvm, pgd, addr, next);
298         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
299 }
300
301 static void stage2_flush_ptes(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
302                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
303 {
304         pte_t *pte;
305
306         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
307         do {
308                 if (!pte_none(*pte) &&
309                     (pte_val(*pte) & PAGE_S2_DEVICE) != PAGE_S2_DEVICE)
310                         kvm_flush_dcache_pte(*pte);
311         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
312 }
313
314 static void stage2_flush_pmds(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
315                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
316 {
317         pmd_t *pmd;
318         phys_addr_t next;
319
320         pmd = pmd_offset(pud, addr);
321         do {
322                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
323                 if (!pmd_none(*pmd)) {
324                         if (kvm_pmd_huge(*pmd))
325                                 kvm_flush_dcache_pmd(*pmd);
326                         else
327                                 stage2_flush_ptes(kvm, pmd, addr, next);
328                 }
329         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
330 }
331
332 static void stage2_flush_puds(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd,
333                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
334 {
335         pud_t *pud;
336         phys_addr_t next;
337
338         pud = pud_offset(pgd, addr);
339         do {
340                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
341                 if (!pud_none(*pud)) {
342                         if (pud_huge(*pud))
343                                 kvm_flush_dcache_pud(*pud);
344                         else
345                                 stage2_flush_pmds(kvm, pud, addr, next);
346                 }
347         } while (pud++, addr = next, addr != end);
348 }
349
350 static void stage2_flush_memslot(struct kvm *kvm,
351                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
352 {
353         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
354         phys_addr_t end = addr + PAGE_SIZE * memslot->npages;
355         phys_addr_t next;
356         pgd_t *pgd;
357
358         pgd = kvm->arch.pgd + kvm_pgd_index(addr);
359         do {
360                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
361                 stage2_flush_puds(kvm, pgd, addr, next);
362         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
363 }
364
365 /**
366  * stage2_flush_vm - Invalidate cache for pages mapped in stage 2
367  * @kvm: The struct kvm pointer
368  *
369  * Go through the stage 2 page tables and invalidate any cache lines
370  * backing memory already mapped to the VM.
371  */
372 static void stage2_flush_vm(struct kvm *kvm)
373 {
374         struct kvm_memslots *slots;
375         struct kvm_memory_slot *memslot;
376         int idx;
377
378         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
379         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
380
381         slots = kvm_memslots(kvm);
382         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
383                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
384
385         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
386         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
387 }
388
389 /**
390  * free_boot_hyp_pgd - free HYP boot page tables
391  *
392  * Free the HYP boot page tables. The bounce page is also freed.
393  */
394 void free_boot_hyp_pgd(void)
395 {
396         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
397
398         if (boot_hyp_pgd) {
399                 unmap_range(NULL, boot_hyp_pgd, hyp_idmap_start, PAGE_SIZE);
400                 unmap_range(NULL, boot_hyp_pgd, TRAMPOLINE_VA, PAGE_SIZE);
401                 free_pages((unsigned long)boot_hyp_pgd, hyp_pgd_order);
402                 boot_hyp_pgd = NULL;
403         }
404
405         if (hyp_pgd)
406                 unmap_range(NULL, hyp_pgd, TRAMPOLINE_VA, PAGE_SIZE);
407
408         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
409 }
410
411 /**
412  * free_hyp_pgds - free Hyp-mode page tables
413  *
414  * Assumes hyp_pgd is a page table used strictly in Hyp-mode and
415  * therefore contains either mappings in the kernel memory area (above
416  * PAGE_OFFSET), or device mappings in the vmalloc range (from
417  * VMALLOC_START to VMALLOC_END).
418  *
419  * boot_hyp_pgd should only map two pages for the init code.
420  */
421 void free_hyp_pgds(void)
422 {
423         unsigned long addr;
424
425         free_boot_hyp_pgd();
426
427         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
428
429         if (hyp_pgd) {
430                 for (addr = PAGE_OFFSET; virt_addr_valid(addr); addr += PGDIR_SIZE)
431                         unmap_range(NULL, hyp_pgd, KERN_TO_HYP(addr), PGDIR_SIZE);
432                 for (addr = VMALLOC_START; is_vmalloc_addr((void*)addr); addr += PGDIR_SIZE)
433                         unmap_range(NULL, hyp_pgd, KERN_TO_HYP(addr), PGDIR_SIZE);
434
435                 free_pages((unsigned long)hyp_pgd, hyp_pgd_order);
436                 hyp_pgd = NULL;
437         }
438         if (merged_hyp_pgd) {
439                 clear_page(merged_hyp_pgd);
440                 free_page((unsigned long)merged_hyp_pgd);
441                 merged_hyp_pgd = NULL;
442         }
443
444         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
445 }
446
447 static void create_hyp_pte_mappings(pmd_t *pmd, unsigned long start,
448                                     unsigned long end, unsigned long pfn,
449                                     pgprot_t prot)
450 {
451         pte_t *pte;
452         unsigned long addr;
453
454         addr = start;
455         do {
456                 pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
457                 kvm_set_pte(pte, pfn_pte(pfn, prot));
458                 get_page(virt_to_page(pte));
459                 kvm_flush_dcache_to_poc(pte, sizeof(*pte));
460                 pfn++;
461         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
462 }
463
464 static int create_hyp_pmd_mappings(pud_t *pud, unsigned long start,
465                                    unsigned long end, unsigned long pfn,
466                                    pgprot_t prot)
467 {
468         pmd_t *pmd;
469         pte_t *pte;
470         unsigned long addr, next;
471
472         addr = start;
473         do {
474                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
475
476                 BUG_ON(pmd_sect(*pmd));
477
478                 if (pmd_none(*pmd)) {
479                         pte = pte_alloc_one_kernel(NULL, addr);
480                         if (!pte) {
481                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pte\n");
482                                 return -ENOMEM;
483                         }
484                         pmd_populate_kernel(NULL, pmd, pte);
485                         get_page(virt_to_page(pmd));
486                         kvm_flush_dcache_to_poc(pmd, sizeof(*pmd));
487                 }
488
489                 next = pmd_addr_end(addr, end);
490
491                 create_hyp_pte_mappings(pmd, addr, next, pfn, prot);
492                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
493         } while (addr = next, addr != end);
494
495         return 0;
496 }
497
498 static int create_hyp_pud_mappings(pgd_t *pgd, unsigned long start,
499                                    unsigned long end, unsigned long pfn,
500                                    pgprot_t prot)
501 {
502         pud_t *pud;
503         pmd_t *pmd;
504         unsigned long addr, next;
505         int ret;
506
507         addr = start;
508         do {
509                 pud = pud_offset(pgd, addr);
510
511                 if (pud_none_or_clear_bad(pud)) {
512                         pmd = pmd_alloc_one(NULL, addr);
513                         if (!pmd) {
514                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pmd\n");
515                                 return -ENOMEM;
516                         }
517                         pud_populate(NULL, pud, pmd);
518                         get_page(virt_to_page(pud));
519                         kvm_flush_dcache_to_poc(pud, sizeof(*pud));
520                 }
521
522                 next = pud_addr_end(addr, end);
523                 ret = create_hyp_pmd_mappings(pud, addr, next, pfn, prot);
524                 if (ret)
525                         return ret;
526                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
527         } while (addr = next, addr != end);
528
529         return 0;
530 }
531
532 static int __create_hyp_mappings(pgd_t *pgdp,
533                                  unsigned long start, unsigned long end,
534                                  unsigned long pfn, pgprot_t prot)
535 {
536         pgd_t *pgd;
537         pud_t *pud;
538         unsigned long addr, next;
539         int err = 0;
540
541         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
542         addr = start & PAGE_MASK;
543         end = PAGE_ALIGN(end);
544         do {
545                 pgd = pgdp + pgd_index(addr);
546
547                 if (pgd_none(*pgd)) {
548                         pud = pud_alloc_one(NULL, addr);
549                         if (!pud) {
550                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pud\n");
551                                 err = -ENOMEM;
552                                 goto out;
553                         }
554                         pgd_populate(NULL, pgd, pud);
555                         get_page(virt_to_page(pgd));
556                         kvm_flush_dcache_to_poc(pgd, sizeof(*pgd));
557                 }
558
559                 next = pgd_addr_end(addr, end);
560                 err = create_hyp_pud_mappings(pgd, addr, next, pfn, prot);
561                 if (err)
562                         goto out;
563                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
564         } while (addr = next, addr != end);
565 out:
566         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
567         return err;
568 }
569
570 static phys_addr_t kvm_kaddr_to_phys(void *kaddr)
571 {
572         if (!is_vmalloc_addr(kaddr)) {
573                 BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr));
574                 return __pa(kaddr);
575         } else {
576                 return page_to_phys(vmalloc_to_page(kaddr)) +
577                        offset_in_page(kaddr);
578         }
579 }
580
581 /**
582  * create_hyp_mappings - duplicate a kernel virtual address range in Hyp mode
583  * @from:       The virtual kernel start address of the range
584  * @to:         The virtual kernel end address of the range (exclusive)
585  *
586  * The same virtual address as the kernel virtual address is also used
587  * in Hyp-mode mapping (modulo HYP_PAGE_OFFSET) to the same underlying
588  * physical pages.
589  */
590 int create_hyp_mappings(void *from, void *to)
591 {
592         phys_addr_t phys_addr;
593         unsigned long virt_addr;
594         unsigned long start = KERN_TO_HYP((unsigned long)from);
595         unsigned long end = KERN_TO_HYP((unsigned long)to);
596
597         start = start & PAGE_MASK;
598         end = PAGE_ALIGN(end);
599
600         for (virt_addr = start; virt_addr < end; virt_addr += PAGE_SIZE) {
601                 int err;
602
603                 phys_addr = kvm_kaddr_to_phys(from + virt_addr - start);
604                 err = __create_hyp_mappings(hyp_pgd, virt_addr,
605                                             virt_addr + PAGE_SIZE,
606                                             __phys_to_pfn(phys_addr),
607                                             PAGE_HYP);
608                 if (err)
609                         return err;
610         }
611
612         return 0;
613 }
614
615 /**
616  * create_hyp_io_mappings - duplicate a kernel IO mapping into Hyp mode
617  * @from:       The kernel start VA of the range
618  * @to:         The kernel end VA of the range (exclusive)
619  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
620  *
621  * The resulting HYP VA is the same as the kernel VA, modulo
622  * HYP_PAGE_OFFSET.
623  */
624 int create_hyp_io_mappings(void *from, void *to, phys_addr_t phys_addr)
625 {
626         unsigned long start = KERN_TO_HYP((unsigned long)from);
627         unsigned long end = KERN_TO_HYP((unsigned long)to);
628
629         /* Check for a valid kernel IO mapping */
630         if (!is_vmalloc_addr(from) || !is_vmalloc_addr(to - 1))
631                 return -EINVAL;
632
633         return __create_hyp_mappings(hyp_pgd, start, end,
634                                      __phys_to_pfn(phys_addr), PAGE_HYP_DEVICE);
635 }
636
637 /* Free the HW pgd, one page at a time */
638 static void kvm_free_hwpgd(void *hwpgd)
639 {
640         free_pages_exact(hwpgd, kvm_get_hwpgd_size());
641 }
642
643 /* Allocate the HW PGD, making sure that each page gets its own refcount */
644 static void *kvm_alloc_hwpgd(void)
645 {
646         unsigned int size = kvm_get_hwpgd_size();
647
648         return alloc_pages_exact(size, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
649 }
650
651 /**
652  * kvm_alloc_stage2_pgd - allocate level-1 table for stage-2 translation.
653  * @kvm:        The KVM struct pointer for the VM.
654  *
655  * Allocates the 1st level table only of size defined by S2_PGD_ORDER (can
656  * support either full 40-bit input addresses or limited to 32-bit input
657  * addresses). Clears the allocated pages.
658  *
659  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
660  * created, which can only be done once.
661  */
662 int kvm_alloc_stage2_pgd(struct kvm *kvm)
663 {
664         pgd_t *pgd;
665         void *hwpgd;
666
667         if (kvm->arch.pgd != NULL) {
668                 kvm_err("kvm_arch already initialized?\n");
669                 return -EINVAL;
670         }
671
672         hwpgd = kvm_alloc_hwpgd();
673         if (!hwpgd)
674                 return -ENOMEM;
675
676         /* When the kernel uses more levels of page tables than the
677          * guest, we allocate a fake PGD and pre-populate it to point
678          * to the next-level page table, which will be the real
679          * initial page table pointed to by the VTTBR.
680          *
681          * When KVM_PREALLOC_LEVEL==2, we allocate a single page for
682          * the PMD and the kernel will use folded pud.
683          * When KVM_PREALLOC_LEVEL==1, we allocate 2 consecutive PUD
684          * pages.
685          */
686         if (KVM_PREALLOC_LEVEL > 0) {
687                 int i;
688
689                 /*
690                  * Allocate fake pgd for the page table manipulation macros to
691                  * work.  This is not used by the hardware and we have no
692                  * alignment requirement for this allocation.
693                  */
694                 pgd = (pgd_t *)kmalloc(PTRS_PER_S2_PGD * sizeof(pgd_t),
695                                        GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
696
697                 if (!pgd) {
698                         kvm_free_hwpgd(hwpgd);
699                         return -ENOMEM;
700                 }
701
702                 /* Plug the HW PGD into the fake one. */
703                 for (i = 0; i < PTRS_PER_S2_PGD; i++) {
704                         if (KVM_PREALLOC_LEVEL == 1)
705                                 pgd_populate(NULL, pgd + i,
706                                              (pud_t *)hwpgd + i * PTRS_PER_PUD);
707                         else if (KVM_PREALLOC_LEVEL == 2)
708                                 pud_populate(NULL, pud_offset(pgd, 0) + i,
709                                              (pmd_t *)hwpgd + i * PTRS_PER_PMD);
710                 }
711         } else {
712                 /*
713                  * Allocate actual first-level Stage-2 page table used by the
714                  * hardware for Stage-2 page table walks.
715                  */
716                 pgd = (pgd_t *)hwpgd;
717         }
718
719         kvm_clean_pgd(pgd);
720         kvm->arch.pgd = pgd;
721         return 0;
722 }
723
724 /**
725  * unmap_stage2_range -- Clear stage2 page table entries to unmap a range
726  * @kvm:   The VM pointer
727  * @start: The intermediate physical base address of the range to unmap
728  * @size:  The size of the area to unmap
729  *
730  * Clear a range of stage-2 mappings, lowering the various ref-counts.  Must
731  * be called while holding mmu_lock (unless for freeing the stage2 pgd before
732  * destroying the VM), otherwise another faulting VCPU may come in and mess
733  * with things behind our backs.
734  */
735 static void unmap_stage2_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t start, u64 size)
736 {
737         unmap_range(kvm, kvm->arch.pgd, start, size);
738 }
739
740 static void stage2_unmap_memslot(struct kvm *kvm,
741                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
742 {
743         hva_t hva = memslot->userspace_addr;
744         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
745         phys_addr_t size = PAGE_SIZE * memslot->npages;
746         hva_t reg_end = hva + size;
747
748         /*
749          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
750          * between them, so iterate over all of them to find out if we should
751          * unmap any of them.
752          *
753          *     +--------------------------------------------+
754          * +---------------+----------------+   +----------------+
755          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
756          * +---------------+----------------+   +----------------+
757          *     |               memory region                |
758          *     +--------------------------------------------+
759          */
760         do {
761                 struct vm_area_struct *vma = find_vma(current->mm, hva);
762                 hva_t vm_start, vm_end;
763
764                 if (!vma || vma->vm_start >= reg_end)
765                         break;
766
767                 /*
768                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
769                  */
770                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
771                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
772
773                 if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
774                         gpa_t gpa = addr + (vm_start - memslot->userspace_addr);
775                         unmap_stage2_range(kvm, gpa, vm_end - vm_start);
776                 }
777                 hva = vm_end;
778         } while (hva < reg_end);
779 }
780
781 /**
782  * stage2_unmap_vm - Unmap Stage-2 RAM mappings
783  * @kvm: The struct kvm pointer
784  *
785  * Go through the memregions and unmap any reguler RAM
786  * backing memory already mapped to the VM.
787  */
788 void stage2_unmap_vm(struct kvm *kvm)
789 {
790         struct kvm_memslots *slots;
791         struct kvm_memory_slot *memslot;
792         int idx;
793
794         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
795         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
796
797         slots = kvm_memslots(kvm);
798         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
799                 stage2_unmap_memslot(kvm, memslot);
800
801         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
802         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
803 }
804
805 /**
806  * kvm_free_stage2_pgd - free all stage-2 tables
807  * @kvm:        The KVM struct pointer for the VM.
808  *
809  * Walks the level-1 page table pointed to by kvm->arch.pgd and frees all
810  * underlying level-2 and level-3 tables before freeing the actual level-1 table
811  * and setting the struct pointer to NULL.
812  *
813  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
814  * destroyed, which can only be done once.
815  */
816 void kvm_free_stage2_pgd(struct kvm *kvm)
817 {
818         if (kvm->arch.pgd == NULL)
819                 return;
820
821         unmap_stage2_range(kvm, 0, KVM_PHYS_SIZE);
822         kvm_free_hwpgd(kvm_get_hwpgd(kvm));
823         if (KVM_PREALLOC_LEVEL > 0)
824                 kfree(kvm->arch.pgd);
825
826         kvm->arch.pgd = NULL;
827 }
828
829 static pud_t *stage2_get_pud(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
830                              phys_addr_t addr)
831 {
832         pgd_t *pgd;
833         pud_t *pud;
834
835         pgd = kvm->arch.pgd + kvm_pgd_index(addr);
836         if (WARN_ON(pgd_none(*pgd))) {
837                 if (!cache)
838                         return NULL;
839                 pud = mmu_memory_cache_alloc(cache);
840                 pgd_populate(NULL, pgd, pud);
841                 get_page(virt_to_page(pgd));
842         }
843
844         return pud_offset(pgd, addr);
845 }
846
847 static pmd_t *stage2_get_pmd(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
848                              phys_addr_t addr)
849 {
850         pud_t *pud;
851         pmd_t *pmd;
852
853         pud = stage2_get_pud(kvm, cache, addr);
854         if (pud_none(*pud)) {
855                 if (!cache)
856                         return NULL;
857                 pmd = mmu_memory_cache_alloc(cache);
858                 pud_populate(NULL, pud, pmd);
859                 get_page(virt_to_page(pud));
860         }
861
862         return pmd_offset(pud, addr);
863 }
864
865 static int stage2_set_pmd_huge(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache
866                                *cache, phys_addr_t addr, const pmd_t *new_pmd)
867 {
868         pmd_t *pmd, old_pmd;
869
870         pmd = stage2_get_pmd(kvm, cache, addr);
871         VM_BUG_ON(!pmd);
872
873         /*
874          * Mapping in huge pages should only happen through a fault.  If a
875          * page is merged into a transparent huge page, the individual
876          * subpages of that huge page should be unmapped through MMU
877          * notifiers before we get here.
878          *
879          * Merging of CompoundPages is not supported; they should become
880          * splitting first, unmapped, merged, and mapped back in on-demand.
881          */
882         VM_BUG_ON(pmd_present(*pmd) && pmd_pfn(*pmd) != pmd_pfn(*new_pmd));
883
884         old_pmd = *pmd;
885         kvm_set_pmd(pmd, *new_pmd);
886         if (pmd_present(old_pmd))
887                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
888         else
889                 get_page(virt_to_page(pmd));
890         return 0;
891 }
892
893 static int stage2_set_pte(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
894                           phys_addr_t addr, const pte_t *new_pte,
895                           unsigned long flags)
896 {
897         pmd_t *pmd;
898         pte_t *pte, old_pte;
899         bool iomap = flags & KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP;
900         bool logging_active = flags & KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE;
901
902         VM_BUG_ON(logging_active && !cache);
903
904         /* Create stage-2 page table mapping - Levels 0 and 1 */
905         pmd = stage2_get_pmd(kvm, cache, addr);
906         if (!pmd) {
907                 /*
908                  * Ignore calls from kvm_set_spte_hva for unallocated
909                  * address ranges.
910                  */
911                 return 0;
912         }
913
914         /*
915          * While dirty page logging - dissolve huge PMD, then continue on to
916          * allocate page.
917          */
918         if (logging_active)
919                 stage2_dissolve_pmd(kvm, addr, pmd);
920
921         /* Create stage-2 page mappings - Level 2 */
922         if (pmd_none(*pmd)) {
923                 if (!cache)
924                         return 0; /* ignore calls from kvm_set_spte_hva */
925                 pte = mmu_memory_cache_alloc(cache);
926                 kvm_clean_pte(pte);
927                 pmd_populate_kernel(NULL, pmd, pte);
928                 get_page(virt_to_page(pmd));
929         }
930
931         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
932
933         if (iomap && pte_present(*pte))
934                 return -EFAULT;
935
936         /* Create 2nd stage page table mapping - Level 3 */
937         old_pte = *pte;
938         kvm_set_pte(pte, *new_pte);
939         if (pte_present(old_pte))
940                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
941         else
942                 get_page(virt_to_page(pte));
943
944         return 0;
945 }
946
947 /**
948  * kvm_phys_addr_ioremap - map a device range to guest IPA
949  *
950  * @kvm:        The KVM pointer
951  * @guest_ipa:  The IPA at which to insert the mapping
952  * @pa:         The physical address of the device
953  * @size:       The size of the mapping
954  */
955 int kvm_phys_addr_ioremap(struct kvm *kvm, phys_addr_t guest_ipa,
956                           phys_addr_t pa, unsigned long size, bool writable)
957 {
958         phys_addr_t addr, end;
959         int ret = 0;
960         unsigned long pfn;
961         struct kvm_mmu_memory_cache cache = { 0, };
962
963         end = (guest_ipa + size + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
964         pfn = __phys_to_pfn(pa);
965
966         for (addr = guest_ipa; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
967                 pte_t pte = pfn_pte(pfn, PAGE_S2_DEVICE);
968
969                 if (writable)
970                         kvm_set_s2pte_writable(&pte);
971
972                 ret = mmu_topup_memory_cache(&cache, KVM_MMU_CACHE_MIN_PAGES,
973                                                 KVM_NR_MEM_OBJS);
974                 if (ret)
975                         goto out;
976                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
977                 ret = stage2_set_pte(kvm, &cache, addr, &pte,
978                                                 KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP);
979                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
980                 if (ret)
981                         goto out;
982
983                 pfn++;
984         }
985
986 out:
987         mmu_free_memory_cache(&cache);
988         return ret;
989 }
990
991 static bool transparent_hugepage_adjust(pfn_t *pfnp, phys_addr_t *ipap)
992 {
993         pfn_t pfn = *pfnp;
994         gfn_t gfn = *ipap >> PAGE_SHIFT;
995
996         if (PageTransCompound(pfn_to_page(pfn))) {
997                 unsigned long mask;
998                 /*
999                  * The address we faulted on is backed by a transparent huge
1000                  * page.  However, because we map the compound huge page and
1001                  * not the individual tail page, we need to transfer the
1002                  * refcount to the head page.  We have to be careful that the
1003                  * THP doesn't start to split while we are adjusting the
1004                  * refcounts.
1005                  *
1006                  * We are sure this doesn't happen, because mmu_notifier_retry
1007                  * was successful and we are holding the mmu_lock, so if this
1008                  * THP is trying to split, it will be blocked in the mmu
1009                  * notifier before touching any of the pages, specifically
1010                  * before being able to call __split_huge_page_refcount().
1011                  *
1012                  * We can therefore safely transfer the refcount from PG_tail
1013                  * to PG_head and switch the pfn from a tail page to the head
1014                  * page accordingly.
1015                  */
1016                 mask = PTRS_PER_PMD - 1;
1017                 VM_BUG_ON((gfn & mask) != (pfn & mask));
1018                 if (pfn & mask) {
1019                         *ipap &= PMD_MASK;
1020                         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1021                         pfn &= ~mask;
1022                         kvm_get_pfn(pfn);
1023                         *pfnp = pfn;
1024                 }
1025
1026                 return true;
1027         }
1028
1029         return false;
1030 }
1031
1032 static bool kvm_is_write_fault(struct kvm_vcpu *vcpu)
1033 {
1034         if (kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu))
1035                 return false;
1036
1037         return kvm_vcpu_dabt_iswrite(vcpu);
1038 }
1039
1040 static bool kvm_is_device_pfn(unsigned long pfn)
1041 {
1042         return !pfn_valid(pfn);
1043 }
1044
1045 /**
1046  * stage2_wp_ptes - write protect PMD range
1047  * @pmd:        pointer to pmd entry
1048  * @addr:       range start address
1049  * @end:        range end address
1050  */
1051 static void stage2_wp_ptes(pmd_t *pmd, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1052 {
1053         pte_t *pte;
1054
1055         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
1056         do {
1057                 if (!pte_none(*pte)) {
1058                         if (!kvm_s2pte_readonly(pte))
1059                                 kvm_set_s2pte_readonly(pte);
1060                 }
1061         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1062 }
1063
1064 /**
1065  * stage2_wp_pmds - write protect PUD range
1066  * @pud:        pointer to pud entry
1067  * @addr:       range start address
1068  * @end:        range end address
1069  */
1070 static void stage2_wp_pmds(pud_t *pud, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1071 {
1072         pmd_t *pmd;
1073         phys_addr_t next;
1074
1075         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1076
1077         do {
1078                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
1079                 if (!pmd_none(*pmd)) {
1080                         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {
1081                                 if (!kvm_s2pmd_readonly(pmd))
1082                                         kvm_set_s2pmd_readonly(pmd);
1083                         } else {
1084                                 stage2_wp_ptes(pmd, addr, next);
1085                         }
1086                 }
1087         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
1088 }
1089
1090 /**
1091   * stage2_wp_puds - write protect PGD range
1092   * @pgd:       pointer to pgd entry
1093   * @addr:      range start address
1094   * @end:       range end address
1095   *
1096   * Process PUD entries, for a huge PUD we cause a panic.
1097   */
1098 static void  stage2_wp_puds(pgd_t *pgd, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1099 {
1100         pud_t *pud;
1101         phys_addr_t next;
1102
1103         pud = pud_offset(pgd, addr);
1104         do {
1105                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
1106                 if (!pud_none(*pud)) {
1107                         /* TODO:PUD not supported, revisit later if supported */
1108                         BUG_ON(kvm_pud_huge(*pud));
1109                         stage2_wp_pmds(pud, addr, next);
1110                 }
1111         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1112 }
1113
1114 /**
1115  * stage2_wp_range() - write protect stage2 memory region range
1116  * @kvm:        The KVM pointer
1117  * @addr:       Start address of range
1118  * @end:        End address of range
1119  */
1120 static void stage2_wp_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1121 {
1122         pgd_t *pgd;
1123         phys_addr_t next;
1124
1125         pgd = kvm->arch.pgd + kvm_pgd_index(addr);
1126         do {
1127                 /*
1128                  * Release kvm_mmu_lock periodically if the memory region is
1129                  * large. Otherwise, we may see kernel panics with
1130                  * CONFIG_DETECT_HUNG_TASK, CONFIG_LOCKUP_DETECTOR,
1131                  * CONFIG_LOCKDEP. Additionally, holding the lock too long
1132                  * will also starve other vCPUs.
1133                  */
1134                 if (need_resched() || spin_needbreak(&kvm->mmu_lock))
1135                         cond_resched_lock(&kvm->mmu_lock);
1136
1137                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
1138                 if (pgd_present(*pgd))
1139                         stage2_wp_puds(pgd, addr, next);
1140         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1141 }
1142
1143 /**
1144  * kvm_mmu_wp_memory_region() - write protect stage 2 entries for memory slot
1145  * @kvm:        The KVM pointer
1146  * @slot:       The memory slot to write protect
1147  *
1148  * Called to start logging dirty pages after memory region
1149  * KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES operation is called. After this function returns
1150  * all present PMD and PTEs are write protected in the memory region.
1151  * Afterwards read of dirty page log can be called.
1152  *
1153  * Acquires kvm_mmu_lock. Called with kvm->slots_lock mutex acquired,
1154  * serializing operations for VM memory regions.
1155  */
1156 void kvm_mmu_wp_memory_region(struct kvm *kvm, int slot)
1157 {
1158         struct kvm_memory_slot *memslot = id_to_memslot(kvm->memslots, slot);
1159         phys_addr_t start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1160         phys_addr_t end = (memslot->base_gfn + memslot->npages) << PAGE_SHIFT;
1161
1162         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1163         stage2_wp_range(kvm, start, end);
1164         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1165         kvm_flush_remote_tlbs(kvm);
1166 }
1167
1168 /**
1169  * kvm_mmu_write_protect_pt_masked() - write protect dirty pages
1170  * @kvm:        The KVM pointer
1171  * @slot:       The memory slot associated with mask
1172  * @gfn_offset: The gfn offset in memory slot
1173  * @mask:       The mask of dirty pages at offset 'gfn_offset' in this memory
1174  *              slot to be write protected
1175  *
1176  * Walks bits set in mask write protects the associated pte's. Caller must
1177  * acquire kvm_mmu_lock.
1178  */
1179 static void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
1180                 struct kvm_memory_slot *slot,
1181                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
1182 {
1183         phys_addr_t base_gfn = slot->base_gfn + gfn_offset;
1184         phys_addr_t start = (base_gfn +  __ffs(mask)) << PAGE_SHIFT;
1185         phys_addr_t end = (base_gfn + __fls(mask) + 1) << PAGE_SHIFT;
1186
1187         stage2_wp_range(kvm, start, end);
1188 }
1189
1190 /*
1191  * kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked - enable dirty logging for selected
1192  * dirty pages.
1193  *
1194  * It calls kvm_mmu_write_protect_pt_masked to write protect selected pages to
1195  * enable dirty logging for them.
1196  */
1197 void kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
1198                 struct kvm_memory_slot *slot,
1199                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
1200 {
1201         kvm_mmu_write_protect_pt_masked(kvm, slot, gfn_offset, mask);
1202 }
1203
1204 static void coherent_cache_guest_page(struct kvm_vcpu *vcpu, pfn_t pfn,
1205                                       unsigned long size, bool uncached)
1206 {
1207         __coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, size, uncached);
1208 }
1209
1210 static int user_mem_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa,
1211                           struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long hva,
1212                           unsigned long fault_status)
1213 {
1214         int ret;
1215         bool write_fault, writable, hugetlb = false, force_pte = false;
1216         unsigned long mmu_seq;
1217         gfn_t gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1218         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
1219         struct kvm_mmu_memory_cache *memcache = &vcpu->arch.mmu_page_cache;
1220         struct vm_area_struct *vma;
1221         pfn_t pfn;
1222         pgprot_t mem_type = PAGE_S2;
1223         bool fault_ipa_uncached;
1224         bool logging_active = memslot_is_logging(memslot);
1225         unsigned long flags = 0;
1226
1227         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1228         if (fault_status == FSC_PERM && !write_fault) {
1229                 kvm_err("Unexpected L2 read permission error\n");
1230                 return -EFAULT;
1231         }
1232
1233         /* Let's check if we will get back a huge page backed by hugetlbfs */
1234         down_read(&current->mm->mmap_sem);
1235         vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, hva + 1);
1236         if (unlikely(!vma)) {
1237                 kvm_err("Failed to find VMA for hva 0x%lx\n", hva);
1238                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
1239                 return -EFAULT;
1240         }
1241
1242         if (is_vm_hugetlb_page(vma) && !logging_active) {
1243                 hugetlb = true;
1244                 gfn = (fault_ipa & PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT;
1245         } else {
1246                 /*
1247                  * Pages belonging to memslots that don't have the same
1248                  * alignment for userspace and IPA cannot be mapped using
1249                  * block descriptors even if the pages belong to a THP for
1250                  * the process, because the stage-2 block descriptor will
1251                  * cover more than a single THP and we loose atomicity for
1252                  * unmapping, updates, and splits of the THP or other pages
1253                  * in the stage-2 block range.
1254                  */
1255                 if ((memslot->userspace_addr & ~PMD_MASK) !=
1256                     ((memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT) & ~PMD_MASK))
1257                         force_pte = true;
1258         }
1259         up_read(&current->mm->mmap_sem);
1260
1261         /* We need minimum second+third level pages */
1262         ret = mmu_topup_memory_cache(memcache, KVM_MMU_CACHE_MIN_PAGES,
1263                                      KVM_NR_MEM_OBJS);
1264         if (ret)
1265                 return ret;
1266
1267         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
1268         /*
1269          * Ensure the read of mmu_notifier_seq happens before we call
1270          * gfn_to_pfn_prot (which calls get_user_pages), so that we don't risk
1271          * the page we just got a reference to gets unmapped before we have a
1272          * chance to grab the mmu_lock, which ensure that if the page gets
1273          * unmapped afterwards, the call to kvm_unmap_hva will take it away
1274          * from us again properly. This smp_rmb() interacts with the smp_wmb()
1275          * in kvm_mmu_notifier_invalidate_<page|range_end>.
1276          */
1277         smp_rmb();
1278
1279         pfn = gfn_to_pfn_prot(kvm, gfn, write_fault, &writable);
1280         if (is_error_pfn(pfn))
1281                 return -EFAULT;
1282
1283         if (kvm_is_device_pfn(pfn)) {
1284                 mem_type = PAGE_S2_DEVICE;
1285                 flags |= KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP;
1286         } else if (logging_active) {
1287                 /*
1288                  * Faults on pages in a memslot with logging enabled
1289                  * should not be mapped with huge pages (it introduces churn
1290                  * and performance degradation), so force a pte mapping.
1291                  */
1292                 force_pte = true;
1293                 flags |= KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE;
1294
1295                 /*
1296                  * Only actually map the page as writable if this was a write
1297                  * fault.
1298                  */
1299                 if (!write_fault)
1300                         writable = false;
1301         }
1302
1303         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1304         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
1305                 goto out_unlock;
1306
1307         if (!hugetlb && !force_pte)
1308                 hugetlb = transparent_hugepage_adjust(&pfn, &fault_ipa);
1309
1310         fault_ipa_uncached = memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INCOHERENT;
1311
1312         if (hugetlb) {
1313                 pmd_t new_pmd = pfn_pmd(pfn, mem_type);
1314                 new_pmd = pmd_mkhuge(new_pmd);
1315                 if (writable) {
1316                         kvm_set_s2pmd_writable(&new_pmd);
1317                         kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1318                 }
1319                 coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, PMD_SIZE, fault_ipa_uncached);
1320                 ret = stage2_set_pmd_huge(kvm, memcache, fault_ipa, &new_pmd);
1321         } else {
1322                 pte_t new_pte = pfn_pte(pfn, mem_type);
1323
1324                 if (writable) {
1325                         kvm_set_s2pte_writable(&new_pte);
1326                         kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1327                         mark_page_dirty(kvm, gfn);
1328                 }
1329                 coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, PAGE_SIZE, fault_ipa_uncached);
1330                 ret = stage2_set_pte(kvm, memcache, fault_ipa, &new_pte, flags);
1331         }
1332
1333 out_unlock:
1334         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1335         kvm_set_pfn_accessed(pfn);
1336         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1337         return ret;
1338 }
1339
1340 /*
1341  * Resolve the access fault by making the page young again.
1342  * Note that because the faulting entry is guaranteed not to be
1343  * cached in the TLB, we don't need to invalidate anything.
1344  */
1345 static void handle_access_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa)
1346 {
1347         pmd_t *pmd;
1348         pte_t *pte;
1349         pfn_t pfn;
1350         bool pfn_valid = false;
1351
1352         trace_kvm_access_fault(fault_ipa);
1353
1354         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1355
1356         pmd = stage2_get_pmd(vcpu->kvm, NULL, fault_ipa);
1357         if (!pmd || pmd_none(*pmd))     /* Nothing there */
1358                 goto out;
1359
1360         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {       /* THP, HugeTLB */
1361                 *pmd = pmd_mkyoung(*pmd);
1362                 pfn = pmd_pfn(*pmd);
1363                 pfn_valid = true;
1364                 goto out;
1365         }
1366
1367         pte = pte_offset_kernel(pmd, fault_ipa);
1368         if (pte_none(*pte))             /* Nothing there either */
1369                 goto out;
1370
1371         *pte = pte_mkyoung(*pte);       /* Just a page... */
1372         pfn = pte_pfn(*pte);
1373         pfn_valid = true;
1374 out:
1375         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1376         if (pfn_valid)
1377                 kvm_set_pfn_accessed(pfn);
1378 }
1379
1380 /**
1381  * kvm_handle_guest_abort - handles all 2nd stage aborts
1382  * @vcpu:       the VCPU pointer
1383  * @run:        the kvm_run structure
1384  *
1385  * Any abort that gets to the host is almost guaranteed to be caused by a
1386  * missing second stage translation table entry, which can mean that either the
1387  * guest simply needs more memory and we must allocate an appropriate page or it
1388  * can mean that the guest tried to access I/O memory, which is emulated by user
1389  * space. The distinction is based on the IPA causing the fault and whether this
1390  * memory region has been registered as standard RAM by user space.
1391  */
1392 int kvm_handle_guest_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run)
1393 {
1394         unsigned long fault_status;
1395         phys_addr_t fault_ipa;
1396         struct kvm_memory_slot *memslot;
1397         unsigned long hva;
1398         bool is_iabt, write_fault, writable;
1399         gfn_t gfn;
1400         int ret, idx;
1401
1402         is_iabt = kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu);
1403         fault_ipa = kvm_vcpu_get_fault_ipa(vcpu);
1404
1405         trace_kvm_guest_fault(*vcpu_pc(vcpu), kvm_vcpu_get_hsr(vcpu),
1406                               kvm_vcpu_get_hfar(vcpu), fault_ipa);
1407
1408         /* Check the stage-2 fault is trans. fault or write fault */
1409         fault_status = kvm_vcpu_trap_get_fault_type(vcpu);
1410         if (fault_status != FSC_FAULT && fault_status != FSC_PERM &&
1411             fault_status != FSC_ACCESS) {
1412                 kvm_err("Unsupported FSC: EC=%#x xFSC=%#lx ESR_EL2=%#lx\n",
1413                         kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu),
1414                         (unsigned long)kvm_vcpu_trap_get_fault(vcpu),
1415                         (unsigned long)kvm_vcpu_get_hsr(vcpu));
1416                 return -EFAULT;
1417         }
1418
1419         idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
1420
1421         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1422         memslot = gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gfn);
1423         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(memslot, gfn, &writable);
1424         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1425         if (kvm_is_error_hva(hva) || (write_fault && !writable)) {
1426                 if (is_iabt) {
1427                         /* Prefetch Abort on I/O address */
1428                         kvm_inject_pabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1429                         ret = 1;
1430                         goto out_unlock;
1431                 }
1432
1433                 /*
1434                  * The IPA is reported as [MAX:12], so we need to
1435                  * complement it with the bottom 12 bits from the
1436                  * faulting VA. This is always 12 bits, irrespective
1437                  * of the page size.
1438                  */
1439                 fault_ipa |= kvm_vcpu_get_hfar(vcpu) & ((1 << 12) - 1);
1440                 ret = io_mem_abort(vcpu, run, fault_ipa);
1441                 goto out_unlock;
1442         }
1443
1444         /* Userspace should not be able to register out-of-bounds IPAs */
1445         VM_BUG_ON(fault_ipa >= KVM_PHYS_SIZE);
1446
1447         if (fault_status == FSC_ACCESS) {
1448                 handle_access_fault(vcpu, fault_ipa);
1449                 ret = 1;
1450                 goto out_unlock;
1451         }
1452
1453         ret = user_mem_abort(vcpu, fault_ipa, memslot, hva, fault_status);
1454         if (ret == 0)
1455                 ret = 1;
1456 out_unlock:
1457         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, idx);
1458         return ret;
1459 }
1460
1461 static int handle_hva_to_gpa(struct kvm *kvm,
1462                              unsigned long start,
1463                              unsigned long end,
1464                              int (*handler)(struct kvm *kvm,
1465                                             gpa_t gpa, void *data),
1466                              void *data)
1467 {
1468         struct kvm_memslots *slots;
1469         struct kvm_memory_slot *memslot;
1470         int ret = 0;
1471
1472         slots = kvm_memslots(kvm);
1473
1474         /* we only care about the pages that the guest sees */
1475         kvm_for_each_memslot(memslot, slots) {
1476                 unsigned long hva_start, hva_end;
1477                 gfn_t gfn, gfn_end;
1478
1479                 hva_start = max(start, memslot->userspace_addr);
1480                 hva_end = min(end, memslot->userspace_addr +
1481                                         (memslot->npages << PAGE_SHIFT));
1482                 if (hva_start >= hva_end)
1483                         continue;
1484
1485                 /*
1486                  * {gfn(page) | page intersects with [hva_start, hva_end)} =
1487                  * {gfn_start, gfn_start+1, ..., gfn_end-1}.
1488                  */
1489                 gfn = hva_to_gfn_memslot(hva_start, memslot);
1490                 gfn_end = hva_to_gfn_memslot(hva_end + PAGE_SIZE - 1, memslot);
1491
1492                 for (; gfn < gfn_end; ++gfn) {
1493                         gpa_t gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1494                         ret |= handler(kvm, gpa, data);
1495                 }
1496         }
1497
1498         return ret;
1499 }
1500
1501 static int kvm_unmap_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1502 {
1503         unmap_stage2_range(kvm, gpa, PAGE_SIZE);
1504         return 0;
1505 }
1506
1507 int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1508 {
1509         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
1510
1511         if (!kvm->arch.pgd)
1512                 return 0;
1513
1514         trace_kvm_unmap_hva(hva);
1515         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_unmap_hva_handler, NULL);
1516         return 0;
1517 }
1518
1519 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm,
1520                         unsigned long start, unsigned long end)
1521 {
1522         if (!kvm->arch.pgd)
1523                 return 0;
1524
1525         trace_kvm_unmap_hva_range(start, end);
1526         handle_hva_to_gpa(kvm, start, end, &kvm_unmap_hva_handler, NULL);
1527         return 0;
1528 }
1529
1530 static int kvm_set_spte_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1531 {
1532         pte_t *pte = (pte_t *)data;
1533
1534         /*
1535          * We can always call stage2_set_pte with KVM_S2PTE_FLAG_LOGGING_ACTIVE
1536          * flag clear because MMU notifiers will have unmapped a huge PMD before
1537          * calling ->change_pte() (which in turn calls kvm_set_spte_hva()) and
1538          * therefore stage2_set_pte() never needs to clear out a huge PMD
1539          * through this calling path.
1540          */
1541         stage2_set_pte(kvm, NULL, gpa, pte, 0);
1542         return 0;
1543 }
1544
1545
1546 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte)
1547 {
1548         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
1549         pte_t stage2_pte;
1550
1551         if (!kvm->arch.pgd)
1552                 return;
1553
1554         trace_kvm_set_spte_hva(hva);
1555         stage2_pte = pfn_pte(pte_pfn(pte), PAGE_S2);
1556         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_set_spte_handler, &stage2_pte);
1557 }
1558
1559 static int kvm_age_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1560 {
1561         pmd_t *pmd;
1562         pte_t *pte;
1563
1564         pmd = stage2_get_pmd(kvm, NULL, gpa);
1565         if (!pmd || pmd_none(*pmd))     /* Nothing there */
1566                 return 0;
1567
1568         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {       /* THP, HugeTLB */
1569                 if (pmd_young(*pmd)) {
1570                         *pmd = pmd_mkold(*pmd);
1571                         return 1;
1572                 }
1573
1574                 return 0;
1575         }
1576
1577         pte = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
1578         if (pte_none(*pte))
1579                 return 0;
1580
1581         if (pte_young(*pte)) {
1582                 *pte = pte_mkold(*pte); /* Just a page... */
1583                 return 1;
1584         }
1585
1586         return 0;
1587 }
1588
1589 static int kvm_test_age_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1590 {
1591         pmd_t *pmd;
1592         pte_t *pte;
1593
1594         pmd = stage2_get_pmd(kvm, NULL, gpa);
1595         if (!pmd || pmd_none(*pmd))     /* Nothing there */
1596                 return 0;
1597
1598         if (kvm_pmd_huge(*pmd))         /* THP, HugeTLB */
1599                 return pmd_young(*pmd);
1600
1601         pte = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
1602         if (!pte_none(*pte))            /* Just a page... */
1603                 return pte_young(*pte);
1604
1605         return 0;
1606 }
1607
1608 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end)
1609 {
1610         trace_kvm_age_hva(start, end);
1611         return handle_hva_to_gpa(kvm, start, end, kvm_age_hva_handler, NULL);
1612 }
1613
1614 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1615 {
1616         trace_kvm_test_age_hva(hva);
1617         return handle_hva_to_gpa(kvm, hva, hva, kvm_test_age_hva_handler, NULL);
1618 }
1619
1620 void kvm_mmu_free_memory_caches(struct kvm_vcpu *vcpu)
1621 {
1622         mmu_free_memory_cache(&vcpu->arch.mmu_page_cache);
1623 }
1624
1625 phys_addr_t kvm_mmu_get_httbr(void)
1626 {
1627         if (__kvm_cpu_uses_extended_idmap())
1628                 return virt_to_phys(merged_hyp_pgd);
1629         else
1630                 return virt_to_phys(hyp_pgd);
1631 }
1632
1633 phys_addr_t kvm_mmu_get_boot_httbr(void)
1634 {
1635         if (__kvm_cpu_uses_extended_idmap())
1636                 return virt_to_phys(merged_hyp_pgd);
1637         else
1638                 return virt_to_phys(boot_hyp_pgd);
1639 }
1640
1641 phys_addr_t kvm_get_idmap_vector(void)
1642 {
1643         return hyp_idmap_vector;
1644 }
1645
1646 int kvm_mmu_init(void)
1647 {
1648         int err;
1649
1650         hyp_idmap_start = kvm_virt_to_phys(__hyp_idmap_text_start);
1651         hyp_idmap_end = kvm_virt_to_phys(__hyp_idmap_text_end);
1652         hyp_idmap_vector = kvm_virt_to_phys(__kvm_hyp_init);
1653
1654         /*
1655          * We rely on the linker script to ensure at build time that the HYP
1656          * init code does not cross a page boundary.
1657          */
1658         BUG_ON((hyp_idmap_start ^ (hyp_idmap_end - 1)) & PAGE_MASK);
1659
1660         hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, hyp_pgd_order);
1661         boot_hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, hyp_pgd_order);
1662
1663         if (!hyp_pgd || !boot_hyp_pgd) {
1664                 kvm_err("Hyp mode PGD not allocated\n");
1665                 err = -ENOMEM;
1666                 goto out;
1667         }
1668
1669         /* Create the idmap in the boot page tables */
1670         err =   __create_hyp_mappings(boot_hyp_pgd,
1671                                       hyp_idmap_start, hyp_idmap_end,
1672                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1673                                       PAGE_HYP);
1674
1675         if (err) {
1676                 kvm_err("Failed to idmap %lx-%lx\n",
1677                         hyp_idmap_start, hyp_idmap_end);
1678                 goto out;
1679         }
1680
1681         if (__kvm_cpu_uses_extended_idmap()) {
1682                 merged_hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1683                 if (!merged_hyp_pgd) {
1684                         kvm_err("Failed to allocate extra HYP pgd\n");
1685                         goto out;
1686                 }
1687                 __kvm_extend_hypmap(boot_hyp_pgd, hyp_pgd, merged_hyp_pgd,
1688                                     hyp_idmap_start);
1689                 return 0;
1690         }
1691
1692         /* Map the very same page at the trampoline VA */
1693         err =   __create_hyp_mappings(boot_hyp_pgd,
1694                                       TRAMPOLINE_VA, TRAMPOLINE_VA + PAGE_SIZE,
1695                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1696                                       PAGE_HYP);
1697         if (err) {
1698                 kvm_err("Failed to map trampoline @%lx into boot HYP pgd\n",
1699                         TRAMPOLINE_VA);
1700                 goto out;
1701         }
1702
1703         /* Map the same page again into the runtime page tables */
1704         err =   __create_hyp_mappings(hyp_pgd,
1705                                       TRAMPOLINE_VA, TRAMPOLINE_VA + PAGE_SIZE,
1706                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1707                                       PAGE_HYP);
1708         if (err) {
1709                 kvm_err("Failed to map trampoline @%lx into runtime HYP pgd\n",
1710                         TRAMPOLINE_VA);
1711                 goto out;
1712         }
1713
1714         return 0;
1715 out:
1716         free_hyp_pgds();
1717         return err;
1718 }
1719
1720 void kvm_arch_commit_memory_region(struct kvm *kvm,
1721                                    struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1722                                    const struct kvm_memory_slot *old,
1723                                    enum kvm_mr_change change)
1724 {
1725         /*
1726          * At this point memslot has been committed and there is an
1727          * allocated dirty_bitmap[], dirty pages will be be tracked while the
1728          * memory slot is write protected.
1729          */
1730         if (change != KVM_MR_DELETE && mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES)
1731                 kvm_mmu_wp_memory_region(kvm, mem->slot);
1732 }
1733
1734 int kvm_arch_prepare_memory_region(struct kvm *kvm,
1735                                    struct kvm_memory_slot *memslot,
1736                                    struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1737                                    enum kvm_mr_change change)
1738 {
1739         hva_t hva = mem->userspace_addr;
1740         hva_t reg_end = hva + mem->memory_size;
1741         bool writable = !(mem->flags & KVM_MEM_READONLY);
1742         int ret = 0;
1743
1744         if (change != KVM_MR_CREATE && change != KVM_MR_MOVE &&
1745                         change != KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1746                 return 0;
1747
1748         /*
1749          * Prevent userspace from creating a memory region outside of the IPA
1750          * space addressable by the KVM guest IPA space.
1751          */
1752         if (memslot->base_gfn + memslot->npages >=
1753             (KVM_PHYS_SIZE >> PAGE_SHIFT))
1754                 return -EFAULT;
1755
1756         /*
1757          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
1758          * between them, so iterate over all of them to find out if we can map
1759          * any of them right now.
1760          *
1761          *     +--------------------------------------------+
1762          * +---------------+----------------+   +----------------+
1763          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
1764          * +---------------+----------------+   +----------------+
1765          *     |               memory region                |
1766          *     +--------------------------------------------+
1767          */
1768         do {
1769                 struct vm_area_struct *vma = find_vma(current->mm, hva);
1770                 hva_t vm_start, vm_end;
1771
1772                 if (!vma || vma->vm_start >= reg_end)
1773                         break;
1774
1775                 /*
1776                  * Mapping a read-only VMA is only allowed if the
1777                  * memory region is configured as read-only.
1778                  */
1779                 if (writable && !(vma->vm_flags & VM_WRITE)) {
1780                         ret = -EPERM;
1781                         break;
1782                 }
1783
1784                 /*
1785                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
1786                  */
1787                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
1788                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
1789
1790                 if (vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
1791                         gpa_t gpa = mem->guest_phys_addr +
1792                                     (vm_start - mem->userspace_addr);
1793                         phys_addr_t pa = (vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT) +
1794                                          vm_start - vma->vm_start;
1795
1796                         /* IO region dirty page logging not allowed */
1797                         if (memslot->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES)
1798                                 return -EINVAL;
1799
1800                         ret = kvm_phys_addr_ioremap(kvm, gpa, pa,
1801                                                     vm_end - vm_start,
1802                                                     writable);
1803                         if (ret)
1804                                 break;
1805                 }
1806                 hva = vm_end;
1807         } while (hva < reg_end);
1808
1809         if (change == KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1810                 return ret;
1811
1812         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1813         if (ret)
1814                 unmap_stage2_range(kvm, mem->guest_phys_addr, mem->memory_size);
1815         else
1816                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
1817         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1818         return ret;
1819 }
1820
1821 void kvm_arch_free_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *free,
1822                            struct kvm_memory_slot *dont)
1823 {
1824 }
1825
1826 int kvm_arch_create_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot,
1827                             unsigned long npages)
1828 {
1829         /*
1830          * Readonly memslots are not incoherent with the caches by definition,
1831          * but in practice, they are used mostly to emulate ROMs or NOR flashes
1832          * that the guest may consider devices and hence map as uncached.
1833          * To prevent incoherency issues in these cases, tag all readonly
1834          * regions as incoherent.
1835          */
1836         if (slot->flags & KVM_MEM_READONLY)
1837                 slot->flags |= KVM_MEMSLOT_INCOHERENT;
1838         return 0;
1839 }
1840
1841 void kvm_arch_memslots_updated(struct kvm *kvm)
1842 {
1843 }
1844
1845 void kvm_arch_flush_shadow_all(struct kvm *kvm)
1846 {
1847 }
1848
1849 void kvm_arch_flush_shadow_memslot(struct kvm *kvm,
1850                                    struct kvm_memory_slot *slot)
1851 {
1852         gpa_t gpa = slot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1853         phys_addr_t size = slot->npages << PAGE_SHIFT;
1854
1855         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1856         unmap_stage2_range(kvm, gpa, size);
1857         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1858 }
1859
1860 /*
1861  * See note at ARMv7 ARM B1.14.4 (TL;DR: S/W ops are not easily virtualized).
1862  *
1863  * Main problems:
1864  * - S/W ops are local to a CPU (not broadcast)
1865  * - We have line migration behind our back (speculation)
1866  * - System caches don't support S/W at all (damn!)
1867  *
1868  * In the face of the above, the best we can do is to try and convert
1869  * S/W ops to VA ops. Because the guest is not allowed to infer the
1870  * S/W to PA mapping, it can only use S/W to nuke the whole cache,
1871  * which is a rather good thing for us.
1872  *
1873  * Also, it is only used when turning caches on/off ("The expected
1874  * usage of the cache maintenance instructions that operate by set/way
1875  * is associated with the cache maintenance instructions associated
1876  * with the powerdown and powerup of caches, if this is required by
1877  * the implementation.").
1878  *
1879  * We use the following policy:
1880  *
1881  * - If we trap a S/W operation, we enable VM trapping to detect
1882  *   caches being turned on/off, and do a full clean.
1883  *
1884  * - We flush the caches on both caches being turned on and off.
1885  *
1886  * - Once the caches are enabled, we stop trapping VM ops.
1887  */
1888 void kvm_set_way_flush(struct kvm_vcpu *vcpu)
1889 {
1890         unsigned long hcr = vcpu_get_hcr(vcpu);
1891
1892         /*
1893          * If this is the first time we do a S/W operation
1894          * (i.e. HCR_TVM not set) flush the whole memory, and set the
1895          * VM trapping.
1896          *
1897          * Otherwise, rely on the VM trapping to wait for the MMU +
1898          * Caches to be turned off. At that point, we'll be able to
1899          * clean the caches again.
1900          */
1901         if (!(hcr & HCR_TVM)) {
1902                 trace_kvm_set_way_flush(*vcpu_pc(vcpu),
1903                                         vcpu_has_cache_enabled(vcpu));
1904                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1905                 vcpu_set_hcr(vcpu, hcr | HCR_TVM);
1906         }
1907 }
1908
1909 void kvm_toggle_cache(struct kvm_vcpu *vcpu, bool was_enabled)
1910 {
1911         bool now_enabled = vcpu_has_cache_enabled(vcpu);
1912
1913         /*
1914          * If switching the MMU+caches on, need to invalidate the caches.
1915          * If switching it off, need to clean the caches.
1916          * Clean + invalidate does the trick always.
1917          */
1918         if (now_enabled != was_enabled)
1919                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1920
1921         /* Caches are now on, stop trapping VM ops (until a S/W op) */
1922         if (now_enabled)
1923                 vcpu_set_hcr(vcpu, vcpu_get_hcr(vcpu) & ~HCR_TVM);
1924
1925         trace_kvm_toggle_cache(*vcpu_pc(vcpu), was_enabled, now_enabled);
1926 }