Upgrade to 4.4.50-rt62
[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 static bool kvm_is_device_pfn(unsigned long pfn)
102 {
103         return !pfn_valid(pfn);
104 }
105
106 /**
107  * stage2_dissolve_pmd() - clear and flush huge PMD entry
108  * @kvm:        pointer to kvm structure.
109  * @addr:       IPA
110  * @pmd:        pmd pointer for IPA
111  *
112  * Function clears a PMD entry, flushes addr 1st and 2nd stage TLBs. Marks all
113  * pages in the range dirty.
114  */
115 static void stage2_dissolve_pmd(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr, pmd_t *pmd)
116 {
117         if (!kvm_pmd_huge(*pmd))
118                 return;
119
120         pmd_clear(pmd);
121         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
122         put_page(virt_to_page(pmd));
123 }
124
125 static int mmu_topup_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
126                                   int min, int max)
127 {
128         void *page;
129
130         BUG_ON(max > KVM_NR_MEM_OBJS);
131         if (cache->nobjs >= min)
132                 return 0;
133         while (cache->nobjs < max) {
134                 page = (void *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
135                 if (!page)
136                         return -ENOMEM;
137                 cache->objects[cache->nobjs++] = page;
138         }
139         return 0;
140 }
141
142 static void mmu_free_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *mc)
143 {
144         while (mc->nobjs)
145                 free_page((unsigned long)mc->objects[--mc->nobjs]);
146 }
147
148 static void *mmu_memory_cache_alloc(struct kvm_mmu_memory_cache *mc)
149 {
150         void *p;
151
152         BUG_ON(!mc || !mc->nobjs);
153         p = mc->objects[--mc->nobjs];
154         return p;
155 }
156
157 static void clear_pgd_entry(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd, phys_addr_t addr)
158 {
159         pud_t *pud_table __maybe_unused = pud_offset(pgd, 0);
160         pgd_clear(pgd);
161         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
162         pud_free(NULL, pud_table);
163         put_page(virt_to_page(pgd));
164 }
165
166 static void clear_pud_entry(struct kvm *kvm, pud_t *pud, phys_addr_t addr)
167 {
168         pmd_t *pmd_table = pmd_offset(pud, 0);
169         VM_BUG_ON(pud_huge(*pud));
170         pud_clear(pud);
171         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
172         pmd_free(NULL, pmd_table);
173         put_page(virt_to_page(pud));
174 }
175
176 static void clear_pmd_entry(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd, phys_addr_t addr)
177 {
178         pte_t *pte_table = pte_offset_kernel(pmd, 0);
179         VM_BUG_ON(kvm_pmd_huge(*pmd));
180         pmd_clear(pmd);
181         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
182         pte_free_kernel(NULL, pte_table);
183         put_page(virt_to_page(pmd));
184 }
185
186 /*
187  * Unmapping vs dcache management:
188  *
189  * If a guest maps certain memory pages as uncached, all writes will
190  * bypass the data cache and go directly to RAM.  However, the CPUs
191  * can still speculate reads (not writes) and fill cache lines with
192  * data.
193  *
194  * Those cache lines will be *clean* cache lines though, so a
195  * clean+invalidate operation is equivalent to an invalidate
196  * operation, because no cache lines are marked dirty.
197  *
198  * Those clean cache lines could be filled prior to an uncached write
199  * by the guest, and the cache coherent IO subsystem would therefore
200  * end up writing old data to disk.
201  *
202  * This is why right after unmapping a page/section and invalidating
203  * the corresponding TLBs, we call kvm_flush_dcache_p*() to make sure
204  * the IO subsystem will never hit in the cache.
205  */
206 static void unmap_ptes(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
207                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
208 {
209         phys_addr_t start_addr = addr;
210         pte_t *pte, *start_pte;
211
212         start_pte = pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
213         do {
214                 if (!pte_none(*pte)) {
215                         pte_t old_pte = *pte;
216
217                         kvm_set_pte(pte, __pte(0));
218                         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
219
220                         /* No need to invalidate the cache for device mappings */
221                         if (!kvm_is_device_pfn(pte_pfn(old_pte)))
222                                 kvm_flush_dcache_pte(old_pte);
223
224                         put_page(virt_to_page(pte));
225                 }
226         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
227
228         if (kvm_pte_table_empty(kvm, start_pte))
229                 clear_pmd_entry(kvm, pmd, start_addr);
230 }
231
232 static void unmap_pmds(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
233                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
234 {
235         phys_addr_t next, start_addr = addr;
236         pmd_t *pmd, *start_pmd;
237
238         start_pmd = pmd = pmd_offset(pud, addr);
239         do {
240                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
241                 if (!pmd_none(*pmd)) {
242                         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {
243                                 pmd_t old_pmd = *pmd;
244
245                                 pmd_clear(pmd);
246                                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
247
248                                 kvm_flush_dcache_pmd(old_pmd);
249
250                                 put_page(virt_to_page(pmd));
251                         } else {
252                                 unmap_ptes(kvm, pmd, addr, next);
253                         }
254                 }
255         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
256
257         if (kvm_pmd_table_empty(kvm, start_pmd))
258                 clear_pud_entry(kvm, pud, start_addr);
259 }
260
261 static void unmap_puds(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd,
262                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
263 {
264         phys_addr_t next, start_addr = addr;
265         pud_t *pud, *start_pud;
266
267         start_pud = pud = pud_offset(pgd, addr);
268         do {
269                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
270                 if (!pud_none(*pud)) {
271                         if (pud_huge(*pud)) {
272                                 pud_t old_pud = *pud;
273
274                                 pud_clear(pud);
275                                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
276
277                                 kvm_flush_dcache_pud(old_pud);
278
279                                 put_page(virt_to_page(pud));
280                         } else {
281                                 unmap_pmds(kvm, pud, addr, next);
282                         }
283                 }
284         } while (pud++, addr = next, addr != end);
285
286         if (kvm_pud_table_empty(kvm, start_pud))
287                 clear_pgd_entry(kvm, pgd, start_addr);
288 }
289
290
291 static void unmap_range(struct kvm *kvm, pgd_t *pgdp,
292                         phys_addr_t start, u64 size)
293 {
294         pgd_t *pgd;
295         phys_addr_t addr = start, end = start + size;
296         phys_addr_t next;
297
298         pgd = pgdp + kvm_pgd_index(addr);
299         do {
300                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
301                 if (!pgd_none(*pgd))
302                         unmap_puds(kvm, pgd, addr, next);
303         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
304 }
305
306 static void stage2_flush_ptes(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
307                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
308 {
309         pte_t *pte;
310
311         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
312         do {
313                 if (!pte_none(*pte) && !kvm_is_device_pfn(pte_pfn(*pte)))
314                         kvm_flush_dcache_pte(*pte);
315         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
316 }
317
318 static void stage2_flush_pmds(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
319                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
320 {
321         pmd_t *pmd;
322         phys_addr_t next;
323
324         pmd = pmd_offset(pud, addr);
325         do {
326                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
327                 if (!pmd_none(*pmd)) {
328                         if (kvm_pmd_huge(*pmd))
329                                 kvm_flush_dcache_pmd(*pmd);
330                         else
331                                 stage2_flush_ptes(kvm, pmd, addr, next);
332                 }
333         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
334 }
335
336 static void stage2_flush_puds(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd,
337                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
338 {
339         pud_t *pud;
340         phys_addr_t next;
341
342         pud = pud_offset(pgd, addr);
343         do {
344                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
345                 if (!pud_none(*pud)) {
346                         if (pud_huge(*pud))
347                                 kvm_flush_dcache_pud(*pud);
348                         else
349                                 stage2_flush_pmds(kvm, pud, addr, next);
350                 }
351         } while (pud++, addr = next, addr != end);
352 }
353
354 static void stage2_flush_memslot(struct kvm *kvm,
355                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
356 {
357         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
358         phys_addr_t end = addr + PAGE_SIZE * memslot->npages;
359         phys_addr_t next;
360         pgd_t *pgd;
361
362         pgd = kvm->arch.pgd + kvm_pgd_index(addr);
363         do {
364                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
365                 stage2_flush_puds(kvm, pgd, addr, next);
366         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
367 }
368
369 /**
370  * stage2_flush_vm - Invalidate cache for pages mapped in stage 2
371  * @kvm: The struct kvm pointer
372  *
373  * Go through the stage 2 page tables and invalidate any cache lines
374  * backing memory already mapped to the VM.
375  */
376 static void stage2_flush_vm(struct kvm *kvm)
377 {
378         struct kvm_memslots *slots;
379         struct kvm_memory_slot *memslot;
380         int idx;
381
382         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
383         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
384
385         slots = kvm_memslots(kvm);
386         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
387                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
388
389         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
390         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
391 }
392
393 /**
394  * free_boot_hyp_pgd - free HYP boot page tables
395  *
396  * Free the HYP boot page tables. The bounce page is also freed.
397  */
398 void free_boot_hyp_pgd(void)
399 {
400         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
401
402         if (boot_hyp_pgd) {
403                 unmap_range(NULL, boot_hyp_pgd, hyp_idmap_start, PAGE_SIZE);
404                 unmap_range(NULL, boot_hyp_pgd, TRAMPOLINE_VA, PAGE_SIZE);
405                 free_pages((unsigned long)boot_hyp_pgd, hyp_pgd_order);
406                 boot_hyp_pgd = NULL;
407         }
408
409         if (hyp_pgd)
410                 unmap_range(NULL, hyp_pgd, TRAMPOLINE_VA, PAGE_SIZE);
411
412         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
413 }
414
415 /**
416  * free_hyp_pgds - free Hyp-mode page tables
417  *
418  * Assumes hyp_pgd is a page table used strictly in Hyp-mode and
419  * therefore contains either mappings in the kernel memory area (above
420  * PAGE_OFFSET), or device mappings in the vmalloc range (from
421  * VMALLOC_START to VMALLOC_END).
422  *
423  * boot_hyp_pgd should only map two pages for the init code.
424  */
425 void free_hyp_pgds(void)
426 {
427         unsigned long addr;
428
429         free_boot_hyp_pgd();
430
431         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
432
433         if (hyp_pgd) {
434                 for (addr = PAGE_OFFSET; virt_addr_valid(addr); addr += PGDIR_SIZE)
435                         unmap_range(NULL, hyp_pgd, KERN_TO_HYP(addr), PGDIR_SIZE);
436                 for (addr = VMALLOC_START; is_vmalloc_addr((void*)addr); addr += PGDIR_SIZE)
437                         unmap_range(NULL, hyp_pgd, KERN_TO_HYP(addr), PGDIR_SIZE);
438
439                 free_pages((unsigned long)hyp_pgd, hyp_pgd_order);
440                 hyp_pgd = NULL;
441         }
442         if (merged_hyp_pgd) {
443                 clear_page(merged_hyp_pgd);
444                 free_page((unsigned long)merged_hyp_pgd);
445                 merged_hyp_pgd = NULL;
446         }
447
448         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
449 }
450
451 static void create_hyp_pte_mappings(pmd_t *pmd, unsigned long start,
452                                     unsigned long end, unsigned long pfn,
453                                     pgprot_t prot)
454 {
455         pte_t *pte;
456         unsigned long addr;
457
458         addr = start;
459         do {
460                 pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
461                 kvm_set_pte(pte, pfn_pte(pfn, prot));
462                 get_page(virt_to_page(pte));
463                 kvm_flush_dcache_to_poc(pte, sizeof(*pte));
464                 pfn++;
465         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
466 }
467
468 static int create_hyp_pmd_mappings(pud_t *pud, unsigned long start,
469                                    unsigned long end, unsigned long pfn,
470                                    pgprot_t prot)
471 {
472         pmd_t *pmd;
473         pte_t *pte;
474         unsigned long addr, next;
475
476         addr = start;
477         do {
478                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
479
480                 BUG_ON(pmd_sect(*pmd));
481
482                 if (pmd_none(*pmd)) {
483                         pte = pte_alloc_one_kernel(NULL, addr);
484                         if (!pte) {
485                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pte\n");
486                                 return -ENOMEM;
487                         }
488                         pmd_populate_kernel(NULL, pmd, pte);
489                         get_page(virt_to_page(pmd));
490                         kvm_flush_dcache_to_poc(pmd, sizeof(*pmd));
491                 }
492
493                 next = pmd_addr_end(addr, end);
494
495                 create_hyp_pte_mappings(pmd, addr, next, pfn, prot);
496                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
497         } while (addr = next, addr != end);
498
499         return 0;
500 }
501
502 static int create_hyp_pud_mappings(pgd_t *pgd, unsigned long start,
503                                    unsigned long end, unsigned long pfn,
504                                    pgprot_t prot)
505 {
506         pud_t *pud;
507         pmd_t *pmd;
508         unsigned long addr, next;
509         int ret;
510
511         addr = start;
512         do {
513                 pud = pud_offset(pgd, addr);
514
515                 if (pud_none_or_clear_bad(pud)) {
516                         pmd = pmd_alloc_one(NULL, addr);
517                         if (!pmd) {
518                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pmd\n");
519                                 return -ENOMEM;
520                         }
521                         pud_populate(NULL, pud, pmd);
522                         get_page(virt_to_page(pud));
523                         kvm_flush_dcache_to_poc(pud, sizeof(*pud));
524                 }
525
526                 next = pud_addr_end(addr, end);
527                 ret = create_hyp_pmd_mappings(pud, addr, next, pfn, prot);
528                 if (ret)
529                         return ret;
530                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
531         } while (addr = next, addr != end);
532
533         return 0;
534 }
535
536 static int __create_hyp_mappings(pgd_t *pgdp,
537                                  unsigned long start, unsigned long end,
538                                  unsigned long pfn, pgprot_t prot)
539 {
540         pgd_t *pgd;
541         pud_t *pud;
542         unsigned long addr, next;
543         int err = 0;
544
545         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
546         addr = start & PAGE_MASK;
547         end = PAGE_ALIGN(end);
548         do {
549                 pgd = pgdp + pgd_index(addr);
550
551                 if (pgd_none(*pgd)) {
552                         pud = pud_alloc_one(NULL, addr);
553                         if (!pud) {
554                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pud\n");
555                                 err = -ENOMEM;
556                                 goto out;
557                         }
558                         pgd_populate(NULL, pgd, pud);
559                         get_page(virt_to_page(pgd));
560                         kvm_flush_dcache_to_poc(pgd, sizeof(*pgd));
561                 }
562
563                 next = pgd_addr_end(addr, end);
564                 err = create_hyp_pud_mappings(pgd, addr, next, pfn, prot);
565                 if (err)
566                         goto out;
567                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
568         } while (addr = next, addr != end);
569 out:
570         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
571         return err;
572 }
573
574 static phys_addr_t kvm_kaddr_to_phys(void *kaddr)
575 {
576         if (!is_vmalloc_addr(kaddr)) {
577                 BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr));
578                 return __pa(kaddr);
579         } else {
580                 return page_to_phys(vmalloc_to_page(kaddr)) +
581                        offset_in_page(kaddr);
582         }
583 }
584
585 /**
586  * create_hyp_mappings - duplicate a kernel virtual address range in Hyp mode
587  * @from:       The virtual kernel start address of the range
588  * @to:         The virtual kernel end address of the range (exclusive)
589  *
590  * The same virtual address as the kernel virtual address is also used
591  * in Hyp-mode mapping (modulo HYP_PAGE_OFFSET) to the same underlying
592  * physical pages.
593  */
594 int create_hyp_mappings(void *from, void *to)
595 {
596         phys_addr_t phys_addr;
597         unsigned long virt_addr;
598         unsigned long start = KERN_TO_HYP((unsigned long)from);
599         unsigned long end = KERN_TO_HYP((unsigned long)to);
600
601         start = start & PAGE_MASK;
602         end = PAGE_ALIGN(end);
603
604         for (virt_addr = start; virt_addr < end; virt_addr += PAGE_SIZE) {
605                 int err;
606
607                 phys_addr = kvm_kaddr_to_phys(from + virt_addr - start);
608                 err = __create_hyp_mappings(hyp_pgd, virt_addr,
609                                             virt_addr + PAGE_SIZE,
610                                             __phys_to_pfn(phys_addr),
611                                             PAGE_HYP);
612                 if (err)
613                         return err;
614         }
615
616         return 0;
617 }
618
619 /**
620  * create_hyp_io_mappings - duplicate a kernel IO mapping into Hyp mode
621  * @from:       The kernel start VA of the range
622  * @to:         The kernel end VA of the range (exclusive)
623  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
624  *
625  * The resulting HYP VA is the same as the kernel VA, modulo
626  * HYP_PAGE_OFFSET.
627  */
628 int create_hyp_io_mappings(void *from, void *to, phys_addr_t phys_addr)
629 {
630         unsigned long start = KERN_TO_HYP((unsigned long)from);
631         unsigned long end = KERN_TO_HYP((unsigned long)to);
632
633         /* Check for a valid kernel IO mapping */
634         if (!is_vmalloc_addr(from) || !is_vmalloc_addr(to - 1))
635                 return -EINVAL;
636
637         return __create_hyp_mappings(hyp_pgd, start, end,
638                                      __phys_to_pfn(phys_addr), PAGE_HYP_DEVICE);
639 }
640
641 /* Free the HW pgd, one page at a time */
642 static void kvm_free_hwpgd(void *hwpgd)
643 {
644         free_pages_exact(hwpgd, kvm_get_hwpgd_size());
645 }
646
647 /* Allocate the HW PGD, making sure that each page gets its own refcount */
648 static void *kvm_alloc_hwpgd(void)
649 {
650         unsigned int size = kvm_get_hwpgd_size();
651
652         return alloc_pages_exact(size, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
653 }
654
655 /**
656  * kvm_alloc_stage2_pgd - allocate level-1 table for stage-2 translation.
657  * @kvm:        The KVM struct pointer for the VM.
658  *
659  * Allocates the 1st level table only of size defined by S2_PGD_ORDER (can
660  * support either full 40-bit input addresses or limited to 32-bit input
661  * addresses). Clears the allocated pages.
662  *
663  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
664  * created, which can only be done once.
665  */
666 int kvm_alloc_stage2_pgd(struct kvm *kvm)
667 {
668         pgd_t *pgd;
669         void *hwpgd;
670
671         if (kvm->arch.pgd != NULL) {
672                 kvm_err("kvm_arch already initialized?\n");
673                 return -EINVAL;
674         }
675
676         hwpgd = kvm_alloc_hwpgd();
677         if (!hwpgd)
678                 return -ENOMEM;
679
680         /* When the kernel uses more levels of page tables than the
681          * guest, we allocate a fake PGD and pre-populate it to point
682          * to the next-level page table, which will be the real
683          * initial page table pointed to by the VTTBR.
684          *
685          * When KVM_PREALLOC_LEVEL==2, we allocate a single page for
686          * the PMD and the kernel will use folded pud.
687          * When KVM_PREALLOC_LEVEL==1, we allocate 2 consecutive PUD
688          * pages.
689          */
690         if (KVM_PREALLOC_LEVEL > 0) {
691                 int i;
692
693                 /*
694                  * Allocate fake pgd for the page table manipulation macros to
695                  * work.  This is not used by the hardware and we have no
696                  * alignment requirement for this allocation.
697                  */
698                 pgd = kmalloc(PTRS_PER_S2_PGD * sizeof(pgd_t),
699                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
700
701                 if (!pgd) {
702                         kvm_free_hwpgd(hwpgd);
703                         return -ENOMEM;
704                 }
705
706                 /* Plug the HW PGD into the fake one. */
707                 for (i = 0; i < PTRS_PER_S2_PGD; i++) {
708                         if (KVM_PREALLOC_LEVEL == 1)
709                                 pgd_populate(NULL, pgd + i,
710                                              (pud_t *)hwpgd + i * PTRS_PER_PUD);
711                         else if (KVM_PREALLOC_LEVEL == 2)
712                                 pud_populate(NULL, pud_offset(pgd, 0) + i,
713                                              (pmd_t *)hwpgd + i * PTRS_PER_PMD);
714                 }
715         } else {
716                 /*
717                  * Allocate actual first-level Stage-2 page table used by the
718                  * hardware for Stage-2 page table walks.
719                  */
720                 pgd = (pgd_t *)hwpgd;
721         }
722
723         kvm_clean_pgd(pgd);
724         kvm->arch.pgd = pgd;
725         return 0;
726 }
727
728 /**
729  * unmap_stage2_range -- Clear stage2 page table entries to unmap a range
730  * @kvm:   The VM pointer
731  * @start: The intermediate physical base address of the range to unmap
732  * @size:  The size of the area to unmap
733  *
734  * Clear a range of stage-2 mappings, lowering the various ref-counts.  Must
735  * be called while holding mmu_lock (unless for freeing the stage2 pgd before
736  * destroying the VM), otherwise another faulting VCPU may come in and mess
737  * with things behind our backs.
738  */
739 static void unmap_stage2_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t start, u64 size)
740 {
741         unmap_range(kvm, kvm->arch.pgd, start, size);
742 }
743
744 static void stage2_unmap_memslot(struct kvm *kvm,
745                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
746 {
747         hva_t hva = memslot->userspace_addr;
748         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
749         phys_addr_t size = PAGE_SIZE * memslot->npages;
750         hva_t reg_end = hva + size;
751
752         /*
753          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
754          * between them, so iterate over all of them to find out if we should
755          * unmap any of them.
756          *
757          *     +--------------------------------------------+
758          * +---------------+----------------+   +----------------+
759          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
760          * +---------------+----------------+   +----------------+
761          *     |               memory region                |
762          *     +--------------------------------------------+
763          */
764         do {
765                 struct vm_area_struct *vma = find_vma(current->mm, hva);
766                 hva_t vm_start, vm_end;
767
768                 if (!vma || vma->vm_start >= reg_end)
769                         break;
770
771                 /*
772                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
773                  */
774                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
775                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
776
777                 if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
778                         gpa_t gpa = addr + (vm_start - memslot->userspace_addr);
779                         unmap_stage2_range(kvm, gpa, vm_end - vm_start);
780                 }
781                 hva = vm_end;
782         } while (hva < reg_end);
783 }
784
785 /**
786  * stage2_unmap_vm - Unmap Stage-2 RAM mappings
787  * @kvm: The struct kvm pointer
788  *
789  * Go through the memregions and unmap any reguler RAM
790  * backing memory already mapped to the VM.
791  */
792 void stage2_unmap_vm(struct kvm *kvm)
793 {
794         struct kvm_memslots *slots;
795         struct kvm_memory_slot *memslot;
796         int idx;
797
798         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
799         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
800
801         slots = kvm_memslots(kvm);
802         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
803                 stage2_unmap_memslot(kvm, memslot);
804
805         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
806         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
807 }
808
809 /**
810  * kvm_free_stage2_pgd - free all stage-2 tables
811  * @kvm:        The KVM struct pointer for the VM.
812  *
813  * Walks the level-1 page table pointed to by kvm->arch.pgd and frees all
814  * underlying level-2 and level-3 tables before freeing the actual level-1 table
815  * and setting the struct pointer to NULL.
816  *
817  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
818  * destroyed, which can only be done once.
819  */
820 void kvm_free_stage2_pgd(struct kvm *kvm)
821 {
822         if (kvm->arch.pgd == NULL)
823                 return;
824
825         unmap_stage2_range(kvm, 0, KVM_PHYS_SIZE);
826         kvm_free_hwpgd(kvm_get_hwpgd(kvm));
827         if (KVM_PREALLOC_LEVEL > 0)
828                 kfree(kvm->arch.pgd);
829
830         kvm->arch.pgd = NULL;
831 }
832
833 static pud_t *stage2_get_pud(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
834                              phys_addr_t addr)
835 {
836         pgd_t *pgd;
837         pud_t *pud;
838
839         pgd = kvm->arch.pgd + kvm_pgd_index(addr);
840         if (WARN_ON(pgd_none(*pgd))) {
841                 if (!cache)
842                         return NULL;
843                 pud = mmu_memory_cache_alloc(cache);
844                 pgd_populate(NULL, pgd, pud);
845                 get_page(virt_to_page(pgd));
846         }
847
848         return pud_offset(pgd, addr);
849 }
850
851 static pmd_t *stage2_get_pmd(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
852                              phys_addr_t addr)
853 {
854         pud_t *pud;
855         pmd_t *pmd;
856
857         pud = stage2_get_pud(kvm, cache, addr);
858         if (pud_none(*pud)) {
859                 if (!cache)
860                         return NULL;
861                 pmd = mmu_memory_cache_alloc(cache);
862                 pud_populate(NULL, pud, pmd);
863                 get_page(virt_to_page(pud));
864         }
865
866         return pmd_offset(pud, addr);
867 }
868
869 static int stage2_set_pmd_huge(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache
870                                *cache, phys_addr_t addr, const pmd_t *new_pmd)
871 {
872         pmd_t *pmd, old_pmd;
873
874         pmd = stage2_get_pmd(kvm, cache, addr);
875         VM_BUG_ON(!pmd);
876
877         /*
878          * Mapping in huge pages should only happen through a fault.  If a
879          * page is merged into a transparent huge page, the individual
880          * subpages of that huge page should be unmapped through MMU
881          * notifiers before we get here.
882          *
883          * Merging of CompoundPages is not supported; they should become
884          * splitting first, unmapped, merged, and mapped back in on-demand.
885          */
886         VM_BUG_ON(pmd_present(*pmd) && pmd_pfn(*pmd) != pmd_pfn(*new_pmd));
887
888         old_pmd = *pmd;
889         if (pmd_present(old_pmd)) {
890                 pmd_clear(pmd);
891                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
892         } else {
893                 get_page(virt_to_page(pmd));
894         }
895
896         kvm_set_pmd(pmd, *new_pmd);
897         return 0;
898 }
899
900 static int stage2_set_pte(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
901                           phys_addr_t addr, const pte_t *new_pte,
902                           unsigned long flags)
903 {
904         pmd_t *pmd;
905         pte_t *pte, old_pte;
906         bool iomap = flags & KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP;
907         bool logging_active = flags & KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE;
908
909         VM_BUG_ON(logging_active && !cache);
910
911         /* Create stage-2 page table mapping - Levels 0 and 1 */
912         pmd = stage2_get_pmd(kvm, cache, addr);
913         if (!pmd) {
914                 /*
915                  * Ignore calls from kvm_set_spte_hva for unallocated
916                  * address ranges.
917                  */
918                 return 0;
919         }
920
921         /*
922          * While dirty page logging - dissolve huge PMD, then continue on to
923          * allocate page.
924          */
925         if (logging_active)
926                 stage2_dissolve_pmd(kvm, addr, pmd);
927
928         /* Create stage-2 page mappings - Level 2 */
929         if (pmd_none(*pmd)) {
930                 if (!cache)
931                         return 0; /* ignore calls from kvm_set_spte_hva */
932                 pte = mmu_memory_cache_alloc(cache);
933                 kvm_clean_pte(pte);
934                 pmd_populate_kernel(NULL, pmd, pte);
935                 get_page(virt_to_page(pmd));
936         }
937
938         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
939
940         if (iomap && pte_present(*pte))
941                 return -EFAULT;
942
943         /* Create 2nd stage page table mapping - Level 3 */
944         old_pte = *pte;
945         if (pte_present(old_pte)) {
946                 kvm_set_pte(pte, __pte(0));
947                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
948         } else {
949                 get_page(virt_to_page(pte));
950         }
951
952         kvm_set_pte(pte, *new_pte);
953         return 0;
954 }
955
956 /**
957  * kvm_phys_addr_ioremap - map a device range to guest IPA
958  *
959  * @kvm:        The KVM pointer
960  * @guest_ipa:  The IPA at which to insert the mapping
961  * @pa:         The physical address of the device
962  * @size:       The size of the mapping
963  */
964 int kvm_phys_addr_ioremap(struct kvm *kvm, phys_addr_t guest_ipa,
965                           phys_addr_t pa, unsigned long size, bool writable)
966 {
967         phys_addr_t addr, end;
968         int ret = 0;
969         unsigned long pfn;
970         struct kvm_mmu_memory_cache cache = { 0, };
971
972         end = (guest_ipa + size + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
973         pfn = __phys_to_pfn(pa);
974
975         for (addr = guest_ipa; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
976                 pte_t pte = pfn_pte(pfn, PAGE_S2_DEVICE);
977
978                 if (writable)
979                         kvm_set_s2pte_writable(&pte);
980
981                 ret = mmu_topup_memory_cache(&cache, KVM_MMU_CACHE_MIN_PAGES,
982                                                 KVM_NR_MEM_OBJS);
983                 if (ret)
984                         goto out;
985                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
986                 ret = stage2_set_pte(kvm, &cache, addr, &pte,
987                                                 KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP);
988                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
989                 if (ret)
990                         goto out;
991
992                 pfn++;
993         }
994
995 out:
996         mmu_free_memory_cache(&cache);
997         return ret;
998 }
999
1000 static bool transparent_hugepage_adjust(pfn_t *pfnp, phys_addr_t *ipap)
1001 {
1002         pfn_t pfn = *pfnp;
1003         gfn_t gfn = *ipap >> PAGE_SHIFT;
1004
1005         if (PageTransCompound(pfn_to_page(pfn))) {
1006                 unsigned long mask;
1007                 /*
1008                  * The address we faulted on is backed by a transparent huge
1009                  * page.  However, because we map the compound huge page and
1010                  * not the individual tail page, we need to transfer the
1011                  * refcount to the head page.  We have to be careful that the
1012                  * THP doesn't start to split while we are adjusting the
1013                  * refcounts.
1014                  *
1015                  * We are sure this doesn't happen, because mmu_notifier_retry
1016                  * was successful and we are holding the mmu_lock, so if this
1017                  * THP is trying to split, it will be blocked in the mmu
1018                  * notifier before touching any of the pages, specifically
1019                  * before being able to call __split_huge_page_refcount().
1020                  *
1021                  * We can therefore safely transfer the refcount from PG_tail
1022                  * to PG_head and switch the pfn from a tail page to the head
1023                  * page accordingly.
1024                  */
1025                 mask = PTRS_PER_PMD - 1;
1026                 VM_BUG_ON((gfn & mask) != (pfn & mask));
1027                 if (pfn & mask) {
1028                         *ipap &= PMD_MASK;
1029                         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1030                         pfn &= ~mask;
1031                         kvm_get_pfn(pfn);
1032                         *pfnp = pfn;
1033                 }
1034
1035                 return true;
1036         }
1037
1038         return false;
1039 }
1040
1041 static bool kvm_is_write_fault(struct kvm_vcpu *vcpu)
1042 {
1043         if (kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu))
1044                 return false;
1045
1046         return kvm_vcpu_dabt_iswrite(vcpu);
1047 }
1048
1049 /**
1050  * stage2_wp_ptes - write protect PMD range
1051  * @pmd:        pointer to pmd entry
1052  * @addr:       range start address
1053  * @end:        range end address
1054  */
1055 static void stage2_wp_ptes(pmd_t *pmd, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1056 {
1057         pte_t *pte;
1058
1059         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
1060         do {
1061                 if (!pte_none(*pte)) {
1062                         if (!kvm_s2pte_readonly(pte))
1063                                 kvm_set_s2pte_readonly(pte);
1064                 }
1065         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1066 }
1067
1068 /**
1069  * stage2_wp_pmds - write protect PUD range
1070  * @pud:        pointer to pud entry
1071  * @addr:       range start address
1072  * @end:        range end address
1073  */
1074 static void stage2_wp_pmds(pud_t *pud, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1075 {
1076         pmd_t *pmd;
1077         phys_addr_t next;
1078
1079         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1080
1081         do {
1082                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
1083                 if (!pmd_none(*pmd)) {
1084                         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {
1085                                 if (!kvm_s2pmd_readonly(pmd))
1086                                         kvm_set_s2pmd_readonly(pmd);
1087                         } else {
1088                                 stage2_wp_ptes(pmd, addr, next);
1089                         }
1090                 }
1091         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
1092 }
1093
1094 /**
1095   * stage2_wp_puds - write protect PGD range
1096   * @pgd:       pointer to pgd entry
1097   * @addr:      range start address
1098   * @end:       range end address
1099   *
1100   * Process PUD entries, for a huge PUD we cause a panic.
1101   */
1102 static void  stage2_wp_puds(pgd_t *pgd, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1103 {
1104         pud_t *pud;
1105         phys_addr_t next;
1106
1107         pud = pud_offset(pgd, addr);
1108         do {
1109                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
1110                 if (!pud_none(*pud)) {
1111                         /* TODO:PUD not supported, revisit later if supported */
1112                         BUG_ON(kvm_pud_huge(*pud));
1113                         stage2_wp_pmds(pud, addr, next);
1114                 }
1115         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1116 }
1117
1118 /**
1119  * stage2_wp_range() - write protect stage2 memory region range
1120  * @kvm:        The KVM pointer
1121  * @addr:       Start address of range
1122  * @end:        End address of range
1123  */
1124 static void stage2_wp_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1125 {
1126         pgd_t *pgd;
1127         phys_addr_t next;
1128
1129         pgd = kvm->arch.pgd + kvm_pgd_index(addr);
1130         do {
1131                 /*
1132                  * Release kvm_mmu_lock periodically if the memory region is
1133                  * large. Otherwise, we may see kernel panics with
1134                  * CONFIG_DETECT_HUNG_TASK, CONFIG_LOCKUP_DETECTOR,
1135                  * CONFIG_LOCKDEP. Additionally, holding the lock too long
1136                  * will also starve other vCPUs.
1137                  */
1138                 if (need_resched() || spin_needbreak(&kvm->mmu_lock))
1139                         cond_resched_lock(&kvm->mmu_lock);
1140
1141                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
1142                 if (pgd_present(*pgd))
1143                         stage2_wp_puds(pgd, addr, next);
1144         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1145 }
1146
1147 /**
1148  * kvm_mmu_wp_memory_region() - write protect stage 2 entries for memory slot
1149  * @kvm:        The KVM pointer
1150  * @slot:       The memory slot to write protect
1151  *
1152  * Called to start logging dirty pages after memory region
1153  * KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES operation is called. After this function returns
1154  * all present PMD and PTEs are write protected in the memory region.
1155  * Afterwards read of dirty page log can be called.
1156  *
1157  * Acquires kvm_mmu_lock. Called with kvm->slots_lock mutex acquired,
1158  * serializing operations for VM memory regions.
1159  */
1160 void kvm_mmu_wp_memory_region(struct kvm *kvm, int slot)
1161 {
1162         struct kvm_memslots *slots = kvm_memslots(kvm);
1163         struct kvm_memory_slot *memslot = id_to_memslot(slots, slot);
1164         phys_addr_t start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1165         phys_addr_t end = (memslot->base_gfn + memslot->npages) << PAGE_SHIFT;
1166
1167         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1168         stage2_wp_range(kvm, start, end);
1169         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1170         kvm_flush_remote_tlbs(kvm);
1171 }
1172
1173 /**
1174  * kvm_mmu_write_protect_pt_masked() - write protect dirty pages
1175  * @kvm:        The KVM pointer
1176  * @slot:       The memory slot associated with mask
1177  * @gfn_offset: The gfn offset in memory slot
1178  * @mask:       The mask of dirty pages at offset 'gfn_offset' in this memory
1179  *              slot to be write protected
1180  *
1181  * Walks bits set in mask write protects the associated pte's. Caller must
1182  * acquire kvm_mmu_lock.
1183  */
1184 static void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
1185                 struct kvm_memory_slot *slot,
1186                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
1187 {
1188         phys_addr_t base_gfn = slot->base_gfn + gfn_offset;
1189         phys_addr_t start = (base_gfn +  __ffs(mask)) << PAGE_SHIFT;
1190         phys_addr_t end = (base_gfn + __fls(mask) + 1) << PAGE_SHIFT;
1191
1192         stage2_wp_range(kvm, start, end);
1193 }
1194
1195 /*
1196  * kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked - enable dirty logging for selected
1197  * dirty pages.
1198  *
1199  * It calls kvm_mmu_write_protect_pt_masked to write protect selected pages to
1200  * enable dirty logging for them.
1201  */
1202 void kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
1203                 struct kvm_memory_slot *slot,
1204                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
1205 {
1206         kvm_mmu_write_protect_pt_masked(kvm, slot, gfn_offset, mask);
1207 }
1208
1209 static void coherent_cache_guest_page(struct kvm_vcpu *vcpu, pfn_t pfn,
1210                                       unsigned long size, bool uncached)
1211 {
1212         __coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, size, uncached);
1213 }
1214
1215 static int user_mem_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa,
1216                           struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long hva,
1217                           unsigned long fault_status)
1218 {
1219         int ret;
1220         bool write_fault, writable, hugetlb = false, force_pte = false;
1221         unsigned long mmu_seq;
1222         gfn_t gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1223         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
1224         struct kvm_mmu_memory_cache *memcache = &vcpu->arch.mmu_page_cache;
1225         struct vm_area_struct *vma;
1226         pfn_t pfn;
1227         pgprot_t mem_type = PAGE_S2;
1228         bool fault_ipa_uncached;
1229         bool logging_active = memslot_is_logging(memslot);
1230         unsigned long flags = 0;
1231
1232         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1233         if (fault_status == FSC_PERM && !write_fault) {
1234                 kvm_err("Unexpected L2 read permission error\n");
1235                 return -EFAULT;
1236         }
1237
1238         /* Let's check if we will get back a huge page backed by hugetlbfs */
1239         down_read(&current->mm->mmap_sem);
1240         vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, hva + 1);
1241         if (unlikely(!vma)) {
1242                 kvm_err("Failed to find VMA for hva 0x%lx\n", hva);
1243                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
1244                 return -EFAULT;
1245         }
1246
1247         if (is_vm_hugetlb_page(vma) && !logging_active) {
1248                 hugetlb = true;
1249                 gfn = (fault_ipa & PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT;
1250         } else {
1251                 /*
1252                  * Pages belonging to memslots that don't have the same
1253                  * alignment for userspace and IPA cannot be mapped using
1254                  * block descriptors even if the pages belong to a THP for
1255                  * the process, because the stage-2 block descriptor will
1256                  * cover more than a single THP and we loose atomicity for
1257                  * unmapping, updates, and splits of the THP or other pages
1258                  * in the stage-2 block range.
1259                  */
1260                 if ((memslot->userspace_addr & ~PMD_MASK) !=
1261                     ((memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT) & ~PMD_MASK))
1262                         force_pte = true;
1263         }
1264         up_read(&current->mm->mmap_sem);
1265
1266         /* We need minimum second+third level pages */
1267         ret = mmu_topup_memory_cache(memcache, KVM_MMU_CACHE_MIN_PAGES,
1268                                      KVM_NR_MEM_OBJS);
1269         if (ret)
1270                 return ret;
1271
1272         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
1273         /*
1274          * Ensure the read of mmu_notifier_seq happens before we call
1275          * gfn_to_pfn_prot (which calls get_user_pages), so that we don't risk
1276          * the page we just got a reference to gets unmapped before we have a
1277          * chance to grab the mmu_lock, which ensure that if the page gets
1278          * unmapped afterwards, the call to kvm_unmap_hva will take it away
1279          * from us again properly. This smp_rmb() interacts with the smp_wmb()
1280          * in kvm_mmu_notifier_invalidate_<page|range_end>.
1281          */
1282         smp_rmb();
1283
1284         pfn = gfn_to_pfn_prot(kvm, gfn, write_fault, &writable);
1285         if (is_error_pfn(pfn))
1286                 return -EFAULT;
1287
1288         if (kvm_is_device_pfn(pfn)) {
1289                 mem_type = PAGE_S2_DEVICE;
1290                 flags |= KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP;
1291         } else if (logging_active) {
1292                 /*
1293                  * Faults on pages in a memslot with logging enabled
1294                  * should not be mapped with huge pages (it introduces churn
1295                  * and performance degradation), so force a pte mapping.
1296                  */
1297                 force_pte = true;
1298                 flags |= KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE;
1299
1300                 /*
1301                  * Only actually map the page as writable if this was a write
1302                  * fault.
1303                  */
1304                 if (!write_fault)
1305                         writable = false;
1306         }
1307
1308         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1309         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
1310                 goto out_unlock;
1311
1312         if (!hugetlb && !force_pte)
1313                 hugetlb = transparent_hugepage_adjust(&pfn, &fault_ipa);
1314
1315         fault_ipa_uncached = memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INCOHERENT;
1316
1317         if (hugetlb) {
1318                 pmd_t new_pmd = pfn_pmd(pfn, mem_type);
1319                 new_pmd = pmd_mkhuge(new_pmd);
1320                 if (writable) {
1321                         kvm_set_s2pmd_writable(&new_pmd);
1322                         kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1323                 }
1324                 coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, PMD_SIZE, fault_ipa_uncached);
1325                 ret = stage2_set_pmd_huge(kvm, memcache, fault_ipa, &new_pmd);
1326         } else {
1327                 pte_t new_pte = pfn_pte(pfn, mem_type);
1328
1329                 if (writable) {
1330                         kvm_set_s2pte_writable(&new_pte);
1331                         kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1332                         mark_page_dirty(kvm, gfn);
1333                 }
1334                 coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, PAGE_SIZE, fault_ipa_uncached);
1335                 ret = stage2_set_pte(kvm, memcache, fault_ipa, &new_pte, flags);
1336         }
1337
1338 out_unlock:
1339         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1340         kvm_set_pfn_accessed(pfn);
1341         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1342         return ret;
1343 }
1344
1345 /*
1346  * Resolve the access fault by making the page young again.
1347  * Note that because the faulting entry is guaranteed not to be
1348  * cached in the TLB, we don't need to invalidate anything.
1349  */
1350 static void handle_access_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa)
1351 {
1352         pmd_t *pmd;
1353         pte_t *pte;
1354         pfn_t pfn;
1355         bool pfn_valid = false;
1356
1357         trace_kvm_access_fault(fault_ipa);
1358
1359         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1360
1361         pmd = stage2_get_pmd(vcpu->kvm, NULL, fault_ipa);
1362         if (!pmd || pmd_none(*pmd))     /* Nothing there */
1363                 goto out;
1364
1365         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {       /* THP, HugeTLB */
1366                 *pmd = pmd_mkyoung(*pmd);
1367                 pfn = pmd_pfn(*pmd);
1368                 pfn_valid = true;
1369                 goto out;
1370         }
1371
1372         pte = pte_offset_kernel(pmd, fault_ipa);
1373         if (pte_none(*pte))             /* Nothing there either */
1374                 goto out;
1375
1376         *pte = pte_mkyoung(*pte);       /* Just a page... */
1377         pfn = pte_pfn(*pte);
1378         pfn_valid = true;
1379 out:
1380         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1381         if (pfn_valid)
1382                 kvm_set_pfn_accessed(pfn);
1383 }
1384
1385 /**
1386  * kvm_handle_guest_abort - handles all 2nd stage aborts
1387  * @vcpu:       the VCPU pointer
1388  * @run:        the kvm_run structure
1389  *
1390  * Any abort that gets to the host is almost guaranteed to be caused by a
1391  * missing second stage translation table entry, which can mean that either the
1392  * guest simply needs more memory and we must allocate an appropriate page or it
1393  * can mean that the guest tried to access I/O memory, which is emulated by user
1394  * space. The distinction is based on the IPA causing the fault and whether this
1395  * memory region has been registered as standard RAM by user space.
1396  */
1397 int kvm_handle_guest_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run)
1398 {
1399         unsigned long fault_status;
1400         phys_addr_t fault_ipa;
1401         struct kvm_memory_slot *memslot;
1402         unsigned long hva;
1403         bool is_iabt, write_fault, writable;
1404         gfn_t gfn;
1405         int ret, idx;
1406
1407         is_iabt = kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu);
1408         fault_ipa = kvm_vcpu_get_fault_ipa(vcpu);
1409
1410         trace_kvm_guest_fault(*vcpu_pc(vcpu), kvm_vcpu_get_hsr(vcpu),
1411                               kvm_vcpu_get_hfar(vcpu), fault_ipa);
1412
1413         /* Check the stage-2 fault is trans. fault or write fault */
1414         fault_status = kvm_vcpu_trap_get_fault_type(vcpu);
1415         if (fault_status != FSC_FAULT && fault_status != FSC_PERM &&
1416             fault_status != FSC_ACCESS) {
1417                 kvm_err("Unsupported FSC: EC=%#x xFSC=%#lx ESR_EL2=%#lx\n",
1418                         kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu),
1419                         (unsigned long)kvm_vcpu_trap_get_fault(vcpu),
1420                         (unsigned long)kvm_vcpu_get_hsr(vcpu));
1421                 return -EFAULT;
1422         }
1423
1424         idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
1425
1426         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1427         memslot = gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gfn);
1428         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(memslot, gfn, &writable);
1429         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1430         if (kvm_is_error_hva(hva) || (write_fault && !writable)) {
1431                 if (is_iabt) {
1432                         /* Prefetch Abort on I/O address */
1433                         kvm_inject_pabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1434                         ret = 1;
1435                         goto out_unlock;
1436                 }
1437
1438                 /*
1439                  * The IPA is reported as [MAX:12], so we need to
1440                  * complement it with the bottom 12 bits from the
1441                  * faulting VA. This is always 12 bits, irrespective
1442                  * of the page size.
1443                  */
1444                 fault_ipa |= kvm_vcpu_get_hfar(vcpu) & ((1 << 12) - 1);
1445                 ret = io_mem_abort(vcpu, run, fault_ipa);
1446                 goto out_unlock;
1447         }
1448
1449         /* Userspace should not be able to register out-of-bounds IPAs */
1450         VM_BUG_ON(fault_ipa >= KVM_PHYS_SIZE);
1451
1452         if (fault_status == FSC_ACCESS) {
1453                 handle_access_fault(vcpu, fault_ipa);
1454                 ret = 1;
1455                 goto out_unlock;
1456         }
1457
1458         ret = user_mem_abort(vcpu, fault_ipa, memslot, hva, fault_status);
1459         if (ret == 0)
1460                 ret = 1;
1461 out_unlock:
1462         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, idx);
1463         return ret;
1464 }
1465
1466 static int handle_hva_to_gpa(struct kvm *kvm,
1467                              unsigned long start,
1468                              unsigned long end,
1469                              int (*handler)(struct kvm *kvm,
1470                                             gpa_t gpa, void *data),
1471                              void *data)
1472 {
1473         struct kvm_memslots *slots;
1474         struct kvm_memory_slot *memslot;
1475         int ret = 0;
1476
1477         slots = kvm_memslots(kvm);
1478
1479         /* we only care about the pages that the guest sees */
1480         kvm_for_each_memslot(memslot, slots) {
1481                 unsigned long hva_start, hva_end;
1482                 gfn_t gfn, gfn_end;
1483
1484                 hva_start = max(start, memslot->userspace_addr);
1485                 hva_end = min(end, memslot->userspace_addr +
1486                                         (memslot->npages << PAGE_SHIFT));
1487                 if (hva_start >= hva_end)
1488                         continue;
1489
1490                 /*
1491                  * {gfn(page) | page intersects with [hva_start, hva_end)} =
1492                  * {gfn_start, gfn_start+1, ..., gfn_end-1}.
1493                  */
1494                 gfn = hva_to_gfn_memslot(hva_start, memslot);
1495                 gfn_end = hva_to_gfn_memslot(hva_end + PAGE_SIZE - 1, memslot);
1496
1497                 for (; gfn < gfn_end; ++gfn) {
1498                         gpa_t gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1499                         ret |= handler(kvm, gpa, data);
1500                 }
1501         }
1502
1503         return ret;
1504 }
1505
1506 static int kvm_unmap_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1507 {
1508         unmap_stage2_range(kvm, gpa, PAGE_SIZE);
1509         return 0;
1510 }
1511
1512 int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1513 {
1514         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
1515
1516         if (!kvm->arch.pgd)
1517                 return 0;
1518
1519         trace_kvm_unmap_hva(hva);
1520         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_unmap_hva_handler, NULL);
1521         return 0;
1522 }
1523
1524 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm,
1525                         unsigned long start, unsigned long end)
1526 {
1527         if (!kvm->arch.pgd)
1528                 return 0;
1529
1530         trace_kvm_unmap_hva_range(start, end);
1531         handle_hva_to_gpa(kvm, start, end, &kvm_unmap_hva_handler, NULL);
1532         return 0;
1533 }
1534
1535 static int kvm_set_spte_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1536 {
1537         pte_t *pte = (pte_t *)data;
1538
1539         /*
1540          * We can always call stage2_set_pte with KVM_S2PTE_FLAG_LOGGING_ACTIVE
1541          * flag clear because MMU notifiers will have unmapped a huge PMD before
1542          * calling ->change_pte() (which in turn calls kvm_set_spte_hva()) and
1543          * therefore stage2_set_pte() never needs to clear out a huge PMD
1544          * through this calling path.
1545          */
1546         stage2_set_pte(kvm, NULL, gpa, pte, 0);
1547         return 0;
1548 }
1549
1550
1551 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte)
1552 {
1553         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
1554         pte_t stage2_pte;
1555
1556         if (!kvm->arch.pgd)
1557                 return;
1558
1559         trace_kvm_set_spte_hva(hva);
1560         stage2_pte = pfn_pte(pte_pfn(pte), PAGE_S2);
1561         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_set_spte_handler, &stage2_pte);
1562 }
1563
1564 static int kvm_age_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1565 {
1566         pmd_t *pmd;
1567         pte_t *pte;
1568
1569         pmd = stage2_get_pmd(kvm, NULL, gpa);
1570         if (!pmd || pmd_none(*pmd))     /* Nothing there */
1571                 return 0;
1572
1573         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {       /* THP, HugeTLB */
1574                 if (pmd_young(*pmd)) {
1575                         *pmd = pmd_mkold(*pmd);
1576                         return 1;
1577                 }
1578
1579                 return 0;
1580         }
1581
1582         pte = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
1583         if (pte_none(*pte))
1584                 return 0;
1585
1586         if (pte_young(*pte)) {
1587                 *pte = pte_mkold(*pte); /* Just a page... */
1588                 return 1;
1589         }
1590
1591         return 0;
1592 }
1593
1594 static int kvm_test_age_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1595 {
1596         pmd_t *pmd;
1597         pte_t *pte;
1598
1599         pmd = stage2_get_pmd(kvm, NULL, gpa);
1600         if (!pmd || pmd_none(*pmd))     /* Nothing there */
1601                 return 0;
1602
1603         if (kvm_pmd_huge(*pmd))         /* THP, HugeTLB */
1604                 return pmd_young(*pmd);
1605
1606         pte = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
1607         if (!pte_none(*pte))            /* Just a page... */
1608                 return pte_young(*pte);
1609
1610         return 0;
1611 }
1612
1613 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end)
1614 {
1615         trace_kvm_age_hva(start, end);
1616         return handle_hva_to_gpa(kvm, start, end, kvm_age_hva_handler, NULL);
1617 }
1618
1619 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1620 {
1621         trace_kvm_test_age_hva(hva);
1622         return handle_hva_to_gpa(kvm, hva, hva, kvm_test_age_hva_handler, NULL);
1623 }
1624
1625 void kvm_mmu_free_memory_caches(struct kvm_vcpu *vcpu)
1626 {
1627         mmu_free_memory_cache(&vcpu->arch.mmu_page_cache);
1628 }
1629
1630 phys_addr_t kvm_mmu_get_httbr(void)
1631 {
1632         if (__kvm_cpu_uses_extended_idmap())
1633                 return virt_to_phys(merged_hyp_pgd);
1634         else
1635                 return virt_to_phys(hyp_pgd);
1636 }
1637
1638 phys_addr_t kvm_mmu_get_boot_httbr(void)
1639 {
1640         if (__kvm_cpu_uses_extended_idmap())
1641                 return virt_to_phys(merged_hyp_pgd);
1642         else
1643                 return virt_to_phys(boot_hyp_pgd);
1644 }
1645
1646 phys_addr_t kvm_get_idmap_vector(void)
1647 {
1648         return hyp_idmap_vector;
1649 }
1650
1651 int kvm_mmu_init(void)
1652 {
1653         int err;
1654
1655         hyp_idmap_start = kvm_virt_to_phys(__hyp_idmap_text_start);
1656         hyp_idmap_end = kvm_virt_to_phys(__hyp_idmap_text_end);
1657         hyp_idmap_vector = kvm_virt_to_phys(__kvm_hyp_init);
1658
1659         /*
1660          * We rely on the linker script to ensure at build time that the HYP
1661          * init code does not cross a page boundary.
1662          */
1663         BUG_ON((hyp_idmap_start ^ (hyp_idmap_end - 1)) & PAGE_MASK);
1664
1665         hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, hyp_pgd_order);
1666         boot_hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, hyp_pgd_order);
1667
1668         if (!hyp_pgd || !boot_hyp_pgd) {
1669                 kvm_err("Hyp mode PGD not allocated\n");
1670                 err = -ENOMEM;
1671                 goto out;
1672         }
1673
1674         /* Create the idmap in the boot page tables */
1675         err =   __create_hyp_mappings(boot_hyp_pgd,
1676                                       hyp_idmap_start, hyp_idmap_end,
1677                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1678                                       PAGE_HYP);
1679
1680         if (err) {
1681                 kvm_err("Failed to idmap %lx-%lx\n",
1682                         hyp_idmap_start, hyp_idmap_end);
1683                 goto out;
1684         }
1685
1686         if (__kvm_cpu_uses_extended_idmap()) {
1687                 merged_hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1688                 if (!merged_hyp_pgd) {
1689                         kvm_err("Failed to allocate extra HYP pgd\n");
1690                         goto out;
1691                 }
1692                 __kvm_extend_hypmap(boot_hyp_pgd, hyp_pgd, merged_hyp_pgd,
1693                                     hyp_idmap_start);
1694                 return 0;
1695         }
1696
1697         /* Map the very same page at the trampoline VA */
1698         err =   __create_hyp_mappings(boot_hyp_pgd,
1699                                       TRAMPOLINE_VA, TRAMPOLINE_VA + PAGE_SIZE,
1700                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1701                                       PAGE_HYP);
1702         if (err) {
1703                 kvm_err("Failed to map trampoline @%lx into boot HYP pgd\n",
1704                         TRAMPOLINE_VA);
1705                 goto out;
1706         }
1707
1708         /* Map the same page again into the runtime page tables */
1709         err =   __create_hyp_mappings(hyp_pgd,
1710                                       TRAMPOLINE_VA, TRAMPOLINE_VA + PAGE_SIZE,
1711                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1712                                       PAGE_HYP);
1713         if (err) {
1714                 kvm_err("Failed to map trampoline @%lx into runtime HYP pgd\n",
1715                         TRAMPOLINE_VA);
1716                 goto out;
1717         }
1718
1719         return 0;
1720 out:
1721         free_hyp_pgds();
1722         return err;
1723 }
1724
1725 void kvm_arch_commit_memory_region(struct kvm *kvm,
1726                                    const struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1727                                    const struct kvm_memory_slot *old,
1728                                    const struct kvm_memory_slot *new,
1729                                    enum kvm_mr_change change)
1730 {
1731         /*
1732          * At this point memslot has been committed and there is an
1733          * allocated dirty_bitmap[], dirty pages will be be tracked while the
1734          * memory slot is write protected.
1735          */
1736         if (change != KVM_MR_DELETE && mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES)
1737                 kvm_mmu_wp_memory_region(kvm, mem->slot);
1738 }
1739
1740 int kvm_arch_prepare_memory_region(struct kvm *kvm,
1741                                    struct kvm_memory_slot *memslot,
1742                                    const struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1743                                    enum kvm_mr_change change)
1744 {
1745         hva_t hva = mem->userspace_addr;
1746         hva_t reg_end = hva + mem->memory_size;
1747         bool writable = !(mem->flags & KVM_MEM_READONLY);
1748         int ret = 0;
1749
1750         if (change != KVM_MR_CREATE && change != KVM_MR_MOVE &&
1751                         change != KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1752                 return 0;
1753
1754         /*
1755          * Prevent userspace from creating a memory region outside of the IPA
1756          * space addressable by the KVM guest IPA space.
1757          */
1758         if (memslot->base_gfn + memslot->npages >=
1759             (KVM_PHYS_SIZE >> PAGE_SHIFT))
1760                 return -EFAULT;
1761
1762         /*
1763          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
1764          * between them, so iterate over all of them to find out if we can map
1765          * any of them right now.
1766          *
1767          *     +--------------------------------------------+
1768          * +---------------+----------------+   +----------------+
1769          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
1770          * +---------------+----------------+   +----------------+
1771          *     |               memory region                |
1772          *     +--------------------------------------------+
1773          */
1774         do {
1775                 struct vm_area_struct *vma = find_vma(current->mm, hva);
1776                 hva_t vm_start, vm_end;
1777
1778                 if (!vma || vma->vm_start >= reg_end)
1779                         break;
1780
1781                 /*
1782                  * Mapping a read-only VMA is only allowed if the
1783                  * memory region is configured as read-only.
1784                  */
1785                 if (writable && !(vma->vm_flags & VM_WRITE)) {
1786                         ret = -EPERM;
1787                         break;
1788                 }
1789
1790                 /*
1791                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
1792                  */
1793                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
1794                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
1795
1796                 if (vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
1797                         gpa_t gpa = mem->guest_phys_addr +
1798                                     (vm_start - mem->userspace_addr);
1799                         phys_addr_t pa;
1800
1801                         pa = (phys_addr_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
1802                         pa += vm_start - vma->vm_start;
1803
1804                         /* IO region dirty page logging not allowed */
1805                         if (memslot->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES)
1806                                 return -EINVAL;
1807
1808                         ret = kvm_phys_addr_ioremap(kvm, gpa, pa,
1809                                                     vm_end - vm_start,
1810                                                     writable);
1811                         if (ret)
1812                                 break;
1813                 }
1814                 hva = vm_end;
1815         } while (hva < reg_end);
1816
1817         if (change == KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1818                 return ret;
1819
1820         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1821         if (ret)
1822                 unmap_stage2_range(kvm, mem->guest_phys_addr, mem->memory_size);
1823         else
1824                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
1825         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1826         return ret;
1827 }
1828
1829 void kvm_arch_free_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *free,
1830                            struct kvm_memory_slot *dont)
1831 {
1832 }
1833
1834 int kvm_arch_create_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot,
1835                             unsigned long npages)
1836 {
1837         /*
1838          * Readonly memslots are not incoherent with the caches by definition,
1839          * but in practice, they are used mostly to emulate ROMs or NOR flashes
1840          * that the guest may consider devices and hence map as uncached.
1841          * To prevent incoherency issues in these cases, tag all readonly
1842          * regions as incoherent.
1843          */
1844         if (slot->flags & KVM_MEM_READONLY)
1845                 slot->flags |= KVM_MEMSLOT_INCOHERENT;
1846         return 0;
1847 }
1848
1849 void kvm_arch_memslots_updated(struct kvm *kvm, struct kvm_memslots *slots)
1850 {
1851 }
1852
1853 void kvm_arch_flush_shadow_all(struct kvm *kvm)
1854 {
1855         kvm_free_stage2_pgd(kvm);
1856 }
1857
1858 void kvm_arch_flush_shadow_memslot(struct kvm *kvm,
1859                                    struct kvm_memory_slot *slot)
1860 {
1861         gpa_t gpa = slot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1862         phys_addr_t size = slot->npages << PAGE_SHIFT;
1863
1864         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1865         unmap_stage2_range(kvm, gpa, size);
1866         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1867 }
1868
1869 /*
1870  * See note at ARMv7 ARM B1.14.4 (TL;DR: S/W ops are not easily virtualized).
1871  *
1872  * Main problems:
1873  * - S/W ops are local to a CPU (not broadcast)
1874  * - We have line migration behind our back (speculation)
1875  * - System caches don't support S/W at all (damn!)
1876  *
1877  * In the face of the above, the best we can do is to try and convert
1878  * S/W ops to VA ops. Because the guest is not allowed to infer the
1879  * S/W to PA mapping, it can only use S/W to nuke the whole cache,
1880  * which is a rather good thing for us.
1881  *
1882  * Also, it is only used when turning caches on/off ("The expected
1883  * usage of the cache maintenance instructions that operate by set/way
1884  * is associated with the cache maintenance instructions associated
1885  * with the powerdown and powerup of caches, if this is required by
1886  * the implementation.").
1887  *
1888  * We use the following policy:
1889  *
1890  * - If we trap a S/W operation, we enable VM trapping to detect
1891  *   caches being turned on/off, and do a full clean.
1892  *
1893  * - We flush the caches on both caches being turned on and off.
1894  *
1895  * - Once the caches are enabled, we stop trapping VM ops.
1896  */
1897 void kvm_set_way_flush(struct kvm_vcpu *vcpu)
1898 {
1899         unsigned long hcr = vcpu_get_hcr(vcpu);
1900
1901         /*
1902          * If this is the first time we do a S/W operation
1903          * (i.e. HCR_TVM not set) flush the whole memory, and set the
1904          * VM trapping.
1905          *
1906          * Otherwise, rely on the VM trapping to wait for the MMU +
1907          * Caches to be turned off. At that point, we'll be able to
1908          * clean the caches again.
1909          */
1910         if (!(hcr & HCR_TVM)) {
1911                 trace_kvm_set_way_flush(*vcpu_pc(vcpu),
1912                                         vcpu_has_cache_enabled(vcpu));
1913                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1914                 vcpu_set_hcr(vcpu, hcr | HCR_TVM);
1915         }
1916 }
1917
1918 void kvm_toggle_cache(struct kvm_vcpu *vcpu, bool was_enabled)
1919 {
1920         bool now_enabled = vcpu_has_cache_enabled(vcpu);
1921
1922         /*
1923          * If switching the MMU+caches on, need to invalidate the caches.
1924          * If switching it off, need to clean the caches.
1925          * Clean + invalidate does the trick always.
1926          */
1927         if (now_enabled != was_enabled)
1928                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1929
1930         /* Caches are now on, stop trapping VM ops (until a S/W op) */
1931         if (now_enabled)
1932                 vcpu_set_hcr(vcpu, vcpu_get_hcr(vcpu) & ~HCR_TVM);
1933
1934         trace_kvm_toggle_cache(*vcpu_pc(vcpu), was_enabled, now_enabled);
1935 }