kernel/arch/powerpc/kvm/book3s_hv_rm_mmu.c

   1 /*
   2  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   3  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
   4  * published by the Free Software Foundation.
   5  *
   6  * Copyright 2010-2011 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
   7  */
   8
   9 #include <linux/types.h>
  10 #include <linux/string.h>
  11 #include <linux/kvm.h>
  12 #include <linux/kvm_host.h>
  13 #include <linux/hugetlb.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15
  16 #include <asm/tlbflush.h>
  17 #include <asm/kvm_ppc.h>
  18 #include <asm/kvm_book3s.h>
  19 #include <asm/mmu-hash64.h>
  20 #include <asm/hvcall.h>
  21 #include <asm/synch.h>
  22 #include <asm/ppc-opcode.h>
  23
  24 /* Translate address of a vmalloc'd thing to a linear map address */
  25 static void *real_vmalloc_addr(void *x)
  26 {
  27         unsigned long addr = (unsigned long) x;
  28         pte_t *p;
  29         /*
  30          * assume we don't have huge pages in vmalloc space...
  31          * So don't worry about THP collapse/split. Called
  32          * Only in realmode, hence won't need irq_save/restore.
  33          */
  34         p = __find_linux_pte_or_hugepte(swapper_pg_dir, addr, NULL);
  35         if (!p || !pte_present(*p))
  36                 return NULL;
  37         addr = (pte_pfn(*p) << PAGE_SHIFT) | (addr & ~PAGE_MASK);
  38         return __va(addr);
  39 }
  40
  41 /* Return 1 if we need to do a global tlbie, 0 if we can use tlbiel */
  42 static int global_invalidates(struct kvm *kvm, unsigned long flags)
  43 {
  44         int global;
  45
  46         /*
  47          * If there is only one vcore, and it's currently running,
  48          * as indicated by local_paca->kvm_hstate.kvm_vcpu being set,
  49          * we can use tlbiel as long as we mark all other physical
  50          * cores as potentially having stale TLB entries for this lpid.
  51          * Otherwise, don't use tlbiel.
  52          */
  53         if (kvm->arch.online_vcores == 1 && local_paca->kvm_hstate.kvm_vcpu)
  54                 global = 0;
  55         else
  56                 global = 1;
  57
  58         if (!global) {
  59                 /* any other core might now have stale TLB entries... */
  60                 smp_wmb();
  61                 cpumask_setall(&kvm->arch.need_tlb_flush);
  62                 cpumask_clear_cpu(local_paca->kvm_hstate.kvm_vcore->pcpu,
  63                                   &kvm->arch.need_tlb_flush);
  64         }
  65
  66         return global;
  67 }
  68
  69 /*
  70  * Add this HPTE into the chain for the real page.
  71  * Must be called with the chain locked; it unlocks the chain.
  72  */
  73 void kvmppc_add_revmap_chain(struct kvm *kvm, struct revmap_entry *rev,
  74                              unsigned long *rmap, long pte_index, int realmode)
  75 {
  76         struct revmap_entry *head, *tail;
  77         unsigned long i;
  78
  79         if (*rmap & KVMPPC_RMAP_PRESENT) {
  80                 i = *rmap & KVMPPC_RMAP_INDEX;
  81                 head = &kvm->arch.revmap[i];
  82                 if (realmode)
  83                         head = real_vmalloc_addr(head);
  84                 tail = &kvm->arch.revmap[head->back];
  85                 if (realmode)
  86                         tail = real_vmalloc_addr(tail);
  87                 rev->forw = i;
  88                 rev->back = head->back;
  89                 tail->forw = pte_index;
  90                 head->back = pte_index;
  91         } else {
  92                 rev->forw = rev->back = pte_index;
  93                 *rmap = (*rmap & ~KVMPPC_RMAP_INDEX) |
  94                         pte_index | KVMPPC_RMAP_PRESENT;
  95         }
  96         unlock_rmap(rmap);
  97 }
  98 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_add_revmap_chain);
  99
 100 /* Remove this HPTE from the chain for a real page */
 101 static void remove_revmap_chain(struct kvm *kvm, long pte_index,
 102                                 struct revmap_entry *rev,
 103                                 unsigned long hpte_v, unsigned long hpte_r)
 104 {
 105         struct revmap_entry *next, *prev;
 106         unsigned long gfn, ptel, head;
 107         struct kvm_memory_slot *memslot;
 108         unsigned long *rmap;
 109         unsigned long rcbits;
 110
 111         rcbits = hpte_r & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 112         ptel = rev->guest_rpte |= rcbits;
 113         gfn = hpte_rpn(ptel, hpte_page_size(hpte_v, ptel));
 114         memslot = __gfn_to_memslot(kvm_memslots_raw(kvm), gfn);
 115         if (!memslot)
 116                 return;
 117
 118         rmap = real_vmalloc_addr(&memslot->arch.rmap[gfn - memslot->base_gfn]);
 119         lock_rmap(rmap);
 120
 121         head = *rmap & KVMPPC_RMAP_INDEX;
 122         next = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[rev->forw]);
 123         prev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[rev->back]);
 124         next->back = rev->back;
 125         prev->forw = rev->forw;
 126         if (head == pte_index) {
 127                 head = rev->forw;
 128                 if (head == pte_index)
 129                         *rmap &= ~(KVMPPC_RMAP_PRESENT | KVMPPC_RMAP_INDEX);
 130                 else
 131                         *rmap = (*rmap & ~KVMPPC_RMAP_INDEX) | head;
 132         }
 133         *rmap |= rcbits << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT;
 134         unlock_rmap(rmap);
 135 }
 136
 137 long kvmppc_do_h_enter(struct kvm *kvm, unsigned long flags,
 138                        long pte_index, unsigned long pteh, unsigned long ptel,
 139                        pgd_t *pgdir, bool realmode, unsigned long *pte_idx_ret)
 140 {
 141         unsigned long i, pa, gpa, gfn, psize;
 142         unsigned long slot_fn, hva;
 143         __be64 *hpte;
 144         struct revmap_entry *rev;
 145         unsigned long g_ptel;
 146         struct kvm_memory_slot *memslot;
 147         unsigned hpage_shift;
 148         unsigned long is_io;
 149         unsigned long *rmap;
 150         pte_t *ptep;
 151         unsigned int writing;
 152         unsigned long mmu_seq;
 153         unsigned long rcbits, irq_flags = 0;
 154
 155         psize = hpte_page_size(pteh, ptel);
 156         if (!psize)
 157                 return H_PARAMETER;
 158         writing = hpte_is_writable(ptel);
 159         pteh &= ~(HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_VALID);
 160         ptel &= ~HPTE_GR_RESERVED;
 161         g_ptel = ptel;
 162
 163         /* used later to detect if we might have been invalidated */
 164         mmu_seq = kvm->mmu_notifier_seq;
 165         smp_rmb();
 166
 167         /* Find the memslot (if any) for this address */
 168         gpa = (ptel & HPTE_R_RPN) & ~(psize - 1);
 169         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 170         memslot = __gfn_to_memslot(kvm_memslots_raw(kvm), gfn);
 171         pa = 0;
 172         is_io = ~0ul;
 173         rmap = NULL;
 174         if (!(memslot && !(memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID))) {
 175                 /* Emulated MMIO - mark this with key=31 */
 176                 pteh |= HPTE_V_ABSENT;
 177                 ptel |= HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO;
 178                 goto do_insert;
 179         }
 180
 181         /* Check if the requested page fits entirely in the memslot. */
 182         if (!slot_is_aligned(memslot, psize))
 183                 return H_PARAMETER;
 184         slot_fn = gfn - memslot->base_gfn;
 185         rmap = &memslot->arch.rmap[slot_fn];
 186
 187         /* Translate to host virtual address */
 188         hva = __gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 189         /*
 190          * If we had a page table table change after lookup, we would
 191          * retry via mmu_notifier_retry.
 192          */
 193         if (realmode)
 194                 ptep = __find_linux_pte_or_hugepte(pgdir, hva, &hpage_shift);
 195         else {
 196                 local_irq_save(irq_flags);
 197                 ptep = find_linux_pte_or_hugepte(pgdir, hva, &hpage_shift);
 198         }
 199         if (ptep) {
 200                 pte_t pte;
 201                 unsigned int host_pte_size;
 202
 203                 if (hpage_shift)
 204                         host_pte_size = 1ul << hpage_shift;
 205                 else
 206                         host_pte_size = PAGE_SIZE;
 207                 /*
 208                  * We should always find the guest page size
 209                  * to <= host page size, if host is using hugepage
 210                  */
 211                 if (host_pte_size < psize) {
 212                         if (!realmode)
 213                                 local_irq_restore(flags);
 214                         return H_PARAMETER;
 215                 }
 216                 pte = kvmppc_read_update_linux_pte(ptep, writing);
 217                 if (pte_present(pte) && !pte_protnone(pte)) {
 218                         if (writing && !pte_write(pte))
 219                                 /* make the actual HPTE be read-only */
 220                                 ptel = hpte_make_readonly(ptel);
 221                         is_io = hpte_cache_bits(pte_val(pte));
 222                         pa = pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
 223                         pa |= hva & (host_pte_size - 1);
 224                         pa |= gpa & ~PAGE_MASK;
 225                 }
 226         }
 227         if (!realmode)
 228                 local_irq_restore(irq_flags);
 229
 230         ptel &= ~(HPTE_R_PP0 - psize);
 231         ptel |= pa;
 232
 233         if (pa)
 234                 pteh |= HPTE_V_VALID;
 235         else
 236                 pteh |= HPTE_V_ABSENT;
 237
 238         /* Check WIMG */
 239         if (is_io != ~0ul && !hpte_cache_flags_ok(ptel, is_io)) {
 240                 if (is_io)
 241                         return H_PARAMETER;
 242                 /*
 243                  * Allow guest to map emulated device memory as
 244                  * uncacheable, but actually make it cacheable.
 245                  */
 246                 ptel &= ~(HPTE_R_W|HPTE_R_I|HPTE_R_G);
 247                 ptel |= HPTE_R_M;
 248         }
 249
 250         /* Find and lock the HPTEG slot to use */
 251  do_insert:
 252         if (pte_index >= kvm->arch.hpt_npte)
 253                 return H_PARAMETER;
 254         if (likely((flags & H_EXACT) == 0)) {
 255                 pte_index &= ~7UL;
 256                 hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 257                 for (i = 0; i < 8; ++i) {
 258                         if ((be64_to_cpu(*hpte) & HPTE_V_VALID) == 0 &&
 259                             try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_VALID |
 260                                           HPTE_V_ABSENT))
 261                                 break;
 262                         hpte += 2;
 263                 }
 264                 if (i == 8) {
 265                         /*
 266                          * Since try_lock_hpte doesn't retry (not even stdcx.
 267                          * failures), it could be that there is a free slot
 268                          * but we transiently failed to lock it.  Try again,
 269                          * actually locking each slot and checking it.
 270                          */
 271                         hpte -= 16;
 272                         for (i = 0; i < 8; ++i) {
 273                                 u64 pte;
 274                                 while (!try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
 275                                         cpu_relax();
 276                                 pte = be64_to_cpu(hpte[0]);
 277                                 if (!(pte & (HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT)))
 278                                         break;
 279                                 __unlock_hpte(hpte, pte);
 280                                 hpte += 2;
 281                         }
 282                         if (i == 8)
 283                                 return H_PTEG_FULL;
 284                 }
 285                 pte_index += i;
 286         } else {
 287                 hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 288                 if (!try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_VALID |
 289                                    HPTE_V_ABSENT)) {
 290                         /* Lock the slot and check again */
 291                         u64 pte;
 292
 293                         while (!try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
 294                                 cpu_relax();
 295                         pte = be64_to_cpu(hpte[0]);
 296                         if (pte & (HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT)) {
 297                                 __unlock_hpte(hpte, pte);
 298                                 return H_PTEG_FULL;
 299                         }
 300                 }
 301         }
 302
 303         /* Save away the guest's idea of the second HPTE dword */
 304         rev = &kvm->arch.revmap[pte_index];
 305         if (realmode)
 306                 rev = real_vmalloc_addr(rev);
 307         if (rev) {
 308                 rev->guest_rpte = g_ptel;
 309                 note_hpte_modification(kvm, rev);
 310         }
 311
 312         /* Link HPTE into reverse-map chain */
 313         if (pteh & HPTE_V_VALID) {
 314                 if (realmode)
 315                         rmap = real_vmalloc_addr(rmap);
 316                 lock_rmap(rmap);
 317                 /* Check for pending invalidations under the rmap chain lock */
 318                 if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq)) {
 319                         /* inval in progress, write a non-present HPTE */
 320                         pteh |= HPTE_V_ABSENT;
 321                         pteh &= ~HPTE_V_VALID;
 322                         unlock_rmap(rmap);
 323                 } else {
 324                         kvmppc_add_revmap_chain(kvm, rev, rmap, pte_index,
 325                                                 realmode);
 326                         /* Only set R/C in real HPTE if already set in *rmap */
 327                         rcbits = *rmap >> KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT;
 328                         ptel &= rcbits | ~(HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 329                 }
 330         }
 331
 332         hpte[1] = cpu_to_be64(ptel);
 333
 334         /* Write the first HPTE dword, unlocking the HPTE and making it valid */
 335         eieio();
 336         __unlock_hpte(hpte, pteh);
 337         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 338
 339         *pte_idx_ret = pte_index;
 340         return H_SUCCESS;
 341 }
 342 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_do_h_enter);
 343
 344 long kvmppc_h_enter(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 345                     long pte_index, unsigned long pteh, unsigned long ptel)
 346 {
 347         return kvmppc_do_h_enter(vcpu->kvm, flags, pte_index, pteh, ptel,
 348                                  vcpu->arch.pgdir, true, &vcpu->arch.gpr[4]);
 349 }
 350
 351 #ifdef __BIG_ENDIAN__
 352 #define LOCK_TOKEN      (*(u32 *)(&get_paca()->lock_token))
 353 #else
 354 #define LOCK_TOKEN      (*(u32 *)(&get_paca()->paca_index))
 355 #endif
 356
 357 static inline int try_lock_tlbie(unsigned int *lock)
 358 {
 359         unsigned int tmp, old;
 360         unsigned int token = LOCK_TOKEN;
 361
 362         asm volatile("1:lwarx   %1,0,%2\n"
 363                      "  cmpwi   cr0,%1,0\n"
 364                      "  bne     2f\n"
 365                      "  stwcx.  %3,0,%2\n"
 366                      "  bne-    1b\n"
 367                      "  isync\n"
 368                      "2:"
 369                      : "=&r" (tmp), "=&r" (old)
 370                      : "r" (lock), "r" (token)
 371                      : "cc", "memory");
 372         return old == 0;
 373 }
 374
 375 static void do_tlbies(struct kvm *kvm, unsigned long *rbvalues,
 376                       long npages, int global, bool need_sync)
 377 {
 378         long i;
 379
 380         if (global) {
 381                 while (!try_lock_tlbie(&kvm->arch.tlbie_lock))
 382                         cpu_relax();
 383                 if (need_sync)
 384                         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 385                 for (i = 0; i < npages; ++i)
 386                         asm volatile(PPC_TLBIE(%1,%0) : :
 387                                      "r" (rbvalues[i]), "r" (kvm->arch.lpid));
 388                 asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 389                 kvm->arch.tlbie_lock = 0;
 390         } else {
 391                 if (need_sync)
 392                         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 393                 for (i = 0; i < npages; ++i)
 394                         asm volatile("tlbiel %0" : : "r" (rbvalues[i]));
 395                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 396         }
 397 }
 398
 399 long kvmppc_do_h_remove(struct kvm *kvm, unsigned long flags,
 400                         unsigned long pte_index, unsigned long avpn,
 401                         unsigned long *hpret)
 402 {
 403         __be64 *hpte;
 404         unsigned long v, r, rb;
 405         struct revmap_entry *rev;
 406         u64 pte;
 407
 408         if (pte_index >= kvm->arch.hpt_npte)
 409                 return H_PARAMETER;
 410         hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 411         while (!try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
 412                 cpu_relax();
 413         pte = be64_to_cpu(hpte[0]);
 414         if ((pte & (HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_VALID)) == 0 ||
 415             ((flags & H_AVPN) && (pte & ~0x7fUL) != avpn) ||
 416             ((flags & H_ANDCOND) && (pte & avpn) != 0)) {
 417                 __unlock_hpte(hpte, pte);
 418                 return H_NOT_FOUND;
 419         }
 420
 421         rev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[pte_index]);
 422         v = pte & ~HPTE_V_HVLOCK;
 423         if (v & HPTE_V_VALID) {
 424                 hpte[0] &= ~cpu_to_be64(HPTE_V_VALID);
 425                 rb = compute_tlbie_rb(v, be64_to_cpu(hpte[1]), pte_index);
 426                 do_tlbies(kvm, &rb, 1, global_invalidates(kvm, flags), true);
 427                 /*
 428                  * The reference (R) and change (C) bits in a HPT
 429                  * entry can be set by hardware at any time up until
 430                  * the HPTE is invalidated and the TLB invalidation
 431                  * sequence has completed.  This means that when
 432                  * removing a HPTE, we need to re-read the HPTE after
 433                  * the invalidation sequence has completed in order to
 434                  * obtain reliable values of R and C.
 435                  */
 436                 remove_revmap_chain(kvm, pte_index, rev, v,
 437                                     be64_to_cpu(hpte[1]));
 438         }
 439         r = rev->guest_rpte & ~HPTE_GR_RESERVED;
 440         note_hpte_modification(kvm, rev);
 441         unlock_hpte(hpte, 0);
 442
 443         hpret[0] = v;
 444         hpret[1] = r;
 445         return H_SUCCESS;
 446 }
 447 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_do_h_remove);
 448
 449 long kvmppc_h_remove(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 450                      unsigned long pte_index, unsigned long avpn)
 451 {
 452         return kvmppc_do_h_remove(vcpu->kvm, flags, pte_index, avpn,
 453                                   &vcpu->arch.gpr[4]);
 454 }
 455
 456 long kvmppc_h_bulk_remove(struct kvm_vcpu *vcpu)
 457 {
 458         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 459         unsigned long *args = &vcpu->arch.gpr[4];
 460         __be64 *hp, *hptes[4];
 461         unsigned long tlbrb[4];
 462         long int i, j, k, n, found, indexes[4];
 463         unsigned long flags, req, pte_index, rcbits;
 464         int global;
 465         long int ret = H_SUCCESS;
 466         struct revmap_entry *rev, *revs[4];
 467         u64 hp0;
 468
 469         global = global_invalidates(kvm, 0);
 470         for (i = 0; i < 4 && ret == H_SUCCESS; ) {
 471                 n = 0;
 472                 for (; i < 4; ++i) {
 473                         j = i * 2;
 474                         pte_index = args[j];
 475                         flags = pte_index >> 56;
 476                         pte_index &= ((1ul << 56) - 1);
 477                         req = flags >> 6;
 478                         flags &= 3;
 479                         if (req == 3) {         /* no more requests */
 480                                 i = 4;
 481                                 break;
 482                         }
 483                         if (req != 1 || flags == 3 ||
 484                             pte_index >= kvm->arch.hpt_npte) {
 485                                 /* parameter error */
 486                                 args[j] = ((0xa0 | flags) << 56) + pte_index;
 487                                 ret = H_PARAMETER;
 488                                 break;
 489                         }
 490                         hp = (__be64 *) (kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 491                         /* to avoid deadlock, don't spin except for first */
 492                         if (!try_lock_hpte(hp, HPTE_V_HVLOCK)) {
 493                                 if (n)
 494                                         break;
 495                                 while (!try_lock_hpte(hp, HPTE_V_HVLOCK))
 496                                         cpu_relax();
 497                         }
 498                         found = 0;
 499                         hp0 = be64_to_cpu(hp[0]);
 500                         if (hp0 & (HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_VALID)) {
 501                                 switch (flags & 3) {
 502                                 case 0:         /* absolute */
 503                                         found = 1;
 504                                         break;
 505                                 case 1:         /* andcond */
 506                                         if (!(hp0 & args[j + 1]))
 507                                                 found = 1;
 508                                         break;
 509                                 case 2:         /* AVPN */
 510                                         if ((hp0 & ~0x7fUL) == args[j + 1])
 511                                                 found = 1;
 512                                         break;
 513                                 }
 514                         }
 515                         if (!found) {
 516                                 hp[0] &= ~cpu_to_be64(HPTE_V_HVLOCK);
 517                                 args[j] = ((0x90 | flags) << 56) + pte_index;
 518                                 continue;
 519                         }
 520
 521                         args[j] = ((0x80 | flags) << 56) + pte_index;
 522                         rev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[pte_index]);
 523                         note_hpte_modification(kvm, rev);
 524
 525                         if (!(hp0 & HPTE_V_VALID)) {
 526                                 /* insert R and C bits from PTE */
 527                                 rcbits = rev->guest_rpte & (HPTE_R_R|HPTE_R_C);
 528                                 args[j] |= rcbits << (56 - 5);
 529                                 hp[0] = 0;
 530                                 continue;
 531                         }
 532
 533                         /* leave it locked */
 534                         hp[0] &= ~cpu_to_be64(HPTE_V_VALID);
 535                         tlbrb[n] = compute_tlbie_rb(be64_to_cpu(hp[0]),
 536                                 be64_to_cpu(hp[1]), pte_index);
 537                         indexes[n] = j;
 538                         hptes[n] = hp;
 539                         revs[n] = rev;
 540                         ++n;
 541                 }
 542
 543                 if (!n)
 544                         break;
 545
 546                 /* Now that we've collected a batch, do the tlbies */
 547                 do_tlbies(kvm, tlbrb, n, global, true);
 548
 549                 /* Read PTE low words after tlbie to get final R/C values */
 550                 for (k = 0; k < n; ++k) {
 551                         j = indexes[k];
 552                         pte_index = args[j] & ((1ul << 56) - 1);
 553                         hp = hptes[k];
 554                         rev = revs[k];
 555                         remove_revmap_chain(kvm, pte_index, rev,
 556                                 be64_to_cpu(hp[0]), be64_to_cpu(hp[1]));
 557                         rcbits = rev->guest_rpte & (HPTE_R_R|HPTE_R_C);
 558                         args[j] |= rcbits << (56 - 5);
 559                         __unlock_hpte(hp, 0);
 560                 }
 561         }
 562
 563         return ret;
 564 }
 565
 566 long kvmppc_h_protect(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 567                       unsigned long pte_index, unsigned long avpn,
 568                       unsigned long va)
 569 {
 570         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 571         __be64 *hpte;
 572         struct revmap_entry *rev;
 573         unsigned long v, r, rb, mask, bits;
 574         u64 pte;
 575
 576         if (pte_index >= kvm->arch.hpt_npte)
 577                 return H_PARAMETER;
 578
 579         hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 580         while (!try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
 581                 cpu_relax();
 582         pte = be64_to_cpu(hpte[0]);
 583         if ((pte & (HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_VALID)) == 0 ||
 584             ((flags & H_AVPN) && (pte & ~0x7fUL) != avpn)) {
 585                 __unlock_hpte(hpte, pte);
 586                 return H_NOT_FOUND;
 587         }
 588
 589         v = pte;
 590         bits = (flags << 55) & HPTE_R_PP0;
 591         bits |= (flags << 48) & HPTE_R_KEY_HI;
 592         bits |= flags & (HPTE_R_PP | HPTE_R_N | HPTE_R_KEY_LO);
 593
 594         /* Update guest view of 2nd HPTE dword */
 595         mask = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP | HPTE_R_N |
 596                 HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO;
 597         rev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[pte_index]);
 598         if (rev) {
 599                 r = (rev->guest_rpte & ~mask) | bits;
 600                 rev->guest_rpte = r;
 601                 note_hpte_modification(kvm, rev);
 602         }
 603
 604         /* Update HPTE */
 605         if (v & HPTE_V_VALID) {
 606                 /*
 607                  * If the page is valid, don't let it transition from
 608                  * readonly to writable.  If it should be writable, we'll
 609                  * take a trap and let the page fault code sort it out.
 610                  */
 611                 pte = be64_to_cpu(hpte[1]);
 612                 r = (pte & ~mask) | bits;
 613                 if (hpte_is_writable(r) && !hpte_is_writable(pte))
 614                         r = hpte_make_readonly(r);
 615                 /* If the PTE is changing, invalidate it first */
 616                 if (r != pte) {
 617                         rb = compute_tlbie_rb(v, r, pte_index);
 618                         hpte[0] = cpu_to_be64((v & ~HPTE_V_VALID) |
 619                                               HPTE_V_ABSENT);
 620                         do_tlbies(kvm, &rb, 1, global_invalidates(kvm, flags),
 621                                   true);
 622                         hpte[1] = cpu_to_be64(r);
 623                 }
 624         }
 625         unlock_hpte(hpte, v & ~HPTE_V_HVLOCK);
 626         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 627         return H_SUCCESS;
 628 }
 629
 630 long kvmppc_h_read(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 631                    unsigned long pte_index)
 632 {
 633         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 634         __be64 *hpte;
 635         unsigned long v, r;
 636         int i, n = 1;
 637         struct revmap_entry *rev = NULL;
 638
 639         if (pte_index >= kvm->arch.hpt_npte)
 640                 return H_PARAMETER;
 641         if (flags & H_READ_4) {
 642                 pte_index &= ~3;
 643                 n = 4;
 644         }
 645         rev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[pte_index]);
 646         for (i = 0; i < n; ++i, ++pte_index) {
 647                 hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 648                 v = be64_to_cpu(hpte[0]) & ~HPTE_V_HVLOCK;
 649                 r = be64_to_cpu(hpte[1]);
 650                 if (v & HPTE_V_ABSENT) {
 651                         v &= ~HPTE_V_ABSENT;
 652                         v |= HPTE_V_VALID;
 653                 }
 654                 if (v & HPTE_V_VALID) {
 655                         r = rev[i].guest_rpte | (r & (HPTE_R_R | HPTE_R_C));
 656                         r &= ~HPTE_GR_RESERVED;
 657                 }
 658                 vcpu->arch.gpr[4 + i * 2] = v;
 659                 vcpu->arch.gpr[5 + i * 2] = r;
 660         }
 661         return H_SUCCESS;
 662 }
 663
 664 void kvmppc_invalidate_hpte(struct kvm *kvm, __be64 *hptep,
 665                         unsigned long pte_index)
 666 {
 667         unsigned long rb;
 668
 669         hptep[0] &= ~cpu_to_be64(HPTE_V_VALID);
 670         rb = compute_tlbie_rb(be64_to_cpu(hptep[0]), be64_to_cpu(hptep[1]),
 671                               pte_index);
 672         do_tlbies(kvm, &rb, 1, 1, true);
 673 }
 674 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_invalidate_hpte);
 675
 676 void kvmppc_clear_ref_hpte(struct kvm *kvm, __be64 *hptep,
 677                            unsigned long pte_index)
 678 {
 679         unsigned long rb;
 680         unsigned char rbyte;
 681
 682         rb = compute_tlbie_rb(be64_to_cpu(hptep[0]), be64_to_cpu(hptep[1]),
 683                               pte_index);
 684         rbyte = (be64_to_cpu(hptep[1]) & ~HPTE_R_R) >> 8;
 685         /* modify only the second-last byte, which contains the ref bit */
 686         *((char *)hptep + 14) = rbyte;
 687         do_tlbies(kvm, &rb, 1, 1, false);
 688 }
 689 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_clear_ref_hpte);
 690
 691 static int slb_base_page_shift[4] = {
 692         24,     /* 16M */
 693         16,     /* 64k */
 694         34,     /* 16G */
 695         20,     /* 1M, unsupported */
 696 };
 697
 698 /* When called from virtmode, this func should be protected by
 699  * preempt_disable(), otherwise, the holding of HPTE_V_HVLOCK
 700  * can trigger deadlock issue.
 701  */
 702 long kvmppc_hv_find_lock_hpte(struct kvm *kvm, gva_t eaddr, unsigned long slb_v,
 703                               unsigned long valid)
 704 {
 705         unsigned int i;
 706         unsigned int pshift;
 707         unsigned long somask;
 708         unsigned long vsid, hash;
 709         unsigned long avpn;
 710         __be64 *hpte;
 711         unsigned long mask, val;
 712         unsigned long v, r;
 713
 714         /* Get page shift, work out hash and AVPN etc. */
 715         mask = SLB_VSID_B | HPTE_V_AVPN | HPTE_V_SECONDARY;
 716         val = 0;
 717         pshift = 12;
 718         if (slb_v & SLB_VSID_L) {
 719                 mask |= HPTE_V_LARGE;
 720                 val |= HPTE_V_LARGE;
 721                 pshift = slb_base_page_shift[(slb_v & SLB_VSID_LP) >> 4];
 722         }
 723         if (slb_v & SLB_VSID_B_1T) {
 724                 somask = (1UL << 40) - 1;
 725                 vsid = (slb_v & ~SLB_VSID_B) >> SLB_VSID_SHIFT_1T;
 726                 vsid ^= vsid << 25;
 727         } else {
 728                 somask = (1UL << 28) - 1;
 729                 vsid = (slb_v & ~SLB_VSID_B) >> SLB_VSID_SHIFT;
 730         }
 731         hash = (vsid ^ ((eaddr & somask) >> pshift)) & kvm->arch.hpt_mask;
 732         avpn = slb_v & ~(somask >> 16); /* also includes B */
 733         avpn |= (eaddr & somask) >> 16;
 734
 735         if (pshift >= 24)
 736                 avpn &= ~((1UL << (pshift - 16)) - 1);
 737         else
 738                 avpn &= ~0x7fUL;
 739         val |= avpn;
 740
 741         for (;;) {
 742                 hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (hash << 7));
 743
 744                 for (i = 0; i < 16; i += 2) {
 745                         /* Read the PTE racily */
 746                         v = be64_to_cpu(hpte[i]) & ~HPTE_V_HVLOCK;
 747
 748                         /* Check valid/absent, hash, segment size and AVPN */
 749                         if (!(v & valid) || (v & mask) != val)
 750                                 continue;
 751
 752                         /* Lock the PTE and read it under the lock */
 753                         while (!try_lock_hpte(&hpte[i], HPTE_V_HVLOCK))
 754                                 cpu_relax();
 755                         v = be64_to_cpu(hpte[i]) & ~HPTE_V_HVLOCK;
 756                         r = be64_to_cpu(hpte[i+1]);
 757
 758                         /*
 759                          * Check the HPTE again, including base page size
 760                          */
 761                         if ((v & valid) && (v & mask) == val &&
 762                             hpte_base_page_size(v, r) == (1ul << pshift))
 763                                 /* Return with the HPTE still locked */
 764                                 return (hash << 3) + (i >> 1);
 765
 766                         __unlock_hpte(&hpte[i], v);
 767                 }
 768
 769                 if (val & HPTE_V_SECONDARY)
 770                         break;
 771                 val |= HPTE_V_SECONDARY;
 772                 hash = hash ^ kvm->arch.hpt_mask;
 773         }
 774         return -1;
 775 }
 776 EXPORT_SYMBOL(kvmppc_hv_find_lock_hpte);
 777
 778 /*
 779  * Called in real mode to check whether an HPTE not found fault
 780  * is due to accessing a paged-out page or an emulated MMIO page,
 781  * or if a protection fault is due to accessing a page that the
 782  * guest wanted read/write access to but which we made read-only.
 783  * Returns a possibly modified status (DSISR) value if not
 784  * (i.e. pass the interrupt to the guest),
 785  * -1 to pass the fault up to host kernel mode code, -2 to do that
 786  * and also load the instruction word (for MMIO emulation),
 787  * or 0 if we should make the guest retry the access.
 788  */
 789 long kvmppc_hpte_hv_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long addr,
 790                           unsigned long slb_v, unsigned int status, bool data)
 791 {
 792         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 793         long int index;
 794         unsigned long v, r, gr;
 795         __be64 *hpte;
 796         unsigned long valid;
 797         struct revmap_entry *rev;
 798         unsigned long pp, key;
 799
 800         /* For protection fault, expect to find a valid HPTE */
 801         valid = HPTE_V_VALID;
 802         if (status & DSISR_NOHPTE)
 803                 valid |= HPTE_V_ABSENT;
 804
 805         index = kvmppc_hv_find_lock_hpte(kvm, addr, slb_v, valid);
 806         if (index < 0) {
 807                 if (status & DSISR_NOHPTE)
 808                         return status;  /* there really was no HPTE */
 809                 return 0;               /* for prot fault, HPTE disappeared */
 810         }
 811         hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (index << 4));
 812         v = be64_to_cpu(hpte[0]) & ~HPTE_V_HVLOCK;
 813         r = be64_to_cpu(hpte[1]);
 814         rev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[index]);
 815         gr = rev->guest_rpte;
 816
 817         unlock_hpte(hpte, v);
 818
 819         /* For not found, if the HPTE is valid by now, retry the instruction */
 820         if ((status & DSISR_NOHPTE) && (v & HPTE_V_VALID))
 821                 return 0;
 822
 823         /* Check access permissions to the page */
 824         pp = gr & (HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP);
 825         key = (vcpu->arch.shregs.msr & MSR_PR) ? SLB_VSID_KP : SLB_VSID_KS;
 826         status &= ~DSISR_NOHPTE;        /* DSISR_NOHPTE == SRR1_ISI_NOPT */
 827         if (!data) {
 828                 if (gr & (HPTE_R_N | HPTE_R_G))
 829                         return status | SRR1_ISI_N_OR_G;
 830                 if (!hpte_read_permission(pp, slb_v & key))
 831                         return status | SRR1_ISI_PROT;
 832         } else if (status & DSISR_ISSTORE) {
 833                 /* check write permission */
 834                 if (!hpte_write_permission(pp, slb_v & key))
 835                         return status | DSISR_PROTFAULT;
 836         } else {
 837                 if (!hpte_read_permission(pp, slb_v & key))
 838                         return status | DSISR_PROTFAULT;
 839         }
 840
 841         /* Check storage key, if applicable */
 842         if (data && (vcpu->arch.shregs.msr & MSR_DR)) {
 843                 unsigned int perm = hpte_get_skey_perm(gr, vcpu->arch.amr);
 844                 if (status & DSISR_ISSTORE)
 845                         perm >>= 1;
 846                 if (perm & 1)
 847                         return status | DSISR_KEYFAULT;
 848         }
 849
 850         /* Save HPTE info for virtual-mode handler */
 851         vcpu->arch.pgfault_addr = addr;
 852         vcpu->arch.pgfault_index = index;
 853         vcpu->arch.pgfault_hpte[0] = v;
 854         vcpu->arch.pgfault_hpte[1] = r;
 855
 856         /* Check the storage key to see if it is possibly emulated MMIO */
 857         if (data && (vcpu->arch.shregs.msr & MSR_IR) &&
 858             (r & (HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO)) ==
 859             (HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO))
 860                 return -2;      /* MMIO emulation - load instr word */
 861
 862         return -1;              /* send fault up to host kernel mode */
 863 }