kernel/arch/s390/mm/pgtable.c

   1 /*
   2  *    Copyright IBM Corp. 2007, 2011
   3  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
   4  */
   5
   6 #include <linux/sched.h>
   7 #include <linux/kernel.h>
   8 #include <linux/errno.h>
   9 #include <linux/gfp.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/swap.h>
  12 #include <linux/smp.h>
  13 #include <linux/highmem.h>
  14 #include <linux/pagemap.h>
  15 #include <linux/spinlock.h>
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/quicklist.h>
  18 #include <linux/rcupdate.h>
  19 #include <linux/slab.h>
  20 #include <linux/swapops.h>
  21 #include <linux/sysctl.h>
  22 #include <linux/ksm.h>
  23 #include <linux/mman.h>
  24
  25 #include <asm/pgtable.h>
  26 #include <asm/pgalloc.h>
  27 #include <asm/tlb.h>
  28 #include <asm/tlbflush.h>
  29 #include <asm/mmu_context.h>
  30
  31 #define ALLOC_ORDER     2
  32 #define FRAG_MASK       0x03
  33
  34 unsigned long *crst_table_alloc(struct mm_struct *mm)
  35 {
  36         struct page *page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
  37
  38         if (!page)
  39                 return NULL;
  40         return (unsigned long *) page_to_phys(page);
  41 }
  42
  43 void crst_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
  44 {
  45         free_pages((unsigned long) table, ALLOC_ORDER);
  46 }
  47
  48 static void __crst_table_upgrade(void *arg)
  49 {
  50         struct mm_struct *mm = arg;
  51
  52         if (current->active_mm == mm) {
  53                 clear_user_asce();
  54                 set_user_asce(mm);
  55         }
  56         __tlb_flush_local();
  57 }
  58
  59 int crst_table_upgrade(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
  60 {
  61         unsigned long *table, *pgd;
  62         unsigned long entry;
  63         int flush;
  64
  65         BUG_ON(limit > (1UL << 53));
  66         flush = 0;
  67 repeat:
  68         table = crst_table_alloc(mm);
  69         if (!table)
  70                 return -ENOMEM;
  71         spin_lock_bh(&mm->page_table_lock);
  72         if (mm->context.asce_limit < limit) {
  73                 pgd = (unsigned long *) mm->pgd;
  74                 if (mm->context.asce_limit <= (1UL << 31)) {
  75                         entry = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
  76                         mm->context.asce_limit = 1UL << 42;
  77                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
  78                                                 _ASCE_USER_BITS |
  79                                                 _ASCE_TYPE_REGION3;
  80                 } else {
  81                         entry = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
  82                         mm->context.asce_limit = 1UL << 53;
  83                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
  84                                                 _ASCE_USER_BITS |
  85                                                 _ASCE_TYPE_REGION2;
  86                 }
  87                 crst_table_init(table, entry);
  88                 pgd_populate(mm, (pgd_t *) table, (pud_t *) pgd);
  89                 mm->pgd = (pgd_t *) table;
  90                 mm->task_size = mm->context.asce_limit;
  91                 table = NULL;
  92                 flush = 1;
  93         }
  94         spin_unlock_bh(&mm->page_table_lock);
  95         if (table)
  96                 crst_table_free(mm, table);
  97         if (mm->context.asce_limit < limit)
  98                 goto repeat;
  99         if (flush)
 100                 on_each_cpu(__crst_table_upgrade, mm, 0);
 101         return 0;
 102 }
 103
 104 void crst_table_downgrade(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
 105 {
 106         pgd_t *pgd;
 107
 108         if (current->active_mm == mm) {
 109                 clear_user_asce();
 110                 __tlb_flush_mm(mm);
 111         }
 112         while (mm->context.asce_limit > limit) {
 113                 pgd = mm->pgd;
 114                 switch (pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) {
 115                 case _REGION_ENTRY_TYPE_R2:
 116                         mm->context.asce_limit = 1UL << 42;
 117                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
 118                                                 _ASCE_USER_BITS |
 119                                                 _ASCE_TYPE_REGION3;
 120                         break;
 121                 case _REGION_ENTRY_TYPE_R3:
 122                         mm->context.asce_limit = 1UL << 31;
 123                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
 124                                                 _ASCE_USER_BITS |
 125                                                 _ASCE_TYPE_SEGMENT;
 126                         break;
 127                 default:
 128                         BUG();
 129                 }
 130                 mm->pgd = (pgd_t *) (pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 131                 mm->task_size = mm->context.asce_limit;
 132                 crst_table_free(mm, (unsigned long *) pgd);
 133         }
 134         if (current->active_mm == mm)
 135                 set_user_asce(mm);
 136 }
 137
 138 #ifdef CONFIG_PGSTE
 139
 140 /**
 141  * gmap_alloc - allocate a guest address space
 142  * @mm: pointer to the parent mm_struct
 143  * @limit: maximum size of the gmap address space
 144  *
 145  * Returns a guest address space structure.
 146  */
 147 struct gmap *gmap_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
 148 {
 149         struct gmap *gmap;
 150         struct page *page;
 151         unsigned long *table;
 152         unsigned long etype, atype;
 153
 154         if (limit < (1UL << 31)) {
 155                 limit = (1UL << 31) - 1;
 156                 atype = _ASCE_TYPE_SEGMENT;
 157                 etype = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 158         } else if (limit < (1UL << 42)) {
 159                 limit = (1UL << 42) - 1;
 160                 atype = _ASCE_TYPE_REGION3;
 161                 etype = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
 162         } else if (limit < (1UL << 53)) {
 163                 limit = (1UL << 53) - 1;
 164                 atype = _ASCE_TYPE_REGION2;
 165                 etype = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
 166         } else {
 167                 limit = -1UL;
 168                 atype = _ASCE_TYPE_REGION1;
 169                 etype = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
 170         }
 171         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL);
 172         if (!gmap)
 173                 goto out;
 174         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
 175         INIT_RADIX_TREE(&gmap->guest_to_host, GFP_KERNEL);
 176         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_guest, GFP_ATOMIC);
 177         spin_lock_init(&gmap->guest_table_lock);
 178         gmap->mm = mm;
 179         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
 180         if (!page)
 181                 goto out_free;
 182         page->index = 0;
 183         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 184         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 185         crst_table_init(table, etype);
 186         gmap->table = table;
 187         gmap->asce = atype | _ASCE_TABLE_LENGTH |
 188                 _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
 189         gmap->asce_end = limit;
 190         down_write(&mm->mmap_sem);
 191         list_add(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
 192         up_write(&mm->mmap_sem);
 193         return gmap;
 194
 195 out_free:
 196         kfree(gmap);
 197 out:
 198         return NULL;
 199 }
 200 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_alloc);
 201
 202 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
 203 {
 204         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 205                 __tlb_flush_asce(gmap->mm, gmap->asce);
 206         else
 207                 __tlb_flush_global();
 208 }
 209
 210 static void gmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 211 {
 212         struct radix_tree_iter iter;
 213         unsigned long indices[16];
 214         unsigned long index;
 215         void **slot;
 216         int i, nr;
 217
 218         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 219         index = 0;
 220         do {
 221                 nr = 0;
 222                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 223                         indices[nr] = iter.index;
 224                         if (++nr == 16)
 225                                 break;
 226                 }
 227                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 228                         index = indices[i];
 229                         radix_tree_delete(root, index);
 230                 }
 231         } while (nr > 0);
 232 }
 233
 234 /**
 235  * gmap_free - free a guest address space
 236  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 237  */
 238 void gmap_free(struct gmap *gmap)
 239 {
 240         struct page *page, *next;
 241
 242         /* Flush tlb. */
 243         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 244                 __tlb_flush_asce(gmap->mm, gmap->asce);
 245         else
 246                 __tlb_flush_global();
 247
 248         /* Free all segment & region tables. */
 249         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru)
 250                 __free_pages(page, ALLOC_ORDER);
 251         gmap_radix_tree_free(&gmap->guest_to_host);
 252         gmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_guest);
 253         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 254         list_del(&gmap->list);
 255         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 256         kfree(gmap);
 257 }
 258 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_free);
 259
 260 /**
 261  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
 262  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 263  */
 264 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
 265 {
 266         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
 267 }
 268 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
 269
 270 /**
 271  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
 272  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 273  */
 274 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
 275 {
 276         S390_lowcore.gmap = 0UL;
 277 }
 278 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
 279
 280 /*
 281  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_sem held
 282  */
 283 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap, unsigned long *table,
 284                             unsigned long init, unsigned long gaddr)
 285 {
 286         struct page *page;
 287         unsigned long *new;
 288
 289         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
 290         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
 291         if (!page)
 292                 return -ENOMEM;
 293         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 294         crst_table_init(new, init);
 295         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
 296         if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID) {
 297                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 298                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
 299                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
 300                 page->index = gaddr;
 301                 page = NULL;
 302         }
 303         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
 304         if (page)
 305                 __free_pages(page, ALLOC_ORDER);
 306         return 0;
 307 }
 308
 309 /**
 310  * __gmap_segment_gaddr - find virtual address from segment pointer
 311  * @entry: pointer to a segment table entry in the guest address space
 312  *
 313  * Returns the virtual address in the guest address space for the segment
 314  */
 315 static unsigned long __gmap_segment_gaddr(unsigned long *entry)
 316 {
 317         struct page *page;
 318         unsigned long offset, mask;
 319
 320         offset = (unsigned long) entry / sizeof(unsigned long);
 321         offset = (offset & (PTRS_PER_PMD - 1)) * PMD_SIZE;
 322         mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
 323         page = virt_to_page((void *)((unsigned long) entry & mask));
 324         return page->index + offset;
 325 }
 326
 327 /**
 328  * __gmap_unlink_by_vmaddr - unlink a single segment via a host address
 329  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 330  * @vmaddr: address in the host process address space
 331  *
 332  * Returns 1 if a TLB flush is required
 333  */
 334 static int __gmap_unlink_by_vmaddr(struct gmap *gmap, unsigned long vmaddr)
 335 {
 336         unsigned long *entry;
 337         int flush = 0;
 338
 339         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 340         entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest, vmaddr >> PMD_SHIFT);
 341         if (entry) {
 342                 flush = (*entry != _SEGMENT_ENTRY_INVALID);
 343                 *entry = _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 344         }
 345         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 346         return flush;
 347 }
 348
 349 /**
 350  * __gmap_unmap_by_gaddr - unmap a single segment via a guest address
 351  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 352  * @gaddr: address in the guest address space
 353  *
 354  * Returns 1 if a TLB flush is required
 355  */
 356 static int __gmap_unmap_by_gaddr(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 357 {
 358         unsigned long vmaddr;
 359
 360         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_delete(&gmap->guest_to_host,
 361                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 362         return vmaddr ? __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr) : 0;
 363 }
 364
 365 /**
 366  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
 367  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 368  * @to: address in the guest address space
 369  * @len: length of the memory area to unmap
 370  *
 371  * Returns 0 if the unmap succeeded, -EINVAL if not.
 372  */
 373 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
 374 {
 375         unsigned long off;
 376         int flush;
 377
 378         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 379                 return -EINVAL;
 380         if (len == 0 || to + len < to)
 381                 return -EINVAL;
 382
 383         flush = 0;
 384         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 385         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE)
 386                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 387         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 388         if (flush)
 389                 gmap_flush_tlb(gmap);
 390         return 0;
 391 }
 392 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
 393
 394 /**
 395  * gmap_mmap_segment - map a segment to the guest address space
 396  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 397  * @from: source address in the parent address space
 398  * @to: target address in the guest address space
 399  * @len: length of the memory area to map
 400  *
 401  * Returns 0 if the mmap succeeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
 402  */
 403 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
 404                      unsigned long to, unsigned long len)
 405 {
 406         unsigned long off;
 407         int flush;
 408
 409         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 410                 return -EINVAL;
 411         if (len == 0 || from + len < from || to + len < to ||
 412             from + len > TASK_MAX_SIZE || to + len > gmap->asce_end)
 413                 return -EINVAL;
 414
 415         flush = 0;
 416         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 417         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
 418                 /* Remove old translation */
 419                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 420                 /* Store new translation */
 421                 if (radix_tree_insert(&gmap->guest_to_host,
 422                                       (to + off) >> PMD_SHIFT,
 423                                       (void *) from + off))
 424                         break;
 425         }
 426         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 427         if (flush)
 428                 gmap_flush_tlb(gmap);
 429         if (off >= len)
 430                 return 0;
 431         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
 432         return -ENOMEM;
 433 }
 434 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
 435
 436 /**
 437  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 438  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 439  * @gaddr: guest address
 440  *
 441  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 442  * -EFAULT if no such mapping exists.
 443  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 444  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 445  * when this function gets called.
 446  */
 447 unsigned long __gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 448 {
 449         unsigned long vmaddr;
 450
 451         vmaddr = (unsigned long)
 452                 radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host, gaddr >> PMD_SHIFT);
 453         return vmaddr ? (vmaddr | (gaddr & ~PMD_MASK)) : -EFAULT;
 454 }
 455 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
 456
 457 /**
 458  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 459  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 460  * @gaddr: guest address
 461  *
 462  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 463  * -EFAULT if no such mapping exists.
 464  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 465  */
 466 unsigned long gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 467 {
 468         unsigned long rc;
 469
 470         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 471         rc = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 472         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 473         return rc;
 474 }
 475 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
 476
 477 /**
 478  * gmap_unlink - disconnect a page table from the gmap shadow tables
 479  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 480  * @table: pointer to the host page table
 481  * @vmaddr: vm address associated with the host page table
 482  */
 483 static void gmap_unlink(struct mm_struct *mm, unsigned long *table,
 484                         unsigned long vmaddr)
 485 {
 486         struct gmap *gmap;
 487         int flush;
 488
 489         list_for_each_entry(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
 490                 flush = __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr);
 491                 if (flush)
 492                         gmap_flush_tlb(gmap);
 493         }
 494 }
 495
 496 /**
 497  * gmap_link - set up shadow page tables to connect a host to a guest address
 498  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 499  * @gaddr: guest address
 500  * @vmaddr: vm address
 501  *
 502  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 503  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 504  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 505  * when this function gets called.
 506  */
 507 int __gmap_link(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
 508 {
 509         struct mm_struct *mm;
 510         unsigned long *table;
 511         spinlock_t *ptl;
 512         pgd_t *pgd;
 513         pud_t *pud;
 514         pmd_t *pmd;
 515         int rc;
 516
 517         /* Create higher level tables in the gmap page table */
 518         table = gmap->table;
 519         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION1) {
 520                 table += (gaddr >> 53) & 0x7ff;
 521                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 522                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY,
 523                                      gaddr & 0xffe0000000000000UL))
 524                         return -ENOMEM;
 525                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 526         }
 527         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION2) {
 528                 table += (gaddr >> 42) & 0x7ff;
 529                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 530                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY,
 531                                      gaddr & 0xfffffc0000000000UL))
 532                         return -ENOMEM;
 533                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 534         }
 535         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION3) {
 536                 table += (gaddr >> 31) & 0x7ff;
 537                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 538                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY,
 539                                      gaddr & 0xffffffff80000000UL))
 540                         return -ENOMEM;
 541                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 542         }
 543         table += (gaddr >> 20) & 0x7ff;
 544         /* Walk the parent mm page table */
 545         mm = gmap->mm;
 546         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
 547         VM_BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 548         pud = pud_offset(pgd, vmaddr);
 549         VM_BUG_ON(pud_none(*pud));
 550         pmd = pmd_offset(pud, vmaddr);
 551         VM_BUG_ON(pmd_none(*pmd));
 552         /* large pmds cannot yet be handled */
 553         if (pmd_large(*pmd))
 554                 return -EFAULT;
 555         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
 556         rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
 557         if (rc)
 558                 return rc;
 559         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
 560         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 561         if (*table == _SEGMENT_ENTRY_INVALID) {
 562                 rc = radix_tree_insert(&gmap->host_to_guest,
 563                                        vmaddr >> PMD_SHIFT, table);
 564                 if (!rc)
 565                         *table = pmd_val(*pmd);
 566         } else
 567                 rc = 0;
 568         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 569         spin_unlock(ptl);
 570         radix_tree_preload_end();
 571         return rc;
 572 }
 573
 574 /**
 575  * gmap_fault - resolve a fault on a guest address
 576  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 577  * @gaddr: guest address
 578  * @fault_flags: flags to pass down to handle_mm_fault()
 579  *
 580  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 581  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 582  */
 583 int gmap_fault(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 584                unsigned int fault_flags)
 585 {
 586         unsigned long vmaddr;
 587         int rc;
 588
 589         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 590         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 591         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
 592                 rc = vmaddr;
 593                 goto out_up;
 594         }
 595         if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, vmaddr, fault_flags)) {
 596                 rc = -EFAULT;
 597                 goto out_up;
 598         }
 599         rc = __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 600 out_up:
 601         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 602         return rc;
 603 }
 604 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_fault);
 605
 606 static void gmap_zap_swap_entry(swp_entry_t entry, struct mm_struct *mm)
 607 {
 608         if (!non_swap_entry(entry))
 609                 dec_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
 610         else if (is_migration_entry(entry)) {
 611                 struct page *page = migration_entry_to_page(entry);
 612
 613                 if (PageAnon(page))
 614                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
 615                 else
 616                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
 617         }
 618         free_swap_and_cache(entry);
 619 }
 620
 621 /*
 622  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
 623  */
 624 void __gmap_zap(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 625 {
 626         unsigned long vmaddr, ptev, pgstev;
 627         pte_t *ptep, pte;
 628         spinlock_t *ptl;
 629         pgste_t pgste;
 630
 631         /* Find the vm address for the guest address */
 632         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 633                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 634         if (!vmaddr)
 635                 return;
 636         vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 637         /* Get pointer to the page table entry */
 638         ptep = get_locked_pte(gmap->mm, vmaddr, &ptl);
 639         if (unlikely(!ptep))
 640                 return;
 641         pte = *ptep;
 642         if (!pte_swap(pte))
 643                 goto out_pte;
 644         /* Zap unused and logically-zero pages */
 645         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 646         pgstev = pgste_val(pgste);
 647         ptev = pte_val(pte);
 648         if (((pgstev & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) == _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED) ||
 649             ((pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO) && (ptev & _PAGE_INVALID))) {
 650                 gmap_zap_swap_entry(pte_to_swp_entry(pte), gmap->mm);
 651                 pte_clear(gmap->mm, vmaddr, ptep);
 652         }
 653         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 654 out_pte:
 655         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 656 }
 657 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
 658
 659 void gmap_discard(struct gmap *gmap, unsigned long from, unsigned long to)
 660 {
 661         unsigned long gaddr, vmaddr, size;
 662         struct vm_area_struct *vma;
 663
 664         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 665         for (gaddr = from; gaddr < to;
 666              gaddr = (gaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK) {
 667                 /* Find the vm address for the guest address */
 668                 vmaddr = (unsigned long)
 669                         radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 670                                           gaddr >> PMD_SHIFT);
 671                 if (!vmaddr)
 672                         continue;
 673                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 674                 /* Find vma in the parent mm */
 675                 vma = find_vma(gmap->mm, vmaddr);
 676                 size = min(to - gaddr, PMD_SIZE - (gaddr & ~PMD_MASK));
 677                 zap_page_range(vma, vmaddr, size, NULL);
 678         }
 679         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 680 }
 681 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
 682
 683 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
 684 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
 685
 686 /**
 687  * gmap_register_ipte_notifier - register a pte invalidation callback
 688  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 689  */
 690 void gmap_register_ipte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 691 {
 692         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 693         list_add(&nb->list, &gmap_notifier_list);
 694         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 695 }
 696 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_ipte_notifier);
 697
 698 /**
 699  * gmap_unregister_ipte_notifier - remove a pte invalidation callback
 700  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 701  */
 702 void gmap_unregister_ipte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 703 {
 704         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 705         list_del_init(&nb->list);
 706         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 707 }
 708 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_ipte_notifier);
 709
 710 /**
 711  * gmap_ipte_notify - mark a range of ptes for invalidation notification
 712  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 713  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 714  * @len: size of area
 715  *
 716  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists and
 717  * the invalidation notification could be set. If the gmap mapping is missing
 718  * for one or more pages -EFAULT is returned. If no memory could be allocated
 719  * -ENOMEM is returned. This function establishes missing page table entries.
 720  */
 721 int gmap_ipte_notify(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long len)
 722 {
 723         unsigned long addr;
 724         spinlock_t *ptl;
 725         pte_t *ptep, entry;
 726         pgste_t pgste;
 727         int rc = 0;
 728
 729         if ((gaddr & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK))
 730                 return -EINVAL;
 731         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 732         while (len) {
 733                 /* Convert gmap address and connect the page tables */
 734                 addr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 735                 if (IS_ERR_VALUE(addr)) {
 736                         rc = addr;
 737                         break;
 738                 }
 739                 /* Get the page mapped */
 740                 if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, addr, FAULT_FLAG_WRITE)) {
 741                         rc = -EFAULT;
 742                         break;
 743                 }
 744                 rc = __gmap_link(gmap, gaddr, addr);
 745                 if (rc)
 746                         break;
 747                 /* Walk the process page table, lock and get pte pointer */
 748                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, addr, &ptl);
 749                 VM_BUG_ON(!ptep);
 750                 /* Set notification bit in the pgste of the pte */
 751                 entry = *ptep;
 752                 if ((pte_val(entry) & (_PAGE_INVALID | _PAGE_PROTECT)) == 0) {
 753                         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 754                         pgste_val(pgste) |= PGSTE_IN_BIT;
 755                         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 756                         gaddr += PAGE_SIZE;
 757                         len -= PAGE_SIZE;
 758                 }
 759                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 760         }
 761         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 762         return rc;
 763 }
 764 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_ipte_notify);
 765
 766 /**
 767  * gmap_do_ipte_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
 768  * @mm: pointer to the process mm_struct
 769  * @addr: virtual address in the process address space
 770  * @pte: pointer to the page table entry
 771  *
 772  * This function is assumed to be called with the page table lock held
 773  * for the pte to notify.
 774  */
 775 void gmap_do_ipte_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, pte_t *pte)
 776 {
 777         unsigned long offset, gaddr;
 778         unsigned long *table;
 779         struct gmap_notifier *nb;
 780         struct gmap *gmap;
 781
 782         offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
 783         offset = offset * (4096 / sizeof(pte_t));
 784         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 785         list_for_each_entry(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
 786                 table = radix_tree_lookup(&gmap->host_to_guest,
 787                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
 788                 if (!table)
 789                         continue;
 790                 gaddr = __gmap_segment_gaddr(table) + offset;
 791                 list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
 792                         nb->notifier_call(gmap, gaddr);
 793         }
 794         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 795 }
 796 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_do_ipte_notify);
 797
 798 static inline int page_table_with_pgste(struct page *page)
 799 {
 800         return atomic_read(&page->_mapcount) == 0;
 801 }
 802
 803 static inline unsigned long *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm)
 804 {
 805         struct page *page;
 806         unsigned long *table;
 807
 808         page = alloc_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 809         if (!page)
 810                 return NULL;
 811         if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 812                 __free_page(page);
 813                 return NULL;
 814         }
 815         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
 816         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 817         clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE/2);
 818         clear_table(table + PTRS_PER_PTE, 0, PAGE_SIZE/2);
 819         return table;
 820 }
 821
 822 static inline void page_table_free_pgste(unsigned long *table)
 823 {
 824         struct page *page;
 825
 826         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
 827         pgtable_page_dtor(page);
 828         atomic_set(&page->_mapcount, -1);
 829         __free_page(page);
 830 }
 831
 832 int set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 833                           unsigned long key, bool nq)
 834 {
 835         spinlock_t *ptl;
 836         pgste_t old, new;
 837         pte_t *ptep;
 838
 839         down_read(&mm->mmap_sem);
 840 retry:
 841         ptep = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
 842         if (unlikely(!ptep)) {
 843                 up_read(&mm->mmap_sem);
 844                 return -EFAULT;
 845         }
 846         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID) &&
 847              (pte_val(*ptep) & _PAGE_PROTECT)) {
 848                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 849                 if (fixup_user_fault(current, mm, addr, FAULT_FLAG_WRITE)) {
 850                         up_read(&mm->mmap_sem);
 851                         return -EFAULT;
 852                 }
 853                 goto retry;
 854         }
 855
 856         new = old = pgste_get_lock(ptep);
 857         pgste_val(new) &= ~(PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT |
 858                             PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
 859         pgste_val(new) |= (key & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED)) << 48;
 860         pgste_val(new) |= (key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
 861         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
 862                 unsigned long address, bits, skey;
 863
 864                 address = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
 865                 skey = (unsigned long) page_get_storage_key(address);
 866                 bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
 867                 skey = key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT);
 868                 /* Set storage key ACC and FP */
 869                 page_set_storage_key(address, skey, !nq);
 870                 /* Merge host changed & referenced into pgste  */
 871                 pgste_val(new) |= bits << 52;
 872         }
 873         /* changing the guest storage key is considered a change of the page */
 874         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) &
 875             (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT | PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT))
 876                 pgste_val(new) |= PGSTE_UC_BIT;
 877
 878         pgste_set_unlock(ptep, new);
 879         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 880         up_read(&mm->mmap_sem);
 881         return 0;
 882 }
 883 EXPORT_SYMBOL(set_guest_storage_key);
 884
 885 unsigned long get_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 886 {
 887         spinlock_t *ptl;
 888         pgste_t pgste;
 889         pte_t *ptep;
 890         uint64_t physaddr;
 891         unsigned long key = 0;
 892
 893         down_read(&mm->mmap_sem);
 894         ptep = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
 895         if (unlikely(!ptep)) {
 896                 up_read(&mm->mmap_sem);
 897                 return -EFAULT;
 898         }
 899         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 900
 901         if (pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID) {
 902                 key |= (pgste_val(pgste) & PGSTE_ACC_BITS) >> 56;
 903                 key |= (pgste_val(pgste) & PGSTE_FP_BIT) >> 56;
 904                 key |= (pgste_val(pgste) & PGSTE_GR_BIT) >> 48;
 905                 key |= (pgste_val(pgste) & PGSTE_GC_BIT) >> 48;
 906         } else {
 907                 physaddr = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
 908                 key = page_get_storage_key(physaddr);
 909
 910                 /* Reflect guest's logical view, not physical */
 911                 if (pgste_val(pgste) & PGSTE_GR_BIT)
 912                         key |= _PAGE_REFERENCED;
 913                 if (pgste_val(pgste) & PGSTE_GC_BIT)
 914                         key |= _PAGE_CHANGED;
 915         }
 916
 917         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 918         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 919         up_read(&mm->mmap_sem);
 920         return key;
 921 }
 922 EXPORT_SYMBOL(get_guest_storage_key);
 923
 924 static int page_table_allocate_pgste_min = 0;
 925 static int page_table_allocate_pgste_max = 1;
 926 int page_table_allocate_pgste = 0;
 927 EXPORT_SYMBOL(page_table_allocate_pgste);
 928
 929 static struct ctl_table page_table_sysctl[] = {
 930         {
 931                 .procname       = "allocate_pgste",
 932                 .data           = &page_table_allocate_pgste,
 933                 .maxlen         = sizeof(int),
 934                 .mode           = S_IRUGO | S_IWUSR,
 935                 .proc_handler   = proc_dointvec,
 936                 .extra1         = &page_table_allocate_pgste_min,
 937                 .extra2         = &page_table_allocate_pgste_max,
 938         },
 939         { }
 940 };
 941
 942 static struct ctl_table page_table_sysctl_dir[] = {
 943         {
 944                 .procname       = "vm",
 945                 .maxlen         = 0,
 946                 .mode           = 0555,
 947                 .child          = page_table_sysctl,
 948         },
 949         { }
 950 };
 951
 952 static int __init page_table_register_sysctl(void)
 953 {
 954         return register_sysctl_table(page_table_sysctl_dir) ? 0 : -ENOMEM;
 955 }
 956 __initcall(page_table_register_sysctl);
 957
 958 #else /* CONFIG_PGSTE */
 959
 960 static inline int page_table_with_pgste(struct page *page)
 961 {
 962         return 0;
 963 }
 964
 965 static inline unsigned long *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm)
 966 {
 967         return NULL;
 968 }
 969
 970 static inline void page_table_free_pgste(unsigned long *table)
 971 {
 972 }
 973
 974 static inline void gmap_unlink(struct mm_struct *mm, unsigned long *table,
 975                         unsigned long vmaddr)
 976 {
 977 }
 978
 979 #endif /* CONFIG_PGSTE */
 980
 981 static inline unsigned int atomic_xor_bits(atomic_t *v, unsigned int bits)
 982 {
 983         unsigned int old, new;
 984
 985         do {
 986                 old = atomic_read(v);
 987                 new = old ^ bits;
 988         } while (atomic_cmpxchg(v, old, new) != old);
 989         return new;
 990 }
 991
 992 /*
 993  * page table entry allocation/free routines.
 994  */
 995 unsigned long *page_table_alloc(struct mm_struct *mm)
 996 {
 997         unsigned long *uninitialized_var(table);
 998         struct page *uninitialized_var(page);
 999         unsigned int mask, bit;
1000
1001         if (mm_alloc_pgste(mm))
1002                 return page_table_alloc_pgste(mm);
1003         /* Allocate fragments of a 4K page as 1K/2K page table */
1004         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1005         mask = FRAG_MASK;
1006         if (!list_empty(&mm->context.pgtable_list)) {
1007                 page = list_first_entry(&mm->context.pgtable_list,
1008                                         struct page, lru);
1009                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1010                 mask = atomic_read(&page->_mapcount);
1011                 mask = mask | (mask >> 4);
1012         }
1013         if ((mask & FRAG_MASK) == FRAG_MASK) {
1014                 spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1015                 page = alloc_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
1016                 if (!page)
1017                         return NULL;
1018                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
1019                         __free_page(page);
1020                         return NULL;
1021                 }
1022                 atomic_set(&page->_mapcount, 1);
1023                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1024                 clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE);
1025                 spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1026                 list_add(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1027         } else {
1028                 for (bit = 1; mask & bit; bit <<= 1)
1029                         table += PTRS_PER_PTE;
1030                 mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit);
1031                 if ((mask & FRAG_MASK) == FRAG_MASK)
1032                         list_del(&page->lru);
1033         }
1034         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1035         return table;
1036 }
1037
1038 void page_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
1039 {
1040         struct page *page;
1041         unsigned int bit, mask;
1042
1043         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1044         if (page_table_with_pgste(page))
1045                 return page_table_free_pgste(table);
1046         /* Free 1K/2K page table fragment of a 4K page */
1047         bit = 1 << ((__pa(table) & ~PAGE_MASK)/(PTRS_PER_PTE*sizeof(pte_t)));
1048         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1049         if ((atomic_read(&page->_mapcount) & FRAG_MASK) != FRAG_MASK)
1050                 list_del(&page->lru);
1051         mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit);
1052         if (mask & FRAG_MASK)
1053                 list_add(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1054         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1055         if (mask == 0) {
1056                 pgtable_page_dtor(page);
1057                 atomic_set(&page->_mapcount, -1);
1058                 __free_page(page);
1059         }
1060 }
1061
1062 static void __page_table_free_rcu(void *table, unsigned bit)
1063 {
1064         struct page *page;
1065
1066         if (bit == FRAG_MASK)
1067                 return page_table_free_pgste(table);
1068         /* Free 1K/2K page table fragment of a 4K page */
1069         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1070         if (atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit) == 0) {
1071                 pgtable_page_dtor(page);
1072                 atomic_set(&page->_mapcount, -1);
1073                 __free_page(page);
1074         }
1075 }
1076
1077 void page_table_free_rcu(struct mmu_gather *tlb, unsigned long *table,
1078                          unsigned long vmaddr)
1079 {
1080         struct mm_struct *mm;
1081         struct page *page;
1082         unsigned int bit, mask;
1083
1084         mm = tlb->mm;
1085         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1086         if (page_table_with_pgste(page)) {
1087                 gmap_unlink(mm, table, vmaddr);
1088                 table = (unsigned long *) (__pa(table) | FRAG_MASK);
1089                 tlb_remove_table(tlb, table);
1090                 return;
1091         }
1092         bit = 1 << ((__pa(table) & ~PAGE_MASK) / (PTRS_PER_PTE*sizeof(pte_t)));
1093         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1094         if ((atomic_read(&page->_mapcount) & FRAG_MASK) != FRAG_MASK)
1095                 list_del(&page->lru);
1096         mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit | (bit << 4));
1097         if (mask & FRAG_MASK)
1098                 list_add_tail(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1099         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1100         table = (unsigned long *) (__pa(table) | (bit << 4));
1101         tlb_remove_table(tlb, table);
1102 }
1103
1104 static void __tlb_remove_table(void *_table)
1105 {
1106         const unsigned long mask = (FRAG_MASK << 4) | FRAG_MASK;
1107         void *table = (void *)((unsigned long) _table & ~mask);
1108         unsigned type = (unsigned long) _table & mask;
1109
1110         if (type)
1111                 __page_table_free_rcu(table, type);
1112         else
1113                 free_pages((unsigned long) table, ALLOC_ORDER);
1114 }
1115
1116 static void tlb_remove_table_smp_sync(void *arg)
1117 {
1118         /* Simply deliver the interrupt */
1119 }
1120
1121 static void tlb_remove_table_one(void *table)
1122 {
1123         /*
1124          * This isn't an RCU grace period and hence the page-tables cannot be
1125          * assumed to be actually RCU-freed.
1126          *
1127          * It is however sufficient for software page-table walkers that rely
1128          * on IRQ disabling. See the comment near struct mmu_table_batch.
1129          */
1130         smp_call_function(tlb_remove_table_smp_sync, NULL, 1);
1131         __tlb_remove_table(table);
1132 }
1133
1134 static void tlb_remove_table_rcu(struct rcu_head *head)
1135 {
1136         struct mmu_table_batch *batch;
1137         int i;
1138
1139         batch = container_of(head, struct mmu_table_batch, rcu);
1140
1141         for (i = 0; i < batch->nr; i++)
1142                 __tlb_remove_table(batch->tables[i]);
1143
1144         free_page((unsigned long)batch);
1145 }
1146
1147 void tlb_table_flush(struct mmu_gather *tlb)
1148 {
1149         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
1150
1151         if (*batch) {
1152                 call_rcu_sched(&(*batch)->rcu, tlb_remove_table_rcu);
1153                 *batch = NULL;
1154         }
1155 }
1156
1157 void tlb_remove_table(struct mmu_gather *tlb, void *table)
1158 {
1159         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
1160
1161         tlb->mm->context.flush_mm = 1;
1162         if (*batch == NULL) {
1163                 *batch = (struct mmu_table_batch *)
1164                         __get_free_page(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1165                 if (*batch == NULL) {
1166                         __tlb_flush_mm_lazy(tlb->mm);
1167                         tlb_remove_table_one(table);
1168                         return;
1169                 }
1170                 (*batch)->nr = 0;
1171         }
1172         (*batch)->tables[(*batch)->nr++] = table;
1173         if ((*batch)->nr == MAX_TABLE_BATCH)
1174                 tlb_flush_mmu(tlb);
1175 }
1176
1177 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1178 static inline void thp_split_vma(struct vm_area_struct *vma)
1179 {
1180         unsigned long addr;
1181
1182         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += PAGE_SIZE)
1183                 follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
1184 }
1185
1186 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
1187 {
1188         struct vm_area_struct *vma;
1189
1190         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
1191                 thp_split_vma(vma);
1192                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
1193                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1194         }
1195         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1196 }
1197 #else
1198 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
1199 {
1200 }
1201 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1202
1203 /*
1204  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
1205  */
1206 int s390_enable_sie(void)
1207 {
1208         struct mm_struct *mm = current->mm;
1209
1210         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
1211         if (mm_has_pgste(mm))
1212                 return 0;
1213         /* Fail if the page tables are 2K */
1214         if (!mm_alloc_pgste(mm))
1215                 return -EINVAL;
1216         down_write(&mm->mmap_sem);
1217         mm->context.has_pgste = 1;
1218         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
1219         thp_split_mm(mm);
1220         up_write(&mm->mmap_sem);
1221         return 0;
1222 }
1223 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
1224
1225 /*
1226  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
1227  * keys with the default key.
1228  */
1229 static int __s390_enable_skey(pte_t *pte, unsigned long addr,
1230                               unsigned long next, struct mm_walk *walk)
1231 {
1232         unsigned long ptev;
1233         pgste_t pgste;
1234
1235         pgste = pgste_get_lock(pte);
1236         /*
1237          * Remove all zero page mappings,
1238          * after establishing a policy to forbid zero page mappings
1239          * following faults for that page will get fresh anonymous pages
1240          */
1241         if (is_zero_pfn(pte_pfn(*pte))) {
1242                 ptep_flush_direct(walk->mm, addr, pte);
1243                 pte_val(*pte) = _PAGE_INVALID;
1244         }
1245         /* Clear storage key */
1246         pgste_val(pgste) &= ~(PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT |
1247                               PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT);
1248         ptev = pte_val(*pte);
1249         if (!(ptev & _PAGE_INVALID) && (ptev & _PAGE_WRITE))
1250                 page_set_storage_key(ptev & PAGE_MASK, PAGE_DEFAULT_KEY, 1);
1251         pgste_set_unlock(pte, pgste);
1252         return 0;
1253 }
1254
1255 int s390_enable_skey(void)
1256 {
1257         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_enable_skey };
1258         struct mm_struct *mm = current->mm;
1259         struct vm_area_struct *vma;
1260         int rc = 0;
1261
1262         down_write(&mm->mmap_sem);
1263         if (mm_use_skey(mm))
1264                 goto out_up;
1265
1266         mm->context.use_skey = 1;
1267         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
1268                 if (ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
1269                                 MADV_UNMERGEABLE, &vma->vm_flags)) {
1270                         mm->context.use_skey = 0;
1271                         rc = -ENOMEM;
1272                         goto out_up;
1273                 }
1274         }
1275         mm->def_flags &= ~VM_MERGEABLE;
1276
1277         walk.mm = mm;
1278         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
1279
1280 out_up:
1281         up_write(&mm->mmap_sem);
1282         return rc;
1283 }
1284 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
1285
1286 /*
1287  * Reset CMMA state, make all pages stable again.
1288  */
1289 static int __s390_reset_cmma(pte_t *pte, unsigned long addr,
1290                              unsigned long next, struct mm_walk *walk)
1291 {
1292         pgste_t pgste;
1293
1294         pgste = pgste_get_lock(pte);
1295         pgste_val(pgste) &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1296         pgste_set_unlock(pte, pgste);
1297         return 0;
1298 }
1299
1300 void s390_reset_cmma(struct mm_struct *mm)
1301 {
1302         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_reset_cmma };
1303
1304         down_write(&mm->mmap_sem);
1305         walk.mm = mm;
1306         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
1307         up_write(&mm->mmap_sem);
1308 }
1309 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_cmma);
1310
1311 /*
1312  * Test and reset if a guest page is dirty
1313  */
1314 bool gmap_test_and_clear_dirty(unsigned long address, struct gmap *gmap)
1315 {
1316         pte_t *pte;
1317         spinlock_t *ptl;
1318         bool dirty = false;
1319
1320         pte = get_locked_pte(gmap->mm, address, &ptl);
1321         if (unlikely(!pte))
1322                 return false;
1323
1324         if (ptep_test_and_clear_user_dirty(gmap->mm, address, pte))
1325                 dirty = true;
1326
1327         spin_unlock(ptl);
1328         return dirty;
1329 }
1330 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_test_and_clear_dirty);
1331
1332 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1333 int pmdp_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1334                            pmd_t *pmdp)
1335 {
1336         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1337         /* No need to flush TLB
1338          * On s390 reference bits are in storage key and never in TLB */
1339         return pmdp_test_and_clear_young(vma, address, pmdp);
1340 }
1341
1342 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
1343                           unsigned long address, pmd_t *pmdp,
1344                           pmd_t entry, int dirty)
1345 {
1346         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1347
1348         entry = pmd_mkyoung(entry);
1349         if (dirty)
1350                 entry = pmd_mkdirty(entry);
1351         if (pmd_same(*pmdp, entry))
1352                 return 0;
1353         pmdp_invalidate(vma, address, pmdp);
1354         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmdp, entry);
1355         return 1;
1356 }
1357
1358 static void pmdp_splitting_flush_sync(void *arg)
1359 {
1360         /* Simply deliver the interrupt */
1361 }
1362
1363 void pmdp_splitting_flush(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1364                           pmd_t *pmdp)
1365 {
1366         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1367         if (!test_and_set_bit(_SEGMENT_ENTRY_SPLIT_BIT,
1368                               (unsigned long *) pmdp)) {
1369                 /* need to serialize against gup-fast (IRQ disabled) */
1370                 smp_call_function(pmdp_splitting_flush_sync, NULL, 1);
1371         }
1372 }
1373
1374 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
1375                                 pgtable_t pgtable)
1376 {
1377         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
1378
1379         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1380
1381         /* FIFO */
1382         if (!pmd_huge_pte(mm, pmdp))
1383                 INIT_LIST_HEAD(lh);
1384         else
1385                 list_add(lh, (struct list_head *) pmd_huge_pte(mm, pmdp));
1386         pmd_huge_pte(mm, pmdp) = pgtable;
1387 }
1388
1389 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
1390 {
1391         struct list_head *lh;
1392         pgtable_t pgtable;
1393         pte_t *ptep;
1394
1395         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1396
1397         /* FIFO */
1398         pgtable = pmd_huge_pte(mm, pmdp);
1399         lh = (struct list_head *) pgtable;
1400         if (list_empty(lh))
1401                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = NULL;
1402         else {
1403                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = (pgtable_t) lh->next;
1404                 list_del(lh);
1405         }
1406         ptep = (pte_t *) pgtable;
1407         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
1408         ptep++;
1409         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
1410         return pgtable;
1411 }
1412 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */