arch/s390/mm/pgtable.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  *    Copyright IBM Corp. 2007, 2011
   4  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
   5  */
   6
   7 #include <linux/sched.h>
   8 #include <linux/kernel.h>
   9 #include <linux/errno.h>
  10 #include <linux/gfp.h>
  11 #include <linux/mm.h>
  12 #include <linux/swap.h>
  13 #include <linux/smp.h>
  14 #include <linux/spinlock.h>
  15 #include <linux/rcupdate.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/swapops.h>
  18 #include <linux/sysctl.h>
  19 #include <linux/ksm.h>
  20 #include <linux/mman.h>
  21
  22 #include <asm/pgtable.h>
  23 #include <asm/pgalloc.h>
  24 #include <asm/tlb.h>
  25 #include <asm/tlbflush.h>
  26 #include <asm/mmu_context.h>
  27 #include <asm/page-states.h>
  28
  29 static inline void ptep_ipte_local(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
  30                                    pte_t *ptep, int nodat)
  31 {
  32         unsigned long opt, asce;
  33
  34         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST) {
  35                 opt = 0;
  36                 asce = READ_ONCE(mm->context.gmap_asce);
  37                 if (asce == 0UL || nodat)
  38                         opt |= IPTE_NODAT;
  39                 if (asce != -1UL) {
  40                         asce = asce ? : mm->context.asce;
  41                         opt |= IPTE_GUEST_ASCE;
  42                 }
  43                 __ptep_ipte(addr, ptep, opt, asce, IPTE_LOCAL);
  44         } else {
  45                 __ptep_ipte(addr, ptep, 0, 0, IPTE_LOCAL);
  46         }
  47 }
  48
  49 static inline void ptep_ipte_global(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
  50                                     pte_t *ptep, int nodat)
  51 {
  52         unsigned long opt, asce;
  53
  54         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST) {
  55                 opt = 0;
  56                 asce = READ_ONCE(mm->context.gmap_asce);
  57                 if (asce == 0UL || nodat)
  58                         opt |= IPTE_NODAT;
  59                 if (asce != -1UL) {
  60                         asce = asce ? : mm->context.asce;
  61                         opt |= IPTE_GUEST_ASCE;
  62                 }
  63                 __ptep_ipte(addr, ptep, opt, asce, IPTE_GLOBAL);
  64         } else {
  65                 __ptep_ipte(addr, ptep, 0, 0, IPTE_GLOBAL);
  66         }
  67 }
  68
  69 static inline pte_t ptep_flush_direct(struct mm_struct *mm,
  70                                       unsigned long addr, pte_t *ptep,
  71                                       int nodat)
  72 {
  73         pte_t old;
  74
  75         old = *ptep;
  76         if (unlikely(pte_val(old) & _PAGE_INVALID))
  77                 return old;
  78         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
  79         if (MACHINE_HAS_TLB_LC &&
  80             cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
  81                 ptep_ipte_local(mm, addr, ptep, nodat);
  82         else
  83                 ptep_ipte_global(mm, addr, ptep, nodat);
  84         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
  85         return old;
  86 }
  87
  88 static inline pte_t ptep_flush_lazy(struct mm_struct *mm,
  89                                     unsigned long addr, pte_t *ptep,
  90                                     int nodat)
  91 {
  92         pte_t old;
  93
  94         old = *ptep;
  95         if (unlikely(pte_val(old) & _PAGE_INVALID))
  96                 return old;
  97         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
  98         if (cpumask_equal(&mm->context.cpu_attach_mask,
  99                           cpumask_of(smp_processor_id()))) {
 100                 pte_val(*ptep) |= _PAGE_INVALID;
 101                 mm->context.flush_mm = 1;
 102         } else
 103                 ptep_ipte_global(mm, addr, ptep, nodat);
 104         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
 105         return old;
 106 }
 107
 108 static inline pgste_t pgste_get_lock(pte_t *ptep)
 109 {
 110         unsigned long new = 0;
 111 #ifdef CONFIG_PGSTE
 112         unsigned long old;
 113
 114         asm(
 115                 "       lg      %0,%2\n"
 116                 "0:     lgr     %1,%0\n"
 117                 "       nihh    %0,0xff7f\n"    /* clear PCL bit in old */
 118                 "       oihh    %1,0x0080\n"    /* set PCL bit in new */
 119                 "       csg     %0,%1,%2\n"
 120                 "       jl      0b\n"
 121                 : "=&d" (old), "=&d" (new), "=Q" (ptep[PTRS_PER_PTE])
 122                 : "Q" (ptep[PTRS_PER_PTE]) : "cc", "memory");
 123 #endif
 124         return __pgste(new);
 125 }
 126
 127 static inline void pgste_set_unlock(pte_t *ptep, pgste_t pgste)
 128 {
 129 #ifdef CONFIG_PGSTE
 130         asm(
 131                 "       nihh    %1,0xff7f\n"    /* clear PCL bit */
 132                 "       stg     %1,%0\n"
 133                 : "=Q" (ptep[PTRS_PER_PTE])
 134                 : "d" (pgste_val(pgste)), "Q" (ptep[PTRS_PER_PTE])
 135                 : "cc", "memory");
 136 #endif
 137 }
 138
 139 static inline pgste_t pgste_get(pte_t *ptep)
 140 {
 141         unsigned long pgste = 0;
 142 #ifdef CONFIG_PGSTE
 143         pgste = *(unsigned long *)(ptep + PTRS_PER_PTE);
 144 #endif
 145         return __pgste(pgste);
 146 }
 147
 148 static inline void pgste_set(pte_t *ptep, pgste_t pgste)
 149 {
 150 #ifdef CONFIG_PGSTE
 151         *(pgste_t *)(ptep + PTRS_PER_PTE) = pgste;
 152 #endif
 153 }
 154
 155 static inline pgste_t pgste_update_all(pte_t pte, pgste_t pgste,
 156                                        struct mm_struct *mm)
 157 {
 158 #ifdef CONFIG_PGSTE
 159         unsigned long address, bits, skey;
 160
 161         if (!mm_uses_skeys(mm) || pte_val(pte) & _PAGE_INVALID)
 162                 return pgste;
 163         address = pte_val(pte) & PAGE_MASK;
 164         skey = (unsigned long) page_get_storage_key(address);
 165         bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
 166         /* Transfer page changed & referenced bit to guest bits in pgste */
 167         pgste_val(pgste) |= bits << 48;         /* GR bit & GC bit */
 168         /* Copy page access key and fetch protection bit to pgste */
 169         pgste_val(pgste) &= ~(PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
 170         pgste_val(pgste) |= (skey & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
 171 #endif
 172         return pgste;
 173
 174 }
 175
 176 static inline void pgste_set_key(pte_t *ptep, pgste_t pgste, pte_t entry,
 177                                  struct mm_struct *mm)
 178 {
 179 #ifdef CONFIG_PGSTE
 180         unsigned long address;
 181         unsigned long nkey;
 182
 183         if (!mm_uses_skeys(mm) || pte_val(entry) & _PAGE_INVALID)
 184                 return;
 185         VM_BUG_ON(!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID));
 186         address = pte_val(entry) & PAGE_MASK;
 187         /*
 188          * Set page access key and fetch protection bit from pgste.
 189          * The guest C/R information is still in the PGSTE, set real
 190          * key C/R to 0.
 191          */
 192         nkey = (pgste_val(pgste) & (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT)) >> 56;
 193         nkey |= (pgste_val(pgste) & (PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT)) >> 48;
 194         page_set_storage_key(address, nkey, 0);
 195 #endif
 196 }
 197
 198 static inline pgste_t pgste_set_pte(pte_t *ptep, pgste_t pgste, pte_t entry)
 199 {
 200 #ifdef CONFIG_PGSTE
 201         if ((pte_val(entry) & _PAGE_PRESENT) &&
 202             (pte_val(entry) & _PAGE_WRITE) &&
 203             !(pte_val(entry) & _PAGE_INVALID)) {
 204                 if (!MACHINE_HAS_ESOP) {
 205                         /*
 206                          * Without enhanced suppression-on-protection force
 207                          * the dirty bit on for all writable ptes.
 208                          */
 209                         pte_val(entry) |= _PAGE_DIRTY;
 210                         pte_val(entry) &= ~_PAGE_PROTECT;
 211                 }
 212                 if (!(pte_val(entry) & _PAGE_PROTECT))
 213                         /* This pte allows write access, set user-dirty */
 214                         pgste_val(pgste) |= PGSTE_UC_BIT;
 215         }
 216 #endif
 217         *ptep = entry;
 218         return pgste;
 219 }
 220
 221 static inline pgste_t pgste_pte_notify(struct mm_struct *mm,
 222                                        unsigned long addr,
 223                                        pte_t *ptep, pgste_t pgste)
 224 {
 225 #ifdef CONFIG_PGSTE
 226         unsigned long bits;
 227
 228         bits = pgste_val(pgste) & (PGSTE_IN_BIT | PGSTE_VSIE_BIT);
 229         if (bits) {
 230                 pgste_val(pgste) ^= bits;
 231                 ptep_notify(mm, addr, ptep, bits);
 232         }
 233 #endif
 234         return pgste;
 235 }
 236
 237 static inline pgste_t ptep_xchg_start(struct mm_struct *mm,
 238                                       unsigned long addr, pte_t *ptep)
 239 {
 240         pgste_t pgste = __pgste(0);
 241
 242         if (mm_has_pgste(mm)) {
 243                 pgste = pgste_get_lock(ptep);
 244                 pgste = pgste_pte_notify(mm, addr, ptep, pgste);
 245         }
 246         return pgste;
 247 }
 248
 249 static inline pte_t ptep_xchg_commit(struct mm_struct *mm,
 250                                     unsigned long addr, pte_t *ptep,
 251                                     pgste_t pgste, pte_t old, pte_t new)
 252 {
 253         if (mm_has_pgste(mm)) {
 254                 if (pte_val(old) & _PAGE_INVALID)
 255                         pgste_set_key(ptep, pgste, new, mm);
 256                 if (pte_val(new) & _PAGE_INVALID) {
 257                         pgste = pgste_update_all(old, pgste, mm);
 258                         if ((pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) ==
 259                             _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED)
 260                                 pte_val(old) |= _PAGE_UNUSED;
 261                 }
 262                 pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, new);
 263                 pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 264         } else {
 265                 *ptep = new;
 266         }
 267         return old;
 268 }
 269
 270 pte_t ptep_xchg_direct(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 271                        pte_t *ptep, pte_t new)
 272 {
 273         pgste_t pgste;
 274         pte_t old;
 275         int nodat;
 276
 277         preempt_disable();
 278         pgste = ptep_xchg_start(mm, addr, ptep);
 279         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
 280         old = ptep_flush_direct(mm, addr, ptep, nodat);
 281         old = ptep_xchg_commit(mm, addr, ptep, pgste, old, new);
 282         preempt_enable();
 283         return old;
 284 }
 285 EXPORT_SYMBOL(ptep_xchg_direct);
 286
 287 pte_t ptep_xchg_lazy(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 288                      pte_t *ptep, pte_t new)
 289 {
 290         pgste_t pgste;
 291         pte_t old;
 292         int nodat;
 293
 294         preempt_disable();
 295         pgste = ptep_xchg_start(mm, addr, ptep);
 296         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
 297         old = ptep_flush_lazy(mm, addr, ptep, nodat);
 298         old = ptep_xchg_commit(mm, addr, ptep, pgste, old, new);
 299         preempt_enable();
 300         return old;
 301 }
 302 EXPORT_SYMBOL(ptep_xchg_lazy);
 303
 304 pte_t ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 305                              pte_t *ptep)
 306 {
 307         pgste_t pgste;
 308         pte_t old;
 309         int nodat;
 310
 311         preempt_disable();
 312         pgste = ptep_xchg_start(mm, addr, ptep);
 313         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
 314         old = ptep_flush_lazy(mm, addr, ptep, nodat);
 315         if (mm_has_pgste(mm)) {
 316                 pgste = pgste_update_all(old, pgste, mm);
 317                 pgste_set(ptep, pgste);
 318         }
 319         return old;
 320 }
 321
 322 void ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 323                              pte_t *ptep, pte_t pte)
 324 {
 325         pgste_t pgste;
 326
 327         if (!MACHINE_HAS_NX)
 328                 pte_val(pte) &= ~_PAGE_NOEXEC;
 329         if (mm_has_pgste(mm)) {
 330                 pgste = pgste_get(ptep);
 331                 pgste_set_key(ptep, pgste, pte, mm);
 332                 pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, pte);
 333                 pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 334         } else {
 335                 *ptep = pte;
 336         }
 337         preempt_enable();
 338 }
 339
 340 static inline void pmdp_idte_local(struct mm_struct *mm,
 341                                    unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
 342 {
 343         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
 344                 __pmdp_idte(addr, pmdp, IDTE_NODAT | IDTE_GUEST_ASCE,
 345                             mm->context.asce, IDTE_LOCAL);
 346         else
 347                 __pmdp_idte(addr, pmdp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
 348         if (mm_has_pgste(mm) && mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 349                 gmap_pmdp_idte_local(mm, addr);
 350 }
 351
 352 static inline void pmdp_idte_global(struct mm_struct *mm,
 353                                     unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
 354 {
 355         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST) {
 356                 __pmdp_idte(addr, pmdp, IDTE_NODAT | IDTE_GUEST_ASCE,
 357                             mm->context.asce, IDTE_GLOBAL);
 358                 if (mm_has_pgste(mm) && mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 359                         gmap_pmdp_idte_global(mm, addr);
 360         } else if (MACHINE_HAS_IDTE) {
 361                 __pmdp_idte(addr, pmdp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
 362                 if (mm_has_pgste(mm) && mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 363                         gmap_pmdp_idte_global(mm, addr);
 364         } else {
 365                 __pmdp_csp(pmdp);
 366                 if (mm_has_pgste(mm) && mm->context.allow_gmap_hpage_1m)
 367                         gmap_pmdp_csp(mm, addr);
 368         }
 369 }
 370
 371 static inline pmd_t pmdp_flush_direct(struct mm_struct *mm,
 372                                       unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
 373 {
 374         pmd_t old;
 375
 376         old = *pmdp;
 377         if (pmd_val(old) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 378                 return old;
 379         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
 380         if (MACHINE_HAS_TLB_LC &&
 381             cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
 382                 pmdp_idte_local(mm, addr, pmdp);
 383         else
 384                 pmdp_idte_global(mm, addr, pmdp);
 385         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
 386         return old;
 387 }
 388
 389 static inline pmd_t pmdp_flush_lazy(struct mm_struct *mm,
 390                                     unsigned long addr, pmd_t *pmdp)
 391 {
 392         pmd_t old;
 393
 394         old = *pmdp;
 395         if (pmd_val(old) & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 396                 return old;
 397         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
 398         if (cpumask_equal(&mm->context.cpu_attach_mask,
 399                           cpumask_of(smp_processor_id()))) {
 400                 pmd_val(*pmdp) |= _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 401                 mm->context.flush_mm = 1;
 402                 if (mm_has_pgste(mm))
 403                         gmap_pmdp_invalidate(mm, addr);
 404         } else {
 405                 pmdp_idte_global(mm, addr, pmdp);
 406         }
 407         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
 408         return old;
 409 }
 410
 411 static pmd_t *pmd_alloc_map(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 412 {
 413         pgd_t *pgd;
 414         p4d_t *p4d;
 415         pud_t *pud;
 416         pmd_t *pmd;
 417
 418         pgd = pgd_offset(mm, addr);
 419         p4d = p4d_alloc(mm, pgd, addr);
 420         if (!p4d)
 421                 return NULL;
 422         pud = pud_alloc(mm, p4d, addr);
 423         if (!pud)
 424                 return NULL;
 425         pmd = pmd_alloc(mm, pud, addr);
 426         return pmd;
 427 }
 428
 429 pmd_t pmdp_xchg_direct(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 430                        pmd_t *pmdp, pmd_t new)
 431 {
 432         pmd_t old;
 433
 434         preempt_disable();
 435         old = pmdp_flush_direct(mm, addr, pmdp);
 436         *pmdp = new;
 437         preempt_enable();
 438         return old;
 439 }
 440 EXPORT_SYMBOL(pmdp_xchg_direct);
 441
 442 pmd_t pmdp_xchg_lazy(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 443                      pmd_t *pmdp, pmd_t new)
 444 {
 445         pmd_t old;
 446
 447         preempt_disable();
 448         old = pmdp_flush_lazy(mm, addr, pmdp);
 449         *pmdp = new;
 450         preempt_enable();
 451         return old;
 452 }
 453 EXPORT_SYMBOL(pmdp_xchg_lazy);
 454
 455 static inline void pudp_idte_local(struct mm_struct *mm,
 456                                    unsigned long addr, pud_t *pudp)
 457 {
 458         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
 459                 __pudp_idte(addr, pudp, IDTE_NODAT | IDTE_GUEST_ASCE,
 460                             mm->context.asce, IDTE_LOCAL);
 461         else
 462                 __pudp_idte(addr, pudp, 0, 0, IDTE_LOCAL);
 463 }
 464
 465 static inline void pudp_idte_global(struct mm_struct *mm,
 466                                     unsigned long addr, pud_t *pudp)
 467 {
 468         if (MACHINE_HAS_TLB_GUEST)
 469                 __pudp_idte(addr, pudp, IDTE_NODAT | IDTE_GUEST_ASCE,
 470                             mm->context.asce, IDTE_GLOBAL);
 471         else if (MACHINE_HAS_IDTE)
 472                 __pudp_idte(addr, pudp, 0, 0, IDTE_GLOBAL);
 473         else
 474                 /*
 475                  * Invalid bit position is the same for pmd and pud, so we can
 476                  * re-use _pmd_csp() here
 477                  */
 478                 __pmdp_csp((pmd_t *) pudp);
 479 }
 480
 481 static inline pud_t pudp_flush_direct(struct mm_struct *mm,
 482                                       unsigned long addr, pud_t *pudp)
 483 {
 484         pud_t old;
 485
 486         old = *pudp;
 487         if (pud_val(old) & _REGION_ENTRY_INVALID)
 488                 return old;
 489         atomic_inc(&mm->context.flush_count);
 490         if (MACHINE_HAS_TLB_LC &&
 491             cpumask_equal(mm_cpumask(mm), cpumask_of(smp_processor_id())))
 492                 pudp_idte_local(mm, addr, pudp);
 493         else
 494                 pudp_idte_global(mm, addr, pudp);
 495         atomic_dec(&mm->context.flush_count);
 496         return old;
 497 }
 498
 499 pud_t pudp_xchg_direct(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 500                        pud_t *pudp, pud_t new)
 501 {
 502         pud_t old;
 503
 504         preempt_disable();
 505         old = pudp_flush_direct(mm, addr, pudp);
 506         *pudp = new;
 507         preempt_enable();
 508         return old;
 509 }
 510 EXPORT_SYMBOL(pudp_xchg_direct);
 511
 512 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
 513 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
 514                                 pgtable_t pgtable)
 515 {
 516         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
 517
 518         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
 519
 520         /* FIFO */
 521         if (!pmd_huge_pte(mm, pmdp))
 522                 INIT_LIST_HEAD(lh);
 523         else
 524                 list_add(lh, (struct list_head *) pmd_huge_pte(mm, pmdp));
 525         pmd_huge_pte(mm, pmdp) = pgtable;
 526 }
 527
 528 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
 529 {
 530         struct list_head *lh;
 531         pgtable_t pgtable;
 532         pte_t *ptep;
 533
 534         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
 535
 536         /* FIFO */
 537         pgtable = pmd_huge_pte(mm, pmdp);
 538         lh = (struct list_head *) pgtable;
 539         if (list_empty(lh))
 540                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = NULL;
 541         else {
 542                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = (pgtable_t) lh->next;
 543                 list_del(lh);
 544         }
 545         ptep = (pte_t *) pgtable;
 546         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
 547         ptep++;
 548         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
 549         return pgtable;
 550 }
 551 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
 552
 553 #ifdef CONFIG_PGSTE
 554 void ptep_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 555                      pte_t *ptep, pte_t entry)
 556 {
 557         pgste_t pgste;
 558
 559         /* the mm_has_pgste() check is done in set_pte_at() */
 560         preempt_disable();
 561         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 562         pgste_val(pgste) &= ~_PGSTE_GPS_ZERO;
 563         pgste_set_key(ptep, pgste, entry, mm);
 564         pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, entry);
 565         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 566         preempt_enable();
 567 }
 568
 569 void ptep_set_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
 570 {
 571         pgste_t pgste;
 572
 573         preempt_disable();
 574         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 575         pgste_val(pgste) |= PGSTE_IN_BIT;
 576         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 577         preempt_enable();
 578 }
 579
 580 /**
 581  * ptep_force_prot - change access rights of a locked pte
 582  * @mm: pointer to the process mm_struct
 583  * @addr: virtual address in the guest address space
 584  * @ptep: pointer to the page table entry
 585  * @prot: indicates guest access rights: PROT_NONE, PROT_READ or PROT_WRITE
 586  * @bit: pgste bit to set (e.g. for notification)
 587  *
 588  * Returns 0 if the access rights were changed and -EAGAIN if the current
 589  * and requested access rights are incompatible.
 590  */
 591 int ptep_force_prot(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 592                     pte_t *ptep, int prot, unsigned long bit)
 593 {
 594         pte_t entry;
 595         pgste_t pgste;
 596         int pte_i, pte_p, nodat;
 597
 598         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 599         entry = *ptep;
 600         /* Check pte entry after all locks have been acquired */
 601         pte_i = pte_val(entry) & _PAGE_INVALID;
 602         pte_p = pte_val(entry) & _PAGE_PROTECT;
 603         if ((pte_i && (prot != PROT_NONE)) ||
 604             (pte_p && (prot & PROT_WRITE))) {
 605                 pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 606                 return -EAGAIN;
 607         }
 608         /* Change access rights and set pgste bit */
 609         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
 610         if (prot == PROT_NONE && !pte_i) {
 611                 ptep_flush_direct(mm, addr, ptep, nodat);
 612                 pgste = pgste_update_all(entry, pgste, mm);
 613                 pte_val(entry) |= _PAGE_INVALID;
 614         }
 615         if (prot == PROT_READ && !pte_p) {
 616                 ptep_flush_direct(mm, addr, ptep, nodat);
 617                 pte_val(entry) &= ~_PAGE_INVALID;
 618                 pte_val(entry) |= _PAGE_PROTECT;
 619         }
 620         pgste_val(pgste) |= bit;
 621         pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, entry);
 622         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 623         return 0;
 624 }
 625
 626 int ptep_shadow_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long saddr,
 627                     pte_t *sptep, pte_t *tptep, pte_t pte)
 628 {
 629         pgste_t spgste, tpgste;
 630         pte_t spte, tpte;
 631         int rc = -EAGAIN;
 632
 633         if (!(pte_val(*tptep) & _PAGE_INVALID))
 634                 return 0;       /* already shadowed */
 635         spgste = pgste_get_lock(sptep);
 636         spte = *sptep;
 637         if (!(pte_val(spte) & _PAGE_INVALID) &&
 638             !((pte_val(spte) & _PAGE_PROTECT) &&
 639               !(pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT))) {
 640                 pgste_val(spgste) |= PGSTE_VSIE_BIT;
 641                 tpgste = pgste_get_lock(tptep);
 642                 pte_val(tpte) = (pte_val(spte) & PAGE_MASK) |
 643                                 (pte_val(pte) & _PAGE_PROTECT);
 644                 /* don't touch the storage key - it belongs to parent pgste */
 645                 tpgste = pgste_set_pte(tptep, tpgste, tpte);
 646                 pgste_set_unlock(tptep, tpgste);
 647                 rc = 1;
 648         }
 649         pgste_set_unlock(sptep, spgste);
 650         return rc;
 651 }
 652
 653 void ptep_unshadow_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long saddr, pte_t *ptep)
 654 {
 655         pgste_t pgste;
 656         int nodat;
 657
 658         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 659         /* notifier is called by the caller */
 660         nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
 661         ptep_flush_direct(mm, saddr, ptep, nodat);
 662         /* don't touch the storage key - it belongs to parent pgste */
 663         pgste = pgste_set_pte(ptep, pgste, __pte(_PAGE_INVALID));
 664         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 665 }
 666
 667 static void ptep_zap_swap_entry(struct mm_struct *mm, swp_entry_t entry)
 668 {
 669         if (!non_swap_entry(entry))
 670                 dec_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
 671         else if (is_migration_entry(entry)) {
 672                 struct page *page = migration_entry_to_page(entry);
 673
 674                 dec_mm_counter(mm, mm_counter(page));
 675         }
 676         free_swap_and_cache(entry);
 677 }
 678
 679 void ptep_zap_unused(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 680                      pte_t *ptep, int reset)
 681 {
 682         unsigned long pgstev;
 683         pgste_t pgste;
 684         pte_t pte;
 685
 686         /* Zap unused and logically-zero pages */
 687         preempt_disable();
 688         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 689         pgstev = pgste_val(pgste);
 690         pte = *ptep;
 691         if (!reset && pte_swap(pte) &&
 692             ((pgstev & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) == _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED ||
 693              (pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO))) {
 694                 ptep_zap_swap_entry(mm, pte_to_swp_entry(pte));
 695                 pte_clear(mm, addr, ptep);
 696         }
 697         if (reset)
 698                 pgste_val(pgste) &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
 699         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 700         preempt_enable();
 701 }
 702
 703 void ptep_zap_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
 704 {
 705         unsigned long ptev;
 706         pgste_t pgste;
 707
 708         /* Clear storage key ACC and F, but set R/C */
 709         preempt_disable();
 710         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 711         pgste_val(pgste) &= ~(PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
 712         pgste_val(pgste) |= PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT;
 713         ptev = pte_val(*ptep);
 714         if (!(ptev & _PAGE_INVALID) && (ptev & _PAGE_WRITE))
 715                 page_set_storage_key(ptev & PAGE_MASK, PAGE_DEFAULT_KEY, 1);
 716         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 717         preempt_enable();
 718 }
 719
 720 /*
 721  * Test and reset if a guest page is dirty
 722  */
 723 bool ptep_test_and_clear_uc(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 724                        pte_t *ptep)
 725 {
 726         pgste_t pgste;
 727         pte_t pte;
 728         bool dirty;
 729         int nodat;
 730
 731         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 732         dirty = !!(pgste_val(pgste) & PGSTE_UC_BIT);
 733         pgste_val(pgste) &= ~PGSTE_UC_BIT;
 734         pte = *ptep;
 735         if (dirty && (pte_val(pte) & _PAGE_PRESENT)) {
 736                 pgste = pgste_pte_notify(mm, addr, ptep, pgste);
 737                 nodat = !!(pgste_val(pgste) & _PGSTE_GPS_NODAT);
 738                 ptep_ipte_global(mm, addr, ptep, nodat);
 739                 if (MACHINE_HAS_ESOP || !(pte_val(pte) & _PAGE_WRITE))
 740                         pte_val(pte) |= _PAGE_PROTECT;
 741                 else
 742                         pte_val(pte) |= _PAGE_INVALID;
 743                 *ptep = pte;
 744         }
 745         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 746         return dirty;
 747 }
 748 EXPORT_SYMBOL_GPL(ptep_test_and_clear_uc);
 749
 750 int set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 751                           unsigned char key, bool nq)
 752 {
 753         unsigned long keyul, paddr;
 754         spinlock_t *ptl;
 755         pgste_t old, new;
 756         pmd_t *pmdp;
 757         pte_t *ptep;
 758
 759         pmdp = pmd_alloc_map(mm, addr);
 760         if (unlikely(!pmdp))
 761                 return -EFAULT;
 762
 763         ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
 764         if (!pmd_present(*pmdp)) {
 765                 spin_unlock(ptl);
 766                 return -EFAULT;
 767         }
 768
 769         if (pmd_large(*pmdp)) {
 770                 paddr = pmd_val(*pmdp) & HPAGE_MASK;
 771                 paddr |= addr & ~HPAGE_MASK;
 772                 /*
 773                  * Huge pmds need quiescing operations, they are
 774                  * always mapped.
 775                  */
 776                 page_set_storage_key(paddr, key, 1);
 777                 spin_unlock(ptl);
 778                 return 0;
 779         }
 780         spin_unlock(ptl);
 781
 782         ptep = pte_alloc_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
 783         if (unlikely(!ptep))
 784                 return -EFAULT;
 785
 786         new = old = pgste_get_lock(ptep);
 787         pgste_val(new) &= ~(PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT |
 788                             PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
 789         keyul = (unsigned long) key;
 790         pgste_val(new) |= (keyul & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED)) << 48;
 791         pgste_val(new) |= (keyul & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
 792         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
 793                 unsigned long bits, skey;
 794
 795                 paddr = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
 796                 skey = (unsigned long) page_get_storage_key(paddr);
 797                 bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
 798                 skey = key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT);
 799                 /* Set storage key ACC and FP */
 800                 page_set_storage_key(paddr, skey, !nq);
 801                 /* Merge host changed & referenced into pgste  */
 802                 pgste_val(new) |= bits << 52;
 803         }
 804         /* changing the guest storage key is considered a change of the page */
 805         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) &
 806             (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT | PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT))
 807                 pgste_val(new) |= PGSTE_UC_BIT;
 808
 809         pgste_set_unlock(ptep, new);
 810         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 811         return 0;
 812 }
 813 EXPORT_SYMBOL(set_guest_storage_key);
 814
 815 /**
 816  * Conditionally set a guest storage key (handling csske).
 817  * oldkey will be updated when either mr or mc is set and a pointer is given.
 818  *
 819  * Returns 0 if a guests storage key update wasn't necessary, 1 if the guest
 820  * storage key was updated and -EFAULT on access errors.
 821  */
 822 int cond_set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 823                                unsigned char key, unsigned char *oldkey,
 824                                bool nq, bool mr, bool mc)
 825 {
 826         unsigned char tmp, mask = _PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT;
 827         int rc;
 828
 829         /* we can drop the pgste lock between getting and setting the key */
 830         if (mr | mc) {
 831                 rc = get_guest_storage_key(current->mm, addr, &tmp);
 832                 if (rc)
 833                         return rc;
 834                 if (oldkey)
 835                         *oldkey = tmp;
 836                 if (!mr)
 837                         mask |= _PAGE_REFERENCED;
 838                 if (!mc)
 839                         mask |= _PAGE_CHANGED;
 840                 if (!((tmp ^ key) & mask))
 841                         return 0;
 842         }
 843         rc = set_guest_storage_key(current->mm, addr, key, nq);
 844         return rc < 0 ? rc : 1;
 845 }
 846 EXPORT_SYMBOL(cond_set_guest_storage_key);
 847
 848 /**
 849  * Reset a guest reference bit (rrbe), returning the reference and changed bit.
 850  *
 851  * Returns < 0 in case of error, otherwise the cc to be reported to the guest.
 852  */
 853 int reset_guest_reference_bit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 854 {
 855         spinlock_t *ptl;
 856         unsigned long paddr;
 857         pgste_t old, new;
 858         pmd_t *pmdp;
 859         pte_t *ptep;
 860         int cc = 0;
 861
 862         pmdp = pmd_alloc_map(mm, addr);
 863         if (unlikely(!pmdp))
 864                 return -EFAULT;
 865
 866         ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
 867         if (!pmd_present(*pmdp)) {
 868                 spin_unlock(ptl);
 869                 return -EFAULT;
 870         }
 871
 872         if (pmd_large(*pmdp)) {
 873                 paddr = pmd_val(*pmdp) & HPAGE_MASK;
 874                 paddr |= addr & ~HPAGE_MASK;
 875                 cc = page_reset_referenced(paddr);
 876                 spin_unlock(ptl);
 877                 return cc;
 878         }
 879         spin_unlock(ptl);
 880
 881         ptep = pte_alloc_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
 882         if (unlikely(!ptep))
 883                 return -EFAULT;
 884
 885         new = old = pgste_get_lock(ptep);
 886         /* Reset guest reference bit only */
 887         pgste_val(new) &= ~PGSTE_GR_BIT;
 888
 889         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
 890                 paddr = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
 891                 cc = page_reset_referenced(paddr);
 892                 /* Merge real referenced bit into host-set */
 893                 pgste_val(new) |= ((unsigned long) cc << 53) & PGSTE_HR_BIT;
 894         }
 895         /* Reflect guest's logical view, not physical */
 896         cc |= (pgste_val(old) & (PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT)) >> 49;
 897         /* Changing the guest storage key is considered a change of the page */
 898         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) & PGSTE_GR_BIT)
 899                 pgste_val(new) |= PGSTE_UC_BIT;
 900
 901         pgste_set_unlock(ptep, new);
 902         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 903         return cc;
 904 }
 905 EXPORT_SYMBOL(reset_guest_reference_bit);
 906
 907 int get_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 908                           unsigned char *key)
 909 {
 910         unsigned long paddr;
 911         spinlock_t *ptl;
 912         pgste_t pgste;
 913         pmd_t *pmdp;
 914         pte_t *ptep;
 915
 916         pmdp = pmd_alloc_map(mm, addr);
 917         if (unlikely(!pmdp))
 918                 return -EFAULT;
 919
 920         ptl = pmd_lock(mm, pmdp);
 921         if (!pmd_present(*pmdp)) {
 922                 /* Not yet mapped memory has a zero key */
 923                 spin_unlock(ptl);
 924                 *key = 0;
 925                 return 0;
 926         }
 927
 928         if (pmd_large(*pmdp)) {
 929                 paddr = pmd_val(*pmdp) & HPAGE_MASK;
 930                 paddr |= addr & ~HPAGE_MASK;
 931                 *key = page_get_storage_key(paddr);
 932                 spin_unlock(ptl);
 933                 return 0;
 934         }
 935         spin_unlock(ptl);
 936
 937         ptep = pte_alloc_map_lock(mm, pmdp, addr, &ptl);
 938         if (unlikely(!ptep))
 939                 return -EFAULT;
 940
 941         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 942         *key = (pgste_val(pgste) & (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT)) >> 56;
 943         paddr = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
 944         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID))
 945                 *key = page_get_storage_key(paddr);
 946         /* Reflect guest's logical view, not physical */
 947         *key |= (pgste_val(pgste) & (PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT)) >> 48;
 948         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 949         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 950         return 0;
 951 }
 952 EXPORT_SYMBOL(get_guest_storage_key);
 953
 954 /**
 955  * pgste_perform_essa - perform ESSA actions on the PGSTE.
 956  * @mm: the memory context. It must have PGSTEs, no check is performed here!
 957  * @hva: the host virtual address of the page whose PGSTE is to be processed
 958  * @orc: the specific action to perform, see the ESSA_SET_* macros.
 959  * @oldpte: the PTE will be saved there if the pointer is not NULL.
 960  * @oldpgste: the old PGSTE will be saved there if the pointer is not NULL.
 961  *
 962  * Return: 1 if the page is to be added to the CBRL, otherwise 0,
 963  *         or < 0 in case of error. -EINVAL is returned for invalid values
 964  *         of orc, -EFAULT for invalid addresses.
 965  */
 966 int pgste_perform_essa(struct mm_struct *mm, unsigned long hva, int orc,
 967                         unsigned long *oldpte, unsigned long *oldpgste)
 968 {
 969         unsigned long pgstev;
 970         spinlock_t *ptl;
 971         pgste_t pgste;
 972         pte_t *ptep;
 973         int res = 0;
 974
 975         WARN_ON_ONCE(orc > ESSA_MAX);
 976         if (unlikely(orc > ESSA_MAX))
 977                 return -EINVAL;
 978         ptep = get_locked_pte(mm, hva, &ptl);
 979         if (unlikely(!ptep))
 980                 return -EFAULT;
 981         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 982         pgstev = pgste_val(pgste);
 983         if (oldpte)
 984                 *oldpte = pte_val(*ptep);
 985         if (oldpgste)
 986                 *oldpgste = pgstev;
 987
 988         switch (orc) {
 989         case ESSA_GET_STATE:
 990                 break;
 991         case ESSA_SET_STABLE:
 992                 pgstev &= ~(_PGSTE_GPS_USAGE_MASK | _PGSTE_GPS_NODAT);
 993                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_STABLE;
 994                 break;
 995         case ESSA_SET_UNUSED:
 996                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
 997                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED;
 998                 if (pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)
 999                         res = 1;
1000                 break;
1001         case ESSA_SET_VOLATILE:
1002                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1003                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_VOLATILE;
1004                 if (pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)
1005                         res = 1;
1006                 break;
1007         case ESSA_SET_POT_VOLATILE:
1008                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1009                 if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
1010                         pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_POT_VOLATILE;
1011                         break;
1012                 }
1013                 if (pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO) {
1014                         pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_VOLATILE;
1015                         break;
1016                 }
1017                 if (!(pgstev & PGSTE_GC_BIT)) {
1018                         pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_VOLATILE;
1019                         res = 1;
1020                         break;
1021                 }
1022                 break;
1023         case ESSA_SET_STABLE_RESIDENT:
1024                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1025                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_STABLE;
1026                 /*
1027                  * Since the resident state can go away any time after this
1028                  * call, we will not make this page resident. We can revisit
1029                  * this decision if a guest will ever start using this.
1030                  */
1031                 break;
1032         case ESSA_SET_STABLE_IF_RESIDENT:
1033                 if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
1034                         pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1035                         pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_STABLE;
1036                 }
1037                 break;
1038         case ESSA_SET_STABLE_NODAT:
1039                 pgstev &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1040                 pgstev |= _PGSTE_GPS_USAGE_STABLE | _PGSTE_GPS_NODAT;
1041                 break;
1042         default:
1043                 /* we should never get here! */
1044                 break;
1045         }
1046         /* If we are discarding a page, set it to logical zero */
1047         if (res)
1048                 pgstev |= _PGSTE_GPS_ZERO;
1049
1050         pgste_val(pgste) = pgstev;
1051         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
1052         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1053         return res;
1054 }
1055 EXPORT_SYMBOL(pgste_perform_essa);
1056
1057 /**
1058  * set_pgste_bits - set specific PGSTE bits.
1059  * @mm: the memory context. It must have PGSTEs, no check is performed here!
1060  * @hva: the host virtual address of the page whose PGSTE is to be processed
1061  * @bits: a bitmask representing the bits that will be touched
1062  * @value: the values of the bits to be written. Only the bits in the mask
1063  *         will be written.
1064  *
1065  * Return: 0 on success, < 0 in case of error.
1066  */
1067 int set_pgste_bits(struct mm_struct *mm, unsigned long hva,
1068                         unsigned long bits, unsigned long value)
1069 {
1070         spinlock_t *ptl;
1071         pgste_t new;
1072         pte_t *ptep;
1073
1074         ptep = get_locked_pte(mm, hva, &ptl);
1075         if (unlikely(!ptep))
1076                 return -EFAULT;
1077         new = pgste_get_lock(ptep);
1078
1079         pgste_val(new) &= ~bits;
1080         pgste_val(new) |= value & bits;
1081
1082         pgste_set_unlock(ptep, new);
1083         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1084         return 0;
1085 }
1086 EXPORT_SYMBOL(set_pgste_bits);
1087
1088 /**
1089  * get_pgste - get the current PGSTE for the given address.
1090  * @mm: the memory context. It must have PGSTEs, no check is performed here!
1091  * @hva: the host virtual address of the page whose PGSTE is to be processed
1092  * @pgstep: will be written with the current PGSTE for the given address.
1093  *
1094  * Return: 0 on success, < 0 in case of error.
1095  */
1096 int get_pgste(struct mm_struct *mm, unsigned long hva, unsigned long *pgstep)
1097 {
1098         spinlock_t *ptl;
1099         pte_t *ptep;
1100
1101         ptep = get_locked_pte(mm, hva, &ptl);
1102         if (unlikely(!ptep))
1103                 return -EFAULT;
1104         *pgstep = pgste_val(pgste_get(ptep));
1105         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
1106         return 0;
1107 }
1108 EXPORT_SYMBOL(get_pgste);
1109 #endif