OSDN Git Service

arm/arm64: KVM: Take mmap_sem in kvm_arch_prepare_memory_region
[android-x86/kernel.git] / arch / arm / kvm / mmu.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2012 - Virtual Open Systems and Columbia University
3  * Author: Christoffer Dall <c.dall@virtualopensystems.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
17  */
18
19 #include <linux/mman.h>
20 #include <linux/kvm_host.h>
21 #include <linux/io.h>
22 #include <linux/hugetlb.h>
23 #include <trace/events/kvm.h>
24 #include <asm/pgalloc.h>
25 #include <asm/cacheflush.h>
26 #include <asm/kvm_arm.h>
27 #include <asm/kvm_mmu.h>
28 #include <asm/kvm_mmio.h>
29 #include <asm/kvm_asm.h>
30 #include <asm/kvm_emulate.h>
31
32 #include "trace.h"
33
34 extern char  __hyp_idmap_text_start[], __hyp_idmap_text_end[];
35
36 static pgd_t *boot_hyp_pgd;
37 static pgd_t *hyp_pgd;
38 static pgd_t *merged_hyp_pgd;
39 static DEFINE_MUTEX(kvm_hyp_pgd_mutex);
40
41 static unsigned long hyp_idmap_start;
42 static unsigned long hyp_idmap_end;
43 static phys_addr_t hyp_idmap_vector;
44
45 #define hyp_pgd_order get_order(PTRS_PER_PGD * sizeof(pgd_t))
46
47 #define kvm_pmd_huge(_x)        (pmd_huge(_x) || pmd_trans_huge(_x))
48 #define kvm_pud_huge(_x)        pud_huge(_x)
49
50 #define KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP         (1UL << 0)
51 #define KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE      (1UL << 1)
52
53 static bool memslot_is_logging(struct kvm_memory_slot *memslot)
54 {
55         return memslot->dirty_bitmap && !(memslot->flags & KVM_MEM_READONLY);
56 }
57
58 /**
59  * kvm_flush_remote_tlbs() - flush all VM TLB entries for v7/8
60  * @kvm:        pointer to kvm structure.
61  *
62  * Interface to HYP function to flush all VM TLB entries
63  */
64 void kvm_flush_remote_tlbs(struct kvm *kvm)
65 {
66         kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid, kvm);
67 }
68
69 static void kvm_tlb_flush_vmid_ipa(struct kvm *kvm, phys_addr_t ipa)
70 {
71         /*
72          * This function also gets called when dealing with HYP page
73          * tables. As HYP doesn't have an associated struct kvm (and
74          * the HYP page tables are fairly static), we don't do
75          * anything there.
76          */
77         if (kvm)
78                 kvm_call_hyp(__kvm_tlb_flush_vmid_ipa, kvm, ipa);
79 }
80
81 /*
82  * D-Cache management functions. They take the page table entries by
83  * value, as they are flushing the cache using the kernel mapping (or
84  * kmap on 32bit).
85  */
86 static void kvm_flush_dcache_pte(pte_t pte)
87 {
88         __kvm_flush_dcache_pte(pte);
89 }
90
91 static void kvm_flush_dcache_pmd(pmd_t pmd)
92 {
93         __kvm_flush_dcache_pmd(pmd);
94 }
95
96 static void kvm_flush_dcache_pud(pud_t pud)
97 {
98         __kvm_flush_dcache_pud(pud);
99 }
100
101 static bool kvm_is_device_pfn(unsigned long pfn)
102 {
103         return !pfn_valid(pfn);
104 }
105
106 /**
107  * stage2_dissolve_pmd() - clear and flush huge PMD entry
108  * @kvm:        pointer to kvm structure.
109  * @addr:       IPA
110  * @pmd:        pmd pointer for IPA
111  *
112  * Function clears a PMD entry, flushes addr 1st and 2nd stage TLBs. Marks all
113  * pages in the range dirty.
114  */
115 static void stage2_dissolve_pmd(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr, pmd_t *pmd)
116 {
117         if (!kvm_pmd_huge(*pmd))
118                 return;
119
120         pmd_clear(pmd);
121         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
122         put_page(virt_to_page(pmd));
123 }
124
125 static int mmu_topup_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
126                                   int min, int max)
127 {
128         void *page;
129
130         BUG_ON(max > KVM_NR_MEM_OBJS);
131         if (cache->nobjs >= min)
132                 return 0;
133         while (cache->nobjs < max) {
134                 page = (void *)__get_free_page(PGALLOC_GFP);
135                 if (!page)
136                         return -ENOMEM;
137                 cache->objects[cache->nobjs++] = page;
138         }
139         return 0;
140 }
141
142 static void mmu_free_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *mc)
143 {
144         while (mc->nobjs)
145                 free_page((unsigned long)mc->objects[--mc->nobjs]);
146 }
147
148 static void *mmu_memory_cache_alloc(struct kvm_mmu_memory_cache *mc)
149 {
150         void *p;
151
152         BUG_ON(!mc || !mc->nobjs);
153         p = mc->objects[--mc->nobjs];
154         return p;
155 }
156
157 static void clear_pgd_entry(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd, phys_addr_t addr)
158 {
159         pud_t *pud_table __maybe_unused = pud_offset(pgd, 0);
160         pgd_clear(pgd);
161         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
162         pud_free(NULL, pud_table);
163         put_page(virt_to_page(pgd));
164 }
165
166 static void clear_pud_entry(struct kvm *kvm, pud_t *pud, phys_addr_t addr)
167 {
168         pmd_t *pmd_table = pmd_offset(pud, 0);
169         VM_BUG_ON(pud_huge(*pud));
170         pud_clear(pud);
171         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
172         pmd_free(NULL, pmd_table);
173         put_page(virt_to_page(pud));
174 }
175
176 static void clear_pmd_entry(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd, phys_addr_t addr)
177 {
178         pte_t *pte_table = pte_offset_kernel(pmd, 0);
179         VM_BUG_ON(kvm_pmd_huge(*pmd));
180         pmd_clear(pmd);
181         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
182         pte_free_kernel(NULL, pte_table);
183         put_page(virt_to_page(pmd));
184 }
185
186 /*
187  * Unmapping vs dcache management:
188  *
189  * If a guest maps certain memory pages as uncached, all writes will
190  * bypass the data cache and go directly to RAM.  However, the CPUs
191  * can still speculate reads (not writes) and fill cache lines with
192  * data.
193  *
194  * Those cache lines will be *clean* cache lines though, so a
195  * clean+invalidate operation is equivalent to an invalidate
196  * operation, because no cache lines are marked dirty.
197  *
198  * Those clean cache lines could be filled prior to an uncached write
199  * by the guest, and the cache coherent IO subsystem would therefore
200  * end up writing old data to disk.
201  *
202  * This is why right after unmapping a page/section and invalidating
203  * the corresponding TLBs, we call kvm_flush_dcache_p*() to make sure
204  * the IO subsystem will never hit in the cache.
205  */
206 static void unmap_ptes(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
207                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
208 {
209         phys_addr_t start_addr = addr;
210         pte_t *pte, *start_pte;
211
212         start_pte = pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
213         do {
214                 if (!pte_none(*pte)) {
215                         pte_t old_pte = *pte;
216
217                         kvm_set_pte(pte, __pte(0));
218                         kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
219
220                         /* No need to invalidate the cache for device mappings */
221                         if (!kvm_is_device_pfn(pte_pfn(old_pte)))
222                                 kvm_flush_dcache_pte(old_pte);
223
224                         put_page(virt_to_page(pte));
225                 }
226         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
227
228         if (kvm_pte_table_empty(kvm, start_pte))
229                 clear_pmd_entry(kvm, pmd, start_addr);
230 }
231
232 static void unmap_pmds(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
233                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
234 {
235         phys_addr_t next, start_addr = addr;
236         pmd_t *pmd, *start_pmd;
237
238         start_pmd = pmd = pmd_offset(pud, addr);
239         do {
240                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
241                 if (!pmd_none(*pmd)) {
242                         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {
243                                 pmd_t old_pmd = *pmd;
244
245                                 pmd_clear(pmd);
246                                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
247
248                                 kvm_flush_dcache_pmd(old_pmd);
249
250                                 put_page(virt_to_page(pmd));
251                         } else {
252                                 unmap_ptes(kvm, pmd, addr, next);
253                         }
254                 }
255         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
256
257         if (kvm_pmd_table_empty(kvm, start_pmd))
258                 clear_pud_entry(kvm, pud, start_addr);
259 }
260
261 static void unmap_puds(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd,
262                        phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
263 {
264         phys_addr_t next, start_addr = addr;
265         pud_t *pud, *start_pud;
266
267         start_pud = pud = pud_offset(pgd, addr);
268         do {
269                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
270                 if (!pud_none(*pud)) {
271                         if (pud_huge(*pud)) {
272                                 pud_t old_pud = *pud;
273
274                                 pud_clear(pud);
275                                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
276
277                                 kvm_flush_dcache_pud(old_pud);
278
279                                 put_page(virt_to_page(pud));
280                         } else {
281                                 unmap_pmds(kvm, pud, addr, next);
282                         }
283                 }
284         } while (pud++, addr = next, addr != end);
285
286         if (kvm_pud_table_empty(kvm, start_pud))
287                 clear_pgd_entry(kvm, pgd, start_addr);
288 }
289
290
291 static void unmap_range(struct kvm *kvm, pgd_t *pgdp,
292                         phys_addr_t start, u64 size)
293 {
294         pgd_t *pgd;
295         phys_addr_t addr = start, end = start + size;
296         phys_addr_t next;
297
298         pgd = pgdp + kvm_pgd_index(addr);
299         do {
300                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
301                 if (!pgd_none(*pgd))
302                         unmap_puds(kvm, pgd, addr, next);
303         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
304 }
305
306 static void stage2_flush_ptes(struct kvm *kvm, pmd_t *pmd,
307                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
308 {
309         pte_t *pte;
310
311         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
312         do {
313                 if (!pte_none(*pte) && !kvm_is_device_pfn(pte_pfn(*pte)))
314                         kvm_flush_dcache_pte(*pte);
315         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
316 }
317
318 static void stage2_flush_pmds(struct kvm *kvm, pud_t *pud,
319                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
320 {
321         pmd_t *pmd;
322         phys_addr_t next;
323
324         pmd = pmd_offset(pud, addr);
325         do {
326                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
327                 if (!pmd_none(*pmd)) {
328                         if (kvm_pmd_huge(*pmd))
329                                 kvm_flush_dcache_pmd(*pmd);
330                         else
331                                 stage2_flush_ptes(kvm, pmd, addr, next);
332                 }
333         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
334 }
335
336 static void stage2_flush_puds(struct kvm *kvm, pgd_t *pgd,
337                               phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
338 {
339         pud_t *pud;
340         phys_addr_t next;
341
342         pud = pud_offset(pgd, addr);
343         do {
344                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
345                 if (!pud_none(*pud)) {
346                         if (pud_huge(*pud))
347                                 kvm_flush_dcache_pud(*pud);
348                         else
349                                 stage2_flush_pmds(kvm, pud, addr, next);
350                 }
351         } while (pud++, addr = next, addr != end);
352 }
353
354 static void stage2_flush_memslot(struct kvm *kvm,
355                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
356 {
357         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
358         phys_addr_t end = addr + PAGE_SIZE * memslot->npages;
359         phys_addr_t next;
360         pgd_t *pgd;
361
362         pgd = kvm->arch.pgd + kvm_pgd_index(addr);
363         do {
364                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
365                 stage2_flush_puds(kvm, pgd, addr, next);
366         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
367 }
368
369 /**
370  * stage2_flush_vm - Invalidate cache for pages mapped in stage 2
371  * @kvm: The struct kvm pointer
372  *
373  * Go through the stage 2 page tables and invalidate any cache lines
374  * backing memory already mapped to the VM.
375  */
376 static void stage2_flush_vm(struct kvm *kvm)
377 {
378         struct kvm_memslots *slots;
379         struct kvm_memory_slot *memslot;
380         int idx;
381
382         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
383         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
384
385         slots = kvm_memslots(kvm);
386         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
387                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
388
389         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
390         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
391 }
392
393 /**
394  * free_boot_hyp_pgd - free HYP boot page tables
395  *
396  * Free the HYP boot page tables. The bounce page is also freed.
397  */
398 void free_boot_hyp_pgd(void)
399 {
400         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
401
402         if (boot_hyp_pgd) {
403                 unmap_range(NULL, boot_hyp_pgd, hyp_idmap_start, PAGE_SIZE);
404                 unmap_range(NULL, boot_hyp_pgd, TRAMPOLINE_VA, PAGE_SIZE);
405                 free_pages((unsigned long)boot_hyp_pgd, hyp_pgd_order);
406                 boot_hyp_pgd = NULL;
407         }
408
409         if (hyp_pgd)
410                 unmap_range(NULL, hyp_pgd, TRAMPOLINE_VA, PAGE_SIZE);
411
412         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
413 }
414
415 /**
416  * free_hyp_pgds - free Hyp-mode page tables
417  *
418  * Assumes hyp_pgd is a page table used strictly in Hyp-mode and
419  * therefore contains either mappings in the kernel memory area (above
420  * PAGE_OFFSET), or device mappings in the vmalloc range (from
421  * VMALLOC_START to VMALLOC_END).
422  *
423  * boot_hyp_pgd should only map two pages for the init code.
424  */
425 void free_hyp_pgds(void)
426 {
427         unsigned long addr;
428
429         free_boot_hyp_pgd();
430
431         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
432
433         if (hyp_pgd) {
434                 for (addr = PAGE_OFFSET; virt_addr_valid(addr); addr += PGDIR_SIZE)
435                         unmap_range(NULL, hyp_pgd, KERN_TO_HYP(addr), PGDIR_SIZE);
436                 for (addr = VMALLOC_START; is_vmalloc_addr((void*)addr); addr += PGDIR_SIZE)
437                         unmap_range(NULL, hyp_pgd, KERN_TO_HYP(addr), PGDIR_SIZE);
438
439                 free_pages((unsigned long)hyp_pgd, hyp_pgd_order);
440                 hyp_pgd = NULL;
441         }
442         if (merged_hyp_pgd) {
443                 clear_page(merged_hyp_pgd);
444                 free_page((unsigned long)merged_hyp_pgd);
445                 merged_hyp_pgd = NULL;
446         }
447
448         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
449 }
450
451 static void create_hyp_pte_mappings(pmd_t *pmd, unsigned long start,
452                                     unsigned long end, unsigned long pfn,
453                                     pgprot_t prot)
454 {
455         pte_t *pte;
456         unsigned long addr;
457
458         addr = start;
459         do {
460                 pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
461                 kvm_set_pte(pte, pfn_pte(pfn, prot));
462                 get_page(virt_to_page(pte));
463                 kvm_flush_dcache_to_poc(pte, sizeof(*pte));
464                 pfn++;
465         } while (addr += PAGE_SIZE, addr != end);
466 }
467
468 static int create_hyp_pmd_mappings(pud_t *pud, unsigned long start,
469                                    unsigned long end, unsigned long pfn,
470                                    pgprot_t prot)
471 {
472         pmd_t *pmd;
473         pte_t *pte;
474         unsigned long addr, next;
475
476         addr = start;
477         do {
478                 pmd = pmd_offset(pud, addr);
479
480                 BUG_ON(pmd_sect(*pmd));
481
482                 if (pmd_none(*pmd)) {
483                         pte = pte_alloc_one_kernel(NULL, addr);
484                         if (!pte) {
485                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pte\n");
486                                 return -ENOMEM;
487                         }
488                         pmd_populate_kernel(NULL, pmd, pte);
489                         get_page(virt_to_page(pmd));
490                         kvm_flush_dcache_to_poc(pmd, sizeof(*pmd));
491                 }
492
493                 next = pmd_addr_end(addr, end);
494
495                 create_hyp_pte_mappings(pmd, addr, next, pfn, prot);
496                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
497         } while (addr = next, addr != end);
498
499         return 0;
500 }
501
502 static int create_hyp_pud_mappings(pgd_t *pgd, unsigned long start,
503                                    unsigned long end, unsigned long pfn,
504                                    pgprot_t prot)
505 {
506         pud_t *pud;
507         pmd_t *pmd;
508         unsigned long addr, next;
509         int ret;
510
511         addr = start;
512         do {
513                 pud = pud_offset(pgd, addr);
514
515                 if (pud_none_or_clear_bad(pud)) {
516                         pmd = pmd_alloc_one(NULL, addr);
517                         if (!pmd) {
518                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pmd\n");
519                                 return -ENOMEM;
520                         }
521                         pud_populate(NULL, pud, pmd);
522                         get_page(virt_to_page(pud));
523                         kvm_flush_dcache_to_poc(pud, sizeof(*pud));
524                 }
525
526                 next = pud_addr_end(addr, end);
527                 ret = create_hyp_pmd_mappings(pud, addr, next, pfn, prot);
528                 if (ret)
529                         return ret;
530                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
531         } while (addr = next, addr != end);
532
533         return 0;
534 }
535
536 static int __create_hyp_mappings(pgd_t *pgdp,
537                                  unsigned long start, unsigned long end,
538                                  unsigned long pfn, pgprot_t prot)
539 {
540         pgd_t *pgd;
541         pud_t *pud;
542         unsigned long addr, next;
543         int err = 0;
544
545         mutex_lock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
546         addr = start & PAGE_MASK;
547         end = PAGE_ALIGN(end);
548         do {
549                 pgd = pgdp + pgd_index(addr);
550
551                 if (pgd_none(*pgd)) {
552                         pud = pud_alloc_one(NULL, addr);
553                         if (!pud) {
554                                 kvm_err("Cannot allocate Hyp pud\n");
555                                 err = -ENOMEM;
556                                 goto out;
557                         }
558                         pgd_populate(NULL, pgd, pud);
559                         get_page(virt_to_page(pgd));
560                         kvm_flush_dcache_to_poc(pgd, sizeof(*pgd));
561                 }
562
563                 next = pgd_addr_end(addr, end);
564                 err = create_hyp_pud_mappings(pgd, addr, next, pfn, prot);
565                 if (err)
566                         goto out;
567                 pfn += (next - addr) >> PAGE_SHIFT;
568         } while (addr = next, addr != end);
569 out:
570         mutex_unlock(&kvm_hyp_pgd_mutex);
571         return err;
572 }
573
574 static phys_addr_t kvm_kaddr_to_phys(void *kaddr)
575 {
576         if (!is_vmalloc_addr(kaddr)) {
577                 BUG_ON(!virt_addr_valid(kaddr));
578                 return __pa(kaddr);
579         } else {
580                 return page_to_phys(vmalloc_to_page(kaddr)) +
581                        offset_in_page(kaddr);
582         }
583 }
584
585 /**
586  * create_hyp_mappings - duplicate a kernel virtual address range in Hyp mode
587  * @from:       The virtual kernel start address of the range
588  * @to:         The virtual kernel end address of the range (exclusive)
589  *
590  * The same virtual address as the kernel virtual address is also used
591  * in Hyp-mode mapping (modulo HYP_PAGE_OFFSET) to the same underlying
592  * physical pages.
593  */
594 int create_hyp_mappings(void *from, void *to)
595 {
596         phys_addr_t phys_addr;
597         unsigned long virt_addr;
598         unsigned long start = KERN_TO_HYP((unsigned long)from);
599         unsigned long end = KERN_TO_HYP((unsigned long)to);
600
601         start = start & PAGE_MASK;
602         end = PAGE_ALIGN(end);
603
604         for (virt_addr = start; virt_addr < end; virt_addr += PAGE_SIZE) {
605                 int err;
606
607                 phys_addr = kvm_kaddr_to_phys(from + virt_addr - start);
608                 err = __create_hyp_mappings(hyp_pgd, virt_addr,
609                                             virt_addr + PAGE_SIZE,
610                                             __phys_to_pfn(phys_addr),
611                                             PAGE_HYP);
612                 if (err)
613                         return err;
614         }
615
616         return 0;
617 }
618
619 /**
620  * create_hyp_io_mappings - duplicate a kernel IO mapping into Hyp mode
621  * @from:       The kernel start VA of the range
622  * @to:         The kernel end VA of the range (exclusive)
623  * @phys_addr:  The physical start address which gets mapped
624  *
625  * The resulting HYP VA is the same as the kernel VA, modulo
626  * HYP_PAGE_OFFSET.
627  */
628 int create_hyp_io_mappings(void *from, void *to, phys_addr_t phys_addr)
629 {
630         unsigned long start = KERN_TO_HYP((unsigned long)from);
631         unsigned long end = KERN_TO_HYP((unsigned long)to);
632
633         /* Check for a valid kernel IO mapping */
634         if (!is_vmalloc_addr(from) || !is_vmalloc_addr(to - 1))
635                 return -EINVAL;
636
637         return __create_hyp_mappings(hyp_pgd, start, end,
638                                      __phys_to_pfn(phys_addr), PAGE_HYP_DEVICE);
639 }
640
641 /* Free the HW pgd, one page at a time */
642 static void kvm_free_hwpgd(void *hwpgd)
643 {
644         free_pages_exact(hwpgd, kvm_get_hwpgd_size());
645 }
646
647 /* Allocate the HW PGD, making sure that each page gets its own refcount */
648 static void *kvm_alloc_hwpgd(void)
649 {
650         unsigned int size = kvm_get_hwpgd_size();
651
652         return alloc_pages_exact(size, GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
653 }
654
655 /**
656  * kvm_alloc_stage2_pgd - allocate level-1 table for stage-2 translation.
657  * @kvm:        The KVM struct pointer for the VM.
658  *
659  * Allocates the 1st level table only of size defined by S2_PGD_ORDER (can
660  * support either full 40-bit input addresses or limited to 32-bit input
661  * addresses). Clears the allocated pages.
662  *
663  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
664  * created, which can only be done once.
665  */
666 int kvm_alloc_stage2_pgd(struct kvm *kvm)
667 {
668         pgd_t *pgd;
669         void *hwpgd;
670
671         if (kvm->arch.pgd != NULL) {
672                 kvm_err("kvm_arch already initialized?\n");
673                 return -EINVAL;
674         }
675
676         hwpgd = kvm_alloc_hwpgd();
677         if (!hwpgd)
678                 return -ENOMEM;
679
680         /* When the kernel uses more levels of page tables than the
681          * guest, we allocate a fake PGD and pre-populate it to point
682          * to the next-level page table, which will be the real
683          * initial page table pointed to by the VTTBR.
684          *
685          * When KVM_PREALLOC_LEVEL==2, we allocate a single page for
686          * the PMD and the kernel will use folded pud.
687          * When KVM_PREALLOC_LEVEL==1, we allocate 2 consecutive PUD
688          * pages.
689          */
690         if (KVM_PREALLOC_LEVEL > 0) {
691                 int i;
692
693                 /*
694                  * Allocate fake pgd for the page table manipulation macros to
695                  * work.  This is not used by the hardware and we have no
696                  * alignment requirement for this allocation.
697                  */
698                 pgd = kmalloc(PTRS_PER_S2_PGD * sizeof(pgd_t),
699                                 GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
700
701                 if (!pgd) {
702                         kvm_free_hwpgd(hwpgd);
703                         return -ENOMEM;
704                 }
705
706                 /* Plug the HW PGD into the fake one. */
707                 for (i = 0; i < PTRS_PER_S2_PGD; i++) {
708                         if (KVM_PREALLOC_LEVEL == 1)
709                                 pgd_populate(NULL, pgd + i,
710                                              (pud_t *)hwpgd + i * PTRS_PER_PUD);
711                         else if (KVM_PREALLOC_LEVEL == 2)
712                                 pud_populate(NULL, pud_offset(pgd, 0) + i,
713                                              (pmd_t *)hwpgd + i * PTRS_PER_PMD);
714                 }
715         } else {
716                 /*
717                  * Allocate actual first-level Stage-2 page table used by the
718                  * hardware for Stage-2 page table walks.
719                  */
720                 pgd = (pgd_t *)hwpgd;
721         }
722
723         kvm_clean_pgd(pgd);
724         kvm->arch.pgd = pgd;
725         return 0;
726 }
727
728 /**
729  * unmap_stage2_range -- Clear stage2 page table entries to unmap a range
730  * @kvm:   The VM pointer
731  * @start: The intermediate physical base address of the range to unmap
732  * @size:  The size of the area to unmap
733  *
734  * Clear a range of stage-2 mappings, lowering the various ref-counts.  Must
735  * be called while holding mmu_lock (unless for freeing the stage2 pgd before
736  * destroying the VM), otherwise another faulting VCPU may come in and mess
737  * with things behind our backs.
738  */
739 static void unmap_stage2_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t start, u64 size)
740 {
741         unmap_range(kvm, kvm->arch.pgd, start, size);
742 }
743
744 static void stage2_unmap_memslot(struct kvm *kvm,
745                                  struct kvm_memory_slot *memslot)
746 {
747         hva_t hva = memslot->userspace_addr;
748         phys_addr_t addr = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
749         phys_addr_t size = PAGE_SIZE * memslot->npages;
750         hva_t reg_end = hva + size;
751
752         /*
753          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
754          * between them, so iterate over all of them to find out if we should
755          * unmap any of them.
756          *
757          *     +--------------------------------------------+
758          * +---------------+----------------+   +----------------+
759          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
760          * +---------------+----------------+   +----------------+
761          *     |               memory region                |
762          *     +--------------------------------------------+
763          */
764         do {
765                 struct vm_area_struct *vma = find_vma(current->mm, hva);
766                 hva_t vm_start, vm_end;
767
768                 if (!vma || vma->vm_start >= reg_end)
769                         break;
770
771                 /*
772                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
773                  */
774                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
775                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
776
777                 if (!(vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
778                         gpa_t gpa = addr + (vm_start - memslot->userspace_addr);
779                         unmap_stage2_range(kvm, gpa, vm_end - vm_start);
780                 }
781                 hva = vm_end;
782         } while (hva < reg_end);
783 }
784
785 /**
786  * stage2_unmap_vm - Unmap Stage-2 RAM mappings
787  * @kvm: The struct kvm pointer
788  *
789  * Go through the memregions and unmap any reguler RAM
790  * backing memory already mapped to the VM.
791  */
792 void stage2_unmap_vm(struct kvm *kvm)
793 {
794         struct kvm_memslots *slots;
795         struct kvm_memory_slot *memslot;
796         int idx;
797
798         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
799         down_read(&current->mm->mmap_sem);
800         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
801
802         slots = kvm_memslots(kvm);
803         kvm_for_each_memslot(memslot, slots)
804                 stage2_unmap_memslot(kvm, memslot);
805
806         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
807         up_read(&current->mm->mmap_sem);
808         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
809 }
810
811 /**
812  * kvm_free_stage2_pgd - free all stage-2 tables
813  * @kvm:        The KVM struct pointer for the VM.
814  *
815  * Walks the level-1 page table pointed to by kvm->arch.pgd and frees all
816  * underlying level-2 and level-3 tables before freeing the actual level-1 table
817  * and setting the struct pointer to NULL.
818  *
819  * Note we don't need locking here as this is only called when the VM is
820  * destroyed, which can only be done once.
821  */
822 void kvm_free_stage2_pgd(struct kvm *kvm)
823 {
824         if (kvm->arch.pgd == NULL)
825                 return;
826
827         unmap_stage2_range(kvm, 0, KVM_PHYS_SIZE);
828         kvm_free_hwpgd(kvm_get_hwpgd(kvm));
829         if (KVM_PREALLOC_LEVEL > 0)
830                 kfree(kvm->arch.pgd);
831
832         kvm->arch.pgd = NULL;
833 }
834
835 static pud_t *stage2_get_pud(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
836                              phys_addr_t addr)
837 {
838         pgd_t *pgd;
839         pud_t *pud;
840
841         pgd = kvm->arch.pgd + kvm_pgd_index(addr);
842         if (WARN_ON(pgd_none(*pgd))) {
843                 if (!cache)
844                         return NULL;
845                 pud = mmu_memory_cache_alloc(cache);
846                 pgd_populate(NULL, pgd, pud);
847                 get_page(virt_to_page(pgd));
848         }
849
850         return pud_offset(pgd, addr);
851 }
852
853 static pmd_t *stage2_get_pmd(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
854                              phys_addr_t addr)
855 {
856         pud_t *pud;
857         pmd_t *pmd;
858
859         pud = stage2_get_pud(kvm, cache, addr);
860         if (pud_none(*pud)) {
861                 if (!cache)
862                         return NULL;
863                 pmd = mmu_memory_cache_alloc(cache);
864                 pud_populate(NULL, pud, pmd);
865                 get_page(virt_to_page(pud));
866         }
867
868         return pmd_offset(pud, addr);
869 }
870
871 static int stage2_set_pmd_huge(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache
872                                *cache, phys_addr_t addr, const pmd_t *new_pmd)
873 {
874         pmd_t *pmd, old_pmd;
875
876         pmd = stage2_get_pmd(kvm, cache, addr);
877         VM_BUG_ON(!pmd);
878
879         /*
880          * Mapping in huge pages should only happen through a fault.  If a
881          * page is merged into a transparent huge page, the individual
882          * subpages of that huge page should be unmapped through MMU
883          * notifiers before we get here.
884          *
885          * Merging of CompoundPages is not supported; they should become
886          * splitting first, unmapped, merged, and mapped back in on-demand.
887          */
888         VM_BUG_ON(pmd_present(*pmd) && pmd_pfn(*pmd) != pmd_pfn(*new_pmd));
889
890         old_pmd = *pmd;
891         if (pmd_present(old_pmd)) {
892                 pmd_clear(pmd);
893                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
894         } else {
895                 get_page(virt_to_page(pmd));
896         }
897
898         kvm_set_pmd(pmd, *new_pmd);
899         return 0;
900 }
901
902 static int stage2_set_pte(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu_memory_cache *cache,
903                           phys_addr_t addr, const pte_t *new_pte,
904                           unsigned long flags)
905 {
906         pmd_t *pmd;
907         pte_t *pte, old_pte;
908         bool iomap = flags & KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP;
909         bool logging_active = flags & KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE;
910
911         VM_BUG_ON(logging_active && !cache);
912
913         /* Create stage-2 page table mapping - Levels 0 and 1 */
914         pmd = stage2_get_pmd(kvm, cache, addr);
915         if (!pmd) {
916                 /*
917                  * Ignore calls from kvm_set_spte_hva for unallocated
918                  * address ranges.
919                  */
920                 return 0;
921         }
922
923         /*
924          * While dirty page logging - dissolve huge PMD, then continue on to
925          * allocate page.
926          */
927         if (logging_active)
928                 stage2_dissolve_pmd(kvm, addr, pmd);
929
930         /* Create stage-2 page mappings - Level 2 */
931         if (pmd_none(*pmd)) {
932                 if (!cache)
933                         return 0; /* ignore calls from kvm_set_spte_hva */
934                 pte = mmu_memory_cache_alloc(cache);
935                 kvm_clean_pte(pte);
936                 pmd_populate_kernel(NULL, pmd, pte);
937                 get_page(virt_to_page(pmd));
938         }
939
940         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
941
942         if (iomap && pte_present(*pte))
943                 return -EFAULT;
944
945         /* Create 2nd stage page table mapping - Level 3 */
946         old_pte = *pte;
947         if (pte_present(old_pte)) {
948                 kvm_set_pte(pte, __pte(0));
949                 kvm_tlb_flush_vmid_ipa(kvm, addr);
950         } else {
951                 get_page(virt_to_page(pte));
952         }
953
954         kvm_set_pte(pte, *new_pte);
955         return 0;
956 }
957
958 /**
959  * kvm_phys_addr_ioremap - map a device range to guest IPA
960  *
961  * @kvm:        The KVM pointer
962  * @guest_ipa:  The IPA at which to insert the mapping
963  * @pa:         The physical address of the device
964  * @size:       The size of the mapping
965  */
966 int kvm_phys_addr_ioremap(struct kvm *kvm, phys_addr_t guest_ipa,
967                           phys_addr_t pa, unsigned long size, bool writable)
968 {
969         phys_addr_t addr, end;
970         int ret = 0;
971         unsigned long pfn;
972         struct kvm_mmu_memory_cache cache = { 0, };
973
974         end = (guest_ipa + size + PAGE_SIZE - 1) & PAGE_MASK;
975         pfn = __phys_to_pfn(pa);
976
977         for (addr = guest_ipa; addr < end; addr += PAGE_SIZE) {
978                 pte_t pte = pfn_pte(pfn, PAGE_S2_DEVICE);
979
980                 if (writable)
981                         kvm_set_s2pte_writable(&pte);
982
983                 ret = mmu_topup_memory_cache(&cache, KVM_MMU_CACHE_MIN_PAGES,
984                                                 KVM_NR_MEM_OBJS);
985                 if (ret)
986                         goto out;
987                 spin_lock(&kvm->mmu_lock);
988                 ret = stage2_set_pte(kvm, &cache, addr, &pte,
989                                                 KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP);
990                 spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
991                 if (ret)
992                         goto out;
993
994                 pfn++;
995         }
996
997 out:
998         mmu_free_memory_cache(&cache);
999         return ret;
1000 }
1001
1002 static bool transparent_hugepage_adjust(pfn_t *pfnp, phys_addr_t *ipap)
1003 {
1004         pfn_t pfn = *pfnp;
1005         gfn_t gfn = *ipap >> PAGE_SHIFT;
1006
1007         if (PageTransCompound(pfn_to_page(pfn))) {
1008                 unsigned long mask;
1009                 /*
1010                  * The address we faulted on is backed by a transparent huge
1011                  * page.  However, because we map the compound huge page and
1012                  * not the individual tail page, we need to transfer the
1013                  * refcount to the head page.  We have to be careful that the
1014                  * THP doesn't start to split while we are adjusting the
1015                  * refcounts.
1016                  *
1017                  * We are sure this doesn't happen, because mmu_notifier_retry
1018                  * was successful and we are holding the mmu_lock, so if this
1019                  * THP is trying to split, it will be blocked in the mmu
1020                  * notifier before touching any of the pages, specifically
1021                  * before being able to call __split_huge_page_refcount().
1022                  *
1023                  * We can therefore safely transfer the refcount from PG_tail
1024                  * to PG_head and switch the pfn from a tail page to the head
1025                  * page accordingly.
1026                  */
1027                 mask = PTRS_PER_PMD - 1;
1028                 VM_BUG_ON((gfn & mask) != (pfn & mask));
1029                 if (pfn & mask) {
1030                         *ipap &= PMD_MASK;
1031                         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1032                         pfn &= ~mask;
1033                         kvm_get_pfn(pfn);
1034                         *pfnp = pfn;
1035                 }
1036
1037                 return true;
1038         }
1039
1040         return false;
1041 }
1042
1043 static bool kvm_is_write_fault(struct kvm_vcpu *vcpu)
1044 {
1045         if (kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu))
1046                 return false;
1047
1048         return kvm_vcpu_dabt_iswrite(vcpu);
1049 }
1050
1051 /**
1052  * stage2_wp_ptes - write protect PMD range
1053  * @pmd:        pointer to pmd entry
1054  * @addr:       range start address
1055  * @end:        range end address
1056  */
1057 static void stage2_wp_ptes(pmd_t *pmd, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1058 {
1059         pte_t *pte;
1060
1061         pte = pte_offset_kernel(pmd, addr);
1062         do {
1063                 if (!pte_none(*pte)) {
1064                         if (!kvm_s2pte_readonly(pte))
1065                                 kvm_set_s2pte_readonly(pte);
1066                 }
1067         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
1068 }
1069
1070 /**
1071  * stage2_wp_pmds - write protect PUD range
1072  * @pud:        pointer to pud entry
1073  * @addr:       range start address
1074  * @end:        range end address
1075  */
1076 static void stage2_wp_pmds(pud_t *pud, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1077 {
1078         pmd_t *pmd;
1079         phys_addr_t next;
1080
1081         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1082
1083         do {
1084                 next = kvm_pmd_addr_end(addr, end);
1085                 if (!pmd_none(*pmd)) {
1086                         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {
1087                                 if (!kvm_s2pmd_readonly(pmd))
1088                                         kvm_set_s2pmd_readonly(pmd);
1089                         } else {
1090                                 stage2_wp_ptes(pmd, addr, next);
1091                         }
1092                 }
1093         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
1094 }
1095
1096 /**
1097   * stage2_wp_puds - write protect PGD range
1098   * @pgd:       pointer to pgd entry
1099   * @addr:      range start address
1100   * @end:       range end address
1101   *
1102   * Process PUD entries, for a huge PUD we cause a panic.
1103   */
1104 static void  stage2_wp_puds(pgd_t *pgd, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1105 {
1106         pud_t *pud;
1107         phys_addr_t next;
1108
1109         pud = pud_offset(pgd, addr);
1110         do {
1111                 next = kvm_pud_addr_end(addr, end);
1112                 if (!pud_none(*pud)) {
1113                         /* TODO:PUD not supported, revisit later if supported */
1114                         BUG_ON(kvm_pud_huge(*pud));
1115                         stage2_wp_pmds(pud, addr, next);
1116                 }
1117         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1118 }
1119
1120 /**
1121  * stage2_wp_range() - write protect stage2 memory region range
1122  * @kvm:        The KVM pointer
1123  * @addr:       Start address of range
1124  * @end:        End address of range
1125  */
1126 static void stage2_wp_range(struct kvm *kvm, phys_addr_t addr, phys_addr_t end)
1127 {
1128         pgd_t *pgd;
1129         phys_addr_t next;
1130
1131         pgd = kvm->arch.pgd + kvm_pgd_index(addr);
1132         do {
1133                 /*
1134                  * Release kvm_mmu_lock periodically if the memory region is
1135                  * large. Otherwise, we may see kernel panics with
1136                  * CONFIG_DETECT_HUNG_TASK, CONFIG_LOCKUP_DETECTOR,
1137                  * CONFIG_LOCKDEP. Additionally, holding the lock too long
1138                  * will also starve other vCPUs.
1139                  */
1140                 if (need_resched() || spin_needbreak(&kvm->mmu_lock))
1141                         cond_resched_lock(&kvm->mmu_lock);
1142
1143                 next = kvm_pgd_addr_end(addr, end);
1144                 if (pgd_present(*pgd))
1145                         stage2_wp_puds(pgd, addr, next);
1146         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1147 }
1148
1149 /**
1150  * kvm_mmu_wp_memory_region() - write protect stage 2 entries for memory slot
1151  * @kvm:        The KVM pointer
1152  * @slot:       The memory slot to write protect
1153  *
1154  * Called to start logging dirty pages after memory region
1155  * KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES operation is called. After this function returns
1156  * all present PMD and PTEs are write protected in the memory region.
1157  * Afterwards read of dirty page log can be called.
1158  *
1159  * Acquires kvm_mmu_lock. Called with kvm->slots_lock mutex acquired,
1160  * serializing operations for VM memory regions.
1161  */
1162 void kvm_mmu_wp_memory_region(struct kvm *kvm, int slot)
1163 {
1164         struct kvm_memslots *slots = kvm_memslots(kvm);
1165         struct kvm_memory_slot *memslot = id_to_memslot(slots, slot);
1166         phys_addr_t start = memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1167         phys_addr_t end = (memslot->base_gfn + memslot->npages) << PAGE_SHIFT;
1168
1169         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1170         stage2_wp_range(kvm, start, end);
1171         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1172         kvm_flush_remote_tlbs(kvm);
1173 }
1174
1175 /**
1176  * kvm_mmu_write_protect_pt_masked() - write protect dirty pages
1177  * @kvm:        The KVM pointer
1178  * @slot:       The memory slot associated with mask
1179  * @gfn_offset: The gfn offset in memory slot
1180  * @mask:       The mask of dirty pages at offset 'gfn_offset' in this memory
1181  *              slot to be write protected
1182  *
1183  * Walks bits set in mask write protects the associated pte's. Caller must
1184  * acquire kvm_mmu_lock.
1185  */
1186 static void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
1187                 struct kvm_memory_slot *slot,
1188                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
1189 {
1190         phys_addr_t base_gfn = slot->base_gfn + gfn_offset;
1191         phys_addr_t start = (base_gfn +  __ffs(mask)) << PAGE_SHIFT;
1192         phys_addr_t end = (base_gfn + __fls(mask) + 1) << PAGE_SHIFT;
1193
1194         stage2_wp_range(kvm, start, end);
1195 }
1196
1197 /*
1198  * kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked - enable dirty logging for selected
1199  * dirty pages.
1200  *
1201  * It calls kvm_mmu_write_protect_pt_masked to write protect selected pages to
1202  * enable dirty logging for them.
1203  */
1204 void kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
1205                 struct kvm_memory_slot *slot,
1206                 gfn_t gfn_offset, unsigned long mask)
1207 {
1208         kvm_mmu_write_protect_pt_masked(kvm, slot, gfn_offset, mask);
1209 }
1210
1211 static void coherent_cache_guest_page(struct kvm_vcpu *vcpu, pfn_t pfn,
1212                                       unsigned long size, bool uncached)
1213 {
1214         __coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, size, uncached);
1215 }
1216
1217 static int user_mem_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa,
1218                           struct kvm_memory_slot *memslot, unsigned long hva,
1219                           unsigned long fault_status)
1220 {
1221         int ret;
1222         bool write_fault, writable, hugetlb = false, force_pte = false;
1223         unsigned long mmu_seq;
1224         gfn_t gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1225         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
1226         struct kvm_mmu_memory_cache *memcache = &vcpu->arch.mmu_page_cache;
1227         struct vm_area_struct *vma;
1228         pfn_t pfn;
1229         pgprot_t mem_type = PAGE_S2;
1230         bool fault_ipa_uncached;
1231         bool logging_active = memslot_is_logging(memslot);
1232         unsigned long flags = 0;
1233
1234         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1235         if (fault_status == FSC_PERM && !write_fault) {
1236                 kvm_err("Unexpected L2 read permission error\n");
1237                 return -EFAULT;
1238         }
1239
1240         /* Let's check if we will get back a huge page backed by hugetlbfs */
1241         down_read(&current->mm->mmap_sem);
1242         vma = find_vma_intersection(current->mm, hva, hva + 1);
1243         if (unlikely(!vma)) {
1244                 kvm_err("Failed to find VMA for hva 0x%lx\n", hva);
1245                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
1246                 return -EFAULT;
1247         }
1248
1249         if (is_vm_hugetlb_page(vma) && !logging_active) {
1250                 hugetlb = true;
1251                 gfn = (fault_ipa & PMD_MASK) >> PAGE_SHIFT;
1252         } else {
1253                 /*
1254                  * Pages belonging to memslots that don't have the same
1255                  * alignment for userspace and IPA cannot be mapped using
1256                  * block descriptors even if the pages belong to a THP for
1257                  * the process, because the stage-2 block descriptor will
1258                  * cover more than a single THP and we loose atomicity for
1259                  * unmapping, updates, and splits of the THP or other pages
1260                  * in the stage-2 block range.
1261                  */
1262                 if ((memslot->userspace_addr & ~PMD_MASK) !=
1263                     ((memslot->base_gfn << PAGE_SHIFT) & ~PMD_MASK))
1264                         force_pte = true;
1265         }
1266         up_read(&current->mm->mmap_sem);
1267
1268         /* We need minimum second+third level pages */
1269         ret = mmu_topup_memory_cache(memcache, KVM_MMU_CACHE_MIN_PAGES,
1270                                      KVM_NR_MEM_OBJS);
1271         if (ret)
1272                 return ret;
1273
1274         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
1275         /*
1276          * Ensure the read of mmu_notifier_seq happens before we call
1277          * gfn_to_pfn_prot (which calls get_user_pages), so that we don't risk
1278          * the page we just got a reference to gets unmapped before we have a
1279          * chance to grab the mmu_lock, which ensure that if the page gets
1280          * unmapped afterwards, the call to kvm_unmap_hva will take it away
1281          * from us again properly. This smp_rmb() interacts with the smp_wmb()
1282          * in kvm_mmu_notifier_invalidate_<page|range_end>.
1283          */
1284         smp_rmb();
1285
1286         pfn = gfn_to_pfn_prot(kvm, gfn, write_fault, &writable);
1287         if (is_error_pfn(pfn))
1288                 return -EFAULT;
1289
1290         if (kvm_is_device_pfn(pfn)) {
1291                 mem_type = PAGE_S2_DEVICE;
1292                 flags |= KVM_S2PTE_FLAG_IS_IOMAP;
1293         } else if (logging_active) {
1294                 /*
1295                  * Faults on pages in a memslot with logging enabled
1296                  * should not be mapped with huge pages (it introduces churn
1297                  * and performance degradation), so force a pte mapping.
1298                  */
1299                 force_pte = true;
1300                 flags |= KVM_S2_FLAG_LOGGING_ACTIVE;
1301
1302                 /*
1303                  * Only actually map the page as writable if this was a write
1304                  * fault.
1305                  */
1306                 if (!write_fault)
1307                         writable = false;
1308         }
1309
1310         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1311         if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq))
1312                 goto out_unlock;
1313
1314         if (!hugetlb && !force_pte)
1315                 hugetlb = transparent_hugepage_adjust(&pfn, &fault_ipa);
1316
1317         fault_ipa_uncached = memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INCOHERENT;
1318
1319         if (hugetlb) {
1320                 pmd_t new_pmd = pfn_pmd(pfn, mem_type);
1321                 new_pmd = pmd_mkhuge(new_pmd);
1322                 if (writable) {
1323                         kvm_set_s2pmd_writable(&new_pmd);
1324                         kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1325                 }
1326                 coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, PMD_SIZE, fault_ipa_uncached);
1327                 ret = stage2_set_pmd_huge(kvm, memcache, fault_ipa, &new_pmd);
1328         } else {
1329                 pte_t new_pte = pfn_pte(pfn, mem_type);
1330
1331                 if (writable) {
1332                         kvm_set_s2pte_writable(&new_pte);
1333                         kvm_set_pfn_dirty(pfn);
1334                         mark_page_dirty(kvm, gfn);
1335                 }
1336                 coherent_cache_guest_page(vcpu, pfn, PAGE_SIZE, fault_ipa_uncached);
1337                 ret = stage2_set_pte(kvm, memcache, fault_ipa, &new_pte, flags);
1338         }
1339
1340 out_unlock:
1341         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1342         kvm_set_pfn_accessed(pfn);
1343         kvm_release_pfn_clean(pfn);
1344         return ret;
1345 }
1346
1347 /*
1348  * Resolve the access fault by making the page young again.
1349  * Note that because the faulting entry is guaranteed not to be
1350  * cached in the TLB, we don't need to invalidate anything.
1351  */
1352 static void handle_access_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, phys_addr_t fault_ipa)
1353 {
1354         pmd_t *pmd;
1355         pte_t *pte;
1356         pfn_t pfn;
1357         bool pfn_valid = false;
1358
1359         trace_kvm_access_fault(fault_ipa);
1360
1361         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1362
1363         pmd = stage2_get_pmd(vcpu->kvm, NULL, fault_ipa);
1364         if (!pmd || pmd_none(*pmd))     /* Nothing there */
1365                 goto out;
1366
1367         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {       /* THP, HugeTLB */
1368                 *pmd = pmd_mkyoung(*pmd);
1369                 pfn = pmd_pfn(*pmd);
1370                 pfn_valid = true;
1371                 goto out;
1372         }
1373
1374         pte = pte_offset_kernel(pmd, fault_ipa);
1375         if (pte_none(*pte))             /* Nothing there either */
1376                 goto out;
1377
1378         *pte = pte_mkyoung(*pte);       /* Just a page... */
1379         pfn = pte_pfn(*pte);
1380         pfn_valid = true;
1381 out:
1382         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
1383         if (pfn_valid)
1384                 kvm_set_pfn_accessed(pfn);
1385 }
1386
1387 /**
1388  * kvm_handle_guest_abort - handles all 2nd stage aborts
1389  * @vcpu:       the VCPU pointer
1390  * @run:        the kvm_run structure
1391  *
1392  * Any abort that gets to the host is almost guaranteed to be caused by a
1393  * missing second stage translation table entry, which can mean that either the
1394  * guest simply needs more memory and we must allocate an appropriate page or it
1395  * can mean that the guest tried to access I/O memory, which is emulated by user
1396  * space. The distinction is based on the IPA causing the fault and whether this
1397  * memory region has been registered as standard RAM by user space.
1398  */
1399 int kvm_handle_guest_abort(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run)
1400 {
1401         unsigned long fault_status;
1402         phys_addr_t fault_ipa;
1403         struct kvm_memory_slot *memslot;
1404         unsigned long hva;
1405         bool is_iabt, write_fault, writable;
1406         gfn_t gfn;
1407         int ret, idx;
1408
1409         is_iabt = kvm_vcpu_trap_is_iabt(vcpu);
1410         fault_ipa = kvm_vcpu_get_fault_ipa(vcpu);
1411
1412         trace_kvm_guest_fault(*vcpu_pc(vcpu), kvm_vcpu_get_hsr(vcpu),
1413                               kvm_vcpu_get_hfar(vcpu), fault_ipa);
1414
1415         /* Check the stage-2 fault is trans. fault or write fault */
1416         fault_status = kvm_vcpu_trap_get_fault_type(vcpu);
1417         if (fault_status != FSC_FAULT && fault_status != FSC_PERM &&
1418             fault_status != FSC_ACCESS) {
1419                 kvm_err("Unsupported FSC: EC=%#x xFSC=%#lx ESR_EL2=%#lx\n",
1420                         kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu),
1421                         (unsigned long)kvm_vcpu_trap_get_fault(vcpu),
1422                         (unsigned long)kvm_vcpu_get_hsr(vcpu));
1423                 return -EFAULT;
1424         }
1425
1426         idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
1427
1428         gfn = fault_ipa >> PAGE_SHIFT;
1429         memslot = gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gfn);
1430         hva = gfn_to_hva_memslot_prot(memslot, gfn, &writable);
1431         write_fault = kvm_is_write_fault(vcpu);
1432         if (kvm_is_error_hva(hva) || (write_fault && !writable)) {
1433                 if (is_iabt) {
1434                         /* Prefetch Abort on I/O address */
1435                         kvm_inject_pabt(vcpu, kvm_vcpu_get_hfar(vcpu));
1436                         ret = 1;
1437                         goto out_unlock;
1438                 }
1439
1440                 /*
1441                  * The IPA is reported as [MAX:12], so we need to
1442                  * complement it with the bottom 12 bits from the
1443                  * faulting VA. This is always 12 bits, irrespective
1444                  * of the page size.
1445                  */
1446                 fault_ipa |= kvm_vcpu_get_hfar(vcpu) & ((1 << 12) - 1);
1447                 ret = io_mem_abort(vcpu, run, fault_ipa);
1448                 goto out_unlock;
1449         }
1450
1451         /* Userspace should not be able to register out-of-bounds IPAs */
1452         VM_BUG_ON(fault_ipa >= KVM_PHYS_SIZE);
1453
1454         if (fault_status == FSC_ACCESS) {
1455                 handle_access_fault(vcpu, fault_ipa);
1456                 ret = 1;
1457                 goto out_unlock;
1458         }
1459
1460         ret = user_mem_abort(vcpu, fault_ipa, memslot, hva, fault_status);
1461         if (ret == 0)
1462                 ret = 1;
1463 out_unlock:
1464         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, idx);
1465         return ret;
1466 }
1467
1468 static int handle_hva_to_gpa(struct kvm *kvm,
1469                              unsigned long start,
1470                              unsigned long end,
1471                              int (*handler)(struct kvm *kvm,
1472                                             gpa_t gpa, void *data),
1473                              void *data)
1474 {
1475         struct kvm_memslots *slots;
1476         struct kvm_memory_slot *memslot;
1477         int ret = 0;
1478
1479         slots = kvm_memslots(kvm);
1480
1481         /* we only care about the pages that the guest sees */
1482         kvm_for_each_memslot(memslot, slots) {
1483                 unsigned long hva_start, hva_end;
1484                 gfn_t gfn, gfn_end;
1485
1486                 hva_start = max(start, memslot->userspace_addr);
1487                 hva_end = min(end, memslot->userspace_addr +
1488                                         (memslot->npages << PAGE_SHIFT));
1489                 if (hva_start >= hva_end)
1490                         continue;
1491
1492                 /*
1493                  * {gfn(page) | page intersects with [hva_start, hva_end)} =
1494                  * {gfn_start, gfn_start+1, ..., gfn_end-1}.
1495                  */
1496                 gfn = hva_to_gfn_memslot(hva_start, memslot);
1497                 gfn_end = hva_to_gfn_memslot(hva_end + PAGE_SIZE - 1, memslot);
1498
1499                 for (; gfn < gfn_end; ++gfn) {
1500                         gpa_t gpa = gfn << PAGE_SHIFT;
1501                         ret |= handler(kvm, gpa, data);
1502                 }
1503         }
1504
1505         return ret;
1506 }
1507
1508 static int kvm_unmap_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1509 {
1510         unmap_stage2_range(kvm, gpa, PAGE_SIZE);
1511         return 0;
1512 }
1513
1514 int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1515 {
1516         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
1517
1518         if (!kvm->arch.pgd)
1519                 return 0;
1520
1521         trace_kvm_unmap_hva(hva);
1522         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_unmap_hva_handler, NULL);
1523         return 0;
1524 }
1525
1526 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm,
1527                         unsigned long start, unsigned long end)
1528 {
1529         if (!kvm->arch.pgd)
1530                 return 0;
1531
1532         trace_kvm_unmap_hva_range(start, end);
1533         handle_hva_to_gpa(kvm, start, end, &kvm_unmap_hva_handler, NULL);
1534         return 0;
1535 }
1536
1537 static int kvm_set_spte_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1538 {
1539         pte_t *pte = (pte_t *)data;
1540
1541         /*
1542          * We can always call stage2_set_pte with KVM_S2PTE_FLAG_LOGGING_ACTIVE
1543          * flag clear because MMU notifiers will have unmapped a huge PMD before
1544          * calling ->change_pte() (which in turn calls kvm_set_spte_hva()) and
1545          * therefore stage2_set_pte() never needs to clear out a huge PMD
1546          * through this calling path.
1547          */
1548         stage2_set_pte(kvm, NULL, gpa, pte, 0);
1549         return 0;
1550 }
1551
1552
1553 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte)
1554 {
1555         unsigned long end = hva + PAGE_SIZE;
1556         pte_t stage2_pte;
1557
1558         if (!kvm->arch.pgd)
1559                 return;
1560
1561         trace_kvm_set_spte_hva(hva);
1562         stage2_pte = pfn_pte(pte_pfn(pte), PAGE_S2);
1563         handle_hva_to_gpa(kvm, hva, end, &kvm_set_spte_handler, &stage2_pte);
1564 }
1565
1566 static int kvm_age_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1567 {
1568         pmd_t *pmd;
1569         pte_t *pte;
1570
1571         pmd = stage2_get_pmd(kvm, NULL, gpa);
1572         if (!pmd || pmd_none(*pmd))     /* Nothing there */
1573                 return 0;
1574
1575         if (kvm_pmd_huge(*pmd)) {       /* THP, HugeTLB */
1576                 if (pmd_young(*pmd)) {
1577                         *pmd = pmd_mkold(*pmd);
1578                         return 1;
1579                 }
1580
1581                 return 0;
1582         }
1583
1584         pte = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
1585         if (pte_none(*pte))
1586                 return 0;
1587
1588         if (pte_young(*pte)) {
1589                 *pte = pte_mkold(*pte); /* Just a page... */
1590                 return 1;
1591         }
1592
1593         return 0;
1594 }
1595
1596 static int kvm_test_age_hva_handler(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data)
1597 {
1598         pmd_t *pmd;
1599         pte_t *pte;
1600
1601         pmd = stage2_get_pmd(kvm, NULL, gpa);
1602         if (!pmd || pmd_none(*pmd))     /* Nothing there */
1603                 return 0;
1604
1605         if (kvm_pmd_huge(*pmd))         /* THP, HugeTLB */
1606                 return pmd_young(*pmd);
1607
1608         pte = pte_offset_kernel(pmd, gpa);
1609         if (!pte_none(*pte))            /* Just a page... */
1610                 return pte_young(*pte);
1611
1612         return 0;
1613 }
1614
1615 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end)
1616 {
1617         trace_kvm_age_hva(start, end);
1618         return handle_hva_to_gpa(kvm, start, end, kvm_age_hva_handler, NULL);
1619 }
1620
1621 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva)
1622 {
1623         trace_kvm_test_age_hva(hva);
1624         return handle_hva_to_gpa(kvm, hva, hva, kvm_test_age_hva_handler, NULL);
1625 }
1626
1627 void kvm_mmu_free_memory_caches(struct kvm_vcpu *vcpu)
1628 {
1629         mmu_free_memory_cache(&vcpu->arch.mmu_page_cache);
1630 }
1631
1632 phys_addr_t kvm_mmu_get_httbr(void)
1633 {
1634         if (__kvm_cpu_uses_extended_idmap())
1635                 return virt_to_phys(merged_hyp_pgd);
1636         else
1637                 return virt_to_phys(hyp_pgd);
1638 }
1639
1640 phys_addr_t kvm_mmu_get_boot_httbr(void)
1641 {
1642         if (__kvm_cpu_uses_extended_idmap())
1643                 return virt_to_phys(merged_hyp_pgd);
1644         else
1645                 return virt_to_phys(boot_hyp_pgd);
1646 }
1647
1648 phys_addr_t kvm_get_idmap_vector(void)
1649 {
1650         return hyp_idmap_vector;
1651 }
1652
1653 int kvm_mmu_init(void)
1654 {
1655         int err;
1656
1657         hyp_idmap_start = kvm_virt_to_phys(__hyp_idmap_text_start);
1658         hyp_idmap_end = kvm_virt_to_phys(__hyp_idmap_text_end);
1659         hyp_idmap_vector = kvm_virt_to_phys(__kvm_hyp_init);
1660
1661         /*
1662          * We rely on the linker script to ensure at build time that the HYP
1663          * init code does not cross a page boundary.
1664          */
1665         BUG_ON((hyp_idmap_start ^ (hyp_idmap_end - 1)) & PAGE_MASK);
1666
1667         hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, hyp_pgd_order);
1668         boot_hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, hyp_pgd_order);
1669
1670         if (!hyp_pgd || !boot_hyp_pgd) {
1671                 kvm_err("Hyp mode PGD not allocated\n");
1672                 err = -ENOMEM;
1673                 goto out;
1674         }
1675
1676         /* Create the idmap in the boot page tables */
1677         err =   __create_hyp_mappings(boot_hyp_pgd,
1678                                       hyp_idmap_start, hyp_idmap_end,
1679                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1680                                       PAGE_HYP);
1681
1682         if (err) {
1683                 kvm_err("Failed to idmap %lx-%lx\n",
1684                         hyp_idmap_start, hyp_idmap_end);
1685                 goto out;
1686         }
1687
1688         if (__kvm_cpu_uses_extended_idmap()) {
1689                 merged_hyp_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1690                 if (!merged_hyp_pgd) {
1691                         kvm_err("Failed to allocate extra HYP pgd\n");
1692                         goto out;
1693                 }
1694                 __kvm_extend_hypmap(boot_hyp_pgd, hyp_pgd, merged_hyp_pgd,
1695                                     hyp_idmap_start);
1696                 return 0;
1697         }
1698
1699         /* Map the very same page at the trampoline VA */
1700         err =   __create_hyp_mappings(boot_hyp_pgd,
1701                                       TRAMPOLINE_VA, TRAMPOLINE_VA + PAGE_SIZE,
1702                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1703                                       PAGE_HYP);
1704         if (err) {
1705                 kvm_err("Failed to map trampoline @%lx into boot HYP pgd\n",
1706                         TRAMPOLINE_VA);
1707                 goto out;
1708         }
1709
1710         /* Map the same page again into the runtime page tables */
1711         err =   __create_hyp_mappings(hyp_pgd,
1712                                       TRAMPOLINE_VA, TRAMPOLINE_VA + PAGE_SIZE,
1713                                       __phys_to_pfn(hyp_idmap_start),
1714                                       PAGE_HYP);
1715         if (err) {
1716                 kvm_err("Failed to map trampoline @%lx into runtime HYP pgd\n",
1717                         TRAMPOLINE_VA);
1718                 goto out;
1719         }
1720
1721         return 0;
1722 out:
1723         free_hyp_pgds();
1724         return err;
1725 }
1726
1727 void kvm_arch_commit_memory_region(struct kvm *kvm,
1728                                    const struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1729                                    const struct kvm_memory_slot *old,
1730                                    const struct kvm_memory_slot *new,
1731                                    enum kvm_mr_change change)
1732 {
1733         /*
1734          * At this point memslot has been committed and there is an
1735          * allocated dirty_bitmap[], dirty pages will be be tracked while the
1736          * memory slot is write protected.
1737          */
1738         if (change != KVM_MR_DELETE && mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES)
1739                 kvm_mmu_wp_memory_region(kvm, mem->slot);
1740 }
1741
1742 int kvm_arch_prepare_memory_region(struct kvm *kvm,
1743                                    struct kvm_memory_slot *memslot,
1744                                    const struct kvm_userspace_memory_region *mem,
1745                                    enum kvm_mr_change change)
1746 {
1747         hva_t hva = mem->userspace_addr;
1748         hva_t reg_end = hva + mem->memory_size;
1749         bool writable = !(mem->flags & KVM_MEM_READONLY);
1750         int ret = 0;
1751
1752         if (change != KVM_MR_CREATE && change != KVM_MR_MOVE &&
1753                         change != KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1754                 return 0;
1755
1756         /*
1757          * Prevent userspace from creating a memory region outside of the IPA
1758          * space addressable by the KVM guest IPA space.
1759          */
1760         if (memslot->base_gfn + memslot->npages >=
1761             (KVM_PHYS_SIZE >> PAGE_SHIFT))
1762                 return -EFAULT;
1763
1764         down_read(&current->mm->mmap_sem);
1765         /*
1766          * A memory region could potentially cover multiple VMAs, and any holes
1767          * between them, so iterate over all of them to find out if we can map
1768          * any of them right now.
1769          *
1770          *     +--------------------------------------------+
1771          * +---------------+----------------+   +----------------+
1772          * |   : VMA 1     |      VMA 2     |   |    VMA 3  :    |
1773          * +---------------+----------------+   +----------------+
1774          *     |               memory region                |
1775          *     +--------------------------------------------+
1776          */
1777         do {
1778                 struct vm_area_struct *vma = find_vma(current->mm, hva);
1779                 hva_t vm_start, vm_end;
1780
1781                 if (!vma || vma->vm_start >= reg_end)
1782                         break;
1783
1784                 /*
1785                  * Mapping a read-only VMA is only allowed if the
1786                  * memory region is configured as read-only.
1787                  */
1788                 if (writable && !(vma->vm_flags & VM_WRITE)) {
1789                         ret = -EPERM;
1790                         break;
1791                 }
1792
1793                 /*
1794                  * Take the intersection of this VMA with the memory region
1795                  */
1796                 vm_start = max(hva, vma->vm_start);
1797                 vm_end = min(reg_end, vma->vm_end);
1798
1799                 if (vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
1800                         gpa_t gpa = mem->guest_phys_addr +
1801                                     (vm_start - mem->userspace_addr);
1802                         phys_addr_t pa;
1803
1804                         pa = (phys_addr_t)vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
1805                         pa += vm_start - vma->vm_start;
1806
1807                         /* IO region dirty page logging not allowed */
1808                         if (memslot->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
1809                                 ret = -EINVAL;
1810                                 goto out;
1811                         }
1812
1813                         ret = kvm_phys_addr_ioremap(kvm, gpa, pa,
1814                                                     vm_end - vm_start,
1815                                                     writable);
1816                         if (ret)
1817                                 break;
1818                 }
1819                 hva = vm_end;
1820         } while (hva < reg_end);
1821
1822         if (change == KVM_MR_FLAGS_ONLY)
1823                 goto out;
1824
1825         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1826         if (ret)
1827                 unmap_stage2_range(kvm, mem->guest_phys_addr, mem->memory_size);
1828         else
1829                 stage2_flush_memslot(kvm, memslot);
1830         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1831 out:
1832         up_read(&current->mm->mmap_sem);
1833         return ret;
1834 }
1835
1836 void kvm_arch_free_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *free,
1837                            struct kvm_memory_slot *dont)
1838 {
1839 }
1840
1841 int kvm_arch_create_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot,
1842                             unsigned long npages)
1843 {
1844         /*
1845          * Readonly memslots are not incoherent with the caches by definition,
1846          * but in practice, they are used mostly to emulate ROMs or NOR flashes
1847          * that the guest may consider devices and hence map as uncached.
1848          * To prevent incoherency issues in these cases, tag all readonly
1849          * regions as incoherent.
1850          */
1851         if (slot->flags & KVM_MEM_READONLY)
1852                 slot->flags |= KVM_MEMSLOT_INCOHERENT;
1853         return 0;
1854 }
1855
1856 void kvm_arch_memslots_updated(struct kvm *kvm, struct kvm_memslots *slots)
1857 {
1858 }
1859
1860 void kvm_arch_flush_shadow_all(struct kvm *kvm)
1861 {
1862         kvm_free_stage2_pgd(kvm);
1863 }
1864
1865 void kvm_arch_flush_shadow_memslot(struct kvm *kvm,
1866                                    struct kvm_memory_slot *slot)
1867 {
1868         gpa_t gpa = slot->base_gfn << PAGE_SHIFT;
1869         phys_addr_t size = slot->npages << PAGE_SHIFT;
1870
1871         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
1872         unmap_stage2_range(kvm, gpa, size);
1873         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
1874 }
1875
1876 /*
1877  * See note at ARMv7 ARM B1.14.4 (TL;DR: S/W ops are not easily virtualized).
1878  *
1879  * Main problems:
1880  * - S/W ops are local to a CPU (not broadcast)
1881  * - We have line migration behind our back (speculation)
1882  * - System caches don't support S/W at all (damn!)
1883  *
1884  * In the face of the above, the best we can do is to try and convert
1885  * S/W ops to VA ops. Because the guest is not allowed to infer the
1886  * S/W to PA mapping, it can only use S/W to nuke the whole cache,
1887  * which is a rather good thing for us.
1888  *
1889  * Also, it is only used when turning caches on/off ("The expected
1890  * usage of the cache maintenance instructions that operate by set/way
1891  * is associated with the cache maintenance instructions associated
1892  * with the powerdown and powerup of caches, if this is required by
1893  * the implementation.").
1894  *
1895  * We use the following policy:
1896  *
1897  * - If we trap a S/W operation, we enable VM trapping to detect
1898  *   caches being turned on/off, and do a full clean.
1899  *
1900  * - We flush the caches on both caches being turned on and off.
1901  *
1902  * - Once the caches are enabled, we stop trapping VM ops.
1903  */
1904 void kvm_set_way_flush(struct kvm_vcpu *vcpu)
1905 {
1906         unsigned long hcr = vcpu_get_hcr(vcpu);
1907
1908         /*
1909          * If this is the first time we do a S/W operation
1910          * (i.e. HCR_TVM not set) flush the whole memory, and set the
1911          * VM trapping.
1912          *
1913          * Otherwise, rely on the VM trapping to wait for the MMU +
1914          * Caches to be turned off. At that point, we'll be able to
1915          * clean the caches again.
1916          */
1917         if (!(hcr & HCR_TVM)) {
1918                 trace_kvm_set_way_flush(*vcpu_pc(vcpu),
1919                                         vcpu_has_cache_enabled(vcpu));
1920                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1921                 vcpu_set_hcr(vcpu, hcr | HCR_TVM);
1922         }
1923 }
1924
1925 void kvm_toggle_cache(struct kvm_vcpu *vcpu, bool was_enabled)
1926 {
1927         bool now_enabled = vcpu_has_cache_enabled(vcpu);
1928
1929         /*
1930          * If switching the MMU+caches on, need to invalidate the caches.
1931          * If switching it off, need to clean the caches.
1932          * Clean + invalidate does the trick always.
1933          */
1934         if (now_enabled != was_enabled)
1935                 stage2_flush_vm(vcpu->kvm);
1936
1937         /* Caches are now on, stop trapping VM ops (until a S/W op) */
1938         if (now_enabled)
1939                 vcpu_set_hcr(vcpu, vcpu_get_hcr(vcpu) & ~HCR_TVM);
1940
1941         trace_kvm_toggle_cache(*vcpu_pc(vcpu), was_enabled, now_enabled);
1942 }