arch/powerpc/kvm/book3s_hv_rm_mmu.c

   1 /*
   2  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   3  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
   4  * published by the Free Software Foundation.
   5  *
   6  * Copyright 2010-2011 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
   7  */
   8
   9 #include <linux/types.h>
  10 #include <linux/string.h>
  11 #include <linux/kvm.h>
  12 #include <linux/kvm_host.h>
  13 #include <linux/hugetlb.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/log2.h>
  16
  17 #include <asm/tlbflush.h>
  18 #include <asm/kvm_ppc.h>
  19 #include <asm/kvm_book3s.h>
  20 #include <asm/mmu-hash64.h>
  21 #include <asm/hvcall.h>
  22 #include <asm/synch.h>
  23 #include <asm/ppc-opcode.h>
  24
  25 /* Translate address of a vmalloc'd thing to a linear map address */
  26 static void *real_vmalloc_addr(void *x)
  27 {
  28         unsigned long addr = (unsigned long) x;
  29         pte_t *p;
  30         /*
  31          * assume we don't have huge pages in vmalloc space...
  32          * So don't worry about THP collapse/split. Called
  33          * Only in realmode, hence won't need irq_save/restore.
  34          */
  35         p = __find_linux_pte_or_hugepte(swapper_pg_dir, addr, NULL, NULL);
  36         if (!p || !pte_present(*p))
  37                 return NULL;
  38         addr = (pte_pfn(*p) << PAGE_SHIFT) | (addr & ~PAGE_MASK);
  39         return __va(addr);
  40 }
  41
  42 /* Return 1 if we need to do a global tlbie, 0 if we can use tlbiel */
  43 static int global_invalidates(struct kvm *kvm, unsigned long flags)
  44 {
  45         int global;
  46
  47         /*
  48          * If there is only one vcore, and it's currently running,
  49          * as indicated by local_paca->kvm_hstate.kvm_vcpu being set,
  50          * we can use tlbiel as long as we mark all other physical
  51          * cores as potentially having stale TLB entries for this lpid.
  52          * Otherwise, don't use tlbiel.
  53          */
  54         if (kvm->arch.online_vcores == 1 && local_paca->kvm_hstate.kvm_vcpu)
  55                 global = 0;
  56         else
  57                 global = 1;
  58
  59         if (!global) {
  60                 /* any other core might now have stale TLB entries... */
  61                 smp_wmb();
  62                 cpumask_setall(&kvm->arch.need_tlb_flush);
  63                 cpumask_clear_cpu(local_paca->kvm_hstate.kvm_vcore->pcpu,
  64                                   &kvm->arch.need_tlb_flush);
  65         }
  66
  67         return global;
  68 }
  69
  70 /*
  71  * Add this HPTE into the chain for the real page.
  72  * Must be called with the chain locked; it unlocks the chain.
  73  */
  74 void kvmppc_add_revmap_chain(struct kvm *kvm, struct revmap_entry *rev,
  75                              unsigned long *rmap, long pte_index, int realmode)
  76 {
  77         struct revmap_entry *head, *tail;
  78         unsigned long i;
  79
  80         if (*rmap & KVMPPC_RMAP_PRESENT) {
  81                 i = *rmap & KVMPPC_RMAP_INDEX;
  82                 head = &kvm->arch.revmap[i];
  83                 if (realmode)
  84                         head = real_vmalloc_addr(head);
  85                 tail = &kvm->arch.revmap[head->back];
  86                 if (realmode)
  87                         tail = real_vmalloc_addr(tail);
  88                 rev->forw = i;
  89                 rev->back = head->back;
  90                 tail->forw = pte_index;
  91                 head->back = pte_index;
  92         } else {
  93                 rev->forw = rev->back = pte_index;
  94                 *rmap = (*rmap & ~KVMPPC_RMAP_INDEX) |
  95                         pte_index | KVMPPC_RMAP_PRESENT;
  96         }
  97         unlock_rmap(rmap);
  98 }
  99 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_add_revmap_chain);
 100
 101 /* Update the changed page order field of an rmap entry */
 102 void kvmppc_update_rmap_change(unsigned long *rmap, unsigned long psize)
 103 {
 104         unsigned long order;
 105
 106         if (!psize)
 107                 return;
 108         order = ilog2(psize);
 109         order <<= KVMPPC_RMAP_CHG_SHIFT;
 110         if (order > (*rmap & KVMPPC_RMAP_CHG_ORDER))
 111                 *rmap = (*rmap & ~KVMPPC_RMAP_CHG_ORDER) | order;
 112 }
 113 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_update_rmap_change);
 114
 115 /* Returns a pointer to the revmap entry for the page mapped by a HPTE */
 116 static unsigned long *revmap_for_hpte(struct kvm *kvm, unsigned long hpte_v,
 117                                       unsigned long hpte_gr)
 118 {
 119         struct kvm_memory_slot *memslot;
 120         unsigned long *rmap;
 121         unsigned long gfn;
 122
 123         gfn = hpte_rpn(hpte_gr, hpte_page_size(hpte_v, hpte_gr));
 124         memslot = __gfn_to_memslot(kvm_memslots_raw(kvm), gfn);
 125         if (!memslot)
 126                 return NULL;
 127
 128         rmap = real_vmalloc_addr(&memslot->arch.rmap[gfn - memslot->base_gfn]);
 129         return rmap;
 130 }
 131
 132 /* Remove this HPTE from the chain for a real page */
 133 static void remove_revmap_chain(struct kvm *kvm, long pte_index,
 134                                 struct revmap_entry *rev,
 135                                 unsigned long hpte_v, unsigned long hpte_r)
 136 {
 137         struct revmap_entry *next, *prev;
 138         unsigned long ptel, head;
 139         unsigned long *rmap;
 140         unsigned long rcbits;
 141
 142         rcbits = hpte_r & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 143         ptel = rev->guest_rpte |= rcbits;
 144         rmap = revmap_for_hpte(kvm, hpte_v, ptel);
 145         if (!rmap)
 146                 return;
 147         lock_rmap(rmap);
 148
 149         head = *rmap & KVMPPC_RMAP_INDEX;
 150         next = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[rev->forw]);
 151         prev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[rev->back]);
 152         next->back = rev->back;
 153         prev->forw = rev->forw;
 154         if (head == pte_index) {
 155                 head = rev->forw;
 156                 if (head == pte_index)
 157                         *rmap &= ~(KVMPPC_RMAP_PRESENT | KVMPPC_RMAP_INDEX);
 158                 else
 159                         *rmap = (*rmap & ~KVMPPC_RMAP_INDEX) | head;
 160         }
 161         *rmap |= rcbits << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT;
 162         if (rcbits & HPTE_R_C)
 163                 kvmppc_update_rmap_change(rmap, hpte_page_size(hpte_v, hpte_r));
 164         unlock_rmap(rmap);
 165 }
 166
 167 long kvmppc_do_h_enter(struct kvm *kvm, unsigned long flags,
 168                        long pte_index, unsigned long pteh, unsigned long ptel,
 169                        pgd_t *pgdir, bool realmode, unsigned long *pte_idx_ret)
 170 {
 171         unsigned long i, pa, gpa, gfn, psize;
 172         unsigned long slot_fn, hva;
 173         __be64 *hpte;
 174         struct revmap_entry *rev;
 175         unsigned long g_ptel;
 176         struct kvm_memory_slot *memslot;
 177         unsigned hpage_shift;
 178         unsigned long is_io;
 179         unsigned long *rmap;
 180         pte_t *ptep;
 181         unsigned int writing;
 182         unsigned long mmu_seq;
 183         unsigned long rcbits, irq_flags = 0;
 184
 185         psize = hpte_page_size(pteh, ptel);
 186         if (!psize)
 187                 return H_PARAMETER;
 188         writing = hpte_is_writable(ptel);
 189         pteh &= ~(HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_VALID);
 190         ptel &= ~HPTE_GR_RESERVED;
 191         g_ptel = ptel;
 192
 193         /* used later to detect if we might have been invalidated */
 194         mmu_seq = kvm->mmu_notifier_seq;
 195         smp_rmb();
 196
 197         /* Find the memslot (if any) for this address */
 198         gpa = (ptel & HPTE_R_RPN) & ~(psize - 1);
 199         gfn = gpa >> PAGE_SHIFT;
 200         memslot = __gfn_to_memslot(kvm_memslots_raw(kvm), gfn);
 201         pa = 0;
 202         is_io = ~0ul;
 203         rmap = NULL;
 204         if (!(memslot && !(memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID))) {
 205                 /* Emulated MMIO - mark this with key=31 */
 206                 pteh |= HPTE_V_ABSENT;
 207                 ptel |= HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO;
 208                 goto do_insert;
 209         }
 210
 211         /* Check if the requested page fits entirely in the memslot. */
 212         if (!slot_is_aligned(memslot, psize))
 213                 return H_PARAMETER;
 214         slot_fn = gfn - memslot->base_gfn;
 215         rmap = &memslot->arch.rmap[slot_fn];
 216
 217         /* Translate to host virtual address */
 218         hva = __gfn_to_hva_memslot(memslot, gfn);
 219         /*
 220          * If we had a page table table change after lookup, we would
 221          * retry via mmu_notifier_retry.
 222          */
 223         if (realmode)
 224                 ptep = __find_linux_pte_or_hugepte(pgdir, hva, NULL,
 225                                                    &hpage_shift);
 226         else {
 227                 local_irq_save(irq_flags);
 228                 ptep = find_linux_pte_or_hugepte(pgdir, hva, NULL,
 229                                                  &hpage_shift);
 230         }
 231         if (ptep) {
 232                 pte_t pte;
 233                 unsigned int host_pte_size;
 234
 235                 if (hpage_shift)
 236                         host_pte_size = 1ul << hpage_shift;
 237                 else
 238                         host_pte_size = PAGE_SIZE;
 239                 /*
 240                  * We should always find the guest page size
 241                  * to <= host page size, if host is using hugepage
 242                  */
 243                 if (host_pte_size < psize) {
 244                         if (!realmode)
 245                                 local_irq_restore(flags);
 246                         return H_PARAMETER;
 247                 }
 248                 pte = kvmppc_read_update_linux_pte(ptep, writing);
 249                 if (pte_present(pte) && !pte_protnone(pte)) {
 250                         if (writing && !pte_write(pte))
 251                                 /* make the actual HPTE be read-only */
 252                                 ptel = hpte_make_readonly(ptel);
 253                         is_io = hpte_cache_bits(pte_val(pte));
 254                         pa = pte_pfn(pte) << PAGE_SHIFT;
 255                         pa |= hva & (host_pte_size - 1);
 256                         pa |= gpa & ~PAGE_MASK;
 257                 }
 258         }
 259         if (!realmode)
 260                 local_irq_restore(irq_flags);
 261
 262         ptel &= ~(HPTE_R_PP0 - psize);
 263         ptel |= pa;
 264
 265         if (pa)
 266                 pteh |= HPTE_V_VALID;
 267         else
 268                 pteh |= HPTE_V_ABSENT;
 269
 270         /* Check WIMG */
 271         if (is_io != ~0ul && !hpte_cache_flags_ok(ptel, is_io)) {
 272                 if (is_io)
 273                         return H_PARAMETER;
 274                 /*
 275                  * Allow guest to map emulated device memory as
 276                  * uncacheable, but actually make it cacheable.
 277                  */
 278                 ptel &= ~(HPTE_R_W|HPTE_R_I|HPTE_R_G);
 279                 ptel |= HPTE_R_M;
 280         }
 281
 282         /* Find and lock the HPTEG slot to use */
 283  do_insert:
 284         if (pte_index >= kvm->arch.hpt_npte)
 285                 return H_PARAMETER;
 286         if (likely((flags & H_EXACT) == 0)) {
 287                 pte_index &= ~7UL;
 288                 hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 289                 for (i = 0; i < 8; ++i) {
 290                         if ((be64_to_cpu(*hpte) & HPTE_V_VALID) == 0 &&
 291                             try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_VALID |
 292                                           HPTE_V_ABSENT))
 293                                 break;
 294                         hpte += 2;
 295                 }
 296                 if (i == 8) {
 297                         /*
 298                          * Since try_lock_hpte doesn't retry (not even stdcx.
 299                          * failures), it could be that there is a free slot
 300                          * but we transiently failed to lock it.  Try again,
 301                          * actually locking each slot and checking it.
 302                          */
 303                         hpte -= 16;
 304                         for (i = 0; i < 8; ++i) {
 305                                 u64 pte;
 306                                 while (!try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
 307                                         cpu_relax();
 308                                 pte = be64_to_cpu(hpte[0]);
 309                                 if (!(pte & (HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT)))
 310                                         break;
 311                                 __unlock_hpte(hpte, pte);
 312                                 hpte += 2;
 313                         }
 314                         if (i == 8)
 315                                 return H_PTEG_FULL;
 316                 }
 317                 pte_index += i;
 318         } else {
 319                 hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 320                 if (!try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_VALID |
 321                                    HPTE_V_ABSENT)) {
 322                         /* Lock the slot and check again */
 323                         u64 pte;
 324
 325                         while (!try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
 326                                 cpu_relax();
 327                         pte = be64_to_cpu(hpte[0]);
 328                         if (pte & (HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT)) {
 329                                 __unlock_hpte(hpte, pte);
 330                                 return H_PTEG_FULL;
 331                         }
 332                 }
 333         }
 334
 335         /* Save away the guest's idea of the second HPTE dword */
 336         rev = &kvm->arch.revmap[pte_index];
 337         if (realmode)
 338                 rev = real_vmalloc_addr(rev);
 339         if (rev) {
 340                 rev->guest_rpte = g_ptel;
 341                 note_hpte_modification(kvm, rev);
 342         }
 343
 344         /* Link HPTE into reverse-map chain */
 345         if (pteh & HPTE_V_VALID) {
 346                 if (realmode)
 347                         rmap = real_vmalloc_addr(rmap);
 348                 lock_rmap(rmap);
 349                 /* Check for pending invalidations under the rmap chain lock */
 350                 if (mmu_notifier_retry(kvm, mmu_seq)) {
 351                         /* inval in progress, write a non-present HPTE */
 352                         pteh |= HPTE_V_ABSENT;
 353                         pteh &= ~HPTE_V_VALID;
 354                         unlock_rmap(rmap);
 355                 } else {
 356                         kvmppc_add_revmap_chain(kvm, rev, rmap, pte_index,
 357                                                 realmode);
 358                         /* Only set R/C in real HPTE if already set in *rmap */
 359                         rcbits = *rmap >> KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT;
 360                         ptel &= rcbits | ~(HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 361                 }
 362         }
 363
 364         hpte[1] = cpu_to_be64(ptel);
 365
 366         /* Write the first HPTE dword, unlocking the HPTE and making it valid */
 367         eieio();
 368         __unlock_hpte(hpte, pteh);
 369         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 370
 371         *pte_idx_ret = pte_index;
 372         return H_SUCCESS;
 373 }
 374 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_do_h_enter);
 375
 376 long kvmppc_h_enter(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 377                     long pte_index, unsigned long pteh, unsigned long ptel)
 378 {
 379         return kvmppc_do_h_enter(vcpu->kvm, flags, pte_index, pteh, ptel,
 380                                  vcpu->arch.pgdir, true, &vcpu->arch.gpr[4]);
 381 }
 382
 383 #ifdef __BIG_ENDIAN__
 384 #define LOCK_TOKEN      (*(u32 *)(&get_paca()->lock_token))
 385 #else
 386 #define LOCK_TOKEN      (*(u32 *)(&get_paca()->paca_index))
 387 #endif
 388
 389 static inline int try_lock_tlbie(unsigned int *lock)
 390 {
 391         unsigned int tmp, old;
 392         unsigned int token = LOCK_TOKEN;
 393
 394         asm volatile("1:lwarx   %1,0,%2\n"
 395                      "  cmpwi   cr0,%1,0\n"
 396                      "  bne     2f\n"
 397                      "  stwcx.  %3,0,%2\n"
 398                      "  bne-    1b\n"
 399                      "  isync\n"
 400                      "2:"
 401                      : "=&r" (tmp), "=&r" (old)
 402                      : "r" (lock), "r" (token)
 403                      : "cc", "memory");
 404         return old == 0;
 405 }
 406
 407 static void do_tlbies(struct kvm *kvm, unsigned long *rbvalues,
 408                       long npages, int global, bool need_sync)
 409 {
 410         long i;
 411
 412         if (global) {
 413                 while (!try_lock_tlbie(&kvm->arch.tlbie_lock))
 414                         cpu_relax();
 415                 if (need_sync)
 416                         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 417                 for (i = 0; i < npages; ++i)
 418                         asm volatile(PPC_TLBIE(%1,%0) : :
 419                                      "r" (rbvalues[i]), "r" (kvm->arch.lpid));
 420                 asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 421                 kvm->arch.tlbie_lock = 0;
 422         } else {
 423                 if (need_sync)
 424                         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 425                 for (i = 0; i < npages; ++i)
 426                         asm volatile("tlbiel %0" : : "r" (rbvalues[i]));
 427                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 428         }
 429 }
 430
 431 long kvmppc_do_h_remove(struct kvm *kvm, unsigned long flags,
 432                         unsigned long pte_index, unsigned long avpn,
 433                         unsigned long *hpret)
 434 {
 435         __be64 *hpte;
 436         unsigned long v, r, rb;
 437         struct revmap_entry *rev;
 438         u64 pte;
 439
 440         if (pte_index >= kvm->arch.hpt_npte)
 441                 return H_PARAMETER;
 442         hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 443         while (!try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
 444                 cpu_relax();
 445         pte = be64_to_cpu(hpte[0]);
 446         if ((pte & (HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_VALID)) == 0 ||
 447             ((flags & H_AVPN) && (pte & ~0x7fUL) != avpn) ||
 448             ((flags & H_ANDCOND) && (pte & avpn) != 0)) {
 449                 __unlock_hpte(hpte, pte);
 450                 return H_NOT_FOUND;
 451         }
 452
 453         rev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[pte_index]);
 454         v = pte & ~HPTE_V_HVLOCK;
 455         if (v & HPTE_V_VALID) {
 456                 hpte[0] &= ~cpu_to_be64(HPTE_V_VALID);
 457                 rb = compute_tlbie_rb(v, be64_to_cpu(hpte[1]), pte_index);
 458                 do_tlbies(kvm, &rb, 1, global_invalidates(kvm, flags), true);
 459                 /*
 460                  * The reference (R) and change (C) bits in a HPT
 461                  * entry can be set by hardware at any time up until
 462                  * the HPTE is invalidated and the TLB invalidation
 463                  * sequence has completed.  This means that when
 464                  * removing a HPTE, we need to re-read the HPTE after
 465                  * the invalidation sequence has completed in order to
 466                  * obtain reliable values of R and C.
 467                  */
 468                 remove_revmap_chain(kvm, pte_index, rev, v,
 469                                     be64_to_cpu(hpte[1]));
 470         }
 471         r = rev->guest_rpte & ~HPTE_GR_RESERVED;
 472         note_hpte_modification(kvm, rev);
 473         unlock_hpte(hpte, 0);
 474
 475         hpret[0] = v;
 476         hpret[1] = r;
 477         return H_SUCCESS;
 478 }
 479 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_do_h_remove);
 480
 481 long kvmppc_h_remove(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 482                      unsigned long pte_index, unsigned long avpn)
 483 {
 484         return kvmppc_do_h_remove(vcpu->kvm, flags, pte_index, avpn,
 485                                   &vcpu->arch.gpr[4]);
 486 }
 487
 488 long kvmppc_h_bulk_remove(struct kvm_vcpu *vcpu)
 489 {
 490         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 491         unsigned long *args = &vcpu->arch.gpr[4];
 492         __be64 *hp, *hptes[4];
 493         unsigned long tlbrb[4];
 494         long int i, j, k, n, found, indexes[4];
 495         unsigned long flags, req, pte_index, rcbits;
 496         int global;
 497         long int ret = H_SUCCESS;
 498         struct revmap_entry *rev, *revs[4];
 499         u64 hp0;
 500
 501         global = global_invalidates(kvm, 0);
 502         for (i = 0; i < 4 && ret == H_SUCCESS; ) {
 503                 n = 0;
 504                 for (; i < 4; ++i) {
 505                         j = i * 2;
 506                         pte_index = args[j];
 507                         flags = pte_index >> 56;
 508                         pte_index &= ((1ul << 56) - 1);
 509                         req = flags >> 6;
 510                         flags &= 3;
 511                         if (req == 3) {         /* no more requests */
 512                                 i = 4;
 513                                 break;
 514                         }
 515                         if (req != 1 || flags == 3 ||
 516                             pte_index >= kvm->arch.hpt_npte) {
 517                                 /* parameter error */
 518                                 args[j] = ((0xa0 | flags) << 56) + pte_index;
 519                                 ret = H_PARAMETER;
 520                                 break;
 521                         }
 522                         hp = (__be64 *) (kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 523                         /* to avoid deadlock, don't spin except for first */
 524                         if (!try_lock_hpte(hp, HPTE_V_HVLOCK)) {
 525                                 if (n)
 526                                         break;
 527                                 while (!try_lock_hpte(hp, HPTE_V_HVLOCK))
 528                                         cpu_relax();
 529                         }
 530                         found = 0;
 531                         hp0 = be64_to_cpu(hp[0]);
 532                         if (hp0 & (HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_VALID)) {
 533                                 switch (flags & 3) {
 534                                 case 0:         /* absolute */
 535                                         found = 1;
 536                                         break;
 537                                 case 1:         /* andcond */
 538                                         if (!(hp0 & args[j + 1]))
 539                                                 found = 1;
 540                                         break;
 541                                 case 2:         /* AVPN */
 542                                         if ((hp0 & ~0x7fUL) == args[j + 1])
 543                                                 found = 1;
 544                                         break;
 545                                 }
 546                         }
 547                         if (!found) {
 548                                 hp[0] &= ~cpu_to_be64(HPTE_V_HVLOCK);
 549                                 args[j] = ((0x90 | flags) << 56) + pte_index;
 550                                 continue;
 551                         }
 552
 553                         args[j] = ((0x80 | flags) << 56) + pte_index;
 554                         rev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[pte_index]);
 555                         note_hpte_modification(kvm, rev);
 556
 557                         if (!(hp0 & HPTE_V_VALID)) {
 558                                 /* insert R and C bits from PTE */
 559                                 rcbits = rev->guest_rpte & (HPTE_R_R|HPTE_R_C);
 560                                 args[j] |= rcbits << (56 - 5);
 561                                 hp[0] = 0;
 562                                 continue;
 563                         }
 564
 565                         /* leave it locked */
 566                         hp[0] &= ~cpu_to_be64(HPTE_V_VALID);
 567                         tlbrb[n] = compute_tlbie_rb(be64_to_cpu(hp[0]),
 568                                 be64_to_cpu(hp[1]), pte_index);
 569                         indexes[n] = j;
 570                         hptes[n] = hp;
 571                         revs[n] = rev;
 572                         ++n;
 573                 }
 574
 575                 if (!n)
 576                         break;
 577
 578                 /* Now that we've collected a batch, do the tlbies */
 579                 do_tlbies(kvm, tlbrb, n, global, true);
 580
 581                 /* Read PTE low words after tlbie to get final R/C values */
 582                 for (k = 0; k < n; ++k) {
 583                         j = indexes[k];
 584                         pte_index = args[j] & ((1ul << 56) - 1);
 585                         hp = hptes[k];
 586                         rev = revs[k];
 587                         remove_revmap_chain(kvm, pte_index, rev,
 588                                 be64_to_cpu(hp[0]), be64_to_cpu(hp[1]));
 589                         rcbits = rev->guest_rpte & (HPTE_R_R|HPTE_R_C);
 590                         args[j] |= rcbits << (56 - 5);
 591                         __unlock_hpte(hp, 0);
 592                 }
 593         }
 594
 595         return ret;
 596 }
 597
 598 long kvmppc_h_protect(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 599                       unsigned long pte_index, unsigned long avpn,
 600                       unsigned long va)
 601 {
 602         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 603         __be64 *hpte;
 604         struct revmap_entry *rev;
 605         unsigned long v, r, rb, mask, bits;
 606         u64 pte;
 607
 608         if (pte_index >= kvm->arch.hpt_npte)
 609                 return H_PARAMETER;
 610
 611         hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 612         while (!try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
 613                 cpu_relax();
 614         pte = be64_to_cpu(hpte[0]);
 615         if ((pte & (HPTE_V_ABSENT | HPTE_V_VALID)) == 0 ||
 616             ((flags & H_AVPN) && (pte & ~0x7fUL) != avpn)) {
 617                 __unlock_hpte(hpte, pte);
 618                 return H_NOT_FOUND;
 619         }
 620
 621         v = pte;
 622         bits = (flags << 55) & HPTE_R_PP0;
 623         bits |= (flags << 48) & HPTE_R_KEY_HI;
 624         bits |= flags & (HPTE_R_PP | HPTE_R_N | HPTE_R_KEY_LO);
 625
 626         /* Update guest view of 2nd HPTE dword */
 627         mask = HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP | HPTE_R_N |
 628                 HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO;
 629         rev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[pte_index]);
 630         if (rev) {
 631                 r = (rev->guest_rpte & ~mask) | bits;
 632                 rev->guest_rpte = r;
 633                 note_hpte_modification(kvm, rev);
 634         }
 635
 636         /* Update HPTE */
 637         if (v & HPTE_V_VALID) {
 638                 /*
 639                  * If the page is valid, don't let it transition from
 640                  * readonly to writable.  If it should be writable, we'll
 641                  * take a trap and let the page fault code sort it out.
 642                  */
 643                 pte = be64_to_cpu(hpte[1]);
 644                 r = (pte & ~mask) | bits;
 645                 if (hpte_is_writable(r) && !hpte_is_writable(pte))
 646                         r = hpte_make_readonly(r);
 647                 /* If the PTE is changing, invalidate it first */
 648                 if (r != pte) {
 649                         rb = compute_tlbie_rb(v, r, pte_index);
 650                         hpte[0] = cpu_to_be64((v & ~HPTE_V_VALID) |
 651                                               HPTE_V_ABSENT);
 652                         do_tlbies(kvm, &rb, 1, global_invalidates(kvm, flags),
 653                                   true);
 654                         hpte[1] = cpu_to_be64(r);
 655                 }
 656         }
 657         unlock_hpte(hpte, v & ~HPTE_V_HVLOCK);
 658         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 659         return H_SUCCESS;
 660 }
 661
 662 long kvmppc_h_read(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 663                    unsigned long pte_index)
 664 {
 665         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 666         __be64 *hpte;
 667         unsigned long v, r;
 668         int i, n = 1;
 669         struct revmap_entry *rev = NULL;
 670
 671         if (pte_index >= kvm->arch.hpt_npte)
 672                 return H_PARAMETER;
 673         if (flags & H_READ_4) {
 674                 pte_index &= ~3;
 675                 n = 4;
 676         }
 677         rev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[pte_index]);
 678         for (i = 0; i < n; ++i, ++pte_index) {
 679                 hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 680                 v = be64_to_cpu(hpte[0]) & ~HPTE_V_HVLOCK;
 681                 r = be64_to_cpu(hpte[1]);
 682                 if (v & HPTE_V_ABSENT) {
 683                         v &= ~HPTE_V_ABSENT;
 684                         v |= HPTE_V_VALID;
 685                 }
 686                 if (v & HPTE_V_VALID) {
 687                         r = rev[i].guest_rpte | (r & (HPTE_R_R | HPTE_R_C));
 688                         r &= ~HPTE_GR_RESERVED;
 689                 }
 690                 vcpu->arch.gpr[4 + i * 2] = v;
 691                 vcpu->arch.gpr[5 + i * 2] = r;
 692         }
 693         return H_SUCCESS;
 694 }
 695
 696 long kvmppc_h_clear_ref(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 697                         unsigned long pte_index)
 698 {
 699         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 700         __be64 *hpte;
 701         unsigned long v, r, gr;
 702         struct revmap_entry *rev;
 703         unsigned long *rmap;
 704         long ret = H_NOT_FOUND;
 705
 706         if (pte_index >= kvm->arch.hpt_npte)
 707                 return H_PARAMETER;
 708
 709         rev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[pte_index]);
 710         hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 711         while (!try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
 712                 cpu_relax();
 713         v = be64_to_cpu(hpte[0]);
 714         r = be64_to_cpu(hpte[1]);
 715         if (!(v & (HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT)))
 716                 goto out;
 717
 718         gr = rev->guest_rpte;
 719         if (rev->guest_rpte & HPTE_R_R) {
 720                 rev->guest_rpte &= ~HPTE_R_R;
 721                 note_hpte_modification(kvm, rev);
 722         }
 723         if (v & HPTE_V_VALID) {
 724                 gr |= r & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 725                 if (r & HPTE_R_R) {
 726                         kvmppc_clear_ref_hpte(kvm, hpte, pte_index);
 727                         rmap = revmap_for_hpte(kvm, v, gr);
 728                         if (rmap) {
 729                                 lock_rmap(rmap);
 730                                 *rmap |= KVMPPC_RMAP_REFERENCED;
 731                                 unlock_rmap(rmap);
 732                         }
 733                 }
 734         }
 735         vcpu->arch.gpr[4] = gr;
 736         ret = H_SUCCESS;
 737  out:
 738         unlock_hpte(hpte, v & ~HPTE_V_HVLOCK);
 739         return ret;
 740 }
 741
 742 long kvmppc_h_clear_mod(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 743                         unsigned long pte_index)
 744 {
 745         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 746         __be64 *hpte;
 747         unsigned long v, r, gr;
 748         struct revmap_entry *rev;
 749         unsigned long *rmap;
 750         long ret = H_NOT_FOUND;
 751
 752         if (pte_index >= kvm->arch.hpt_npte)
 753                 return H_PARAMETER;
 754
 755         rev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[pte_index]);
 756         hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 757         while (!try_lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
 758                 cpu_relax();
 759         v = be64_to_cpu(hpte[0]);
 760         r = be64_to_cpu(hpte[1]);
 761         if (!(v & (HPTE_V_VALID | HPTE_V_ABSENT)))
 762                 goto out;
 763
 764         gr = rev->guest_rpte;
 765         if (gr & HPTE_R_C) {
 766                 rev->guest_rpte &= ~HPTE_R_C;
 767                 note_hpte_modification(kvm, rev);
 768         }
 769         if (v & HPTE_V_VALID) {
 770                 /* need to make it temporarily absent so C is stable */
 771                 hpte[0] |= cpu_to_be64(HPTE_V_ABSENT);
 772                 kvmppc_invalidate_hpte(kvm, hpte, pte_index);
 773                 r = be64_to_cpu(hpte[1]);
 774                 gr |= r & (HPTE_R_R | HPTE_R_C);
 775                 if (r & HPTE_R_C) {
 776                         unsigned long psize = hpte_page_size(v, r);
 777                         hpte[1] = cpu_to_be64(r & ~HPTE_R_C);
 778                         eieio();
 779                         rmap = revmap_for_hpte(kvm, v, gr);
 780                         if (rmap) {
 781                                 lock_rmap(rmap);
 782                                 *rmap |= KVMPPC_RMAP_CHANGED;
 783                                 kvmppc_update_rmap_change(rmap, psize);
 784                                 unlock_rmap(rmap);
 785                         }
 786                 }
 787         }
 788         vcpu->arch.gpr[4] = gr;
 789         ret = H_SUCCESS;
 790  out:
 791         unlock_hpte(hpte, v & ~HPTE_V_HVLOCK);
 792         return ret;
 793 }
 794
 795 void kvmppc_invalidate_hpte(struct kvm *kvm, __be64 *hptep,
 796                         unsigned long pte_index)
 797 {
 798         unsigned long rb;
 799
 800         hptep[0] &= ~cpu_to_be64(HPTE_V_VALID);
 801         rb = compute_tlbie_rb(be64_to_cpu(hptep[0]), be64_to_cpu(hptep[1]),
 802                               pte_index);
 803         do_tlbies(kvm, &rb, 1, 1, true);
 804 }
 805 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_invalidate_hpte);
 806
 807 void kvmppc_clear_ref_hpte(struct kvm *kvm, __be64 *hptep,
 808                            unsigned long pte_index)
 809 {
 810         unsigned long rb;
 811         unsigned char rbyte;
 812
 813         rb = compute_tlbie_rb(be64_to_cpu(hptep[0]), be64_to_cpu(hptep[1]),
 814                               pte_index);
 815         rbyte = (be64_to_cpu(hptep[1]) & ~HPTE_R_R) >> 8;
 816         /* modify only the second-last byte, which contains the ref bit */
 817         *((char *)hptep + 14) = rbyte;
 818         do_tlbies(kvm, &rb, 1, 1, false);
 819 }
 820 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_clear_ref_hpte);
 821
 822 static int slb_base_page_shift[4] = {
 823         24,     /* 16M */
 824         16,     /* 64k */
 825         34,     /* 16G */
 826         20,     /* 1M, unsupported */
 827 };
 828
 829 /* When called from virtmode, this func should be protected by
 830  * preempt_disable(), otherwise, the holding of HPTE_V_HVLOCK
 831  * can trigger deadlock issue.
 832  */
 833 long kvmppc_hv_find_lock_hpte(struct kvm *kvm, gva_t eaddr, unsigned long slb_v,
 834                               unsigned long valid)
 835 {
 836         unsigned int i;
 837         unsigned int pshift;
 838         unsigned long somask;
 839         unsigned long vsid, hash;
 840         unsigned long avpn;
 841         __be64 *hpte;
 842         unsigned long mask, val;
 843         unsigned long v, r;
 844
 845         /* Get page shift, work out hash and AVPN etc. */
 846         mask = SLB_VSID_B | HPTE_V_AVPN | HPTE_V_SECONDARY;
 847         val = 0;
 848         pshift = 12;
 849         if (slb_v & SLB_VSID_L) {
 850                 mask |= HPTE_V_LARGE;
 851                 val |= HPTE_V_LARGE;
 852                 pshift = slb_base_page_shift[(slb_v & SLB_VSID_LP) >> 4];
 853         }
 854         if (slb_v & SLB_VSID_B_1T) {
 855                 somask = (1UL << 40) - 1;
 856                 vsid = (slb_v & ~SLB_VSID_B) >> SLB_VSID_SHIFT_1T;
 857                 vsid ^= vsid << 25;
 858         } else {
 859                 somask = (1UL << 28) - 1;
 860                 vsid = (slb_v & ~SLB_VSID_B) >> SLB_VSID_SHIFT;
 861         }
 862         hash = (vsid ^ ((eaddr & somask) >> pshift)) & kvm->arch.hpt_mask;
 863         avpn = slb_v & ~(somask >> 16); /* also includes B */
 864         avpn |= (eaddr & somask) >> 16;
 865
 866         if (pshift >= 24)
 867                 avpn &= ~((1UL << (pshift - 16)) - 1);
 868         else
 869                 avpn &= ~0x7fUL;
 870         val |= avpn;
 871
 872         for (;;) {
 873                 hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (hash << 7));
 874
 875                 for (i = 0; i < 16; i += 2) {
 876                         /* Read the PTE racily */
 877                         v = be64_to_cpu(hpte[i]) & ~HPTE_V_HVLOCK;
 878
 879                         /* Check valid/absent, hash, segment size and AVPN */
 880                         if (!(v & valid) || (v & mask) != val)
 881                                 continue;
 882
 883                         /* Lock the PTE and read it under the lock */
 884                         while (!try_lock_hpte(&hpte[i], HPTE_V_HVLOCK))
 885                                 cpu_relax();
 886                         v = be64_to_cpu(hpte[i]) & ~HPTE_V_HVLOCK;
 887                         r = be64_to_cpu(hpte[i+1]);
 888
 889                         /*
 890                          * Check the HPTE again, including base page size
 891                          */
 892                         if ((v & valid) && (v & mask) == val &&
 893                             hpte_base_page_size(v, r) == (1ul << pshift))
 894                                 /* Return with the HPTE still locked */
 895                                 return (hash << 3) + (i >> 1);
 896
 897                         __unlock_hpte(&hpte[i], v);
 898                 }
 899
 900                 if (val & HPTE_V_SECONDARY)
 901                         break;
 902                 val |= HPTE_V_SECONDARY;
 903                 hash = hash ^ kvm->arch.hpt_mask;
 904         }
 905         return -1;
 906 }
 907 EXPORT_SYMBOL(kvmppc_hv_find_lock_hpte);
 908
 909 /*
 910  * Called in real mode to check whether an HPTE not found fault
 911  * is due to accessing a paged-out page or an emulated MMIO page,
 912  * or if a protection fault is due to accessing a page that the
 913  * guest wanted read/write access to but which we made read-only.
 914  * Returns a possibly modified status (DSISR) value if not
 915  * (i.e. pass the interrupt to the guest),
 916  * -1 to pass the fault up to host kernel mode code, -2 to do that
 917  * and also load the instruction word (for MMIO emulation),
 918  * or 0 if we should make the guest retry the access.
 919  */
 920 long kvmppc_hpte_hv_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long addr,
 921                           unsigned long slb_v, unsigned int status, bool data)
 922 {
 923         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 924         long int index;
 925         unsigned long v, r, gr;
 926         __be64 *hpte;
 927         unsigned long valid;
 928         struct revmap_entry *rev;
 929         unsigned long pp, key;
 930
 931         /* For protection fault, expect to find a valid HPTE */
 932         valid = HPTE_V_VALID;
 933         if (status & DSISR_NOHPTE)
 934                 valid |= HPTE_V_ABSENT;
 935
 936         index = kvmppc_hv_find_lock_hpte(kvm, addr, slb_v, valid);
 937         if (index < 0) {
 938                 if (status & DSISR_NOHPTE)
 939                         return status;  /* there really was no HPTE */
 940                 return 0;               /* for prot fault, HPTE disappeared */
 941         }
 942         hpte = (__be64 *)(kvm->arch.hpt_virt + (index << 4));
 943         v = be64_to_cpu(hpte[0]) & ~HPTE_V_HVLOCK;
 944         r = be64_to_cpu(hpte[1]);
 945         rev = real_vmalloc_addr(&kvm->arch.revmap[index]);
 946         gr = rev->guest_rpte;
 947
 948         unlock_hpte(hpte, v);
 949
 950         /* For not found, if the HPTE is valid by now, retry the instruction */
 951         if ((status & DSISR_NOHPTE) && (v & HPTE_V_VALID))
 952                 return 0;
 953
 954         /* Check access permissions to the page */
 955         pp = gr & (HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP);
 956         key = (vcpu->arch.shregs.msr & MSR_PR) ? SLB_VSID_KP : SLB_VSID_KS;
 957         status &= ~DSISR_NOHPTE;        /* DSISR_NOHPTE == SRR1_ISI_NOPT */
 958         if (!data) {
 959                 if (gr & (HPTE_R_N | HPTE_R_G))
 960                         return status | SRR1_ISI_N_OR_G;
 961                 if (!hpte_read_permission(pp, slb_v & key))
 962                         return status | SRR1_ISI_PROT;
 963         } else if (status & DSISR_ISSTORE) {
 964                 /* check write permission */
 965                 if (!hpte_write_permission(pp, slb_v & key))
 966                         return status | DSISR_PROTFAULT;
 967         } else {
 968                 if (!hpte_read_permission(pp, slb_v & key))
 969                         return status | DSISR_PROTFAULT;
 970         }
 971
 972         /* Check storage key, if applicable */
 973         if (data && (vcpu->arch.shregs.msr & MSR_DR)) {
 974                 unsigned int perm = hpte_get_skey_perm(gr, vcpu->arch.amr);
 975                 if (status & DSISR_ISSTORE)
 976                         perm >>= 1;
 977                 if (perm & 1)
 978                         return status | DSISR_KEYFAULT;
 979         }
 980
 981         /* Save HPTE info for virtual-mode handler */
 982         vcpu->arch.pgfault_addr = addr;
 983         vcpu->arch.pgfault_index = index;
 984         vcpu->arch.pgfault_hpte[0] = v;
 985         vcpu->arch.pgfault_hpte[1] = r;
 986
 987         /* Check the storage key to see if it is possibly emulated MMIO */
 988         if (data && (vcpu->arch.shregs.msr & MSR_IR) &&
 989             (r & (HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO)) ==
 990             (HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO))
 991                 return -2;      /* MMIO emulation - load instr word */
 992
 993         return -1;              /* send fault up to host kernel mode */
 994 }