arch/s390/kvm/vsie.c

   1 /*
   2  * kvm nested virtualization support for s390x
   3  *
   4  * Copyright IBM Corp. 2016
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License (version 2 only)
   8  * as published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  *    Author(s): David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
  11  */
  12 #include <linux/vmalloc.h>
  13 #include <linux/kvm_host.h>
  14 #include <linux/bug.h>
  15 #include <linux/list.h>
  16 #include <linux/bitmap.h>
  17 #include <asm/gmap.h>
  18 #include <asm/mmu_context.h>
  19 #include <asm/sclp.h>
  20 #include <asm/nmi.h>
  21 #include <asm/dis.h>
  22 #include "kvm-s390.h"
  23 #include "gaccess.h"
  24
  25 struct vsie_page {
  26         struct kvm_s390_sie_block scb_s;        /* 0x0000 */
  27         /* the pinned originial scb */
  28         struct kvm_s390_sie_block *scb_o;       /* 0x0200 */
  29         /* the shadow gmap in use by the vsie_page */
  30         struct gmap *gmap;                      /* 0x0208 */
  31         /* address of the last reported fault to guest2 */
  32         unsigned long fault_addr;               /* 0x0210 */
  33         __u8 reserved[0x0700 - 0x0218];         /* 0x0218 */
  34         struct kvm_s390_crypto_cb crycb;        /* 0x0700 */
  35         __u8 fac[S390_ARCH_FAC_LIST_SIZE_BYTE]; /* 0x0800 */
  36 } __packed;
  37
  38 /* trigger a validity icpt for the given scb */
  39 static int set_validity_icpt(struct kvm_s390_sie_block *scb,
  40                              __u16 reason_code)
  41 {
  42         scb->ipa = 0x1000;
  43         scb->ipb = ((__u32) reason_code) << 16;
  44         scb->icptcode = ICPT_VALIDITY;
  45         return 1;
  46 }
  47
  48 /* mark the prefix as unmapped, this will block the VSIE */
  49 static void prefix_unmapped(struct vsie_page *vsie_page)
  50 {
  51         atomic_or(PROG_REQUEST, &vsie_page->scb_s.prog20);
  52 }
  53
  54 /* mark the prefix as unmapped and wait until the VSIE has been left */
  55 static void prefix_unmapped_sync(struct vsie_page *vsie_page)
  56 {
  57         prefix_unmapped(vsie_page);
  58         if (vsie_page->scb_s.prog0c & PROG_IN_SIE)
  59                 atomic_or(CPUSTAT_STOP_INT, &vsie_page->scb_s.cpuflags);
  60         while (vsie_page->scb_s.prog0c & PROG_IN_SIE)
  61                 cpu_relax();
  62 }
  63
  64 /* mark the prefix as mapped, this will allow the VSIE to run */
  65 static void prefix_mapped(struct vsie_page *vsie_page)
  66 {
  67         atomic_andnot(PROG_REQUEST, &vsie_page->scb_s.prog20);
  68 }
  69
  70 /* test if the prefix is mapped into the gmap shadow */
  71 static int prefix_is_mapped(struct vsie_page *vsie_page)
  72 {
  73         return !(atomic_read(&vsie_page->scb_s.prog20) & PROG_REQUEST);
  74 }
  75
  76 /* copy the updated intervention request bits into the shadow scb */
  77 static void update_intervention_requests(struct vsie_page *vsie_page)
  78 {
  79         const int bits = CPUSTAT_STOP_INT | CPUSTAT_IO_INT | CPUSTAT_EXT_INT;
  80         int cpuflags;
  81
  82         cpuflags = atomic_read(&vsie_page->scb_o->cpuflags);
  83         atomic_andnot(bits, &vsie_page->scb_s.cpuflags);
  84         atomic_or(cpuflags & bits, &vsie_page->scb_s.cpuflags);
  85 }
  86
  87 /* shadow (filter and validate) the cpuflags  */
  88 static int prepare_cpuflags(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
  89 {
  90         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
  91         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
  92         int newflags, cpuflags = atomic_read(&scb_o->cpuflags);
  93
  94         /* we don't allow ESA/390 guests */
  95         if (!(cpuflags & CPUSTAT_ZARCH))
  96                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0001U);
  97
  98         if (cpuflags & (CPUSTAT_RRF | CPUSTAT_MCDS))
  99                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0001U);
 100         else if (cpuflags & (CPUSTAT_SLSV | CPUSTAT_SLSR))
 101                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0007U);
 102
 103         /* intervention requests will be set later */
 104         newflags = CPUSTAT_ZARCH;
 105         if (cpuflags & CPUSTAT_GED && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8))
 106                 newflags |= CPUSTAT_GED;
 107         if (cpuflags & CPUSTAT_GED2 && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78)) {
 108                 if (cpuflags & CPUSTAT_GED)
 109                         return set_validity_icpt(scb_s, 0x0001U);
 110                 newflags |= CPUSTAT_GED2;
 111         }
 112         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_GPERE))
 113                 newflags |= cpuflags & CPUSTAT_P;
 114         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_GSLS))
 115                 newflags |= cpuflags & CPUSTAT_SM;
 116         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_IBS))
 117                 newflags |= cpuflags & CPUSTAT_IBS;
 118
 119         atomic_set(&scb_s->cpuflags, newflags);
 120         return 0;
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Create a shadow copy of the crycb block and setup key wrapping, if
 125  * requested for guest 3 and enabled for guest 2.
 126  *
 127  * We only accept format-1 (no AP in g2), but convert it into format-2
 128  * There is nothing to do for format-0.
 129  *
 130  * Returns: - 0 if shadowed or nothing to do
 131  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 132  */
 133 static int shadow_crycb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 134 {
 135         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 136         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 137         u32 crycb_addr = scb_o->crycbd & 0x7ffffff8U;
 138         unsigned long *b1, *b2;
 139         u8 ecb3_flags;
 140
 141         scb_s->crycbd = 0;
 142         if (!(scb_o->crycbd & vcpu->arch.sie_block->crycbd & CRYCB_FORMAT1))
 143                 return 0;
 144         /* format-1 is supported with message-security-assist extension 3 */
 145         if (!test_kvm_facility(vcpu->kvm, 76))
 146                 return 0;
 147         /* we may only allow it if enabled for guest 2 */
 148         ecb3_flags = scb_o->ecb3 & vcpu->arch.sie_block->ecb3 &
 149                      (ECB3_AES | ECB3_DEA);
 150         if (!ecb3_flags)
 151                 return 0;
 152
 153         if ((crycb_addr & PAGE_MASK) != ((crycb_addr + 128) & PAGE_MASK))
 154                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x003CU);
 155         else if (!crycb_addr)
 156                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0039U);
 157
 158         /* copy only the wrapping keys */
 159         if (read_guest_real(vcpu, crycb_addr + 72, &vsie_page->crycb, 56))
 160                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0035U);
 161
 162         scb_s->ecb3 |= ecb3_flags;
 163         scb_s->crycbd = ((__u32)(__u64) &vsie_page->crycb) | CRYCB_FORMAT1 |
 164                         CRYCB_FORMAT2;
 165
 166         /* xor both blocks in one run */
 167         b1 = (unsigned long *) vsie_page->crycb.dea_wrapping_key_mask;
 168         b2 = (unsigned long *)
 169                             vcpu->kvm->arch.crypto.crycb->dea_wrapping_key_mask;
 170         /* as 56%8 == 0, bitmap_xor won't overwrite any data */
 171         bitmap_xor(b1, b1, b2, BITS_PER_BYTE * 56);
 172         return 0;
 173 }
 174
 175 /* shadow (round up/down) the ibc to avoid validity icpt */
 176 static void prepare_ibc(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 177 {
 178         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 179         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 180         __u64 min_ibc = (sclp.ibc >> 16) & 0x0fffU;
 181
 182         scb_s->ibc = 0;
 183         /* ibc installed in g2 and requested for g3 */
 184         if (vcpu->kvm->arch.model.ibc && (scb_o->ibc & 0x0fffU)) {
 185                 scb_s->ibc = scb_o->ibc & 0x0fffU;
 186                 /* takte care of the minimum ibc level of the machine */
 187                 if (scb_s->ibc < min_ibc)
 188                         scb_s->ibc = min_ibc;
 189                 /* take care of the maximum ibc level set for the guest */
 190                 if (scb_s->ibc > vcpu->kvm->arch.model.ibc)
 191                         scb_s->ibc = vcpu->kvm->arch.model.ibc;
 192         }
 193 }
 194
 195 /* unshadow the scb, copying parameters back to the real scb */
 196 static void unshadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 197 {
 198         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 199         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 200
 201         /* interception */
 202         scb_o->icptcode = scb_s->icptcode;
 203         scb_o->icptstatus = scb_s->icptstatus;
 204         scb_o->ipa = scb_s->ipa;
 205         scb_o->ipb = scb_s->ipb;
 206         scb_o->gbea = scb_s->gbea;
 207
 208         /* timer */
 209         scb_o->cputm = scb_s->cputm;
 210         scb_o->ckc = scb_s->ckc;
 211         scb_o->todpr = scb_s->todpr;
 212
 213         /* guest state */
 214         scb_o->gpsw = scb_s->gpsw;
 215         scb_o->gg14 = scb_s->gg14;
 216         scb_o->gg15 = scb_s->gg15;
 217         memcpy(scb_o->gcr, scb_s->gcr, 128);
 218         scb_o->pp = scb_s->pp;
 219
 220         /* interrupt intercept */
 221         switch (scb_s->icptcode) {
 222         case ICPT_PROGI:
 223         case ICPT_INSTPROGI:
 224         case ICPT_EXTINT:
 225                 memcpy((void *)((u64)scb_o + 0xc0),
 226                        (void *)((u64)scb_s + 0xc0), 0xf0 - 0xc0);
 227                 break;
 228         case ICPT_PARTEXEC:
 229                 /* MVPG only */
 230                 memcpy((void *)((u64)scb_o + 0xc0),
 231                        (void *)((u64)scb_s + 0xc0), 0xd0 - 0xc0);
 232                 break;
 233         }
 234
 235         if (scb_s->ihcpu != 0xffffU)
 236                 scb_o->ihcpu = scb_s->ihcpu;
 237 }
 238
 239 /*
 240  * Setup the shadow scb by copying and checking the relevant parts of the g2
 241  * provided scb.
 242  *
 243  * Returns: - 0 if the scb has been shadowed
 244  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 245  */
 246 static int shadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 247 {
 248         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 249         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 250         bool had_tx = scb_s->ecb & 0x10U;
 251         unsigned long new_mso = 0;
 252         int rc;
 253
 254         /* make sure we don't have any leftovers when reusing the scb */
 255         scb_s->icptcode = 0;
 256         scb_s->eca = 0;
 257         scb_s->ecb = 0;
 258         scb_s->ecb2 = 0;
 259         scb_s->ecb3 = 0;
 260         scb_s->ecd = 0;
 261         scb_s->fac = 0;
 262
 263         rc = prepare_cpuflags(vcpu, vsie_page);
 264         if (rc)
 265                 goto out;
 266
 267         /* timer */
 268         scb_s->cputm = scb_o->cputm;
 269         scb_s->ckc = scb_o->ckc;
 270         scb_s->todpr = scb_o->todpr;
 271         scb_s->epoch = scb_o->epoch;
 272
 273         /* guest state */
 274         scb_s->gpsw = scb_o->gpsw;
 275         scb_s->gg14 = scb_o->gg14;
 276         scb_s->gg15 = scb_o->gg15;
 277         memcpy(scb_s->gcr, scb_o->gcr, 128);
 278         scb_s->pp = scb_o->pp;
 279
 280         /* interception / execution handling */
 281         scb_s->gbea = scb_o->gbea;
 282         scb_s->lctl = scb_o->lctl;
 283         scb_s->svcc = scb_o->svcc;
 284         scb_s->ictl = scb_o->ictl;
 285         /*
 286          * SKEY handling functions can't deal with false setting of PTE invalid
 287          * bits. Therefore we cannot provide interpretation and would later
 288          * have to provide own emulation handlers.
 289          */
 290         scb_s->ictl |= ICTL_ISKE | ICTL_SSKE | ICTL_RRBE;
 291         scb_s->icpua = scb_o->icpua;
 292
 293         if (!(atomic_read(&scb_s->cpuflags) & CPUSTAT_SM))
 294                 new_mso = scb_o->mso & 0xfffffffffff00000UL;
 295         /* if the hva of the prefix changes, we have to remap the prefix */
 296         if (scb_s->mso != new_mso || scb_s->prefix != scb_o->prefix)
 297                 prefix_unmapped(vsie_page);
 298          /* SIE will do mso/msl validity and exception checks for us */
 299         scb_s->msl = scb_o->msl & 0xfffffffffff00000UL;
 300         scb_s->mso = new_mso;
 301         scb_s->prefix = scb_o->prefix;
 302
 303         /* We have to definetly flush the tlb if this scb never ran */
 304         if (scb_s->ihcpu != 0xffffU)
 305                 scb_s->ihcpu = scb_o->ihcpu;
 306
 307         /* MVPG and Protection Exception Interpretation are always available */
 308         scb_s->eca |= scb_o->eca & 0x01002000U;
 309         /* Host-protection-interruption introduced with ESOP */
 310         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_ESOP))
 311                 scb_s->ecb |= scb_o->ecb & 0x02U;
 312         /* transactional execution */
 313         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 73)) {
 314                 /* remap the prefix is tx is toggled on */
 315                 if ((scb_o->ecb & 0x10U) && !had_tx)
 316                         prefix_unmapped(vsie_page);
 317                 scb_s->ecb |= scb_o->ecb & 0x10U;
 318         }
 319         /* SIMD */
 320         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 129)) {
 321                 scb_s->eca |= scb_o->eca & 0x00020000U;
 322                 scb_s->ecd |= scb_o->ecd & 0x20000000U;
 323         }
 324         /* Run-time-Instrumentation */
 325         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 64))
 326                 scb_s->ecb3 |= scb_o->ecb3 & 0x01U;
 327         /* Instruction Execution Prevention */
 328         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 130))
 329                 scb_s->ecb2 |= scb_o->ecb2 & 0x20U;
 330         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_SIIF))
 331                 scb_s->eca |= scb_o->eca & 0x00000001U;
 332         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_IB))
 333                 scb_s->eca |= scb_o->eca & 0x40000000U;
 334         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_CEI))
 335                 scb_s->eca |= scb_o->eca & 0x80000000U;
 336
 337         prepare_ibc(vcpu, vsie_page);
 338         rc = shadow_crycb(vcpu, vsie_page);
 339 out:
 340         if (rc)
 341                 unshadow_scb(vcpu, vsie_page);
 342         return rc;
 343 }
 344
 345 void kvm_s390_vsie_gmap_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
 346                                  unsigned long end)
 347 {
 348         struct kvm *kvm = gmap->private;
 349         struct vsie_page *cur;
 350         unsigned long prefix;
 351         struct page *page;
 352         int i;
 353
 354         if (!gmap_is_shadow(gmap))
 355                 return;
 356         if (start >= 1UL << 31)
 357                 /* We are only interested in prefix pages */
 358                 return;
 359
 360         /*
 361          * Only new shadow blocks are added to the list during runtime,
 362          * therefore we can safely reference them all the time.
 363          */
 364         for (i = 0; i < kvm->arch.vsie.page_count; i++) {
 365                 page = READ_ONCE(kvm->arch.vsie.pages[i]);
 366                 if (!page)
 367                         continue;
 368                 cur = page_to_virt(page);
 369                 if (READ_ONCE(cur->gmap) != gmap)
 370                         continue;
 371                 prefix = cur->scb_s.prefix << GUEST_PREFIX_SHIFT;
 372                 /* with mso/msl, the prefix lies at an offset */
 373                 prefix += cur->scb_s.mso;
 374                 if (prefix <= end && start <= prefix + 2 * PAGE_SIZE - 1)
 375                         prefix_unmapped_sync(cur);
 376         }
 377 }
 378
 379 /*
 380  * Map the first prefix page and if tx is enabled also the second prefix page.
 381  *
 382  * The prefix will be protected, a gmap notifier will inform about unmaps.
 383  * The shadow scb must not be executed until the prefix is remapped, this is
 384  * guaranteed by properly handling PROG_REQUEST.
 385  *
 386  * Returns: - 0 on if successfully mapped or already mapped
 387  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 388  *          - -EAGAIN if the caller can retry immediately
 389  *          - -ENOMEM if out of memory
 390  */
 391 static int map_prefix(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 392 {
 393         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 394         u64 prefix = scb_s->prefix << GUEST_PREFIX_SHIFT;
 395         int rc;
 396
 397         if (prefix_is_mapped(vsie_page))
 398                 return 0;
 399
 400         /* mark it as mapped so we can catch any concurrent unmappers */
 401         prefix_mapped(vsie_page);
 402
 403         /* with mso/msl, the prefix lies at offset *mso* */
 404         prefix += scb_s->mso;
 405
 406         rc = kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap, prefix);
 407         if (!rc && (scb_s->ecb & 0x10U))
 408                 rc = kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap,
 409                                            prefix + PAGE_SIZE);
 410         /*
 411          * We don't have to mprotect, we will be called for all unshadows.
 412          * SIE will detect if protection applies and trigger a validity.
 413          */
 414         if (rc)
 415                 prefix_unmapped(vsie_page);
 416         if (rc > 0 || rc == -EFAULT)
 417                 rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0037U);
 418         return rc;
 419 }
 420
 421 /*
 422  * Pin the guest page given by gpa and set hpa to the pinned host address.
 423  * Will always be pinned writable.
 424  *
 425  * Returns: - 0 on success
 426  *          - -EINVAL if the gpa is not valid guest storage
 427  *          - -ENOMEM if out of memory
 428  */
 429 static int pin_guest_page(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, hpa_t *hpa)
 430 {
 431         struct page *page;
 432         hva_t hva;
 433         int rc;
 434
 435         hva = gfn_to_hva(kvm, gpa_to_gfn(gpa));
 436         if (kvm_is_error_hva(hva))
 437                 return -EINVAL;
 438         rc = get_user_pages_fast(hva, 1, 1, &page);
 439         if (rc < 0)
 440                 return rc;
 441         else if (rc != 1)
 442                 return -ENOMEM;
 443         *hpa = (hpa_t) page_to_virt(page) + (gpa & ~PAGE_MASK);
 444         return 0;
 445 }
 446
 447 /* Unpins a page previously pinned via pin_guest_page, marking it as dirty. */
 448 static void unpin_guest_page(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, hpa_t hpa)
 449 {
 450         struct page *page;
 451
 452         page = virt_to_page(hpa);
 453         set_page_dirty_lock(page);
 454         put_page(page);
 455         /* mark the page always as dirty for migration */
 456         mark_page_dirty(kvm, gpa_to_gfn(gpa));
 457 }
 458
 459 /* unpin all blocks previously pinned by pin_blocks(), marking them dirty */
 460 static void unpin_blocks(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 461 {
 462         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 463         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 464         hpa_t hpa;
 465         gpa_t gpa;
 466
 467         hpa = (u64) scb_s->scaoh << 32 | scb_s->scaol;
 468         if (hpa) {
 469                 gpa = scb_o->scaol & ~0xfUL;
 470                 if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_64BSCAO))
 471                         gpa |= (u64) scb_o->scaoh << 32;
 472                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
 473                 scb_s->scaol = 0;
 474                 scb_s->scaoh = 0;
 475         }
 476
 477         hpa = scb_s->itdba;
 478         if (hpa) {
 479                 gpa = scb_o->itdba & ~0xffUL;
 480                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
 481                 scb_s->itdba = 0;
 482         }
 483
 484         hpa = scb_s->gvrd;
 485         if (hpa) {
 486                 gpa = scb_o->gvrd & ~0x1ffUL;
 487                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
 488                 scb_s->gvrd = 0;
 489         }
 490
 491         hpa = scb_s->riccbd;
 492         if (hpa) {
 493                 gpa = scb_o->riccbd & ~0x3fUL;
 494                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
 495                 scb_s->riccbd = 0;
 496         }
 497 }
 498
 499 /*
 500  * Instead of shadowing some blocks, we can simply forward them because the
 501  * addresses in the scb are 64 bit long.
 502  *
 503  * This works as long as the data lies in one page. If blocks ever exceed one
 504  * page, we have to fall back to shadowing.
 505  *
 506  * As we reuse the sca, the vcpu pointers contained in it are invalid. We must
 507  * therefore not enable any facilities that access these pointers (e.g. SIGPIF).
 508  *
 509  * Returns: - 0 if all blocks were pinned.
 510  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 511  *          - -ENOMEM if out of memory
 512  */
 513 static int pin_blocks(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 514 {
 515         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 516         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 517         hpa_t hpa;
 518         gpa_t gpa;
 519         int rc = 0;
 520
 521         gpa = scb_o->scaol & ~0xfUL;
 522         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_64BSCAO))
 523                 gpa |= (u64) scb_o->scaoh << 32;
 524         if (gpa) {
 525                 if (!(gpa & ~0x1fffUL))
 526                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0038U);
 527                 else if ((gpa & ~0x1fffUL) == kvm_s390_get_prefix(vcpu))
 528                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0011U);
 529                 else if ((gpa & PAGE_MASK) !=
 530                          ((gpa + sizeof(struct bsca_block) - 1) & PAGE_MASK))
 531                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x003bU);
 532                 if (!rc) {
 533                         rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
 534                         if (rc == -EINVAL)
 535                                 rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0034U);
 536                 }
 537                 if (rc)
 538                         goto unpin;
 539                 scb_s->scaoh = (u32)((u64)hpa >> 32);
 540                 scb_s->scaol = (u32)(u64)hpa;
 541         }
 542
 543         gpa = scb_o->itdba & ~0xffUL;
 544         if (gpa && (scb_s->ecb & 0x10U)) {
 545                 if (!(gpa & ~0x1fffU)) {
 546                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0080U);
 547                         goto unpin;
 548                 }
 549                 /* 256 bytes cannot cross page boundaries */
 550                 rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
 551                 if (rc == -EINVAL)
 552                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0080U);
 553                 if (rc)
 554                         goto unpin;
 555                 scb_s->itdba = hpa;
 556         }
 557
 558         gpa = scb_o->gvrd & ~0x1ffUL;
 559         if (gpa && (scb_s->eca & 0x00020000U) &&
 560             !(scb_s->ecd & 0x20000000U)) {
 561                 if (!(gpa & ~0x1fffUL)) {
 562                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x1310U);
 563                         goto unpin;
 564                 }
 565                 /*
 566                  * 512 bytes vector registers cannot cross page boundaries
 567                  * if this block gets bigger, we have to shadow it.
 568                  */
 569                 rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
 570                 if (rc == -EINVAL)
 571                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x1310U);
 572                 if (rc)
 573                         goto unpin;
 574                 scb_s->gvrd = hpa;
 575         }
 576
 577         gpa = scb_o->riccbd & ~0x3fUL;
 578         if (gpa && (scb_s->ecb3 & 0x01U)) {
 579                 if (!(gpa & ~0x1fffUL)) {
 580                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0043U);
 581                         goto unpin;
 582                 }
 583                 /* 64 bytes cannot cross page boundaries */
 584                 rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
 585                 if (rc == -EINVAL)
 586                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0043U);
 587                 /* Validity 0x0044 will be checked by SIE */
 588                 if (rc)
 589                         goto unpin;
 590                 scb_s->riccbd = hpa;
 591         }
 592         return 0;
 593 unpin:
 594         unpin_blocks(vcpu, vsie_page);
 595         return rc;
 596 }
 597
 598 /* unpin the scb provided by guest 2, marking it as dirty */
 599 static void unpin_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page,
 600                       gpa_t gpa)
 601 {
 602         hpa_t hpa = (hpa_t) vsie_page->scb_o;
 603
 604         if (hpa)
 605                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
 606         vsie_page->scb_o = NULL;
 607 }
 608
 609 /*
 610  * Pin the scb at gpa provided by guest 2 at vsie_page->scb_o.
 611  *
 612  * Returns: - 0 if the scb was pinned.
 613  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 614  *          - -ENOMEM if out of memory
 615  */
 616 static int pin_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page,
 617                    gpa_t gpa)
 618 {
 619         hpa_t hpa;
 620         int rc;
 621
 622         rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
 623         if (rc == -EINVAL) {
 624                 rc = kvm_s390_inject_program_int(vcpu, PGM_ADDRESSING);
 625                 if (!rc)
 626                         rc = 1;
 627         }
 628         if (!rc)
 629                 vsie_page->scb_o = (struct kvm_s390_sie_block *) hpa;
 630         return rc;
 631 }
 632
 633 /*
 634  * Inject a fault into guest 2.
 635  *
 636  * Returns: - > 0 if control has to be given to guest 2
 637  *            < 0 if an error occurred during injection.
 638  */
 639 static int inject_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, __u16 code, __u64 vaddr,
 640                         bool write_flag)
 641 {
 642         struct kvm_s390_pgm_info pgm = {
 643                 .code = code,
 644                 .trans_exc_code =
 645                         /* 0-51: virtual address */
 646                         (vaddr & 0xfffffffffffff000UL) |
 647                         /* 52-53: store / fetch */
 648                         (((unsigned int) !write_flag) + 1) << 10,
 649                         /* 62-63: asce id (alway primary == 0) */
 650                 .exc_access_id = 0, /* always primary */
 651                 .op_access_id = 0, /* not MVPG */
 652         };
 653         int rc;
 654
 655         if (code == PGM_PROTECTION)
 656                 pgm.trans_exc_code |= 0x4UL;
 657
 658         rc = kvm_s390_inject_prog_irq(vcpu, &pgm);
 659         return rc ? rc : 1;
 660 }
 661
 662 /*
 663  * Handle a fault during vsie execution on a gmap shadow.
 664  *
 665  * Returns: - 0 if the fault was resolved
 666  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 667  *          - < 0 if an error occurred
 668  */
 669 static int handle_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 670 {
 671         int rc;
 672
 673         if (current->thread.gmap_int_code == PGM_PROTECTION)
 674                 /* we can directly forward all protection exceptions */
 675                 return inject_fault(vcpu, PGM_PROTECTION,
 676                                     current->thread.gmap_addr, 1);
 677
 678         rc = kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap,
 679                                    current->thread.gmap_addr);
 680         if (rc > 0) {
 681                 rc = inject_fault(vcpu, rc,
 682                                   current->thread.gmap_addr,
 683                                   current->thread.gmap_write_flag);
 684                 if (rc >= 0)
 685                         vsie_page->fault_addr = current->thread.gmap_addr;
 686         }
 687         return rc;
 688 }
 689
 690 /*
 691  * Retry the previous fault that required guest 2 intervention. This avoids
 692  * one superfluous SIE re-entry and direct exit.
 693  *
 694  * Will ignore any errors. The next SIE fault will do proper fault handling.
 695  */
 696 static void handle_last_fault(struct kvm_vcpu *vcpu,
 697                               struct vsie_page *vsie_page)
 698 {
 699         if (vsie_page->fault_addr)
 700                 kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap,
 701                                       vsie_page->fault_addr);
 702         vsie_page->fault_addr = 0;
 703 }
 704
 705 static inline void clear_vsie_icpt(struct vsie_page *vsie_page)
 706 {
 707         vsie_page->scb_s.icptcode = 0;
 708 }
 709
 710 /* rewind the psw and clear the vsie icpt, so we can retry execution */
 711 static void retry_vsie_icpt(struct vsie_page *vsie_page)
 712 {
 713         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 714         int ilen = insn_length(scb_s->ipa >> 8);
 715
 716         /* take care of EXECUTE instructions */
 717         if (scb_s->icptstatus & 1) {
 718                 ilen = (scb_s->icptstatus >> 4) & 0x6;
 719                 if (!ilen)
 720                         ilen = 4;
 721         }
 722         scb_s->gpsw.addr = __rewind_psw(scb_s->gpsw, ilen);
 723         clear_vsie_icpt(vsie_page);
 724 }
 725
 726 /*
 727  * Try to shadow + enable the guest 2 provided facility list.
 728  * Retry instruction execution if enabled for and provided by guest 2.
 729  *
 730  * Returns: - 0 if handled (retry or guest 2 icpt)
 731  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 732  */
 733 static int handle_stfle(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 734 {
 735         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 736         __u32 fac = vsie_page->scb_o->fac & 0x7ffffff8U;
 737
 738         if (fac && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 7)) {
 739                 retry_vsie_icpt(vsie_page);
 740                 if (read_guest_real(vcpu, fac, &vsie_page->fac,
 741                                     sizeof(vsie_page->fac)))
 742                         return set_validity_icpt(scb_s, 0x1090U);
 743                 scb_s->fac = (__u32)(__u64) &vsie_page->fac;
 744         }
 745         return 0;
 746 }
 747
 748 /*
 749  * Run the vsie on a shadow scb and a shadow gmap, without any further
 750  * sanity checks, handling SIE faults.
 751  *
 752  * Returns: - 0 everything went fine
 753  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 754  *          - < 0 if an error occurred
 755  */
 756 static int do_vsie_run(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 757 {
 758         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 759         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 760         int rc;
 761
 762         handle_last_fault(vcpu, vsie_page);
 763
 764         if (need_resched())
 765                 schedule();
 766         if (test_cpu_flag(CIF_MCCK_PENDING))
 767                 s390_handle_mcck();
 768
 769         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, vcpu->srcu_idx);
 770         local_irq_disable();
 771         guest_enter_irqoff();
 772         local_irq_enable();
 773
 774         rc = sie64a(scb_s, vcpu->run->s.regs.gprs);
 775
 776         local_irq_disable();
 777         guest_exit_irqoff();
 778         local_irq_enable();
 779         vcpu->srcu_idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
 780
 781         if (rc > 0)
 782                 rc = 0; /* we could still have an icpt */
 783         else if (rc == -EFAULT)
 784                 return handle_fault(vcpu, vsie_page);
 785
 786         switch (scb_s->icptcode) {
 787         case ICPT_INST:
 788                 if (scb_s->ipa == 0xb2b0)
 789                         rc = handle_stfle(vcpu, vsie_page);
 790                 break;
 791         case ICPT_STOP:
 792                 /* stop not requested by g2 - must have been a kick */
 793                 if (!(atomic_read(&scb_o->cpuflags) & CPUSTAT_STOP_INT))
 794                         clear_vsie_icpt(vsie_page);
 795                 break;
 796         case ICPT_VALIDITY:
 797                 if ((scb_s->ipa & 0xf000) != 0xf000)
 798                         scb_s->ipa += 0x1000;
 799                 break;
 800         }
 801         return rc;
 802 }
 803
 804 static void release_gmap_shadow(struct vsie_page *vsie_page)
 805 {
 806         if (vsie_page->gmap)
 807                 gmap_put(vsie_page->gmap);
 808         WRITE_ONCE(vsie_page->gmap, NULL);
 809         prefix_unmapped(vsie_page);
 810 }
 811
 812 static int acquire_gmap_shadow(struct kvm_vcpu *vcpu,
 813                                struct vsie_page *vsie_page)
 814 {
 815         unsigned long asce;
 816         union ctlreg0 cr0;
 817         struct gmap *gmap;
 818         int edat;
 819
 820         asce = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
 821         cr0.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0];
 822         edat = cr0.edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8);
 823         edat += edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78);
 824
 825         /*
 826          * ASCE or EDAT could have changed since last icpt, or the gmap
 827          * we're holding has been unshadowed. If the gmap is still valid,
 828          * we can safely reuse it.
 829          */
 830         if (vsie_page->gmap && gmap_shadow_valid(vsie_page->gmap, asce, edat))
 831                 return 0;
 832
 833         /* release the old shadow - if any, and mark the prefix as unmapped */
 834         release_gmap_shadow(vsie_page);
 835         gmap = gmap_shadow(vcpu->arch.gmap, asce, edat);
 836         if (IS_ERR(gmap))
 837                 return PTR_ERR(gmap);
 838         gmap->private = vcpu->kvm;
 839         WRITE_ONCE(vsie_page->gmap, gmap);
 840         return 0;
 841 }
 842
 843 /*
 844  * Register the shadow scb at the VCPU, e.g. for kicking out of vsie.
 845  */
 846 static void register_shadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu,
 847                                 struct vsie_page *vsie_page)
 848 {
 849         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 850
 851         WRITE_ONCE(vcpu->arch.vsie_block, &vsie_page->scb_s);
 852         /*
 853          * External calls have to lead to a kick of the vcpu and
 854          * therefore the vsie -> Simulate Wait state.
 855          */
 856         atomic_or(CPUSTAT_WAIT, &vcpu->arch.sie_block->cpuflags);
 857         /*
 858          * We have to adjust the g3 epoch by the g2 epoch. The epoch will
 859          * automatically be adjusted on tod clock changes via kvm_sync_clock.
 860          */
 861         preempt_disable();
 862         scb_s->epoch += vcpu->kvm->arch.epoch;
 863         preempt_enable();
 864 }
 865
 866 /*
 867  * Unregister a shadow scb from a VCPU.
 868  */
 869 static void unregister_shadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu)
 870 {
 871         atomic_andnot(CPUSTAT_WAIT, &vcpu->arch.sie_block->cpuflags);
 872         WRITE_ONCE(vcpu->arch.vsie_block, NULL);
 873 }
 874
 875 /*
 876  * Run the vsie on a shadowed scb, managing the gmap shadow, handling
 877  * prefix pages and faults.
 878  *
 879  * Returns: - 0 if no errors occurred
 880  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 881  *          - -ENOMEM if out of memory
 882  */
 883 static int vsie_run(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 884 {
 885         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 886         int rc = 0;
 887
 888         while (1) {
 889                 rc = acquire_gmap_shadow(vcpu, vsie_page);
 890                 if (!rc)
 891                         rc = map_prefix(vcpu, vsie_page);
 892                 if (!rc) {
 893                         gmap_enable(vsie_page->gmap);
 894                         update_intervention_requests(vsie_page);
 895                         rc = do_vsie_run(vcpu, vsie_page);
 896                         gmap_enable(vcpu->arch.gmap);
 897                 }
 898                 atomic_andnot(PROG_BLOCK_SIE, &scb_s->prog20);
 899
 900                 if (rc == -EAGAIN)
 901                         rc = 0;
 902                 if (rc || scb_s->icptcode || signal_pending(current) ||
 903                     kvm_s390_vcpu_has_irq(vcpu, 0))
 904                         break;
 905         }
 906
 907         if (rc == -EFAULT) {
 908                 /*
 909                  * Addressing exceptions are always presentes as intercepts.
 910                  * As addressing exceptions are suppressing and our guest 3 PSW
 911                  * points at the responsible instruction, we have to
 912                  * forward the PSW and set the ilc. If we can't read guest 3
 913                  * instruction, we can use an arbitrary ilc. Let's always use
 914                  * ilen = 4 for now, so we can avoid reading in guest 3 virtual
 915                  * memory. (we could also fake the shadow so the hardware
 916                  * handles it).
 917                  */
 918                 scb_s->icptcode = ICPT_PROGI;
 919                 scb_s->iprcc = PGM_ADDRESSING;
 920                 scb_s->pgmilc = 4;
 921                 scb_s->gpsw.addr = __rewind_psw(scb_s->gpsw, 4);
 922         }
 923         return rc;
 924 }
 925
 926 /*
 927  * Get or create a vsie page for a scb address.
 928  *
 929  * Returns: - address of a vsie page (cached or new one)
 930  *          - NULL if the same scb address is already used by another VCPU
 931  *          - ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory
 932  */
 933 static struct vsie_page *get_vsie_page(struct kvm *kvm, unsigned long addr)
 934 {
 935         struct vsie_page *vsie_page;
 936         struct page *page;
 937         int nr_vcpus;
 938
 939         rcu_read_lock();
 940         page = radix_tree_lookup(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, addr >> 9);
 941         rcu_read_unlock();
 942         if (page) {
 943                 if (page_ref_inc_return(page) == 2)
 944                         return page_to_virt(page);
 945                 page_ref_dec(page);
 946         }
 947
 948         /*
 949          * We want at least #online_vcpus shadows, so every VCPU can execute
 950          * the VSIE in parallel.
 951          */
 952         nr_vcpus = atomic_read(&kvm->online_vcpus);
 953
 954         mutex_lock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 955         if (kvm->arch.vsie.page_count < nr_vcpus) {
 956                 page = alloc_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | GFP_DMA);
 957                 if (!page) {
 958                         mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 959                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
 960                 }
 961                 page_ref_inc(page);
 962                 kvm->arch.vsie.pages[kvm->arch.vsie.page_count] = page;
 963                 kvm->arch.vsie.page_count++;
 964         } else {
 965                 /* reuse an existing entry that belongs to nobody */
 966                 while (true) {
 967                         page = kvm->arch.vsie.pages[kvm->arch.vsie.next];
 968                         if (page_ref_inc_return(page) == 2)
 969                                 break;
 970                         page_ref_dec(page);
 971                         kvm->arch.vsie.next++;
 972                         kvm->arch.vsie.next %= nr_vcpus;
 973                 }
 974                 radix_tree_delete(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, page->index >> 9);
 975         }
 976         page->index = addr;
 977         /* double use of the same address */
 978         if (radix_tree_insert(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, addr >> 9, page)) {
 979                 page_ref_dec(page);
 980                 mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 981                 return NULL;
 982         }
 983         mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 984
 985         vsie_page = page_to_virt(page);
 986         memset(&vsie_page->scb_s, 0, sizeof(struct kvm_s390_sie_block));
 987         release_gmap_shadow(vsie_page);
 988         vsie_page->fault_addr = 0;
 989         vsie_page->scb_s.ihcpu = 0xffffU;
 990         return vsie_page;
 991 }
 992
 993 /* put a vsie page acquired via get_vsie_page */
 994 static void put_vsie_page(struct kvm *kvm, struct vsie_page *vsie_page)
 995 {
 996         struct page *page = pfn_to_page(__pa(vsie_page) >> PAGE_SHIFT);
 997
 998         page_ref_dec(page);
 999 }
1000
1001 int kvm_s390_handle_vsie(struct kvm_vcpu *vcpu)
1002 {
1003         struct vsie_page *vsie_page;
1004         unsigned long scb_addr;
1005         int rc;
1006
1007         vcpu->stat.instruction_sie++;
1008         if (!test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_SIEF2))
1009                 return -EOPNOTSUPP;
1010         if (vcpu->arch.sie_block->gpsw.mask & PSW_MASK_PSTATE)
1011                 return kvm_s390_inject_program_int(vcpu, PGM_PRIVILEGED_OP);
1012
1013         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct vsie_page) != 4096);
1014         scb_addr = kvm_s390_get_base_disp_s(vcpu, NULL);
1015
1016         /* 512 byte alignment */
1017         if (unlikely(scb_addr & 0x1ffUL))
1018                 return kvm_s390_inject_program_int(vcpu, PGM_SPECIFICATION);
1019
1020         if (signal_pending(current) || kvm_s390_vcpu_has_irq(vcpu, 0))
1021                 return 0;
1022
1023         vsie_page = get_vsie_page(vcpu->kvm, scb_addr);
1024         if (IS_ERR(vsie_page))
1025                 return PTR_ERR(vsie_page);
1026         else if (!vsie_page)
1027                 /* double use of sie control block - simply do nothing */
1028                 return 0;
1029
1030         rc = pin_scb(vcpu, vsie_page, scb_addr);
1031         if (rc)
1032                 goto out_put;
1033         rc = shadow_scb(vcpu, vsie_page);
1034         if (rc)
1035                 goto out_unpin_scb;
1036         rc = pin_blocks(vcpu, vsie_page);
1037         if (rc)
1038                 goto out_unshadow;
1039         register_shadow_scb(vcpu, vsie_page);
1040         rc = vsie_run(vcpu, vsie_page);
1041         unregister_shadow_scb(vcpu);
1042         unpin_blocks(vcpu, vsie_page);
1043 out_unshadow:
1044         unshadow_scb(vcpu, vsie_page);
1045 out_unpin_scb:
1046         unpin_scb(vcpu, vsie_page, scb_addr);
1047 out_put:
1048         put_vsie_page(vcpu->kvm, vsie_page);
1049
1050         return rc < 0 ? rc : 0;
1051 }
1052
1053 /* Init the vsie data structures. To be called when a vm is initialized. */
1054 void kvm_s390_vsie_init(struct kvm *kvm)
1055 {
1056         mutex_init(&kvm->arch.vsie.mutex);
1057         INIT_RADIX_TREE(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, GFP_KERNEL);
1058 }
1059
1060 /* Destroy the vsie data structures. To be called when a vm is destroyed. */
1061 void kvm_s390_vsie_destroy(struct kvm *kvm)
1062 {
1063         struct vsie_page *vsie_page;
1064         struct page *page;
1065         int i;
1066
1067         mutex_lock(&kvm->arch.vsie.mutex);
1068         for (i = 0; i < kvm->arch.vsie.page_count; i++) {
1069                 page = kvm->arch.vsie.pages[i];
1070                 kvm->arch.vsie.pages[i] = NULL;
1071                 vsie_page = page_to_virt(page);
1072                 release_gmap_shadow(vsie_page);
1073                 /* free the radix tree entry */
1074                 radix_tree_delete(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, page->index >> 9);
1075                 __free_page(page);
1076         }
1077         kvm->arch.vsie.page_count = 0;
1078         mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
1079 }
1080
1081 void kvm_s390_vsie_kick(struct kvm_vcpu *vcpu)
1082 {
1083         struct kvm_s390_sie_block *scb = READ_ONCE(vcpu->arch.vsie_block);
1084
1085         /*
1086          * Even if the VCPU lets go of the shadow sie block reference, it is
1087          * still valid in the cache. So we can safely kick it.
1088          */
1089         if (scb) {
1090                 atomic_or(PROG_BLOCK_SIE, &scb->prog20);
1091                 if (scb->prog0c & PROG_IN_SIE)
1092                         atomic_or(CPUSTAT_STOP_INT, &scb->cpuflags);
1093         }
1094 }