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