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 "kvm-s390.h"
  22 #include "gaccess.h"
  23
  24 struct vsie_page {
  25         struct kvm_s390_sie_block scb_s;        /* 0x0000 */
  26         /* the pinned originial scb */
  27         struct kvm_s390_sie_block *scb_o;       /* 0x0200 */
  28         /* the shadow gmap in use by the vsie_page */
  29         struct gmap *gmap;                      /* 0x0208 */
  30         __u8 reserved[0x1000 - 0x0210];         /* 0x0210 */
  31 } __packed;
  32
  33 /* trigger a validity icpt for the given scb */
  34 static int set_validity_icpt(struct kvm_s390_sie_block *scb,
  35                              __u16 reason_code)
  36 {
  37         scb->ipa = 0x1000;
  38         scb->ipb = ((__u32) reason_code) << 16;
  39         scb->icptcode = ICPT_VALIDITY;
  40         return 1;
  41 }
  42
  43 /* mark the prefix as unmapped, this will block the VSIE */
  44 static void prefix_unmapped(struct vsie_page *vsie_page)
  45 {
  46         atomic_or(PROG_REQUEST, &vsie_page->scb_s.prog20);
  47 }
  48
  49 /* mark the prefix as unmapped and wait until the VSIE has been left */
  50 static void prefix_unmapped_sync(struct vsie_page *vsie_page)
  51 {
  52         prefix_unmapped(vsie_page);
  53         if (vsie_page->scb_s.prog0c & PROG_IN_SIE)
  54                 atomic_or(CPUSTAT_STOP_INT, &vsie_page->scb_s.cpuflags);
  55         while (vsie_page->scb_s.prog0c & PROG_IN_SIE)
  56                 cpu_relax();
  57 }
  58
  59 /* mark the prefix as mapped, this will allow the VSIE to run */
  60 static void prefix_mapped(struct vsie_page *vsie_page)
  61 {
  62         atomic_andnot(PROG_REQUEST, &vsie_page->scb_s.prog20);
  63 }
  64
  65 /* test if the prefix is mapped into the gmap shadow */
  66 static int prefix_is_mapped(struct vsie_page *vsie_page)
  67 {
  68         return !(atomic_read(&vsie_page->scb_s.prog20) & PROG_REQUEST);
  69 }
  70
  71 /* copy the updated intervention request bits into the shadow scb */
  72 static void update_intervention_requests(struct vsie_page *vsie_page)
  73 {
  74         const int bits = CPUSTAT_STOP_INT | CPUSTAT_IO_INT | CPUSTAT_EXT_INT;
  75         int cpuflags;
  76
  77         cpuflags = atomic_read(&vsie_page->scb_o->cpuflags);
  78         atomic_andnot(bits, &vsie_page->scb_s.cpuflags);
  79         atomic_or(cpuflags & bits, &vsie_page->scb_s.cpuflags);
  80 }
  81
  82 /* shadow (filter and validate) the cpuflags  */
  83 static int prepare_cpuflags(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
  84 {
  85         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
  86         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
  87         int newflags, cpuflags = atomic_read(&scb_o->cpuflags);
  88
  89         /* we don't allow ESA/390 guests */
  90         if (!(cpuflags & CPUSTAT_ZARCH))
  91                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0001U);
  92
  93         if (cpuflags & (CPUSTAT_RRF | CPUSTAT_MCDS))
  94                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0001U);
  95         else if (cpuflags & (CPUSTAT_SLSV | CPUSTAT_SLSR))
  96                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0007U);
  97
  98         /* intervention requests will be set later */
  99         newflags = CPUSTAT_ZARCH;
 100         if (cpuflags & CPUSTAT_GED && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8))
 101                 newflags |= CPUSTAT_GED;
 102         if (cpuflags & CPUSTAT_GED2 && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78)) {
 103                 if (cpuflags & CPUSTAT_GED)
 104                         return set_validity_icpt(scb_s, 0x0001U);
 105                 newflags |= CPUSTAT_GED2;
 106         }
 107
 108         atomic_set(&scb_s->cpuflags, newflags);
 109         return 0;
 110 }
 111
 112 /* shadow (round up/down) the ibc to avoid validity icpt */
 113 static void prepare_ibc(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 114 {
 115         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 116         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 117         __u64 min_ibc = (sclp.ibc >> 16) & 0x0fffU;
 118
 119         scb_s->ibc = 0;
 120         /* ibc installed in g2 and requested for g3 */
 121         if (vcpu->kvm->arch.model.ibc && (scb_o->ibc & 0x0fffU)) {
 122                 scb_s->ibc = scb_o->ibc & 0x0fffU;
 123                 /* takte care of the minimum ibc level of the machine */
 124                 if (scb_s->ibc < min_ibc)
 125                         scb_s->ibc = min_ibc;
 126                 /* take care of the maximum ibc level set for the guest */
 127                 if (scb_s->ibc > vcpu->kvm->arch.model.ibc)
 128                         scb_s->ibc = vcpu->kvm->arch.model.ibc;
 129         }
 130 }
 131
 132 /* unshadow the scb, copying parameters back to the real scb */
 133 static void unshadow_scb(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
 138         /* interception */
 139         scb_o->icptcode = scb_s->icptcode;
 140         scb_o->icptstatus = scb_s->icptstatus;
 141         scb_o->ipa = scb_s->ipa;
 142         scb_o->ipb = scb_s->ipb;
 143         scb_o->gbea = scb_s->gbea;
 144
 145         /* timer */
 146         scb_o->cputm = scb_s->cputm;
 147         scb_o->ckc = scb_s->ckc;
 148         scb_o->todpr = scb_s->todpr;
 149
 150         /* guest state */
 151         scb_o->gpsw = scb_s->gpsw;
 152         scb_o->gg14 = scb_s->gg14;
 153         scb_o->gg15 = scb_s->gg15;
 154         memcpy(scb_o->gcr, scb_s->gcr, 128);
 155         scb_o->pp = scb_s->pp;
 156
 157         /* interrupt intercept */
 158         switch (scb_s->icptcode) {
 159         case ICPT_PROGI:
 160         case ICPT_INSTPROGI:
 161         case ICPT_EXTINT:
 162                 memcpy((void *)((u64)scb_o + 0xc0),
 163                        (void *)((u64)scb_s + 0xc0), 0xf0 - 0xc0);
 164                 break;
 165         case ICPT_PARTEXEC:
 166                 /* MVPG only */
 167                 memcpy((void *)((u64)scb_o + 0xc0),
 168                        (void *)((u64)scb_s + 0xc0), 0xd0 - 0xc0);
 169                 break;
 170         }
 171
 172         if (scb_s->ihcpu != 0xffffU)
 173                 scb_o->ihcpu = scb_s->ihcpu;
 174 }
 175
 176 /*
 177  * Setup the shadow scb by copying and checking the relevant parts of the g2
 178  * provided scb.
 179  *
 180  * Returns: - 0 if the scb has been shadowed
 181  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 182  */
 183 static int shadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 184 {
 185         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 186         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 187         unsigned long new_mso;
 188         int rc;
 189
 190         /* make sure we don't have any leftovers when reusing the scb */
 191         scb_s->icptcode = 0;
 192         scb_s->eca = 0;
 193         scb_s->ecb = 0;
 194         scb_s->ecb2 = 0;
 195         scb_s->ecb3 = 0;
 196         scb_s->ecd = 0;
 197
 198         rc = prepare_cpuflags(vcpu, vsie_page);
 199         if (rc)
 200                 goto out;
 201
 202         /* timer */
 203         scb_s->cputm = scb_o->cputm;
 204         scb_s->ckc = scb_o->ckc;
 205         scb_s->todpr = scb_o->todpr;
 206         scb_s->epoch = scb_o->epoch;
 207
 208         /* guest state */
 209         scb_s->gpsw = scb_o->gpsw;
 210         scb_s->gg14 = scb_o->gg14;
 211         scb_s->gg15 = scb_o->gg15;
 212         memcpy(scb_s->gcr, scb_o->gcr, 128);
 213         scb_s->pp = scb_o->pp;
 214
 215         /* interception / execution handling */
 216         scb_s->gbea = scb_o->gbea;
 217         scb_s->lctl = scb_o->lctl;
 218         scb_s->svcc = scb_o->svcc;
 219         scb_s->ictl = scb_o->ictl;
 220         /*
 221          * SKEY handling functions can't deal with false setting of PTE invalid
 222          * bits. Therefore we cannot provide interpretation and would later
 223          * have to provide own emulation handlers.
 224          */
 225         scb_s->ictl |= ICTL_ISKE | ICTL_SSKE | ICTL_RRBE;
 226         scb_s->icpua = scb_o->icpua;
 227
 228         new_mso = scb_o->mso & 0xfffffffffff00000UL;
 229         /* if the hva of the prefix changes, we have to remap the prefix */
 230         if (scb_s->mso != new_mso || scb_s->prefix != scb_o->prefix)
 231                 prefix_unmapped(vsie_page);
 232          /* SIE will do mso/msl validity and exception checks for us */
 233         scb_s->msl = scb_o->msl & 0xfffffffffff00000UL;
 234         scb_s->mso = new_mso;
 235         scb_s->prefix = scb_o->prefix;
 236
 237         /* We have to definetly flush the tlb if this scb never ran */
 238         if (scb_s->ihcpu != 0xffffU)
 239                 scb_s->ihcpu = scb_o->ihcpu;
 240
 241         /* MVPG and Protection Exception Interpretation are always available */
 242         scb_s->eca |= scb_o->eca & 0x01002000U;
 243         /* Host-protection-interruption introduced with ESOP */
 244         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_ESOP))
 245                 scb_s->ecb |= scb_o->ecb & 0x02U;
 246
 247         prepare_ibc(vcpu, vsie_page);
 248 out:
 249         if (rc)
 250                 unshadow_scb(vcpu, vsie_page);
 251         return rc;
 252 }
 253
 254 void kvm_s390_vsie_gmap_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
 255                                  unsigned long end)
 256 {
 257         struct kvm *kvm = gmap->private;
 258         struct vsie_page *cur;
 259         unsigned long prefix;
 260         struct page *page;
 261         int i;
 262
 263         if (!gmap_is_shadow(gmap))
 264                 return;
 265         if (start >= 1UL << 31)
 266                 /* We are only interested in prefix pages */
 267                 return;
 268
 269         /*
 270          * Only new shadow blocks are added to the list during runtime,
 271          * therefore we can safely reference them all the time.
 272          */
 273         for (i = 0; i < kvm->arch.vsie.page_count; i++) {
 274                 page = READ_ONCE(kvm->arch.vsie.pages[i]);
 275                 if (!page)
 276                         continue;
 277                 cur = page_to_virt(page);
 278                 if (READ_ONCE(cur->gmap) != gmap)
 279                         continue;
 280                 prefix = cur->scb_s.prefix << GUEST_PREFIX_SHIFT;
 281                 /* with mso/msl, the prefix lies at an offset */
 282                 prefix += cur->scb_s.mso;
 283                 if (prefix <= end && start <= prefix + PAGE_SIZE - 1)
 284                         prefix_unmapped_sync(cur);
 285         }
 286 }
 287
 288 /*
 289  * Map the first prefix page.
 290  *
 291  * The prefix will be protected, a gmap notifier will inform about unmaps.
 292  * The shadow scb must not be executed until the prefix is remapped, this is
 293  * guaranteed by properly handling PROG_REQUEST.
 294  *
 295  * Returns: - 0 on if successfully mapped or already mapped
 296  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 297  *          - -EAGAIN if the caller can retry immediately
 298  *          - -ENOMEM if out of memory
 299  */
 300 static int map_prefix(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 301 {
 302         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 303         u64 prefix = scb_s->prefix << GUEST_PREFIX_SHIFT;
 304         int rc;
 305
 306         if (prefix_is_mapped(vsie_page))
 307                 return 0;
 308
 309         /* mark it as mapped so we can catch any concurrent unmappers */
 310         prefix_mapped(vsie_page);
 311
 312         /* with mso/msl, the prefix lies at offset *mso* */
 313         prefix += scb_s->mso;
 314
 315         rc = kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap, prefix);
 316         /*
 317          * We don't have to mprotect, we will be called for all unshadows.
 318          * SIE will detect if protection applies and trigger a validity.
 319          */
 320         if (rc)
 321                 prefix_unmapped(vsie_page);
 322         if (rc > 0 || rc == -EFAULT)
 323                 rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0037U);
 324         return rc;
 325 }
 326
 327 /*
 328  * Pin the guest page given by gpa and set hpa to the pinned host address.
 329  * Will always be pinned writable.
 330  *
 331  * Returns: - 0 on success
 332  *          - -EINVAL if the gpa is not valid guest storage
 333  *          - -ENOMEM if out of memory
 334  */
 335 static int pin_guest_page(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, hpa_t *hpa)
 336 {
 337         struct page *page;
 338         hva_t hva;
 339         int rc;
 340
 341         hva = gfn_to_hva(kvm, gpa_to_gfn(gpa));
 342         if (kvm_is_error_hva(hva))
 343                 return -EINVAL;
 344         rc = get_user_pages_fast(hva, 1, 1, &page);
 345         if (rc < 0)
 346                 return rc;
 347         else if (rc != 1)
 348                 return -ENOMEM;
 349         *hpa = (hpa_t) page_to_virt(page) + (gpa & ~PAGE_MASK);
 350         return 0;
 351 }
 352
 353 /* Unpins a page previously pinned via pin_guest_page, marking it as dirty. */
 354 static void unpin_guest_page(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, hpa_t hpa)
 355 {
 356         struct page *page;
 357
 358         page = virt_to_page(hpa);
 359         set_page_dirty_lock(page);
 360         put_page(page);
 361         /* mark the page always as dirty for migration */
 362         mark_page_dirty(kvm, gpa_to_gfn(gpa));
 363 }
 364
 365 /* unpin all blocks previously pinned by pin_blocks(), marking them dirty */
 366 static void unpin_blocks(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 367 {
 368         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 369         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 370         hpa_t hpa;
 371         gpa_t gpa;
 372
 373         hpa = (u64) scb_s->scaoh << 32 | scb_s->scaol;
 374         if (hpa) {
 375                 gpa = scb_o->scaol & ~0xfUL;
 376                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
 377                 scb_s->scaol = 0;
 378                 scb_s->scaoh = 0;
 379         }
 380 }
 381
 382 /*
 383  * Instead of shadowing some blocks, we can simply forward them because the
 384  * addresses in the scb are 64 bit long.
 385  *
 386  * This works as long as the data lies in one page. If blocks ever exceed one
 387  * page, we have to fall back to shadowing.
 388  *
 389  * As we reuse the sca, the vcpu pointers contained in it are invalid. We must
 390  * therefore not enable any facilities that access these pointers (e.g. SIGPIF).
 391  *
 392  * Returns: - 0 if all blocks were pinned.
 393  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 394  *          - -ENOMEM if out of memory
 395  */
 396 static int pin_blocks(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 397 {
 398         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 399         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 400         hpa_t hpa;
 401         gpa_t gpa;
 402         int rc = 0;
 403
 404         gpa = scb_o->scaol & ~0xfUL;
 405         if (gpa) {
 406                 if (!(gpa & ~0x1fffUL))
 407                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0038U);
 408                 else if ((gpa & ~0x1fffUL) == kvm_s390_get_prefix(vcpu))
 409                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0011U);
 410                 else if ((gpa & PAGE_MASK) !=
 411                          ((gpa + sizeof(struct bsca_block) - 1) & PAGE_MASK))
 412                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x003bU);
 413                 if (!rc) {
 414                         rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
 415                         if (rc == -EINVAL)
 416                                 rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0034U);
 417                 }
 418                 if (rc)
 419                         goto unpin;
 420                 scb_s->scaoh = (u32)((u64)hpa >> 32);
 421                 scb_s->scaol = (u32)(u64)hpa;
 422         }
 423         return 0;
 424 unpin:
 425         unpin_blocks(vcpu, vsie_page);
 426         return rc;
 427 }
 428
 429 /* unpin the scb provided by guest 2, marking it as dirty */
 430 static void unpin_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page,
 431                       gpa_t gpa)
 432 {
 433         hpa_t hpa = (hpa_t) vsie_page->scb_o;
 434
 435         if (hpa)
 436                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
 437         vsie_page->scb_o = NULL;
 438 }
 439
 440 /*
 441  * Pin the scb at gpa provided by guest 2 at vsie_page->scb_o.
 442  *
 443  * Returns: - 0 if the scb was pinned.
 444  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 445  *          - -ENOMEM if out of memory
 446  */
 447 static int pin_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page,
 448                    gpa_t gpa)
 449 {
 450         hpa_t hpa;
 451         int rc;
 452
 453         rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
 454         if (rc == -EINVAL) {
 455                 rc = kvm_s390_inject_program_int(vcpu, PGM_ADDRESSING);
 456                 if (!rc)
 457                         rc = 1;
 458         }
 459         if (!rc)
 460                 vsie_page->scb_o = (struct kvm_s390_sie_block *) hpa;
 461         return rc;
 462 }
 463
 464 /*
 465  * Inject a fault into guest 2.
 466  *
 467  * Returns: - > 0 if control has to be given to guest 2
 468  *            < 0 if an error occurred during injection.
 469  */
 470 static int inject_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, __u16 code, __u64 vaddr,
 471                         bool write_flag)
 472 {
 473         struct kvm_s390_pgm_info pgm = {
 474                 .code = code,
 475                 .trans_exc_code =
 476                         /* 0-51: virtual address */
 477                         (vaddr & 0xfffffffffffff000UL) |
 478                         /* 52-53: store / fetch */
 479                         (((unsigned int) !write_flag) + 1) << 10,
 480                         /* 62-63: asce id (alway primary == 0) */
 481                 .exc_access_id = 0, /* always primary */
 482                 .op_access_id = 0, /* not MVPG */
 483         };
 484         int rc;
 485
 486         if (code == PGM_PROTECTION)
 487                 pgm.trans_exc_code |= 0x4UL;
 488
 489         rc = kvm_s390_inject_prog_irq(vcpu, &pgm);
 490         return rc ? rc : 1;
 491 }
 492
 493 /*
 494  * Handle a fault during vsie execution on a gmap shadow.
 495  *
 496  * Returns: - 0 if the fault was resolved
 497  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 498  *          - < 0 if an error occurred
 499  */
 500 static int handle_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 501 {
 502         int rc;
 503
 504         if (current->thread.gmap_int_code == PGM_PROTECTION)
 505                 /* we can directly forward all protection exceptions */
 506                 return inject_fault(vcpu, PGM_PROTECTION,
 507                                     current->thread.gmap_addr, 1);
 508
 509         rc = kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap,
 510                                    current->thread.gmap_addr);
 511         if (rc > 0) {
 512                 rc = inject_fault(vcpu, rc,
 513                                   current->thread.gmap_addr,
 514                                   current->thread.gmap_write_flag);
 515         }
 516         return rc;
 517 }
 518
 519 static inline void clear_vsie_icpt(struct vsie_page *vsie_page)
 520 {
 521         vsie_page->scb_s.icptcode = 0;
 522 }
 523
 524 /*
 525  * Run the vsie on a shadow scb and a shadow gmap, without any further
 526  * sanity checks, handling SIE faults.
 527  *
 528  * Returns: - 0 everything went fine
 529  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 530  *          - < 0 if an error occurred
 531  */
 532 static int do_vsie_run(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 533 {
 534         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 535         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 536         int rc;
 537
 538         if (need_resched())
 539                 schedule();
 540         if (test_cpu_flag(CIF_MCCK_PENDING))
 541                 s390_handle_mcck();
 542
 543         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, vcpu->srcu_idx);
 544         local_irq_disable();
 545         kvm_guest_enter();
 546         local_irq_enable();
 547
 548         rc = sie64a(scb_s, vcpu->run->s.regs.gprs);
 549
 550         local_irq_disable();
 551         kvm_guest_exit();
 552         local_irq_enable();
 553         vcpu->srcu_idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
 554
 555         if (rc > 0)
 556                 rc = 0; /* we could still have an icpt */
 557         else if (rc == -EFAULT)
 558                 return handle_fault(vcpu, vsie_page);
 559
 560         switch (scb_s->icptcode) {
 561         case ICPT_STOP:
 562                 /* stop not requested by g2 - must have been a kick */
 563                 if (!(atomic_read(&scb_o->cpuflags) & CPUSTAT_STOP_INT))
 564                         clear_vsie_icpt(vsie_page);
 565                 break;
 566         case ICPT_VALIDITY:
 567                 if ((scb_s->ipa & 0xf000) != 0xf000)
 568                         scb_s->ipa += 0x1000;
 569                 break;
 570         }
 571         return rc;
 572 }
 573
 574 static void release_gmap_shadow(struct vsie_page *vsie_page)
 575 {
 576         if (vsie_page->gmap)
 577                 gmap_put(vsie_page->gmap);
 578         WRITE_ONCE(vsie_page->gmap, NULL);
 579         prefix_unmapped(vsie_page);
 580 }
 581
 582 static int acquire_gmap_shadow(struct kvm_vcpu *vcpu,
 583                                struct vsie_page *vsie_page)
 584 {
 585         unsigned long asce;
 586         union ctlreg0 cr0;
 587         struct gmap *gmap;
 588         int edat;
 589
 590         asce = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
 591         cr0.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0];
 592         edat = cr0.edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8);
 593         edat += edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78);
 594
 595         /*
 596          * ASCE or EDAT could have changed since last icpt, or the gmap
 597          * we're holding has been unshadowed. If the gmap is still valid,
 598          * we can safely reuse it.
 599          */
 600         if (vsie_page->gmap && gmap_shadow_valid(vsie_page->gmap, asce, edat))
 601                 return 0;
 602
 603         /* release the old shadow - if any, and mark the prefix as unmapped */
 604         release_gmap_shadow(vsie_page);
 605         gmap = gmap_shadow(vcpu->arch.gmap, asce, edat);
 606         if (IS_ERR(gmap))
 607                 return PTR_ERR(gmap);
 608         gmap->private = vcpu->kvm;
 609         WRITE_ONCE(vsie_page->gmap, gmap);
 610         return 0;
 611 }
 612
 613 /*
 614  * Run the vsie on a shadowed scb, managing the gmap shadow, handling
 615  * prefix pages and faults.
 616  *
 617  * Returns: - 0 if no errors occurred
 618  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 619  *          - -ENOMEM if out of memory
 620  */
 621 static int vsie_run(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 622 {
 623         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 624         int rc = 0;
 625
 626         while (1) {
 627                 rc = acquire_gmap_shadow(vcpu, vsie_page);
 628                 if (!rc)
 629                         rc = map_prefix(vcpu, vsie_page);
 630                 if (!rc) {
 631                         gmap_enable(vsie_page->gmap);
 632                         update_intervention_requests(vsie_page);
 633                         rc = do_vsie_run(vcpu, vsie_page);
 634                         gmap_enable(vcpu->arch.gmap);
 635                 }
 636
 637                 if (rc == -EAGAIN)
 638                         rc = 0;
 639                 if (rc || scb_s->icptcode || signal_pending(current) ||
 640                     kvm_s390_vcpu_has_irq(vcpu, 0))
 641                         break;
 642         };
 643
 644         if (rc == -EFAULT) {
 645                 /*
 646                  * Addressing exceptions are always presentes as intercepts.
 647                  * As addressing exceptions are suppressing and our guest 3 PSW
 648                  * points at the responsible instruction, we have to
 649                  * forward the PSW and set the ilc. If we can't read guest 3
 650                  * instruction, we can use an arbitrary ilc. Let's always use
 651                  * ilen = 4 for now, so we can avoid reading in guest 3 virtual
 652                  * memory. (we could also fake the shadow so the hardware
 653                  * handles it).
 654                  */
 655                 scb_s->icptcode = ICPT_PROGI;
 656                 scb_s->iprcc = PGM_ADDRESSING;
 657                 scb_s->pgmilc = 4;
 658                 scb_s->gpsw.addr = __rewind_psw(scb_s->gpsw, 4);
 659         }
 660         return rc;
 661 }
 662
 663 /*
 664  * Get or create a vsie page for a scb address.
 665  *
 666  * Returns: - address of a vsie page (cached or new one)
 667  *          - NULL if the same scb address is already used by another VCPU
 668  *          - ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory
 669  */
 670 static struct vsie_page *get_vsie_page(struct kvm *kvm, unsigned long addr)
 671 {
 672         struct vsie_page *vsie_page;
 673         struct page *page;
 674         int nr_vcpus;
 675
 676         rcu_read_lock();
 677         page = radix_tree_lookup(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, addr >> 9);
 678         rcu_read_unlock();
 679         if (page) {
 680                 if (page_ref_inc_return(page) == 2)
 681                         return page_to_virt(page);
 682                 page_ref_dec(page);
 683         }
 684
 685         /*
 686          * We want at least #online_vcpus shadows, so every VCPU can execute
 687          * the VSIE in parallel.
 688          */
 689         nr_vcpus = atomic_read(&kvm->online_vcpus);
 690
 691         mutex_lock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 692         if (kvm->arch.vsie.page_count < nr_vcpus) {
 693                 page = alloc_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
 694                 if (!page) {
 695                         mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 696                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
 697                 }
 698                 page_ref_inc(page);
 699                 kvm->arch.vsie.pages[kvm->arch.vsie.page_count] = page;
 700                 kvm->arch.vsie.page_count++;
 701         } else {
 702                 /* reuse an existing entry that belongs to nobody */
 703                 while (true) {
 704                         page = kvm->arch.vsie.pages[kvm->arch.vsie.next];
 705                         if (page_ref_inc_return(page) == 2)
 706                                 break;
 707                         page_ref_dec(page);
 708                         kvm->arch.vsie.next++;
 709                         kvm->arch.vsie.next %= nr_vcpus;
 710                 }
 711                 radix_tree_delete(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, page->index >> 9);
 712         }
 713         page->index = addr;
 714         /* double use of the same address */
 715         if (radix_tree_insert(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, addr >> 9, page)) {
 716                 page_ref_dec(page);
 717                 mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 718                 return NULL;
 719         }
 720         mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 721
 722         vsie_page = page_to_virt(page);
 723         memset(&vsie_page->scb_s, 0, sizeof(struct kvm_s390_sie_block));
 724         release_gmap_shadow(vsie_page);
 725         vsie_page->scb_s.ihcpu = 0xffffU;
 726         return vsie_page;
 727 }
 728
 729 /* put a vsie page acquired via get_vsie_page */
 730 static void put_vsie_page(struct kvm *kvm, struct vsie_page *vsie_page)
 731 {
 732         struct page *page = pfn_to_page(__pa(vsie_page) >> PAGE_SHIFT);
 733
 734         page_ref_dec(page);
 735 }
 736
 737 int kvm_s390_handle_vsie(struct kvm_vcpu *vcpu)
 738 {
 739         struct vsie_page *vsie_page;
 740         unsigned long scb_addr;
 741         int rc;
 742
 743         vcpu->stat.instruction_sie++;
 744         if (!test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_SIEF2))
 745                 return -EOPNOTSUPP;
 746         if (vcpu->arch.sie_block->gpsw.mask & PSW_MASK_PSTATE)
 747                 return kvm_s390_inject_program_int(vcpu, PGM_PRIVILEGED_OP);
 748
 749         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct vsie_page) != 4096);
 750         scb_addr = kvm_s390_get_base_disp_s(vcpu, NULL);
 751
 752         /* 512 byte alignment */
 753         if (unlikely(scb_addr & 0x1ffUL))
 754                 return kvm_s390_inject_program_int(vcpu, PGM_SPECIFICATION);
 755
 756         if (signal_pending(current) || kvm_s390_vcpu_has_irq(vcpu, 0))
 757                 return 0;
 758
 759         vsie_page = get_vsie_page(vcpu->kvm, scb_addr);
 760         if (IS_ERR(vsie_page))
 761                 return PTR_ERR(vsie_page);
 762         else if (!vsie_page)
 763                 /* double use of sie control block - simply do nothing */
 764                 return 0;
 765
 766         rc = pin_scb(vcpu, vsie_page, scb_addr);
 767         if (rc)
 768                 goto out_put;
 769         rc = shadow_scb(vcpu, vsie_page);
 770         if (rc)
 771                 goto out_unpin_scb;
 772         rc = pin_blocks(vcpu, vsie_page);
 773         if (rc)
 774                 goto out_unshadow;
 775         rc = vsie_run(vcpu, vsie_page);
 776         unpin_blocks(vcpu, vsie_page);
 777 out_unshadow:
 778         unshadow_scb(vcpu, vsie_page);
 779 out_unpin_scb:
 780         unpin_scb(vcpu, vsie_page, scb_addr);
 781 out_put:
 782         put_vsie_page(vcpu->kvm, vsie_page);
 783
 784         return rc < 0 ? rc : 0;
 785 }
 786
 787 /* Init the vsie data structures. To be called when a vm is initialized. */
 788 void kvm_s390_vsie_init(struct kvm *kvm)
 789 {
 790         mutex_init(&kvm->arch.vsie.mutex);
 791         INIT_RADIX_TREE(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, GFP_KERNEL);
 792 }
 793
 794 /* Destroy the vsie data structures. To be called when a vm is destroyed. */
 795 void kvm_s390_vsie_destroy(struct kvm *kvm)
 796 {
 797         struct vsie_page *vsie_page;
 798         struct page *page;
 799         int i;
 800
 801         mutex_lock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 802         for (i = 0; i < kvm->arch.vsie.page_count; i++) {
 803                 page = kvm->arch.vsie.pages[i];
 804                 kvm->arch.vsie.pages[i] = NULL;
 805                 vsie_page = page_to_virt(page);
 806                 release_gmap_shadow(vsie_page);
 807                 /* free the radix tree entry */
 808                 radix_tree_delete(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, page->index >> 9);
 809                 __free_page(page);
 810         }
 811         kvm->arch.vsie.page_count = 0;
 812         mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 813 }