arch/s390/mm/pgtable.c

   1 /*
   2  *    Copyright IBM Corp. 2007, 2011
   3  *    Author(s): Martin Schwidefsky <schwidefsky@de.ibm.com>
   4  */
   5
   6 #include <linux/sched.h>
   7 #include <linux/kernel.h>
   8 #include <linux/errno.h>
   9 #include <linux/gfp.h>
  10 #include <linux/mm.h>
  11 #include <linux/swap.h>
  12 #include <linux/smp.h>
  13 #include <linux/highmem.h>
  14 #include <linux/pagemap.h>
  15 #include <linux/spinlock.h>
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/quicklist.h>
  18 #include <linux/rcupdate.h>
  19 #include <linux/slab.h>
  20 #include <linux/swapops.h>
  21 #include <linux/ksm.h>
  22 #include <linux/mman.h>
  23
  24 #include <asm/pgtable.h>
  25 #include <asm/pgalloc.h>
  26 #include <asm/tlb.h>
  27 #include <asm/tlbflush.h>
  28 #include <asm/mmu_context.h>
  29
  30 #define ALLOC_ORDER     2
  31 #define FRAG_MASK       0x03
  32
  33 unsigned long *crst_table_alloc(struct mm_struct *mm)
  34 {
  35         struct page *page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
  36
  37         if (!page)
  38                 return NULL;
  39         return (unsigned long *) page_to_phys(page);
  40 }
  41
  42 void crst_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
  43 {
  44         free_pages((unsigned long) table, ALLOC_ORDER);
  45 }
  46
  47 static void __crst_table_upgrade(void *arg)
  48 {
  49         struct mm_struct *mm = arg;
  50
  51         if (current->active_mm == mm) {
  52                 clear_user_asce();
  53                 set_user_asce(mm);
  54         }
  55         __tlb_flush_local();
  56 }
  57
  58 int crst_table_upgrade(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
  59 {
  60         unsigned long *table, *pgd;
  61         unsigned long entry;
  62         int flush;
  63
  64         BUG_ON(limit > (1UL << 53));
  65         flush = 0;
  66 repeat:
  67         table = crst_table_alloc(mm);
  68         if (!table)
  69                 return -ENOMEM;
  70         spin_lock_bh(&mm->page_table_lock);
  71         if (mm->context.asce_limit < limit) {
  72                 pgd = (unsigned long *) mm->pgd;
  73                 if (mm->context.asce_limit <= (1UL << 31)) {
  74                         entry = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
  75                         mm->context.asce_limit = 1UL << 42;
  76                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
  77                                                 _ASCE_USER_BITS |
  78                                                 _ASCE_TYPE_REGION3;
  79                 } else {
  80                         entry = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
  81                         mm->context.asce_limit = 1UL << 53;
  82                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
  83                                                 _ASCE_USER_BITS |
  84                                                 _ASCE_TYPE_REGION2;
  85                 }
  86                 crst_table_init(table, entry);
  87                 pgd_populate(mm, (pgd_t *) table, (pud_t *) pgd);
  88                 mm->pgd = (pgd_t *) table;
  89                 mm->task_size = mm->context.asce_limit;
  90                 table = NULL;
  91                 flush = 1;
  92         }
  93         spin_unlock_bh(&mm->page_table_lock);
  94         if (table)
  95                 crst_table_free(mm, table);
  96         if (mm->context.asce_limit < limit)
  97                 goto repeat;
  98         if (flush)
  99                 on_each_cpu(__crst_table_upgrade, mm, 0);
 100         return 0;
 101 }
 102
 103 void crst_table_downgrade(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
 104 {
 105         pgd_t *pgd;
 106
 107         if (current->active_mm == mm) {
 108                 clear_user_asce();
 109                 __tlb_flush_mm(mm);
 110         }
 111         while (mm->context.asce_limit > limit) {
 112                 pgd = mm->pgd;
 113                 switch (pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) {
 114                 case _REGION_ENTRY_TYPE_R2:
 115                         mm->context.asce_limit = 1UL << 42;
 116                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
 117                                                 _ASCE_USER_BITS |
 118                                                 _ASCE_TYPE_REGION3;
 119                         break;
 120                 case _REGION_ENTRY_TYPE_R3:
 121                         mm->context.asce_limit = 1UL << 31;
 122                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
 123                                                 _ASCE_USER_BITS |
 124                                                 _ASCE_TYPE_SEGMENT;
 125                         break;
 126                 default:
 127                         BUG();
 128                 }
 129                 mm->pgd = (pgd_t *) (pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 130                 mm->task_size = mm->context.asce_limit;
 131                 crst_table_free(mm, (unsigned long *) pgd);
 132         }
 133         if (current->active_mm == mm)
 134                 set_user_asce(mm);
 135 }
 136
 137 #ifdef CONFIG_PGSTE
 138
 139 /**
 140  * gmap_alloc - allocate a guest address space
 141  * @mm: pointer to the parent mm_struct
 142  * @limit: maximum size of the gmap address space
 143  *
 144  * Returns a guest address space structure.
 145  */
 146 struct gmap *gmap_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
 147 {
 148         struct gmap *gmap;
 149         struct page *page;
 150         unsigned long *table;
 151         unsigned long etype, atype;
 152
 153         if (limit < (1UL << 31)) {
 154                 limit = (1UL << 31) - 1;
 155                 atype = _ASCE_TYPE_SEGMENT;
 156                 etype = _SEGMENT_ENTRY_EMPTY;
 157         } else if (limit < (1UL << 42)) {
 158                 limit = (1UL << 42) - 1;
 159                 atype = _ASCE_TYPE_REGION3;
 160                 etype = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
 161         } else if (limit < (1UL << 53)) {
 162                 limit = (1UL << 53) - 1;
 163                 atype = _ASCE_TYPE_REGION2;
 164                 etype = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
 165         } else {
 166                 limit = -1UL;
 167                 atype = _ASCE_TYPE_REGION1;
 168                 etype = _REGION1_ENTRY_EMPTY;
 169         }
 170         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL);
 171         if (!gmap)
 172                 goto out;
 173         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
 174         INIT_RADIX_TREE(&gmap->guest_to_host, GFP_KERNEL);
 175         INIT_RADIX_TREE(&gmap->host_to_guest, GFP_ATOMIC);
 176         spin_lock_init(&gmap->guest_table_lock);
 177         gmap->mm = mm;
 178         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
 179         if (!page)
 180                 goto out_free;
 181         page->index = 0;
 182         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 183         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 184         crst_table_init(table, etype);
 185         gmap->table = table;
 186         gmap->asce = atype | _ASCE_TABLE_LENGTH |
 187                 _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
 188         gmap->asce_end = limit;
 189         down_write(&mm->mmap_sem);
 190         list_add(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
 191         up_write(&mm->mmap_sem);
 192         return gmap;
 193
 194 out_free:
 195         kfree(gmap);
 196 out:
 197         return NULL;
 198 }
 199 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_alloc);
 200
 201 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
 202 {
 203         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 204                 __tlb_flush_asce(gmap->mm, gmap->asce);
 205         else
 206                 __tlb_flush_global();
 207 }
 208
 209 static void gmap_radix_tree_free(struct radix_tree_root *root)
 210 {
 211         struct radix_tree_iter iter;
 212         unsigned long indices[16];
 213         unsigned long index;
 214         void **slot;
 215         int i, nr;
 216
 217         /* A radix tree is freed by deleting all of its entries */
 218         index = 0;
 219         do {
 220                 nr = 0;
 221                 radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, index) {
 222                         indices[nr] = iter.index;
 223                         if (++nr == 16)
 224                                 break;
 225                 }
 226                 for (i = 0; i < nr; i++) {
 227                         index = indices[i];
 228                         radix_tree_delete(root, index);
 229                 }
 230         } while (nr > 0);
 231 }
 232
 233 /**
 234  * gmap_free - free a guest address space
 235  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 236  */
 237 void gmap_free(struct gmap *gmap)
 238 {
 239         struct page *page, *next;
 240
 241         /* Flush tlb. */
 242         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 243                 __tlb_flush_asce(gmap->mm, gmap->asce);
 244         else
 245                 __tlb_flush_global();
 246
 247         /* Free all segment & region tables. */
 248         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru)
 249                 __free_pages(page, ALLOC_ORDER);
 250         gmap_radix_tree_free(&gmap->guest_to_host);
 251         gmap_radix_tree_free(&gmap->host_to_guest);
 252         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 253         list_del(&gmap->list);
 254         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 255         kfree(gmap);
 256 }
 257 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_free);
 258
 259 /**
 260  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
 261  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 262  */
 263 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
 264 {
 265         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
 266 }
 267 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
 268
 269 /**
 270  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
 271  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 272  */
 273 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
 274 {
 275         S390_lowcore.gmap = 0UL;
 276 }
 277 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
 278
 279 /*
 280  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_sem held
 281  */
 282 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap, unsigned long *table,
 283                             unsigned long init, unsigned long gaddr)
 284 {
 285         struct page *page;
 286         unsigned long *new;
 287
 288         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
 289         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
 290         if (!page)
 291                 return -ENOMEM;
 292         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 293         crst_table_init(new, init);
 294         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
 295         if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID) {
 296                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 297                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
 298                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
 299                 page->index = gaddr;
 300                 page = NULL;
 301         }
 302         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
 303         if (page)
 304                 __free_pages(page, ALLOC_ORDER);
 305         return 0;
 306 }
 307
 308 /**
 309  * __gmap_segment_gaddr - find virtual address from segment pointer
 310  * @entry: pointer to a segment table entry in the guest address space
 311  *
 312  * Returns the virtual address in the guest address space for the segment
 313  */
 314 static unsigned long __gmap_segment_gaddr(unsigned long *entry)
 315 {
 316         struct page *page;
 317         unsigned long offset, mask;
 318
 319         offset = (unsigned long) entry / sizeof(unsigned long);
 320         offset = (offset & (PTRS_PER_PMD - 1)) * PMD_SIZE;
 321         mask = ~(PTRS_PER_PMD * sizeof(pmd_t) - 1);
 322         page = virt_to_page((void *)((unsigned long) entry & mask));
 323         return page->index + offset;
 324 }
 325
 326 /**
 327  * __gmap_unlink_by_vmaddr - unlink a single segment via a host address
 328  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 329  * @vmaddr: address in the host process address space
 330  *
 331  * Returns 1 if a TLB flush is required
 332  */
 333 static int __gmap_unlink_by_vmaddr(struct gmap *gmap, unsigned long vmaddr)
 334 {
 335         unsigned long *entry;
 336         int flush = 0;
 337
 338         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 339         entry = radix_tree_delete(&gmap->host_to_guest, vmaddr >> PMD_SHIFT);
 340         if (entry) {
 341                 flush = (*entry != _SEGMENT_ENTRY_INVALID);
 342                 *entry = _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 343         }
 344         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 345         return flush;
 346 }
 347
 348 /**
 349  * __gmap_unmap_by_gaddr - unmap a single segment via a guest address
 350  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 351  * @gaddr: address in the guest address space
 352  *
 353  * Returns 1 if a TLB flush is required
 354  */
 355 static int __gmap_unmap_by_gaddr(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 356 {
 357         unsigned long vmaddr;
 358
 359         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_delete(&gmap->guest_to_host,
 360                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 361         return vmaddr ? __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr) : 0;
 362 }
 363
 364 /**
 365  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
 366  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 367  * @to: address in the guest address space
 368  * @len: length of the memory area to unmap
 369  *
 370  * Returns 0 if the unmap succeeded, -EINVAL if not.
 371  */
 372 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
 373 {
 374         unsigned long off;
 375         int flush;
 376
 377         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 378                 return -EINVAL;
 379         if (len == 0 || to + len < to)
 380                 return -EINVAL;
 381
 382         flush = 0;
 383         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 384         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE)
 385                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 386         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 387         if (flush)
 388                 gmap_flush_tlb(gmap);
 389         return 0;
 390 }
 391 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
 392
 393 /**
 394  * gmap_mmap_segment - map a segment to the guest address space
 395  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 396  * @from: source address in the parent address space
 397  * @to: target address in the guest address space
 398  * @len: length of the memory area to map
 399  *
 400  * Returns 0 if the mmap succeeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
 401  */
 402 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
 403                      unsigned long to, unsigned long len)
 404 {
 405         unsigned long off;
 406         int flush;
 407
 408         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 409                 return -EINVAL;
 410         if (len == 0 || from + len < from || to + len < to ||
 411             from + len > TASK_MAX_SIZE || to + len > gmap->asce_end)
 412                 return -EINVAL;
 413
 414         flush = 0;
 415         down_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 416         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
 417                 /* Remove old translation */
 418                 flush |= __gmap_unmap_by_gaddr(gmap, to + off);
 419                 /* Store new translation */
 420                 if (radix_tree_insert(&gmap->guest_to_host,
 421                                       (to + off) >> PMD_SHIFT,
 422                                       (void *) from + off))
 423                         break;
 424         }
 425         up_write(&gmap->mm->mmap_sem);
 426         if (flush)
 427                 gmap_flush_tlb(gmap);
 428         if (off >= len)
 429                 return 0;
 430         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
 431         return -ENOMEM;
 432 }
 433 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
 434
 435 /**
 436  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 437  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 438  * @gaddr: guest address
 439  *
 440  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 441  * -EFAULT if no such mapping exists.
 442  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 443  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 444  * when this function gets called.
 445  */
 446 unsigned long __gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 447 {
 448         unsigned long vmaddr;
 449
 450         vmaddr = (unsigned long)
 451                 radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host, gaddr >> PMD_SHIFT);
 452         return vmaddr ? (vmaddr | (gaddr & ~PMD_MASK)) : -EFAULT;
 453 }
 454 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
 455
 456 /**
 457  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 458  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 459  * @gaddr: guest address
 460  *
 461  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 462  * -EFAULT if no such mapping exists.
 463  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 464  */
 465 unsigned long gmap_translate(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 466 {
 467         unsigned long rc;
 468
 469         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 470         rc = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 471         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 472         return rc;
 473 }
 474 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
 475
 476 /**
 477  * gmap_unlink - disconnect a page table from the gmap shadow tables
 478  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 479  * @table: pointer to the host page table
 480  * @vmaddr: vm address associated with the host page table
 481  */
 482 static void gmap_unlink(struct mm_struct *mm, unsigned long *table,
 483                         unsigned long vmaddr)
 484 {
 485         struct gmap *gmap;
 486         int flush;
 487
 488         list_for_each_entry(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
 489                 flush = __gmap_unlink_by_vmaddr(gmap, vmaddr);
 490                 if (flush)
 491                         gmap_flush_tlb(gmap);
 492         }
 493 }
 494
 495 /**
 496  * gmap_link - set up shadow page tables to connect a host to a guest address
 497  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 498  * @gaddr: guest address
 499  * @vmaddr: vm address
 500  *
 501  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 502  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 503  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 504  * when this function gets called.
 505  */
 506 int __gmap_link(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long vmaddr)
 507 {
 508         struct mm_struct *mm;
 509         unsigned long *table;
 510         spinlock_t *ptl;
 511         pgd_t *pgd;
 512         pud_t *pud;
 513         pmd_t *pmd;
 514         int rc;
 515
 516         /* Create higher level tables in the gmap page table */
 517         table = gmap->table;
 518         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION1) {
 519                 table += (gaddr >> 53) & 0x7ff;
 520                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 521                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY,
 522                                      gaddr & 0xffe0000000000000UL))
 523                         return -ENOMEM;
 524                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 525         }
 526         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION2) {
 527                 table += (gaddr >> 42) & 0x7ff;
 528                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 529                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY,
 530                                      gaddr & 0xfffffc0000000000UL))
 531                         return -ENOMEM;
 532                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 533         }
 534         if ((gmap->asce & _ASCE_TYPE_MASK) >= _ASCE_TYPE_REGION3) {
 535                 table += (gaddr >> 31) & 0x7ff;
 536                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 537                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY,
 538                                      gaddr & 0xffffffff80000000UL))
 539                         return -ENOMEM;
 540                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 541         }
 542         table += (gaddr >> 20) & 0x7ff;
 543         /* Walk the parent mm page table */
 544         mm = gmap->mm;
 545         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
 546         VM_BUG_ON(pgd_none(*pgd));
 547         pud = pud_offset(pgd, vmaddr);
 548         VM_BUG_ON(pud_none(*pud));
 549         pmd = pmd_offset(pud, vmaddr);
 550         VM_BUG_ON(pmd_none(*pmd));
 551         /* large pmds cannot yet be handled */
 552         if (pmd_large(*pmd))
 553                 return -EFAULT;
 554         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
 555         rc = radix_tree_preload(GFP_KERNEL);
 556         if (rc)
 557                 return rc;
 558         ptl = pmd_lock(mm, pmd);
 559         spin_lock(&gmap->guest_table_lock);
 560         if (*table == _SEGMENT_ENTRY_INVALID) {
 561                 rc = radix_tree_insert(&gmap->host_to_guest,
 562                                        vmaddr >> PMD_SHIFT, table);
 563                 if (!rc)
 564                         *table = pmd_val(*pmd);
 565         } else
 566                 rc = 0;
 567         spin_unlock(&gmap->guest_table_lock);
 568         spin_unlock(ptl);
 569         radix_tree_preload_end();
 570         return rc;
 571 }
 572
 573 /**
 574  * gmap_fault - resolve a fault on a guest address
 575  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 576  * @gaddr: guest address
 577  * @fault_flags: flags to pass down to handle_mm_fault()
 578  *
 579  * Returns 0 on success, -ENOMEM for out of memory conditions, and -EFAULT
 580  * if the vm address is already mapped to a different guest segment.
 581  */
 582 int gmap_fault(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr,
 583                unsigned int fault_flags)
 584 {
 585         unsigned long vmaddr;
 586         int rc;
 587
 588         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 589         vmaddr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 590         if (IS_ERR_VALUE(vmaddr)) {
 591                 rc = vmaddr;
 592                 goto out_up;
 593         }
 594         if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, vmaddr, fault_flags)) {
 595                 rc = -EFAULT;
 596                 goto out_up;
 597         }
 598         rc = __gmap_link(gmap, gaddr, vmaddr);
 599 out_up:
 600         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 601         return rc;
 602 }
 603 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_fault);
 604
 605 static void gmap_zap_swap_entry(swp_entry_t entry, struct mm_struct *mm)
 606 {
 607         if (!non_swap_entry(entry))
 608                 dec_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
 609         else if (is_migration_entry(entry)) {
 610                 struct page *page = migration_entry_to_page(entry);
 611
 612                 if (PageAnon(page))
 613                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
 614                 else
 615                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
 616         }
 617         free_swap_and_cache(entry);
 618 }
 619
 620 /*
 621  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
 622  */
 623 void __gmap_zap(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr)
 624 {
 625         unsigned long vmaddr, ptev, pgstev;
 626         pte_t *ptep, pte;
 627         spinlock_t *ptl;
 628         pgste_t pgste;
 629
 630         /* Find the vm address for the guest address */
 631         vmaddr = (unsigned long) radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 632                                                    gaddr >> PMD_SHIFT);
 633         if (!vmaddr)
 634                 return;
 635         vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 636         /* Get pointer to the page table entry */
 637         ptep = get_locked_pte(gmap->mm, vmaddr, &ptl);
 638         if (unlikely(!ptep))
 639                 return;
 640         pte = *ptep;
 641         if (!pte_swap(pte))
 642                 goto out_pte;
 643         /* Zap unused and logically-zero pages */
 644         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 645         pgstev = pgste_val(pgste);
 646         ptev = pte_val(pte);
 647         if (((pgstev & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) == _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED) ||
 648             ((pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO) && (ptev & _PAGE_INVALID))) {
 649                 gmap_zap_swap_entry(pte_to_swp_entry(pte), gmap->mm);
 650                 pte_clear(gmap->mm, vmaddr, ptep);
 651         }
 652         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 653 out_pte:
 654         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 655 }
 656 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
 657
 658 void gmap_discard(struct gmap *gmap, unsigned long from, unsigned long to)
 659 {
 660         unsigned long gaddr, vmaddr, size;
 661         struct vm_area_struct *vma;
 662
 663         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 664         for (gaddr = from; gaddr < to;
 665              gaddr = (gaddr + PMD_SIZE) & PMD_MASK) {
 666                 /* Find the vm address for the guest address */
 667                 vmaddr = (unsigned long)
 668                         radix_tree_lookup(&gmap->guest_to_host,
 669                                           gaddr >> PMD_SHIFT);
 670                 if (!vmaddr)
 671                         continue;
 672                 vmaddr |= gaddr & ~PMD_MASK;
 673                 /* Find vma in the parent mm */
 674                 vma = find_vma(gmap->mm, vmaddr);
 675                 size = min(to - gaddr, PMD_SIZE - (gaddr & ~PMD_MASK));
 676                 zap_page_range(vma, vmaddr, size, NULL);
 677         }
 678         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 679 }
 680 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
 681
 682 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
 683 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
 684
 685 /**
 686  * gmap_register_ipte_notifier - register a pte invalidation callback
 687  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 688  */
 689 void gmap_register_ipte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 690 {
 691         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 692         list_add(&nb->list, &gmap_notifier_list);
 693         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 694 }
 695 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_ipte_notifier);
 696
 697 /**
 698  * gmap_unregister_ipte_notifier - remove a pte invalidation callback
 699  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 700  */
 701 void gmap_unregister_ipte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 702 {
 703         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 704         list_del_init(&nb->list);
 705         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 706 }
 707 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_ipte_notifier);
 708
 709 /**
 710  * gmap_ipte_notify - mark a range of ptes for invalidation notification
 711  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 712  * @gaddr: virtual address in the guest address space
 713  * @len: size of area
 714  *
 715  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists and
 716  * the invalidation notification could be set. If the gmap mapping is missing
 717  * for one or more pages -EFAULT is returned. If no memory could be allocated
 718  * -ENOMEM is returned. This function establishes missing page table entries.
 719  */
 720 int gmap_ipte_notify(struct gmap *gmap, unsigned long gaddr, unsigned long len)
 721 {
 722         unsigned long addr;
 723         spinlock_t *ptl;
 724         pte_t *ptep, entry;
 725         pgste_t pgste;
 726         int rc = 0;
 727
 728         if ((gaddr & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK))
 729                 return -EINVAL;
 730         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 731         while (len) {
 732                 /* Convert gmap address and connect the page tables */
 733                 addr = __gmap_translate(gmap, gaddr);
 734                 if (IS_ERR_VALUE(addr)) {
 735                         rc = addr;
 736                         break;
 737                 }
 738                 /* Get the page mapped */
 739                 if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, addr, FAULT_FLAG_WRITE)) {
 740                         rc = -EFAULT;
 741                         break;
 742                 }
 743                 rc = __gmap_link(gmap, gaddr, addr);
 744                 if (rc)
 745                         break;
 746                 /* Walk the process page table, lock and get pte pointer */
 747                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, addr, &ptl);
 748                 VM_BUG_ON(!ptep);
 749                 /* Set notification bit in the pgste of the pte */
 750                 entry = *ptep;
 751                 if ((pte_val(entry) & (_PAGE_INVALID | _PAGE_PROTECT)) == 0) {
 752                         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 753                         pgste_val(pgste) |= PGSTE_IN_BIT;
 754                         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 755                         gaddr += PAGE_SIZE;
 756                         len -= PAGE_SIZE;
 757                 }
 758                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 759         }
 760         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 761         return rc;
 762 }
 763 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_ipte_notify);
 764
 765 /**
 766  * gmap_do_ipte_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
 767  * @mm: pointer to the process mm_struct
 768  * @addr: virtual address in the process address space
 769  * @pte: pointer to the page table entry
 770  *
 771  * This function is assumed to be called with the page table lock held
 772  * for the pte to notify.
 773  */
 774 void gmap_do_ipte_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr, pte_t *pte)
 775 {
 776         unsigned long offset, gaddr;
 777         unsigned long *table;
 778         struct gmap_notifier *nb;
 779         struct gmap *gmap;
 780
 781         offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
 782         offset = offset * (4096 / sizeof(pte_t));
 783         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 784         list_for_each_entry(gmap, &mm->context.gmap_list, list) {
 785                 table = radix_tree_lookup(&gmap->host_to_guest,
 786                                           vmaddr >> PMD_SHIFT);
 787                 if (!table)
 788                         continue;
 789                 gaddr = __gmap_segment_gaddr(table) + offset;
 790                 list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
 791                         nb->notifier_call(gmap, gaddr);
 792         }
 793         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 794 }
 795 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_do_ipte_notify);
 796
 797 static inline int page_table_with_pgste(struct page *page)
 798 {
 799         return atomic_read(&page->_mapcount) == 0;
 800 }
 801
 802 static inline unsigned long *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm)
 803 {
 804         struct page *page;
 805         unsigned long *table;
 806
 807         page = alloc_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 808         if (!page)
 809                 return NULL;
 810         if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 811                 __free_page(page);
 812                 return NULL;
 813         }
 814         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
 815         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 816         clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE/2);
 817         clear_table(table + PTRS_PER_PTE, 0, PAGE_SIZE/2);
 818         return table;
 819 }
 820
 821 static inline void page_table_free_pgste(unsigned long *table)
 822 {
 823         struct page *page;
 824
 825         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
 826         pgtable_page_dtor(page);
 827         atomic_set(&page->_mapcount, -1);
 828         __free_page(page);
 829 }
 830
 831 int set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 832                           unsigned long key, bool nq)
 833 {
 834         spinlock_t *ptl;
 835         pgste_t old, new;
 836         pte_t *ptep;
 837
 838         down_read(&mm->mmap_sem);
 839 retry:
 840         ptep = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
 841         if (unlikely(!ptep)) {
 842                 up_read(&mm->mmap_sem);
 843                 return -EFAULT;
 844         }
 845         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID) &&
 846              (pte_val(*ptep) & _PAGE_PROTECT)) {
 847                 pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 848                 if (fixup_user_fault(current, mm, addr, FAULT_FLAG_WRITE)) {
 849                         up_read(&mm->mmap_sem);
 850                         return -EFAULT;
 851                 }
 852                 goto retry;
 853         }
 854
 855         new = old = pgste_get_lock(ptep);
 856         pgste_val(new) &= ~(PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT |
 857                             PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
 858         pgste_val(new) |= (key & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED)) << 48;
 859         pgste_val(new) |= (key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
 860         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
 861                 unsigned long address, bits, skey;
 862
 863                 address = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
 864                 skey = (unsigned long) page_get_storage_key(address);
 865                 bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
 866                 skey = key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT);
 867                 /* Set storage key ACC and FP */
 868                 page_set_storage_key(address, skey, !nq);
 869                 /* Merge host changed & referenced into pgste  */
 870                 pgste_val(new) |= bits << 52;
 871         }
 872         /* changing the guest storage key is considered a change of the page */
 873         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) &
 874             (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT | PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT))
 875                 pgste_val(new) |= PGSTE_UC_BIT;
 876
 877         pgste_set_unlock(ptep, new);
 878         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 879         up_read(&mm->mmap_sem);
 880         return 0;
 881 }
 882 EXPORT_SYMBOL(set_guest_storage_key);
 883
 884 unsigned long get_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr)
 885 {
 886         spinlock_t *ptl;
 887         pgste_t pgste;
 888         pte_t *ptep;
 889         uint64_t physaddr;
 890         unsigned long key = 0;
 891
 892         down_read(&mm->mmap_sem);
 893         ptep = get_locked_pte(mm, addr, &ptl);
 894         if (unlikely(!ptep)) {
 895                 up_read(&mm->mmap_sem);
 896                 return -EFAULT;
 897         }
 898         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 899
 900         if (pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID) {
 901                 key |= (pgste_val(pgste) & PGSTE_ACC_BITS) >> 56;
 902                 key |= (pgste_val(pgste) & PGSTE_FP_BIT) >> 56;
 903                 key |= (pgste_val(pgste) & PGSTE_GR_BIT) >> 48;
 904                 key |= (pgste_val(pgste) & PGSTE_GC_BIT) >> 48;
 905         } else {
 906                 physaddr = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
 907                 key = page_get_storage_key(physaddr);
 908
 909                 /* Reflect guest's logical view, not physical */
 910                 if (pgste_val(pgste) & PGSTE_GR_BIT)
 911                         key |= _PAGE_REFERENCED;
 912                 if (pgste_val(pgste) & PGSTE_GC_BIT)
 913                         key |= _PAGE_CHANGED;
 914         }
 915
 916         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 917         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 918         up_read(&mm->mmap_sem);
 919         return key;
 920 }
 921 EXPORT_SYMBOL(get_guest_storage_key);
 922
 923 #else /* CONFIG_PGSTE */
 924
 925 static inline int page_table_with_pgste(struct page *page)
 926 {
 927         return 0;
 928 }
 929
 930 static inline unsigned long *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm)
 931 {
 932         return NULL;
 933 }
 934
 935 static inline void page_table_free_pgste(unsigned long *table)
 936 {
 937 }
 938
 939 static inline void gmap_unlink(struct mm_struct *mm, unsigned long *table,
 940                         unsigned long vmaddr)
 941 {
 942 }
 943
 944 #endif /* CONFIG_PGSTE */
 945
 946 static inline unsigned int atomic_xor_bits(atomic_t *v, unsigned int bits)
 947 {
 948         unsigned int old, new;
 949
 950         do {
 951                 old = atomic_read(v);
 952                 new = old ^ bits;
 953         } while (atomic_cmpxchg(v, old, new) != old);
 954         return new;
 955 }
 956
 957 /*
 958  * page table entry allocation/free routines.
 959  */
 960 unsigned long *page_table_alloc(struct mm_struct *mm)
 961 {
 962         unsigned long *uninitialized_var(table);
 963         struct page *uninitialized_var(page);
 964         unsigned int mask, bit;
 965
 966         if (mm_has_pgste(mm))
 967                 return page_table_alloc_pgste(mm);
 968         /* Allocate fragments of a 4K page as 1K/2K page table */
 969         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
 970         mask = FRAG_MASK;
 971         if (!list_empty(&mm->context.pgtable_list)) {
 972                 page = list_first_entry(&mm->context.pgtable_list,
 973                                         struct page, lru);
 974                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 975                 mask = atomic_read(&page->_mapcount);
 976                 mask = mask | (mask >> 4);
 977         }
 978         if ((mask & FRAG_MASK) == FRAG_MASK) {
 979                 spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
 980                 page = alloc_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 981                 if (!page)
 982                         return NULL;
 983                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 984                         __free_page(page);
 985                         return NULL;
 986                 }
 987                 atomic_set(&page->_mapcount, 1);
 988                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 989                 clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE);
 990                 spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
 991                 list_add(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
 992         } else {
 993                 for (bit = 1; mask & bit; bit <<= 1)
 994                         table += PTRS_PER_PTE;
 995                 mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit);
 996                 if ((mask & FRAG_MASK) == FRAG_MASK)
 997                         list_del(&page->lru);
 998         }
 999         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1000         return table;
1001 }
1002
1003 void page_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
1004 {
1005         struct page *page;
1006         unsigned int bit, mask;
1007
1008         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1009         if (page_table_with_pgste(page))
1010                 return page_table_free_pgste(table);
1011         /* Free 1K/2K page table fragment of a 4K page */
1012         bit = 1 << ((__pa(table) & ~PAGE_MASK)/(PTRS_PER_PTE*sizeof(pte_t)));
1013         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1014         if ((atomic_read(&page->_mapcount) & FRAG_MASK) != FRAG_MASK)
1015                 list_del(&page->lru);
1016         mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit);
1017         if (mask & FRAG_MASK)
1018                 list_add(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1019         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1020         if (mask == 0) {
1021                 pgtable_page_dtor(page);
1022                 atomic_set(&page->_mapcount, -1);
1023                 __free_page(page);
1024         }
1025 }
1026
1027 static void __page_table_free_rcu(void *table, unsigned bit)
1028 {
1029         struct page *page;
1030
1031         if (bit == FRAG_MASK)
1032                 return page_table_free_pgste(table);
1033         /* Free 1K/2K page table fragment of a 4K page */
1034         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1035         if (atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit) == 0) {
1036                 pgtable_page_dtor(page);
1037                 atomic_set(&page->_mapcount, -1);
1038                 __free_page(page);
1039         }
1040 }
1041
1042 void page_table_free_rcu(struct mmu_gather *tlb, unsigned long *table,
1043                          unsigned long vmaddr)
1044 {
1045         struct mm_struct *mm;
1046         struct page *page;
1047         unsigned int bit, mask;
1048
1049         mm = tlb->mm;
1050         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1051         if (page_table_with_pgste(page)) {
1052                 gmap_unlink(mm, table, vmaddr);
1053                 table = (unsigned long *) (__pa(table) | FRAG_MASK);
1054                 tlb_remove_table(tlb, table);
1055                 return;
1056         }
1057         bit = 1 << ((__pa(table) & ~PAGE_MASK) / (PTRS_PER_PTE*sizeof(pte_t)));
1058         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1059         if ((atomic_read(&page->_mapcount) & FRAG_MASK) != FRAG_MASK)
1060                 list_del(&page->lru);
1061         mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit | (bit << 4));
1062         if (mask & FRAG_MASK)
1063                 list_add_tail(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1064         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1065         table = (unsigned long *) (__pa(table) | (bit << 4));
1066         tlb_remove_table(tlb, table);
1067 }
1068
1069 static void __tlb_remove_table(void *_table)
1070 {
1071         const unsigned long mask = (FRAG_MASK << 4) | FRAG_MASK;
1072         void *table = (void *)((unsigned long) _table & ~mask);
1073         unsigned type = (unsigned long) _table & mask;
1074
1075         if (type)
1076                 __page_table_free_rcu(table, type);
1077         else
1078                 free_pages((unsigned long) table, ALLOC_ORDER);
1079 }
1080
1081 static void tlb_remove_table_smp_sync(void *arg)
1082 {
1083         /* Simply deliver the interrupt */
1084 }
1085
1086 static void tlb_remove_table_one(void *table)
1087 {
1088         /*
1089          * This isn't an RCU grace period and hence the page-tables cannot be
1090          * assumed to be actually RCU-freed.
1091          *
1092          * It is however sufficient for software page-table walkers that rely
1093          * on IRQ disabling. See the comment near struct mmu_table_batch.
1094          */
1095         smp_call_function(tlb_remove_table_smp_sync, NULL, 1);
1096         __tlb_remove_table(table);
1097 }
1098
1099 static void tlb_remove_table_rcu(struct rcu_head *head)
1100 {
1101         struct mmu_table_batch *batch;
1102         int i;
1103
1104         batch = container_of(head, struct mmu_table_batch, rcu);
1105
1106         for (i = 0; i < batch->nr; i++)
1107                 __tlb_remove_table(batch->tables[i]);
1108
1109         free_page((unsigned long)batch);
1110 }
1111
1112 void tlb_table_flush(struct mmu_gather *tlb)
1113 {
1114         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
1115
1116         if (*batch) {
1117                 call_rcu_sched(&(*batch)->rcu, tlb_remove_table_rcu);
1118                 *batch = NULL;
1119         }
1120 }
1121
1122 void tlb_remove_table(struct mmu_gather *tlb, void *table)
1123 {
1124         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
1125
1126         tlb->mm->context.flush_mm = 1;
1127         if (*batch == NULL) {
1128                 *batch = (struct mmu_table_batch *)
1129                         __get_free_page(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1130                 if (*batch == NULL) {
1131                         __tlb_flush_mm_lazy(tlb->mm);
1132                         tlb_remove_table_one(table);
1133                         return;
1134                 }
1135                 (*batch)->nr = 0;
1136         }
1137         (*batch)->tables[(*batch)->nr++] = table;
1138         if ((*batch)->nr == MAX_TABLE_BATCH)
1139                 tlb_flush_mmu(tlb);
1140 }
1141
1142 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1143 static inline void thp_split_vma(struct vm_area_struct *vma)
1144 {
1145         unsigned long addr;
1146
1147         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += PAGE_SIZE)
1148                 follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
1149 }
1150
1151 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
1152 {
1153         struct vm_area_struct *vma;
1154
1155         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
1156                 thp_split_vma(vma);
1157                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
1158                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1159         }
1160         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1161 }
1162 #else
1163 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
1164 {
1165 }
1166 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1167
1168 static unsigned long page_table_realloc_pmd(struct mmu_gather *tlb,
1169                                 struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
1170                                 unsigned long addr, unsigned long end)
1171 {
1172         unsigned long next, *table, *new;
1173         struct page *page;
1174         spinlock_t *ptl;
1175         pmd_t *pmd;
1176
1177         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1178         do {
1179                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1180 again:
1181                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
1182                         continue;
1183                 table = (unsigned long *) pmd_deref(*pmd);
1184                 page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1185                 if (page_table_with_pgste(page))
1186                         continue;
1187                 /* Allocate new page table with pgstes */
1188                 new = page_table_alloc_pgste(mm);
1189                 if (!new)
1190                         return -ENOMEM;
1191
1192                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1193                 if (likely((unsigned long *) pmd_deref(*pmd) == table)) {
1194                         /* Nuke pmd entry pointing to the "short" page table */
1195                         pmdp_flush_lazy(mm, addr, pmd);
1196                         pmd_clear(pmd);
1197                         /* Copy ptes from old table to new table */
1198                         memcpy(new, table, PAGE_SIZE/2);
1199                         clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE/2);
1200                         /* Establish new table */
1201                         pmd_populate(mm, pmd, (pte_t *) new);
1202                         /* Free old table with rcu, there might be a walker! */
1203                         page_table_free_rcu(tlb, table, addr);
1204                         new = NULL;
1205                 }
1206                 spin_unlock(ptl);
1207                 if (new) {
1208                         page_table_free_pgste(new);
1209                         goto again;
1210                 }
1211         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
1212
1213         return addr;
1214 }
1215
1216 static unsigned long page_table_realloc_pud(struct mmu_gather *tlb,
1217                                    struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
1218                                    unsigned long addr, unsigned long end)
1219 {
1220         unsigned long next;
1221         pud_t *pud;
1222
1223         pud = pud_offset(pgd, addr);
1224         do {
1225                 next = pud_addr_end(addr, end);
1226                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
1227                         continue;
1228                 next = page_table_realloc_pmd(tlb, mm, pud, addr, next);
1229                 if (unlikely(IS_ERR_VALUE(next)))
1230                         return next;
1231         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1232
1233         return addr;
1234 }
1235
1236 static unsigned long page_table_realloc(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm,
1237                                         unsigned long addr, unsigned long end)
1238 {
1239         unsigned long next;
1240         pgd_t *pgd;
1241
1242         pgd = pgd_offset(mm, addr);
1243         do {
1244                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1245                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
1246                         continue;
1247                 next = page_table_realloc_pud(tlb, mm, pgd, addr, next);
1248                 if (unlikely(IS_ERR_VALUE(next)))
1249                         return next;
1250         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1251
1252         return 0;
1253 }
1254
1255 /*
1256  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
1257  */
1258 int s390_enable_sie(void)
1259 {
1260         struct task_struct *tsk = current;
1261         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
1262         struct mmu_gather tlb;
1263
1264         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
1265         if (mm_has_pgste(tsk->mm))
1266                 return 0;
1267
1268         down_write(&mm->mmap_sem);
1269         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
1270         thp_split_mm(mm);
1271         /* Reallocate the page tables with pgstes */
1272         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, 0, TASK_SIZE);
1273         if (!page_table_realloc(&tlb, mm, 0, TASK_SIZE))
1274                 mm->context.has_pgste = 1;
1275         tlb_finish_mmu(&tlb, 0, TASK_SIZE);
1276         up_write(&mm->mmap_sem);
1277         return mm->context.has_pgste ? 0 : -ENOMEM;
1278 }
1279 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
1280
1281 /*
1282  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
1283  * keys with the default key.
1284  */
1285 static int __s390_enable_skey(pte_t *pte, unsigned long addr,
1286                               unsigned long next, struct mm_walk *walk)
1287 {
1288         unsigned long ptev;
1289         pgste_t pgste;
1290
1291         pgste = pgste_get_lock(pte);
1292         /*
1293          * Remove all zero page mappings,
1294          * after establishing a policy to forbid zero page mappings
1295          * following faults for that page will get fresh anonymous pages
1296          */
1297         if (is_zero_pfn(pte_pfn(*pte))) {
1298                 ptep_flush_direct(walk->mm, addr, pte);
1299                 pte_val(*pte) = _PAGE_INVALID;
1300         }
1301         /* Clear storage key */
1302         pgste_val(pgste) &= ~(PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT |
1303                               PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT);
1304         ptev = pte_val(*pte);
1305         if (!(ptev & _PAGE_INVALID) && (ptev & _PAGE_WRITE))
1306                 page_set_storage_key(ptev & PAGE_MASK, PAGE_DEFAULT_KEY, 1);
1307         pgste_set_unlock(pte, pgste);
1308         return 0;
1309 }
1310
1311 int s390_enable_skey(void)
1312 {
1313         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_enable_skey };
1314         struct mm_struct *mm = current->mm;
1315         struct vm_area_struct *vma;
1316         int rc = 0;
1317
1318         down_write(&mm->mmap_sem);
1319         if (mm_use_skey(mm))
1320                 goto out_up;
1321
1322         mm->context.use_skey = 1;
1323         for (vma = mm->mmap; vma; vma = vma->vm_next) {
1324                 if (ksm_madvise(vma, vma->vm_start, vma->vm_end,
1325                                 MADV_UNMERGEABLE, &vma->vm_flags)) {
1326                         mm->context.use_skey = 0;
1327                         rc = -ENOMEM;
1328                         goto out_up;
1329                 }
1330         }
1331         mm->def_flags &= ~VM_MERGEABLE;
1332
1333         walk.mm = mm;
1334         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
1335
1336 out_up:
1337         up_write(&mm->mmap_sem);
1338         return rc;
1339 }
1340 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
1341
1342 /*
1343  * Reset CMMA state, make all pages stable again.
1344  */
1345 static int __s390_reset_cmma(pte_t *pte, unsigned long addr,
1346                              unsigned long next, struct mm_walk *walk)
1347 {
1348         pgste_t pgste;
1349
1350         pgste = pgste_get_lock(pte);
1351         pgste_val(pgste) &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
1352         pgste_set_unlock(pte, pgste);
1353         return 0;
1354 }
1355
1356 void s390_reset_cmma(struct mm_struct *mm)
1357 {
1358         struct mm_walk walk = { .pte_entry = __s390_reset_cmma };
1359
1360         down_write(&mm->mmap_sem);
1361         walk.mm = mm;
1362         walk_page_range(0, TASK_SIZE, &walk);
1363         up_write(&mm->mmap_sem);
1364 }
1365 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_reset_cmma);
1366
1367 /*
1368  * Test and reset if a guest page is dirty
1369  */
1370 bool gmap_test_and_clear_dirty(unsigned long address, struct gmap *gmap)
1371 {
1372         pte_t *pte;
1373         spinlock_t *ptl;
1374         bool dirty = false;
1375
1376         pte = get_locked_pte(gmap->mm, address, &ptl);
1377         if (unlikely(!pte))
1378                 return false;
1379
1380         if (ptep_test_and_clear_user_dirty(gmap->mm, address, pte))
1381                 dirty = true;
1382
1383         spin_unlock(ptl);
1384         return dirty;
1385 }
1386 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_test_and_clear_dirty);
1387
1388 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1389 int pmdp_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1390                            pmd_t *pmdp)
1391 {
1392         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1393         /* No need to flush TLB
1394          * On s390 reference bits are in storage key and never in TLB */
1395         return pmdp_test_and_clear_young(vma, address, pmdp);
1396 }
1397
1398 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
1399                           unsigned long address, pmd_t *pmdp,
1400                           pmd_t entry, int dirty)
1401 {
1402         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1403
1404         entry = pmd_mkyoung(entry);
1405         if (dirty)
1406                 entry = pmd_mkdirty(entry);
1407         if (pmd_same(*pmdp, entry))
1408                 return 0;
1409         pmdp_invalidate(vma, address, pmdp);
1410         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmdp, entry);
1411         return 1;
1412 }
1413
1414 static void pmdp_splitting_flush_sync(void *arg)
1415 {
1416         /* Simply deliver the interrupt */
1417 }
1418
1419 void pmdp_splitting_flush(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1420                           pmd_t *pmdp)
1421 {
1422         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1423         if (!test_and_set_bit(_SEGMENT_ENTRY_SPLIT_BIT,
1424                               (unsigned long *) pmdp)) {
1425                 /* need to serialize against gup-fast (IRQ disabled) */
1426                 smp_call_function(pmdp_splitting_flush_sync, NULL, 1);
1427         }
1428 }
1429
1430 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
1431                                 pgtable_t pgtable)
1432 {
1433         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
1434
1435         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1436
1437         /* FIFO */
1438         if (!pmd_huge_pte(mm, pmdp))
1439                 INIT_LIST_HEAD(lh);
1440         else
1441                 list_add(lh, (struct list_head *) pmd_huge_pte(mm, pmdp));
1442         pmd_huge_pte(mm, pmdp) = pgtable;
1443 }
1444
1445 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
1446 {
1447         struct list_head *lh;
1448         pgtable_t pgtable;
1449         pte_t *ptep;
1450
1451         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1452
1453         /* FIFO */
1454         pgtable = pmd_huge_pte(mm, pmdp);
1455         lh = (struct list_head *) pgtable;
1456         if (list_empty(lh))
1457                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = NULL;
1458         else {
1459                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = (pgtable_t) lh->next;
1460                 list_del(lh);
1461         }
1462         ptep = (pte_t *) pgtable;
1463         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
1464         ptep++;
1465         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
1466         return pgtable;
1467 }
1468 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */