arch/x86/kvm/paging_tmpl.h

   1 /*
   2  * Kernel-based Virtual Machine driver for Linux
   3  *
   4  * This module enables machines with Intel VT-x extensions to run virtual
   5  * machines without emulation or binary translation.
   6  *
   7  * MMU support
   8  *
   9  * Copyright (C) 2006 Qumranet, Inc.
  10  * Copyright 2010 Red Hat, Inc. and/or its affiliates.
  11  *
  12  * Authors:
  13  *   Yaniv Kamay  <yaniv@qumranet.com>
  14  *   Avi Kivity   <avi@qumranet.com>
  15  *
  16  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
  17  * the COPYING file in the top-level directory.
  18  *
  19  */
  20
  21 /*
  22  * We need the mmu code to access both 32-bit and 64-bit guest ptes,
  23  * so the code in this file is compiled twice, once per pte size.
  24  */
  25
  26 #if PTTYPE == 64
  27         #define pt_element_t u64
  28         #define guest_walker guest_walker64
  29         #define FNAME(name) paging##64_##name
  30         #define PT_BASE_ADDR_MASK PT64_BASE_ADDR_MASK
  31         #define PT_LVL_ADDR_MASK(lvl) PT64_LVL_ADDR_MASK(lvl)
  32         #define PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl) PT64_LVL_OFFSET_MASK(lvl)
  33         #define PT_INDEX(addr, level) PT64_INDEX(addr, level)
  34         #define PT_LEVEL_BITS PT64_LEVEL_BITS
  35         #ifdef CONFIG_X86_64
  36         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 4
  37         #define CMPXCHG cmpxchg
  38         #else
  39         #define CMPXCHG cmpxchg64
  40         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 2
  41         #endif
  42 #elif PTTYPE == 32
  43         #define pt_element_t u32
  44         #define guest_walker guest_walker32
  45         #define FNAME(name) paging##32_##name
  46         #define PT_BASE_ADDR_MASK PT32_BASE_ADDR_MASK
  47         #define PT_LVL_ADDR_MASK(lvl) PT32_LVL_ADDR_MASK(lvl)
  48         #define PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl) PT32_LVL_OFFSET_MASK(lvl)
  49         #define PT_INDEX(addr, level) PT32_INDEX(addr, level)
  50         #define PT_LEVEL_BITS PT32_LEVEL_BITS
  51         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 2
  52         #define CMPXCHG cmpxchg
  53 #else
  54         #error Invalid PTTYPE value
  55 #endif
  56
  57 #define gpte_to_gfn_lvl FNAME(gpte_to_gfn_lvl)
  58 #define gpte_to_gfn(pte) gpte_to_gfn_lvl((pte), PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
  59
  60 /*
  61  * The guest_walker structure emulates the behavior of the hardware page
  62  * table walker.
  63  */
  64 struct guest_walker {
  65         int level;
  66         gfn_t table_gfn[PT_MAX_FULL_LEVELS];
  67         pt_element_t ptes[PT_MAX_FULL_LEVELS];
  68         pt_element_t prefetch_ptes[PTE_PREFETCH_NUM];
  69         gpa_t pte_gpa[PT_MAX_FULL_LEVELS];
  70         unsigned pt_access;
  71         unsigned pte_access;
  72         gfn_t gfn;
  73         struct x86_exception fault;
  74 };
  75
  76 static gfn_t gpte_to_gfn_lvl(pt_element_t gpte, int lvl)
  77 {
  78         return (gpte & PT_LVL_ADDR_MASK(lvl)) >> PAGE_SHIFT;
  79 }
  80
  81 static int FNAME(cmpxchg_gpte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
  82                                pt_element_t __user *ptep_user, unsigned index,
  83                                pt_element_t orig_pte, pt_element_t new_pte)
  84 {
  85         int npages;
  86         pt_element_t ret;
  87         pt_element_t *table;
  88         struct page *page;
  89
  90         npages = get_user_pages_fast((unsigned long)ptep_user, 1, 1, &page);
  91         /* Check if the user is doing something meaningless. */
  92         if (unlikely(npages != 1))
  93                 return -EFAULT;
  94
  95         table = kmap_atomic(page);
  96         ret = CMPXCHG(&table[index], orig_pte, new_pte);
  97         kunmap_atomic(table);
  98
  99         kvm_release_page_dirty(page);
 100
 101         return (ret != orig_pte);
 102 }
 103
 104 static bool FNAME(is_last_gpte)(struct guest_walker *walker,
 105                                 struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
 106                                 pt_element_t gpte)
 107 {
 108         if (walker->level == PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
 109                 return true;
 110
 111         if ((walker->level == PT_DIRECTORY_LEVEL) && is_large_pte(gpte) &&
 112             (PTTYPE == 64 || is_pse(vcpu)))
 113                 return true;
 114
 115         if ((walker->level == PT_PDPE_LEVEL) && is_large_pte(gpte) &&
 116             (mmu->root_level == PT64_ROOT_LEVEL))
 117                 return true;
 118
 119         return false;
 120 }
 121
 122 /*
 123  * Fetch a guest pte for a guest virtual address
 124  */
 125 static int FNAME(walk_addr_generic)(struct guest_walker *walker,
 126                                     struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
 127                                     gva_t addr, u32 access)
 128 {
 129         pt_element_t pte;
 130         pt_element_t __user *uninitialized_var(ptep_user);
 131         gfn_t table_gfn;
 132         unsigned index, pt_access, uninitialized_var(pte_access);
 133         gpa_t pte_gpa;
 134         bool eperm, last_gpte;
 135         int offset;
 136         const int write_fault = access & PFERR_WRITE_MASK;
 137         const int user_fault  = access & PFERR_USER_MASK;
 138         const int fetch_fault = access & PFERR_FETCH_MASK;
 139         u16 errcode = 0;
 140
 141         trace_kvm_mmu_pagetable_walk(addr, access);
 142 retry_walk:
 143         eperm = false;
 144         walker->level = mmu->root_level;
 145         pte           = mmu->get_cr3(vcpu);
 146
 147 #if PTTYPE == 64
 148         if (walker->level == PT32E_ROOT_LEVEL) {
 149                 pte = mmu->get_pdptr(vcpu, (addr >> 30) & 3);
 150                 trace_kvm_mmu_paging_element(pte, walker->level);
 151                 if (!is_present_gpte(pte))
 152                         goto error;
 153                 --walker->level;
 154         }
 155 #endif
 156         ASSERT((!is_long_mode(vcpu) && is_pae(vcpu)) ||
 157                (mmu->get_cr3(vcpu) & CR3_NONPAE_RESERVED_BITS) == 0);
 158
 159         pt_access = ACC_ALL;
 160
 161         for (;;) {
 162                 gfn_t real_gfn;
 163                 unsigned long host_addr;
 164
 165                 index = PT_INDEX(addr, walker->level);
 166
 167                 table_gfn = gpte_to_gfn(pte);
 168                 offset    = index * sizeof(pt_element_t);
 169                 pte_gpa   = gfn_to_gpa(table_gfn) + offset;
 170                 walker->table_gfn[walker->level - 1] = table_gfn;
 171                 walker->pte_gpa[walker->level - 1] = pte_gpa;
 172
 173                 real_gfn = mmu->translate_gpa(vcpu, gfn_to_gpa(table_gfn),
 174                                               PFERR_USER_MASK|PFERR_WRITE_MASK);
 175                 if (unlikely(real_gfn == UNMAPPED_GVA))
 176                         goto error;
 177                 real_gfn = gpa_to_gfn(real_gfn);
 178
 179                 host_addr = gfn_to_hva(vcpu->kvm, real_gfn);
 180                 if (unlikely(kvm_is_error_hva(host_addr)))
 181                         goto error;
 182
 183                 ptep_user = (pt_element_t __user *)((void *)host_addr + offset);
 184                 if (unlikely(__copy_from_user(&pte, ptep_user, sizeof(pte))))
 185                         goto error;
 186
 187                 trace_kvm_mmu_paging_element(pte, walker->level);
 188
 189                 if (unlikely(!is_present_gpte(pte)))
 190                         goto error;
 191
 192                 if (unlikely(is_rsvd_bits_set(&vcpu->arch.mmu, pte,
 193                                               walker->level))) {
 194                         errcode |= PFERR_RSVD_MASK | PFERR_PRESENT_MASK;
 195                         goto error;
 196                 }
 197
 198                 if (!check_write_user_access(vcpu, write_fault, user_fault,
 199                                           pte))
 200                         eperm = true;
 201
 202 #if PTTYPE == 64
 203                 if (unlikely(fetch_fault && (pte & PT64_NX_MASK)))
 204                         eperm = true;
 205 #endif
 206
 207                 last_gpte = FNAME(is_last_gpte)(walker, vcpu, mmu, pte);
 208                 if (last_gpte) {
 209                         pte_access = pt_access & gpte_access(vcpu, pte);
 210                         /* check if the kernel is fetching from user page */
 211                         if (unlikely(pte_access & PT_USER_MASK) &&
 212                             kvm_read_cr4_bits(vcpu, X86_CR4_SMEP))
 213                                 if (fetch_fault && !user_fault)
 214                                         eperm = true;
 215                 }
 216
 217                 if (!eperm && unlikely(!(pte & PT_ACCESSED_MASK))) {
 218                         int ret;
 219                         trace_kvm_mmu_set_accessed_bit(table_gfn, index,
 220                                                        sizeof(pte));
 221                         ret = FNAME(cmpxchg_gpte)(vcpu, mmu, ptep_user, index,
 222                                                   pte, pte|PT_ACCESSED_MASK);
 223                         if (unlikely(ret < 0))
 224                                 goto error;
 225                         else if (ret)
 226                                 goto retry_walk;
 227
 228                         mark_page_dirty(vcpu->kvm, table_gfn);
 229                         pte |= PT_ACCESSED_MASK;
 230                 }
 231
 232                 walker->ptes[walker->level - 1] = pte;
 233
 234                 if (last_gpte) {
 235                         int lvl = walker->level;
 236                         gpa_t real_gpa;
 237                         gfn_t gfn;
 238                         u32 ac;
 239
 240                         gfn = gpte_to_gfn_lvl(pte, lvl);
 241                         gfn += (addr & PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl)) >> PAGE_SHIFT;
 242
 243                         if (PTTYPE == 32 &&
 244                             walker->level == PT_DIRECTORY_LEVEL &&
 245                             is_cpuid_PSE36())
 246                                 gfn += pse36_gfn_delta(pte);
 247
 248                         ac = write_fault | fetch_fault | user_fault;
 249
 250                         real_gpa = mmu->translate_gpa(vcpu, gfn_to_gpa(gfn),
 251                                                       ac);
 252                         if (real_gpa == UNMAPPED_GVA)
 253                                 return 0;
 254
 255                         walker->gfn = real_gpa >> PAGE_SHIFT;
 256
 257                         break;
 258                 }
 259
 260                 pt_access &= gpte_access(vcpu, pte);
 261                 --walker->level;
 262         }
 263
 264         if (unlikely(eperm)) {
 265                 errcode |= PFERR_PRESENT_MASK;
 266                 goto error;
 267         }
 268
 269         if (!write_fault)
 270                 protect_clean_gpte(&pte_access, pte);
 271         else if (unlikely(!is_dirty_gpte(pte))) {
 272                 int ret;
 273
 274                 trace_kvm_mmu_set_dirty_bit(table_gfn, index, sizeof(pte));
 275                 ret = FNAME(cmpxchg_gpte)(vcpu, mmu, ptep_user, index,
 276                                           pte, pte|PT_DIRTY_MASK);
 277                 if (unlikely(ret < 0))
 278                         goto error;
 279                 else if (ret)
 280                         goto retry_walk;
 281
 282                 mark_page_dirty(vcpu->kvm, table_gfn);
 283                 pte |= PT_DIRTY_MASK;
 284                 walker->ptes[walker->level - 1] = pte;
 285         }
 286
 287         walker->pt_access = pt_access;
 288         walker->pte_access = pte_access;
 289         pgprintk("%s: pte %llx pte_access %x pt_access %x\n",
 290                  __func__, (u64)pte, pte_access, pt_access);
 291         return 1;
 292
 293 error:
 294         errcode |= write_fault | user_fault;
 295         if (fetch_fault && (mmu->nx ||
 296                             kvm_read_cr4_bits(vcpu, X86_CR4_SMEP)))
 297                 errcode |= PFERR_FETCH_MASK;
 298
 299         walker->fault.vector = PF_VECTOR;
 300         walker->fault.error_code_valid = true;
 301         walker->fault.error_code = errcode;
 302         walker->fault.address = addr;
 303         walker->fault.nested_page_fault = mmu != vcpu->arch.walk_mmu;
 304
 305         trace_kvm_mmu_walker_error(walker->fault.error_code);
 306         return 0;
 307 }
 308
 309 static int FNAME(walk_addr)(struct guest_walker *walker,
 310                             struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr, u32 access)
 311 {
 312         return FNAME(walk_addr_generic)(walker, vcpu, &vcpu->arch.mmu, addr,
 313                                         access);
 314 }
 315
 316 static int FNAME(walk_addr_nested)(struct guest_walker *walker,
 317                                    struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
 318                                    u32 access)
 319 {
 320         return FNAME(walk_addr_generic)(walker, vcpu, &vcpu->arch.nested_mmu,
 321                                         addr, access);
 322 }
 323
 324 static bool FNAME(prefetch_invalid_gpte)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 325                                     struct kvm_mmu_page *sp, u64 *spte,
 326                                     pt_element_t gpte)
 327 {
 328         if (is_rsvd_bits_set(&vcpu->arch.mmu, gpte, PT_PAGE_TABLE_LEVEL))
 329                 goto no_present;
 330
 331         if (!is_present_gpte(gpte))
 332                 goto no_present;
 333
 334         if (!(gpte & PT_ACCESSED_MASK))
 335                 goto no_present;
 336
 337         return false;
 338
 339 no_present:
 340         drop_spte(vcpu->kvm, spte);
 341         return true;
 342 }
 343
 344 static void FNAME(update_pte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp,
 345                               u64 *spte, const void *pte)
 346 {
 347         pt_element_t gpte;
 348         unsigned pte_access;
 349         pfn_t pfn;
 350
 351         gpte = *(const pt_element_t *)pte;
 352         if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, spte, gpte))
 353                 return;
 354
 355         pgprintk("%s: gpte %llx spte %p\n", __func__, (u64)gpte, spte);
 356         pte_access = sp->role.access & gpte_access(vcpu, gpte);
 357         protect_clean_gpte(&pte_access, gpte);
 358         pfn = gfn_to_pfn_atomic(vcpu->kvm, gpte_to_gfn(gpte));
 359         if (mmu_invalid_pfn(pfn))
 360                 return;
 361
 362         /*
 363          * we call mmu_set_spte() with host_writable = true because that
 364          * vcpu->arch.update_pte.pfn was fetched from get_user_pages(write = 1).
 365          */
 366         mmu_set_spte(vcpu, spte, sp->role.access, pte_access, 0, 0,
 367                      NULL, PT_PAGE_TABLE_LEVEL,
 368                      gpte_to_gfn(gpte), pfn, true, true);
 369 }
 370
 371 static bool FNAME(gpte_changed)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 372                                 struct guest_walker *gw, int level)
 373 {
 374         pt_element_t curr_pte;
 375         gpa_t base_gpa, pte_gpa = gw->pte_gpa[level - 1];
 376         u64 mask;
 377         int r, index;
 378
 379         if (level == PT_PAGE_TABLE_LEVEL) {
 380                 mask = PTE_PREFETCH_NUM * sizeof(pt_element_t) - 1;
 381                 base_gpa = pte_gpa & ~mask;
 382                 index = (pte_gpa - base_gpa) / sizeof(pt_element_t);
 383
 384                 r = kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, base_gpa,
 385                                 gw->prefetch_ptes, sizeof(gw->prefetch_ptes));
 386                 curr_pte = gw->prefetch_ptes[index];
 387         } else
 388                 r = kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa,
 389                                   &curr_pte, sizeof(curr_pte));
 390
 391         return r || curr_pte != gw->ptes[level - 1];
 392 }
 393
 394 static void FNAME(pte_prefetch)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct guest_walker *gw,
 395                                 u64 *sptep)
 396 {
 397         struct kvm_mmu_page *sp;
 398         pt_element_t *gptep = gw->prefetch_ptes;
 399         u64 *spte;
 400         int i;
 401
 402         sp = page_header(__pa(sptep));
 403
 404         if (sp->role.level > PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
 405                 return;
 406
 407         if (sp->role.direct)
 408                 return __direct_pte_prefetch(vcpu, sp, sptep);
 409
 410         i = (sptep - sp->spt) & ~(PTE_PREFETCH_NUM - 1);
 411         spte = sp->spt + i;
 412
 413         for (i = 0; i < PTE_PREFETCH_NUM; i++, spte++) {
 414                 pt_element_t gpte;
 415                 unsigned pte_access;
 416                 gfn_t gfn;
 417                 pfn_t pfn;
 418
 419                 if (spte == sptep)
 420                         continue;
 421
 422                 if (is_shadow_present_pte(*spte))
 423                         continue;
 424
 425                 gpte = gptep[i];
 426
 427                 if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, spte, gpte))
 428                         continue;
 429
 430                 pte_access = sp->role.access & gpte_access(vcpu, gpte);
 431                 protect_clean_gpte(&pte_access, gpte);
 432                 gfn = gpte_to_gfn(gpte);
 433                 pfn = pte_prefetch_gfn_to_pfn(vcpu, gfn,
 434                                       pte_access & ACC_WRITE_MASK);
 435                 if (mmu_invalid_pfn(pfn))
 436                         break;
 437
 438                 mmu_set_spte(vcpu, spte, sp->role.access, pte_access, 0, 0,
 439                              NULL, PT_PAGE_TABLE_LEVEL, gfn,
 440                              pfn, true, true);
 441         }
 442 }
 443
 444 /*
 445  * Fetch a shadow pte for a specific level in the paging hierarchy.
 446  */
 447 static u64 *FNAME(fetch)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
 448                          struct guest_walker *gw,
 449                          int user_fault, int write_fault, int hlevel,
 450                          int *emulate, pfn_t pfn, bool map_writable,
 451                          bool prefault)
 452 {
 453         unsigned access = gw->pt_access;
 454         struct kvm_mmu_page *sp = NULL;
 455         int top_level;
 456         unsigned direct_access;
 457         struct kvm_shadow_walk_iterator it;
 458
 459         if (!is_present_gpte(gw->ptes[gw->level - 1]))
 460                 return NULL;
 461
 462         direct_access = gw->pte_access;
 463
 464         top_level = vcpu->arch.mmu.root_level;
 465         if (top_level == PT32E_ROOT_LEVEL)
 466                 top_level = PT32_ROOT_LEVEL;
 467         /*
 468          * Verify that the top-level gpte is still there.  Since the page
 469          * is a root page, it is either write protected (and cannot be
 470          * changed from now on) or it is invalid (in which case, we don't
 471          * really care if it changes underneath us after this point).
 472          */
 473         if (FNAME(gpte_changed)(vcpu, gw, top_level))
 474                 goto out_gpte_changed;
 475
 476         for (shadow_walk_init(&it, vcpu, addr);
 477              shadow_walk_okay(&it) && it.level > gw->level;
 478              shadow_walk_next(&it)) {
 479                 gfn_t table_gfn;
 480
 481                 clear_sp_write_flooding_count(it.sptep);
 482                 drop_large_spte(vcpu, it.sptep);
 483
 484                 sp = NULL;
 485                 if (!is_shadow_present_pte(*it.sptep)) {
 486                         table_gfn = gw->table_gfn[it.level - 2];
 487                         sp = kvm_mmu_get_page(vcpu, table_gfn, addr, it.level-1,
 488                                               false, access, it.sptep);
 489                 }
 490
 491                 /*
 492                  * Verify that the gpte in the page we've just write
 493                  * protected is still there.
 494                  */
 495                 if (FNAME(gpte_changed)(vcpu, gw, it.level - 1))
 496                         goto out_gpte_changed;
 497
 498                 if (sp)
 499                         link_shadow_page(it.sptep, sp);
 500         }
 501
 502         for (;
 503              shadow_walk_okay(&it) && it.level > hlevel;
 504              shadow_walk_next(&it)) {
 505                 gfn_t direct_gfn;
 506
 507                 clear_sp_write_flooding_count(it.sptep);
 508                 validate_direct_spte(vcpu, it.sptep, direct_access);
 509
 510                 drop_large_spte(vcpu, it.sptep);
 511
 512                 if (is_shadow_present_pte(*it.sptep))
 513                         continue;
 514
 515                 direct_gfn = gw->gfn & ~(KVM_PAGES_PER_HPAGE(it.level) - 1);
 516
 517                 sp = kvm_mmu_get_page(vcpu, direct_gfn, addr, it.level-1,
 518                                       true, direct_access, it.sptep);
 519                 link_shadow_page(it.sptep, sp);
 520         }
 521
 522         clear_sp_write_flooding_count(it.sptep);
 523         mmu_set_spte(vcpu, it.sptep, access, gw->pte_access,
 524                      user_fault, write_fault, emulate, it.level,
 525                      gw->gfn, pfn, prefault, map_writable);
 526         FNAME(pte_prefetch)(vcpu, gw, it.sptep);
 527
 528         return it.sptep;
 529
 530 out_gpte_changed:
 531         if (sp)
 532                 kvm_mmu_put_page(sp, it.sptep);
 533         kvm_release_pfn_clean(pfn);
 534         return NULL;
 535 }
 536
 537 /*
 538  * Page fault handler.  There are several causes for a page fault:
 539  *   - there is no shadow pte for the guest pte
 540  *   - write access through a shadow pte marked read only so that we can set
 541  *     the dirty bit
 542  *   - write access to a shadow pte marked read only so we can update the page
 543  *     dirty bitmap, when userspace requests it
 544  *   - mmio access; in this case we will never install a present shadow pte
 545  *   - normal guest page fault due to the guest pte marked not present, not
 546  *     writable, or not executable
 547  *
 548  *  Returns: 1 if we need to emulate the instruction, 0 otherwise, or
 549  *           a negative value on error.
 550  */
 551 static int FNAME(page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr, u32 error_code,
 552                              bool prefault)
 553 {
 554         int write_fault = error_code & PFERR_WRITE_MASK;
 555         int user_fault = error_code & PFERR_USER_MASK;
 556         struct guest_walker walker;
 557         u64 *sptep;
 558         int emulate = 0;
 559         int r;
 560         pfn_t pfn;
 561         int level = PT_PAGE_TABLE_LEVEL;
 562         int force_pt_level;
 563         unsigned long mmu_seq;
 564         bool map_writable;
 565
 566         pgprintk("%s: addr %lx err %x\n", __func__, addr, error_code);
 567
 568         if (unlikely(error_code & PFERR_RSVD_MASK))
 569                 return handle_mmio_page_fault(vcpu, addr, error_code,
 570                                               mmu_is_nested(vcpu));
 571
 572         r = mmu_topup_memory_caches(vcpu);
 573         if (r)
 574                 return r;
 575
 576         /*
 577          * Look up the guest pte for the faulting address.
 578          */
 579         r = FNAME(walk_addr)(&walker, vcpu, addr, error_code);
 580
 581         /*
 582          * The page is not mapped by the guest.  Let the guest handle it.
 583          */
 584         if (!r) {
 585                 pgprintk("%s: guest page fault\n", __func__);
 586                 if (!prefault)
 587                         inject_page_fault(vcpu, &walker.fault);
 588
 589                 return 0;
 590         }
 591
 592         if (walker.level >= PT_DIRECTORY_LEVEL)
 593                 force_pt_level = mapping_level_dirty_bitmap(vcpu, walker.gfn);
 594         else
 595                 force_pt_level = 1;
 596         if (!force_pt_level) {
 597                 level = min(walker.level, mapping_level(vcpu, walker.gfn));
 598                 walker.gfn = walker.gfn & ~(KVM_PAGES_PER_HPAGE(level) - 1);
 599         }
 600
 601         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
 602         smp_rmb();
 603
 604         if (try_async_pf(vcpu, prefault, walker.gfn, addr, &pfn, write_fault,
 605                          &map_writable))
 606                 return 0;
 607
 608         if (handle_abnormal_pfn(vcpu, mmu_is_nested(vcpu) ? 0 : addr,
 609                                 walker.gfn, pfn, walker.pte_access, &r))
 610                 return r;
 611
 612         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 613         if (mmu_notifier_retry(vcpu, mmu_seq))
 614                 goto out_unlock;
 615
 616         kvm_mmu_audit(vcpu, AUDIT_PRE_PAGE_FAULT);
 617         kvm_mmu_free_some_pages(vcpu);
 618         if (!force_pt_level)
 619                 transparent_hugepage_adjust(vcpu, &walker.gfn, &pfn, &level);
 620         sptep = FNAME(fetch)(vcpu, addr, &walker, user_fault, write_fault,
 621                              level, &emulate, pfn, map_writable, prefault);
 622         (void)sptep;
 623         pgprintk("%s: shadow pte %p %llx emulate %d\n", __func__,
 624                  sptep, *sptep, emulate);
 625
 626         ++vcpu->stat.pf_fixed;
 627         kvm_mmu_audit(vcpu, AUDIT_POST_PAGE_FAULT);
 628         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 629
 630         return emulate;
 631
 632 out_unlock:
 633         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 634         kvm_release_pfn_clean(pfn);
 635         return 0;
 636 }
 637
 638 static gpa_t FNAME(get_level1_sp_gpa)(struct kvm_mmu_page *sp)
 639 {
 640         int offset = 0;
 641
 642         WARN_ON(sp->role.level != PT_PAGE_TABLE_LEVEL);
 643
 644         if (PTTYPE == 32)
 645                 offset = sp->role.quadrant << PT64_LEVEL_BITS;
 646
 647         return gfn_to_gpa(sp->gfn) + offset * sizeof(pt_element_t);
 648 }
 649
 650 static void FNAME(invlpg)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva)
 651 {
 652         struct kvm_shadow_walk_iterator iterator;
 653         struct kvm_mmu_page *sp;
 654         int level;
 655         u64 *sptep;
 656
 657         vcpu_clear_mmio_info(vcpu, gva);
 658
 659         /*
 660          * No need to check return value here, rmap_can_add() can
 661          * help us to skip pte prefetch later.
 662          */
 663         mmu_topup_memory_caches(vcpu);
 664
 665         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 666         for_each_shadow_entry(vcpu, gva, iterator) {
 667                 level = iterator.level;
 668                 sptep = iterator.sptep;
 669
 670                 sp = page_header(__pa(sptep));
 671                 if (is_last_spte(*sptep, level)) {
 672                         pt_element_t gpte;
 673                         gpa_t pte_gpa;
 674
 675                         if (!sp->unsync)
 676                                 break;
 677
 678                         pte_gpa = FNAME(get_level1_sp_gpa)(sp);
 679                         pte_gpa += (sptep - sp->spt) * sizeof(pt_element_t);
 680
 681                         if (mmu_page_zap_pte(vcpu->kvm, sp, sptep))
 682                                 kvm_flush_remote_tlbs(vcpu->kvm);
 683
 684                         if (!rmap_can_add(vcpu))
 685                                 break;
 686
 687                         if (kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa, &gpte,
 688                                                   sizeof(pt_element_t)))
 689                                 break;
 690
 691                         FNAME(update_pte)(vcpu, sp, sptep, &gpte);
 692                 }
 693
 694                 if (!is_shadow_present_pte(*sptep) || !sp->unsync_children)
 695                         break;
 696         }
 697         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 698 }
 699
 700 static gpa_t FNAME(gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t vaddr, u32 access,
 701                                struct x86_exception *exception)
 702 {
 703         struct guest_walker walker;
 704         gpa_t gpa = UNMAPPED_GVA;
 705         int r;
 706
 707         r = FNAME(walk_addr)(&walker, vcpu, vaddr, access);
 708
 709         if (r) {
 710                 gpa = gfn_to_gpa(walker.gfn);
 711                 gpa |= vaddr & ~PAGE_MASK;
 712         } else if (exception)
 713                 *exception = walker.fault;
 714
 715         return gpa;
 716 }
 717
 718 static gpa_t FNAME(gva_to_gpa_nested)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t vaddr,
 719                                       u32 access,
 720                                       struct x86_exception *exception)
 721 {
 722         struct guest_walker walker;
 723         gpa_t gpa = UNMAPPED_GVA;
 724         int r;
 725
 726         r = FNAME(walk_addr_nested)(&walker, vcpu, vaddr, access);
 727
 728         if (r) {
 729                 gpa = gfn_to_gpa(walker.gfn);
 730                 gpa |= vaddr & ~PAGE_MASK;
 731         } else if (exception)
 732                 *exception = walker.fault;
 733
 734         return gpa;
 735 }
 736
 737 /*
 738  * Using the cached information from sp->gfns is safe because:
 739  * - The spte has a reference to the struct page, so the pfn for a given gfn
 740  *   can't change unless all sptes pointing to it are nuked first.
 741  *
 742  * Note:
 743  *   We should flush all tlbs if spte is dropped even though guest is
 744  *   responsible for it. Since if we don't, kvm_mmu_notifier_invalidate_page
 745  *   and kvm_mmu_notifier_invalidate_range_start detect the mapping page isn't
 746  *   used by guest then tlbs are not flushed, so guest is allowed to access the
 747  *   freed pages.
 748  *   And we increase kvm->tlbs_dirty to delay tlbs flush in this case.
 749  */
 750 static int FNAME(sync_page)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp)
 751 {
 752         int i, nr_present = 0;
 753         bool host_writable;
 754         gpa_t first_pte_gpa;
 755
 756         /* direct kvm_mmu_page can not be unsync. */
 757         BUG_ON(sp->role.direct);
 758
 759         first_pte_gpa = FNAME(get_level1_sp_gpa)(sp);
 760
 761         for (i = 0; i < PT64_ENT_PER_PAGE; i++) {
 762                 unsigned pte_access;
 763                 pt_element_t gpte;
 764                 gpa_t pte_gpa;
 765                 gfn_t gfn;
 766
 767                 if (!sp->spt[i])
 768                         continue;
 769
 770                 pte_gpa = first_pte_gpa + i * sizeof(pt_element_t);
 771
 772                 if (kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa, &gpte,
 773                                           sizeof(pt_element_t)))
 774                         return -EINVAL;
 775
 776                 if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, &sp->spt[i], gpte)) {
 777                         vcpu->kvm->tlbs_dirty++;
 778                         continue;
 779                 }
 780
 781                 gfn = gpte_to_gfn(gpte);
 782                 pte_access = sp->role.access;
 783                 pte_access &= gpte_access(vcpu, gpte);
 784                 protect_clean_gpte(&pte_access, gpte);
 785
 786                 if (sync_mmio_spte(&sp->spt[i], gfn, pte_access, &nr_present))
 787                         continue;
 788
 789                 if (gfn != sp->gfns[i]) {
 790                         drop_spte(vcpu->kvm, &sp->spt[i]);
 791                         vcpu->kvm->tlbs_dirty++;
 792                         continue;
 793                 }
 794
 795                 nr_present++;
 796
 797                 host_writable = sp->spt[i] & SPTE_HOST_WRITEABLE;
 798
 799                 set_spte(vcpu, &sp->spt[i], pte_access, 0, 0,
 800                          PT_PAGE_TABLE_LEVEL, gfn,
 801                          spte_to_pfn(sp->spt[i]), true, false,
 802                          host_writable);
 803         }
 804
 805         return !nr_present;
 806 }
 807
 808 #undef pt_element_t
 809 #undef guest_walker
 810 #undef FNAME
 811 #undef PT_BASE_ADDR_MASK
 812 #undef PT_INDEX
 813 #undef PT_LVL_ADDR_MASK
 814 #undef PT_LVL_OFFSET_MASK
 815 #undef PT_LEVEL_BITS
 816 #undef PT_MAX_FULL_LEVELS
 817 #undef gpte_to_gfn
 818 #undef gpte_to_gfn_lvl
 819 #undef CMPXCHG