KVM: SVM: Rename vmplX_ssp -> plX_ssp
[linux-2.6-block.git] / drivers / iommu / intel / pasid.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * intel-pasid.c - PASID idr, table and entry manipulation
4  *
5  * Copyright (C) 2018 Intel Corporation
6  *
7  * Author: Lu Baolu <baolu.lu@linux.intel.com>
8  */
9
10 #define pr_fmt(fmt)     "DMAR: " fmt
11
12 #include <linux/bitops.h>
13 #include <linux/cpufeature.h>
14 #include <linux/dmar.h>
15 #include <linux/iommu.h>
16 #include <linux/memory.h>
17 #include <linux/pci.h>
18 #include <linux/pci-ats.h>
19 #include <linux/spinlock.h>
20
21 #include "iommu.h"
22 #include "pasid.h"
23
24 /*
25  * Intel IOMMU system wide PASID name space:
26  */
27 u32 intel_pasid_max_id = PASID_MAX;
28
29 /*
30  * Per device pasid table management:
31  */
32
33 /*
34  * Allocate a pasid table for @dev. It should be called in a
35  * single-thread context.
36  */
37 int intel_pasid_alloc_table(struct device *dev)
38 {
39         struct device_domain_info *info;
40         struct pasid_table *pasid_table;
41         struct page *pages;
42         u32 max_pasid = 0;
43         int order, size;
44
45         might_sleep();
46         info = dev_iommu_priv_get(dev);
47         if (WARN_ON(!info || !dev_is_pci(dev)))
48                 return -ENODEV;
49         if (WARN_ON(info->pasid_table))
50                 return -EEXIST;
51
52         pasid_table = kzalloc(sizeof(*pasid_table), GFP_KERNEL);
53         if (!pasid_table)
54                 return -ENOMEM;
55
56         if (info->pasid_supported)
57                 max_pasid = min_t(u32, pci_max_pasids(to_pci_dev(dev)),
58                                   intel_pasid_max_id);
59
60         size = max_pasid >> (PASID_PDE_SHIFT - 3);
61         order = size ? get_order(size) : 0;
62         pages = alloc_pages_node(info->iommu->node,
63                                  GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, order);
64         if (!pages) {
65                 kfree(pasid_table);
66                 return -ENOMEM;
67         }
68
69         pasid_table->table = page_address(pages);
70         pasid_table->order = order;
71         pasid_table->max_pasid = 1 << (order + PAGE_SHIFT + 3);
72         info->pasid_table = pasid_table;
73
74         if (!ecap_coherent(info->iommu->ecap))
75                 clflush_cache_range(pasid_table->table, (1 << order) * PAGE_SIZE);
76
77         return 0;
78 }
79
80 void intel_pasid_free_table(struct device *dev)
81 {
82         struct device_domain_info *info;
83         struct pasid_table *pasid_table;
84         struct pasid_dir_entry *dir;
85         struct pasid_entry *table;
86         int i, max_pde;
87
88         info = dev_iommu_priv_get(dev);
89         if (!info || !dev_is_pci(dev) || !info->pasid_table)
90                 return;
91
92         pasid_table = info->pasid_table;
93         info->pasid_table = NULL;
94
95         /* Free scalable mode PASID directory tables: */
96         dir = pasid_table->table;
97         max_pde = pasid_table->max_pasid >> PASID_PDE_SHIFT;
98         for (i = 0; i < max_pde; i++) {
99                 table = get_pasid_table_from_pde(&dir[i]);
100                 free_pgtable_page(table);
101         }
102
103         free_pages((unsigned long)pasid_table->table, pasid_table->order);
104         kfree(pasid_table);
105 }
106
107 struct pasid_table *intel_pasid_get_table(struct device *dev)
108 {
109         struct device_domain_info *info;
110
111         info = dev_iommu_priv_get(dev);
112         if (!info)
113                 return NULL;
114
115         return info->pasid_table;
116 }
117
118 static int intel_pasid_get_dev_max_id(struct device *dev)
119 {
120         struct device_domain_info *info;
121
122         info = dev_iommu_priv_get(dev);
123         if (!info || !info->pasid_table)
124                 return 0;
125
126         return info->pasid_table->max_pasid;
127 }
128
129 static struct pasid_entry *intel_pasid_get_entry(struct device *dev, u32 pasid)
130 {
131         struct device_domain_info *info;
132         struct pasid_table *pasid_table;
133         struct pasid_dir_entry *dir;
134         struct pasid_entry *entries;
135         int dir_index, index;
136
137         pasid_table = intel_pasid_get_table(dev);
138         if (WARN_ON(!pasid_table || pasid >= intel_pasid_get_dev_max_id(dev)))
139                 return NULL;
140
141         dir = pasid_table->table;
142         info = dev_iommu_priv_get(dev);
143         dir_index = pasid >> PASID_PDE_SHIFT;
144         index = pasid & PASID_PTE_MASK;
145
146 retry:
147         entries = get_pasid_table_from_pde(&dir[dir_index]);
148         if (!entries) {
149                 entries = alloc_pgtable_page(info->iommu->node, GFP_ATOMIC);
150                 if (!entries)
151                         return NULL;
152
153                 /*
154                  * The pasid directory table entry won't be freed after
155                  * allocation. No worry about the race with free and
156                  * clear. However, this entry might be populated by others
157                  * while we are preparing it. Use theirs with a retry.
158                  */
159                 if (cmpxchg64(&dir[dir_index].val, 0ULL,
160                               (u64)virt_to_phys(entries) | PASID_PTE_PRESENT)) {
161                         free_pgtable_page(entries);
162                         goto retry;
163                 }
164                 if (!ecap_coherent(info->iommu->ecap)) {
165                         clflush_cache_range(entries, VTD_PAGE_SIZE);
166                         clflush_cache_range(&dir[dir_index].val, sizeof(*dir));
167                 }
168         }
169
170         return &entries[index];
171 }
172
173 /*
174  * Interfaces for PASID table entry manipulation:
175  */
176 static void
177 intel_pasid_clear_entry(struct device *dev, u32 pasid, bool fault_ignore)
178 {
179         struct pasid_entry *pe;
180
181         pe = intel_pasid_get_entry(dev, pasid);
182         if (WARN_ON(!pe))
183                 return;
184
185         if (fault_ignore && pasid_pte_is_present(pe))
186                 pasid_clear_entry_with_fpd(pe);
187         else
188                 pasid_clear_entry(pe);
189 }
190
191 static void
192 pasid_cache_invalidation_with_pasid(struct intel_iommu *iommu,
193                                     u16 did, u32 pasid)
194 {
195         struct qi_desc desc;
196
197         desc.qw0 = QI_PC_DID(did) | QI_PC_GRAN(QI_PC_PASID_SEL) |
198                 QI_PC_PASID(pasid) | QI_PC_TYPE;
199         desc.qw1 = 0;
200         desc.qw2 = 0;
201         desc.qw3 = 0;
202
203         qi_submit_sync(iommu, &desc, 1, 0);
204 }
205
206 static void
207 devtlb_invalidation_with_pasid(struct intel_iommu *iommu,
208                                struct device *dev, u32 pasid)
209 {
210         struct device_domain_info *info;
211         u16 sid, qdep, pfsid;
212
213         info = dev_iommu_priv_get(dev);
214         if (!info || !info->ats_enabled)
215                 return;
216
217         sid = info->bus << 8 | info->devfn;
218         qdep = info->ats_qdep;
219         pfsid = info->pfsid;
220
221         /*
222          * When PASID 0 is used, it indicates RID2PASID(DMA request w/o PASID),
223          * devTLB flush w/o PASID should be used. For non-zero PASID under
224          * SVA usage, device could do DMA with multiple PASIDs. It is more
225          * efficient to flush devTLB specific to the PASID.
226          */
227         if (pasid == IOMMU_NO_PASID)
228                 qi_flush_dev_iotlb(iommu, sid, pfsid, qdep, 0, 64 - VTD_PAGE_SHIFT);
229         else
230                 qi_flush_dev_iotlb_pasid(iommu, sid, pfsid, pasid, qdep, 0, 64 - VTD_PAGE_SHIFT);
231 }
232
233 void intel_pasid_tear_down_entry(struct intel_iommu *iommu, struct device *dev,
234                                  u32 pasid, bool fault_ignore)
235 {
236         struct pasid_entry *pte;
237         u16 did, pgtt;
238
239         spin_lock(&iommu->lock);
240         pte = intel_pasid_get_entry(dev, pasid);
241         if (WARN_ON(!pte) || !pasid_pte_is_present(pte)) {
242                 spin_unlock(&iommu->lock);
243                 return;
244         }
245
246         did = pasid_get_domain_id(pte);
247         pgtt = pasid_pte_get_pgtt(pte);
248         intel_pasid_clear_entry(dev, pasid, fault_ignore);
249         spin_unlock(&iommu->lock);
250
251         if (!ecap_coherent(iommu->ecap))
252                 clflush_cache_range(pte, sizeof(*pte));
253
254         pasid_cache_invalidation_with_pasid(iommu, did, pasid);
255
256         if (pgtt == PASID_ENTRY_PGTT_PT || pgtt == PASID_ENTRY_PGTT_FL_ONLY)
257                 qi_flush_piotlb(iommu, did, pasid, 0, -1, 0);
258         else
259                 iommu->flush.flush_iotlb(iommu, did, 0, 0, DMA_TLB_DSI_FLUSH);
260
261         /* Device IOTLB doesn't need to be flushed in caching mode. */
262         if (!cap_caching_mode(iommu->cap))
263                 devtlb_invalidation_with_pasid(iommu, dev, pasid);
264 }
265
266 /*
267  * This function flushes cache for a newly setup pasid table entry.
268  * Caller of it should not modify the in-use pasid table entries.
269  */
270 static void pasid_flush_caches(struct intel_iommu *iommu,
271                                 struct pasid_entry *pte,
272                                u32 pasid, u16 did)
273 {
274         if (!ecap_coherent(iommu->ecap))
275                 clflush_cache_range(pte, sizeof(*pte));
276
277         if (cap_caching_mode(iommu->cap)) {
278                 pasid_cache_invalidation_with_pasid(iommu, did, pasid);
279                 qi_flush_piotlb(iommu, did, pasid, 0, -1, 0);
280         } else {
281                 iommu_flush_write_buffer(iommu);
282         }
283 }
284
285 /*
286  * Set up the scalable mode pasid table entry for first only
287  * translation type.
288  */
289 int intel_pasid_setup_first_level(struct intel_iommu *iommu,
290                                   struct device *dev, pgd_t *pgd,
291                                   u32 pasid, u16 did, int flags)
292 {
293         struct pasid_entry *pte;
294
295         if (!ecap_flts(iommu->ecap)) {
296                 pr_err("No first level translation support on %s\n",
297                        iommu->name);
298                 return -EINVAL;
299         }
300
301         if ((flags & PASID_FLAG_FL5LP) && !cap_fl5lp_support(iommu->cap)) {
302                 pr_err("No 5-level paging support for first-level on %s\n",
303                        iommu->name);
304                 return -EINVAL;
305         }
306
307         spin_lock(&iommu->lock);
308         pte = intel_pasid_get_entry(dev, pasid);
309         if (!pte) {
310                 spin_unlock(&iommu->lock);
311                 return -ENODEV;
312         }
313
314         if (pasid_pte_is_present(pte)) {
315                 spin_unlock(&iommu->lock);
316                 return -EBUSY;
317         }
318
319         pasid_clear_entry(pte);
320
321         /* Setup the first level page table pointer: */
322         pasid_set_flptr(pte, (u64)__pa(pgd));
323
324         if (flags & PASID_FLAG_FL5LP)
325                 pasid_set_flpm(pte, 1);
326
327         if (flags & PASID_FLAG_PAGE_SNOOP)
328                 pasid_set_pgsnp(pte);
329
330         pasid_set_domain_id(pte, did);
331         pasid_set_address_width(pte, iommu->agaw);
332         pasid_set_page_snoop(pte, !!ecap_smpwc(iommu->ecap));
333         pasid_set_nxe(pte);
334
335         /* Setup Present and PASID Granular Transfer Type: */
336         pasid_set_translation_type(pte, PASID_ENTRY_PGTT_FL_ONLY);
337         pasid_set_present(pte);
338         spin_unlock(&iommu->lock);
339
340         pasid_flush_caches(iommu, pte, pasid, did);
341
342         return 0;
343 }
344
345 /*
346  * Skip top levels of page tables for iommu which has less agaw
347  * than default. Unnecessary for PT mode.
348  */
349 static int iommu_skip_agaw(struct dmar_domain *domain,
350                            struct intel_iommu *iommu,
351                            struct dma_pte **pgd)
352 {
353         int agaw;
354
355         for (agaw = domain->agaw; agaw > iommu->agaw; agaw--) {
356                 *pgd = phys_to_virt(dma_pte_addr(*pgd));
357                 if (!dma_pte_present(*pgd))
358                         return -EINVAL;
359         }
360
361         return agaw;
362 }
363
364 /*
365  * Set up the scalable mode pasid entry for second only translation type.
366  */
367 int intel_pasid_setup_second_level(struct intel_iommu *iommu,
368                                    struct dmar_domain *domain,
369                                    struct device *dev, u32 pasid)
370 {
371         struct pasid_entry *pte;
372         struct dma_pte *pgd;
373         u64 pgd_val;
374         int agaw;
375         u16 did;
376
377         /*
378          * If hardware advertises no support for second level
379          * translation, return directly.
380          */
381         if (!ecap_slts(iommu->ecap)) {
382                 pr_err("No second level translation support on %s\n",
383                        iommu->name);
384                 return -EINVAL;
385         }
386
387         pgd = domain->pgd;
388         agaw = iommu_skip_agaw(domain, iommu, &pgd);
389         if (agaw < 0) {
390                 dev_err(dev, "Invalid domain page table\n");
391                 return -EINVAL;
392         }
393
394         pgd_val = virt_to_phys(pgd);
395         did = domain_id_iommu(domain, iommu);
396
397         spin_lock(&iommu->lock);
398         pte = intel_pasid_get_entry(dev, pasid);
399         if (!pte) {
400                 spin_unlock(&iommu->lock);
401                 return -ENODEV;
402         }
403
404         if (pasid_pte_is_present(pte)) {
405                 spin_unlock(&iommu->lock);
406                 return -EBUSY;
407         }
408
409         pasid_clear_entry(pte);
410         pasid_set_domain_id(pte, did);
411         pasid_set_slptr(pte, pgd_val);
412         pasid_set_address_width(pte, agaw);
413         pasid_set_translation_type(pte, PASID_ENTRY_PGTT_SL_ONLY);
414         pasid_set_fault_enable(pte);
415         pasid_set_page_snoop(pte, !!ecap_smpwc(iommu->ecap));
416         if (domain->dirty_tracking)
417                 pasid_set_ssade(pte);
418
419         pasid_set_present(pte);
420         spin_unlock(&iommu->lock);
421
422         pasid_flush_caches(iommu, pte, pasid, did);
423
424         return 0;
425 }
426
427 /*
428  * Set up dirty tracking on a second only or nested translation type.
429  */
430 int intel_pasid_setup_dirty_tracking(struct intel_iommu *iommu,
431                                      struct dmar_domain *domain,
432                                      struct device *dev, u32 pasid,
433                                      bool enabled)
434 {
435         struct pasid_entry *pte;
436         u16 did, pgtt;
437
438         spin_lock(&iommu->lock);
439
440         pte = intel_pasid_get_entry(dev, pasid);
441         if (!pte) {
442                 spin_unlock(&iommu->lock);
443                 dev_err_ratelimited(
444                         dev, "Failed to get pasid entry of PASID %d\n", pasid);
445                 return -ENODEV;
446         }
447
448         did = domain_id_iommu(domain, iommu);
449         pgtt = pasid_pte_get_pgtt(pte);
450         if (pgtt != PASID_ENTRY_PGTT_SL_ONLY &&
451             pgtt != PASID_ENTRY_PGTT_NESTED) {
452                 spin_unlock(&iommu->lock);
453                 dev_err_ratelimited(
454                         dev,
455                         "Dirty tracking not supported on translation type %d\n",
456                         pgtt);
457                 return -EOPNOTSUPP;
458         }
459
460         if (pasid_get_ssade(pte) == enabled) {
461                 spin_unlock(&iommu->lock);
462                 return 0;
463         }
464
465         if (enabled)
466                 pasid_set_ssade(pte);
467         else
468                 pasid_clear_ssade(pte);
469         spin_unlock(&iommu->lock);
470
471         if (!ecap_coherent(iommu->ecap))
472                 clflush_cache_range(pte, sizeof(*pte));
473
474         /*
475          * From VT-d spec table 25 "Guidance to Software for Invalidations":
476          *
477          * - PASID-selective-within-Domain PASID-cache invalidation
478          *   If (PGTT=SS or Nested)
479          *    - Domain-selective IOTLB invalidation
480          *   Else
481          *    - PASID-selective PASID-based IOTLB invalidation
482          * - If (pasid is RID_PASID)
483          *    - Global Device-TLB invalidation to affected functions
484          *   Else
485          *    - PASID-based Device-TLB invalidation (with S=1 and
486          *      Addr[63:12]=0x7FFFFFFF_FFFFF) to affected functions
487          */
488         pasid_cache_invalidation_with_pasid(iommu, did, pasid);
489
490         iommu->flush.flush_iotlb(iommu, did, 0, 0, DMA_TLB_DSI_FLUSH);
491
492         /* Device IOTLB doesn't need to be flushed in caching mode. */
493         if (!cap_caching_mode(iommu->cap))
494                 devtlb_invalidation_with_pasid(iommu, dev, pasid);
495
496         return 0;
497 }
498
499 /*
500  * Set up the scalable mode pasid entry for passthrough translation type.
501  */
502 int intel_pasid_setup_pass_through(struct intel_iommu *iommu,
503                                    struct device *dev, u32 pasid)
504 {
505         u16 did = FLPT_DEFAULT_DID;
506         struct pasid_entry *pte;
507
508         spin_lock(&iommu->lock);
509         pte = intel_pasid_get_entry(dev, pasid);
510         if (!pte) {
511                 spin_unlock(&iommu->lock);
512                 return -ENODEV;
513         }
514
515         if (pasid_pte_is_present(pte)) {
516                 spin_unlock(&iommu->lock);
517                 return -EBUSY;
518         }
519
520         pasid_clear_entry(pte);
521         pasid_set_domain_id(pte, did);
522         pasid_set_address_width(pte, iommu->agaw);
523         pasid_set_translation_type(pte, PASID_ENTRY_PGTT_PT);
524         pasid_set_fault_enable(pte);
525         pasid_set_page_snoop(pte, !!ecap_smpwc(iommu->ecap));
526         pasid_set_present(pte);
527         spin_unlock(&iommu->lock);
528
529         pasid_flush_caches(iommu, pte, pasid, did);
530
531         return 0;
532 }
533
534 /*
535  * Set the page snoop control for a pasid entry which has been set up.
536  */
537 void intel_pasid_setup_page_snoop_control(struct intel_iommu *iommu,
538                                           struct device *dev, u32 pasid)
539 {
540         struct pasid_entry *pte;
541         u16 did;
542
543         spin_lock(&iommu->lock);
544         pte = intel_pasid_get_entry(dev, pasid);
545         if (WARN_ON(!pte || !pasid_pte_is_present(pte))) {
546                 spin_unlock(&iommu->lock);
547                 return;
548         }
549
550         pasid_set_pgsnp(pte);
551         did = pasid_get_domain_id(pte);
552         spin_unlock(&iommu->lock);
553
554         if (!ecap_coherent(iommu->ecap))
555                 clflush_cache_range(pte, sizeof(*pte));
556
557         /*
558          * VT-d spec 3.4 table23 states guides for cache invalidation:
559          *
560          * - PASID-selective-within-Domain PASID-cache invalidation
561          * - PASID-selective PASID-based IOTLB invalidation
562          * - If (pasid is RID_PASID)
563          *    - Global Device-TLB invalidation to affected functions
564          *   Else
565          *    - PASID-based Device-TLB invalidation (with S=1 and
566          *      Addr[63:12]=0x7FFFFFFF_FFFFF) to affected functions
567          */
568         pasid_cache_invalidation_with_pasid(iommu, did, pasid);
569         qi_flush_piotlb(iommu, did, pasid, 0, -1, 0);
570
571         /* Device IOTLB doesn't need to be flushed in caching mode. */
572         if (!cap_caching_mode(iommu->cap))
573                 devtlb_invalidation_with_pasid(iommu, dev, pasid);
574 }
575
576 /**
577  * intel_pasid_setup_nested() - Set up PASID entry for nested translation.
578  * @iommu:      IOMMU which the device belong to
579  * @dev:        Device to be set up for translation
580  * @pasid:      PASID to be programmed in the device PASID table
581  * @domain:     User stage-1 domain nested on a stage-2 domain
582  *
583  * This is used for nested translation. The input domain should be
584  * nested type and nested on a parent with 'is_nested_parent' flag
585  * set.
586  */
587 int intel_pasid_setup_nested(struct intel_iommu *iommu, struct device *dev,
588                              u32 pasid, struct dmar_domain *domain)
589 {
590         struct iommu_hwpt_vtd_s1 *s1_cfg = &domain->s1_cfg;
591         pgd_t *s1_gpgd = (pgd_t *)(uintptr_t)domain->s1_pgtbl;
592         struct dmar_domain *s2_domain = domain->s2_domain;
593         u16 did = domain_id_iommu(domain, iommu);
594         struct dma_pte *pgd = s2_domain->pgd;
595         struct pasid_entry *pte;
596
597         /* Address width should match the address width supported by hardware */
598         switch (s1_cfg->addr_width) {
599         case ADDR_WIDTH_4LEVEL:
600                 break;
601         case ADDR_WIDTH_5LEVEL:
602                 if (!cap_fl5lp_support(iommu->cap)) {
603                         dev_err_ratelimited(dev,
604                                             "5-level paging not supported\n");
605                         return -EINVAL;
606                 }
607                 break;
608         default:
609                 dev_err_ratelimited(dev, "Invalid stage-1 address width %d\n",
610                                     s1_cfg->addr_width);
611                 return -EINVAL;
612         }
613
614         if ((s1_cfg->flags & IOMMU_VTD_S1_SRE) && !ecap_srs(iommu->ecap)) {
615                 pr_err_ratelimited("No supervisor request support on %s\n",
616                                    iommu->name);
617                 return -EINVAL;
618         }
619
620         if ((s1_cfg->flags & IOMMU_VTD_S1_EAFE) && !ecap_eafs(iommu->ecap)) {
621                 pr_err_ratelimited("No extended access flag support on %s\n",
622                                    iommu->name);
623                 return -EINVAL;
624         }
625
626         spin_lock(&iommu->lock);
627         pte = intel_pasid_get_entry(dev, pasid);
628         if (!pte) {
629                 spin_unlock(&iommu->lock);
630                 return -ENODEV;
631         }
632         if (pasid_pte_is_present(pte)) {
633                 spin_unlock(&iommu->lock);
634                 return -EBUSY;
635         }
636
637         pasid_clear_entry(pte);
638
639         if (s1_cfg->addr_width == ADDR_WIDTH_5LEVEL)
640                 pasid_set_flpm(pte, 1);
641
642         pasid_set_flptr(pte, (uintptr_t)s1_gpgd);
643
644         if (s1_cfg->flags & IOMMU_VTD_S1_SRE) {
645                 pasid_set_sre(pte);
646                 if (s1_cfg->flags & IOMMU_VTD_S1_WPE)
647                         pasid_set_wpe(pte);
648         }
649
650         if (s1_cfg->flags & IOMMU_VTD_S1_EAFE)
651                 pasid_set_eafe(pte);
652
653         if (s2_domain->force_snooping)
654                 pasid_set_pgsnp(pte);
655
656         pasid_set_slptr(pte, virt_to_phys(pgd));
657         pasid_set_fault_enable(pte);
658         pasid_set_domain_id(pte, did);
659         pasid_set_address_width(pte, s2_domain->agaw);
660         pasid_set_page_snoop(pte, !!ecap_smpwc(iommu->ecap));
661         pasid_set_translation_type(pte, PASID_ENTRY_PGTT_NESTED);
662         pasid_set_present(pte);
663         spin_unlock(&iommu->lock);
664
665         pasid_flush_caches(iommu, pte, pasid, did);
666
667         return 0;
668 }