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
  22 #include <asm/pgtable.h>
  23 #include <asm/pgalloc.h>
  24 #include <asm/tlb.h>
  25 #include <asm/tlbflush.h>
  26 #include <asm/mmu_context.h>
  27
  28 #ifndef CONFIG_64BIT
  29 #define ALLOC_ORDER     1
  30 #define FRAG_MASK       0x0f
  31 #else
  32 #define ALLOC_ORDER     2
  33 #define FRAG_MASK       0x03
  34 #endif
  35
  36
  37 unsigned long *crst_table_alloc(struct mm_struct *mm)
  38 {
  39         struct page *page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
  40
  41         if (!page)
  42                 return NULL;
  43         return (unsigned long *) page_to_phys(page);
  44 }
  45
  46 void crst_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
  47 {
  48         free_pages((unsigned long) table, ALLOC_ORDER);
  49 }
  50
  51 #ifdef CONFIG_64BIT
  52 static void __crst_table_upgrade(void *arg)
  53 {
  54         struct mm_struct *mm = arg;
  55
  56         if (current->active_mm == mm) {
  57                 clear_user_asce();
  58                 set_user_asce(mm);
  59         }
  60         __tlb_flush_local();
  61 }
  62
  63 int crst_table_upgrade(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
  64 {
  65         unsigned long *table, *pgd;
  66         unsigned long entry;
  67         int flush;
  68
  69         BUG_ON(limit > (1UL << 53));
  70         flush = 0;
  71 repeat:
  72         table = crst_table_alloc(mm);
  73         if (!table)
  74                 return -ENOMEM;
  75         spin_lock_bh(&mm->page_table_lock);
  76         if (mm->context.asce_limit < limit) {
  77                 pgd = (unsigned long *) mm->pgd;
  78                 if (mm->context.asce_limit <= (1UL << 31)) {
  79                         entry = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
  80                         mm->context.asce_limit = 1UL << 42;
  81                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
  82                                                 _ASCE_USER_BITS |
  83                                                 _ASCE_TYPE_REGION3;
  84                 } else {
  85                         entry = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
  86                         mm->context.asce_limit = 1UL << 53;
  87                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
  88                                                 _ASCE_USER_BITS |
  89                                                 _ASCE_TYPE_REGION2;
  90                 }
  91                 crst_table_init(table, entry);
  92                 pgd_populate(mm, (pgd_t *) table, (pud_t *) pgd);
  93                 mm->pgd = (pgd_t *) table;
  94                 mm->task_size = mm->context.asce_limit;
  95                 table = NULL;
  96                 flush = 1;
  97         }
  98         spin_unlock_bh(&mm->page_table_lock);
  99         if (table)
 100                 crst_table_free(mm, table);
 101         if (mm->context.asce_limit < limit)
 102                 goto repeat;
 103         if (flush)
 104                 on_each_cpu(__crst_table_upgrade, mm, 0);
 105         return 0;
 106 }
 107
 108 void crst_table_downgrade(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
 109 {
 110         pgd_t *pgd;
 111
 112         if (current->active_mm == mm) {
 113                 clear_user_asce();
 114                 __tlb_flush_mm(mm);
 115         }
 116         while (mm->context.asce_limit > limit) {
 117                 pgd = mm->pgd;
 118                 switch (pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) {
 119                 case _REGION_ENTRY_TYPE_R2:
 120                         mm->context.asce_limit = 1UL << 42;
 121                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
 122                                                 _ASCE_USER_BITS |
 123                                                 _ASCE_TYPE_REGION3;
 124                         break;
 125                 case _REGION_ENTRY_TYPE_R3:
 126                         mm->context.asce_limit = 1UL << 31;
 127                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
 128                                                 _ASCE_USER_BITS |
 129                                                 _ASCE_TYPE_SEGMENT;
 130                         break;
 131                 default:
 132                         BUG();
 133                 }
 134                 mm->pgd = (pgd_t *) (pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 135                 mm->task_size = mm->context.asce_limit;
 136                 crst_table_free(mm, (unsigned long *) pgd);
 137         }
 138         if (current->active_mm == mm)
 139                 set_user_asce(mm);
 140 }
 141 #endif
 142
 143 #ifdef CONFIG_PGSTE
 144
 145 /**
 146  * gmap_alloc - allocate a guest address space
 147  * @mm: pointer to the parent mm_struct
 148  *
 149  * Returns a guest address space structure.
 150  */
 151 struct gmap *gmap_alloc(struct mm_struct *mm)
 152 {
 153         struct gmap *gmap;
 154         struct page *page;
 155         unsigned long *table;
 156
 157         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL);
 158         if (!gmap)
 159                 goto out;
 160         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
 161         gmap->mm = mm;
 162         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
 163         if (!page)
 164                 goto out_free;
 165         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 166         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 167         crst_table_init(table, _REGION1_ENTRY_EMPTY);
 168         gmap->table = table;
 169         gmap->asce = _ASCE_TYPE_REGION1 | _ASCE_TABLE_LENGTH |
 170                      _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
 171         list_add(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
 172         return gmap;
 173
 174 out_free:
 175         kfree(gmap);
 176 out:
 177         return NULL;
 178 }
 179 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_alloc);
 180
 181 static int gmap_unlink_segment(struct gmap *gmap, unsigned long *table)
 182 {
 183         struct gmap_pgtable *mp;
 184         struct gmap_rmap *rmap;
 185         struct page *page;
 186
 187         if (*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 188                 return 0;
 189         page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
 190         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 191         list_for_each_entry(rmap, &mp->mapper, list) {
 192                 if (rmap->entry != table)
 193                         continue;
 194                 list_del(&rmap->list);
 195                 kfree(rmap);
 196                 break;
 197         }
 198         *table = mp->vmaddr | _SEGMENT_ENTRY_INVALID | _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 199         return 1;
 200 }
 201
 202 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
 203 {
 204         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 205                 __tlb_flush_asce(gmap->mm, (unsigned long) gmap->table |
 206                                  _ASCE_TYPE_REGION1);
 207         else
 208                 __tlb_flush_global();
 209 }
 210
 211 /**
 212  * gmap_free - free a guest address space
 213  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 214  */
 215 void gmap_free(struct gmap *gmap)
 216 {
 217         struct page *page, *next;
 218         unsigned long *table;
 219         int i;
 220
 221
 222         /* Flush tlb. */
 223         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 224                 __tlb_flush_asce(gmap->mm, (unsigned long) gmap->table |
 225                                  _ASCE_TYPE_REGION1);
 226         else
 227                 __tlb_flush_global();
 228
 229         /* Free all segment & region tables. */
 230         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 231         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
 232         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru) {
 233                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 234                 if ((*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == 0)
 235                         /* Remove gmap rmap structures for segment table. */
 236                         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++, table++)
 237                                 gmap_unlink_segment(gmap, table);
 238                 __free_pages(page, ALLOC_ORDER);
 239         }
 240         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
 241         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 242         list_del(&gmap->list);
 243         kfree(gmap);
 244 }
 245 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_free);
 246
 247 /**
 248  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
 249  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 250  */
 251 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
 252 {
 253         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
 254 }
 255 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
 256
 257 /**
 258  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
 259  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 260  */
 261 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
 262 {
 263         S390_lowcore.gmap = 0UL;
 264 }
 265 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
 266
 267 /*
 268  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_sem held
 269  */
 270 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap,
 271                             unsigned long *table, unsigned long init)
 272         __releases(&gmap->mm->page_table_lock)
 273         __acquires(&gmap->mm->page_table_lock)
 274 {
 275         struct page *page;
 276         unsigned long *new;
 277
 278         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
 279         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
 280         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
 281         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
 282         if (!page)
 283                 return -ENOMEM;
 284         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 285         crst_table_init(new, init);
 286         if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID) {
 287                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 288                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
 289                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
 290         } else
 291                 __free_pages(page, ALLOC_ORDER);
 292         return 0;
 293 }
 294
 295 /**
 296  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
 297  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 298  * @addr: address in the guest address space
 299  * @len: length of the memory area to unmap
 300  *
 301  * Returns 0 if the unmap succeeded, -EINVAL if not.
 302  */
 303 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
 304 {
 305         unsigned long *table;
 306         unsigned long off;
 307         int flush;
 308
 309         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 310                 return -EINVAL;
 311         if (len == 0 || to + len < to)
 312                 return -EINVAL;
 313
 314         flush = 0;
 315         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 316         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
 317         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
 318                 /* Walk the guest addr space page table */
 319                 table = gmap->table + (((to + off) >> 53) & 0x7ff);
 320                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 321                         goto out;
 322                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 323                 table = table + (((to + off) >> 42) & 0x7ff);
 324                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 325                         goto out;
 326                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 327                 table = table + (((to + off) >> 31) & 0x7ff);
 328                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 329                         goto out;
 330                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 331                 table = table + (((to + off) >> 20) & 0x7ff);
 332
 333                 /* Clear segment table entry in guest address space. */
 334                 flush |= gmap_unlink_segment(gmap, table);
 335                 *table = _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 336         }
 337 out:
 338         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
 339         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 340         if (flush)
 341                 gmap_flush_tlb(gmap);
 342         return 0;
 343 }
 344 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
 345
 346 /**
 347  * gmap_mmap_segment - map a segment to the guest address space
 348  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 349  * @from: source address in the parent address space
 350  * @to: target address in the guest address space
 351  *
 352  * Returns 0 if the mmap succeeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
 353  */
 354 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
 355                      unsigned long to, unsigned long len)
 356 {
 357         unsigned long *table;
 358         unsigned long off;
 359         int flush;
 360
 361         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 362                 return -EINVAL;
 363         if (len == 0 || from + len > TASK_MAX_SIZE ||
 364             from + len < from || to + len < to)
 365                 return -EINVAL;
 366
 367         flush = 0;
 368         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 369         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
 370         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
 371                 /* Walk the gmap address space page table */
 372                 table = gmap->table + (((to + off) >> 53) & 0x7ff);
 373                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 374                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY))
 375                         goto out_unmap;
 376                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 377                 table = table + (((to + off) >> 42) & 0x7ff);
 378                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 379                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY))
 380                         goto out_unmap;
 381                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 382                 table = table + (((to + off) >> 31) & 0x7ff);
 383                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 384                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY))
 385                         goto out_unmap;
 386                 table = (unsigned long *) (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 387                 table = table + (((to + off) >> 20) & 0x7ff);
 388
 389                 /* Store 'from' address in an invalid segment table entry. */
 390                 flush |= gmap_unlink_segment(gmap, table);
 391                 *table =  (from + off) | (_SEGMENT_ENTRY_INVALID |
 392                                           _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
 393         }
 394         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
 395         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 396         if (flush)
 397                 gmap_flush_tlb(gmap);
 398         return 0;
 399
 400 out_unmap:
 401         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
 402         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 403         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
 404         return -ENOMEM;
 405 }
 406 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
 407
 408 static unsigned long *gmap_table_walk(unsigned long address, struct gmap *gmap)
 409 {
 410         unsigned long *table;
 411
 412         table = gmap->table + ((address >> 53) & 0x7ff);
 413         if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INVALID))
 414                 return ERR_PTR(-EFAULT);
 415         table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 416         table = table + ((address >> 42) & 0x7ff);
 417         if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INVALID))
 418                 return ERR_PTR(-EFAULT);
 419         table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 420         table = table + ((address >> 31) & 0x7ff);
 421         if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INVALID))
 422                 return ERR_PTR(-EFAULT);
 423         table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 424         table = table + ((address >> 20) & 0x7ff);
 425         return table;
 426 }
 427
 428 /**
 429  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 430  * @address: guest address
 431  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 432  *
 433  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 434  * -EFAULT if no such mapping exists.
 435  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 436  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 437  * when this function gets called.
 438  */
 439 unsigned long __gmap_translate(unsigned long address, struct gmap *gmap)
 440 {
 441         unsigned long *segment_ptr, vmaddr, segment;
 442         struct gmap_pgtable *mp;
 443         struct page *page;
 444
 445         current->thread.gmap_addr = address;
 446         segment_ptr = gmap_table_walk(address, gmap);
 447         if (IS_ERR(segment_ptr))
 448                 return PTR_ERR(segment_ptr);
 449         /* Convert the gmap address to an mm address. */
 450         segment = *segment_ptr;
 451         if (!(segment & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
 452                 page = pfn_to_page(segment >> PAGE_SHIFT);
 453                 mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 454                 return mp->vmaddr | (address & ~PMD_MASK);
 455         } else if (segment & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT) {
 456                 vmaddr = segment & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
 457                 return vmaddr | (address & ~PMD_MASK);
 458         }
 459         return -EFAULT;
 460 }
 461 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
 462
 463 /**
 464  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 465  * @address: guest address
 466  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 467  *
 468  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 469  * -EFAULT if no such mapping exists.
 470  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 471  */
 472 unsigned long gmap_translate(unsigned long address, struct gmap *gmap)
 473 {
 474         unsigned long rc;
 475
 476         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 477         rc = __gmap_translate(address, gmap);
 478         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 479         return rc;
 480 }
 481 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
 482
 483 static int gmap_connect_pgtable(unsigned long address, unsigned long segment,
 484                                 unsigned long *segment_ptr, struct gmap *gmap)
 485 {
 486         unsigned long vmaddr;
 487         struct vm_area_struct *vma;
 488         struct gmap_pgtable *mp;
 489         struct gmap_rmap *rmap;
 490         struct mm_struct *mm;
 491         struct page *page;
 492         pgd_t *pgd;
 493         pud_t *pud;
 494         pmd_t *pmd;
 495
 496         mm = gmap->mm;
 497         vmaddr = segment & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
 498         vma = find_vma(mm, vmaddr);
 499         if (!vma || vma->vm_start > vmaddr)
 500                 return -EFAULT;
 501         /* Walk the parent mm page table */
 502         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
 503         pud = pud_alloc(mm, pgd, vmaddr);
 504         if (!pud)
 505                 return -ENOMEM;
 506         pmd = pmd_alloc(mm, pud, vmaddr);
 507         if (!pmd)
 508                 return -ENOMEM;
 509         if (!pmd_present(*pmd) &&
 510             __pte_alloc(mm, vma, pmd, vmaddr))
 511                 return -ENOMEM;
 512         /* large pmds cannot yet be handled */
 513         if (pmd_large(*pmd))
 514                 return -EFAULT;
 515         /* pmd now points to a valid segment table entry. */
 516         rmap = kmalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 517         if (!rmap)
 518                 return -ENOMEM;
 519         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
 520         page = pmd_page(*pmd);
 521         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 522         rmap->gmap = gmap;
 523         rmap->entry = segment_ptr;
 524         rmap->vmaddr = address & PMD_MASK;
 525         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 526         if (*segment_ptr == segment) {
 527                 list_add(&rmap->list, &mp->mapper);
 528                 /* Set gmap segment table entry to page table. */
 529                 *segment_ptr = pmd_val(*pmd) & PAGE_MASK;
 530                 rmap = NULL;
 531         }
 532         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 533         kfree(rmap);
 534         return 0;
 535 }
 536
 537 static void gmap_disconnect_pgtable(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
 538 {
 539         struct gmap_rmap *rmap, *next;
 540         struct gmap_pgtable *mp;
 541         struct page *page;
 542         int flush;
 543
 544         flush = 0;
 545         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 546         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
 547         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 548         list_for_each_entry_safe(rmap, next, &mp->mapper, list) {
 549                 *rmap->entry = mp->vmaddr | (_SEGMENT_ENTRY_INVALID |
 550                                              _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
 551                 list_del(&rmap->list);
 552                 kfree(rmap);
 553                 flush = 1;
 554         }
 555         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 556         if (flush)
 557                 __tlb_flush_global();
 558 }
 559
 560 /*
 561  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
 562  */
 563 unsigned long __gmap_fault(unsigned long address, struct gmap *gmap)
 564 {
 565         unsigned long *segment_ptr, segment;
 566         struct gmap_pgtable *mp;
 567         struct page *page;
 568         int rc;
 569
 570         current->thread.gmap_addr = address;
 571         segment_ptr = gmap_table_walk(address, gmap);
 572         if (IS_ERR(segment_ptr))
 573                 return -EFAULT;
 574         /* Convert the gmap address to an mm address. */
 575         while (1) {
 576                 segment = *segment_ptr;
 577                 if (!(segment & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
 578                         /* Page table is present */
 579                         page = pfn_to_page(segment >> PAGE_SHIFT);
 580                         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 581                         return mp->vmaddr | (address & ~PMD_MASK);
 582                 }
 583                 if (!(segment & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT))
 584                         /* Nothing mapped in the gmap address space. */
 585                         break;
 586                 rc = gmap_connect_pgtable(address, segment, segment_ptr, gmap);
 587                 if (rc)
 588                         return rc;
 589         }
 590         return -EFAULT;
 591 }
 592
 593 unsigned long gmap_fault(unsigned long address, struct gmap *gmap)
 594 {
 595         unsigned long rc;
 596
 597         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 598         rc = __gmap_fault(address, gmap);
 599         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 600
 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  * The mm->mmap_sem lock must be held
 622  */
 623 static void gmap_zap_unused(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
 624 {
 625         unsigned long ptev, pgstev;
 626         spinlock_t *ptl;
 627         pgste_t pgste;
 628         pte_t *ptep, pte;
 629
 630         ptep = get_locked_pte(mm, address, &ptl);
 631         if (unlikely(!ptep))
 632                 return;
 633         pte = *ptep;
 634         if (!pte_swap(pte))
 635                 goto out_pte;
 636         /* Zap unused and logically-zero pages */
 637         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 638         pgstev = pgste_val(pgste);
 639         ptev = pte_val(pte);
 640         if (((pgstev & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) == _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED) ||
 641             ((pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO) && (ptev & _PAGE_INVALID))) {
 642                 gmap_zap_swap_entry(pte_to_swp_entry(pte), mm);
 643                 pte_clear(mm, address, ptep);
 644         }
 645         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 646 out_pte:
 647         pte_unmap_unlock(*ptep, ptl);
 648 }
 649
 650 /*
 651  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
 652  */
 653 void __gmap_zap(unsigned long address, struct gmap *gmap)
 654 {
 655         unsigned long *table, *segment_ptr;
 656         unsigned long segment, pgstev, ptev;
 657         struct gmap_pgtable *mp;
 658         struct page *page;
 659
 660         segment_ptr = gmap_table_walk(address, gmap);
 661         if (IS_ERR(segment_ptr))
 662                 return;
 663         segment = *segment_ptr;
 664         if (segment & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 665                 return;
 666         page = pfn_to_page(segment >> PAGE_SHIFT);
 667         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 668         address = mp->vmaddr | (address & ~PMD_MASK);
 669         /* Page table is present */
 670         table = (unsigned long *)(segment & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
 671         table = table + ((address >> 12) & 0xff);
 672         pgstev = table[PTRS_PER_PTE];
 673         ptev = table[0];
 674         /* quick check, checked again with locks held */
 675         if (((pgstev & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) == _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED) ||
 676             ((pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO) && (ptev & _PAGE_INVALID)))
 677                 gmap_zap_unused(gmap->mm, address);
 678 }
 679 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
 680
 681 void gmap_discard(unsigned long from, unsigned long to, struct gmap *gmap)
 682 {
 683
 684         unsigned long *table, address, size;
 685         struct vm_area_struct *vma;
 686         struct gmap_pgtable *mp;
 687         struct page *page;
 688
 689         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 690         address = from;
 691         while (address < to) {
 692                 /* Walk the gmap address space page table */
 693                 table = gmap->table + ((address >> 53) & 0x7ff);
 694                 if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
 695                         address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
 696                         continue;
 697                 }
 698                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 699                 table = table + ((address >> 42) & 0x7ff);
 700                 if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
 701                         address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
 702                         continue;
 703                 }
 704                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 705                 table = table + ((address >> 31) & 0x7ff);
 706                 if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
 707                         address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
 708                         continue;
 709                 }
 710                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 711                 table = table + ((address >> 20) & 0x7ff);
 712                 if (unlikely(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
 713                         address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
 714                         continue;
 715                 }
 716                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
 717                 mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 718                 vma = find_vma(gmap->mm, mp->vmaddr);
 719                 size = min(to - address, PMD_SIZE - (address & ~PMD_MASK));
 720                 zap_page_range(vma, mp->vmaddr | (address & ~PMD_MASK),
 721                                size, NULL);
 722                 address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
 723         }
 724         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 725 }
 726 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
 727
 728 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
 729 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
 730
 731 /**
 732  * gmap_register_ipte_notifier - register a pte invalidation callback
 733  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 734  */
 735 void gmap_register_ipte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 736 {
 737         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 738         list_add(&nb->list, &gmap_notifier_list);
 739         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 740 }
 741 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_ipte_notifier);
 742
 743 /**
 744  * gmap_unregister_ipte_notifier - remove a pte invalidation callback
 745  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 746  */
 747 void gmap_unregister_ipte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 748 {
 749         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 750         list_del_init(&nb->list);
 751         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 752 }
 753 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_ipte_notifier);
 754
 755 /**
 756  * gmap_ipte_notify - mark a range of ptes for invalidation notification
 757  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 758  * @start: virtual address in the guest address space
 759  * @len: size of area
 760  *
 761  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists and
 762  * the invalidation notification could be set. If the gmap mapping is missing
 763  * for one or more pages -EFAULT is returned. If no memory could be allocated
 764  * -ENOMEM is returned. This function establishes missing page table entries.
 765  */
 766 int gmap_ipte_notify(struct gmap *gmap, unsigned long start, unsigned long len)
 767 {
 768         unsigned long addr;
 769         spinlock_t *ptl;
 770         pte_t *ptep, entry;
 771         pgste_t pgste;
 772         int rc = 0;
 773
 774         if ((start & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK))
 775                 return -EINVAL;
 776         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 777         while (len) {
 778                 /* Convert gmap address and connect the page tables */
 779                 addr = __gmap_fault(start, gmap);
 780                 if (IS_ERR_VALUE(addr)) {
 781                         rc = addr;
 782                         break;
 783                 }
 784                 /* Get the page mapped */
 785                 if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, addr, FAULT_FLAG_WRITE)) {
 786                         rc = -EFAULT;
 787                         break;
 788                 }
 789                 /* Walk the process page table, lock and get pte pointer */
 790                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, addr, &ptl);
 791                 if (unlikely(!ptep))
 792                         continue;
 793                 /* Set notification bit in the pgste of the pte */
 794                 entry = *ptep;
 795                 if ((pte_val(entry) & (_PAGE_INVALID | _PAGE_PROTECT)) == 0) {
 796                         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 797                         pgste_val(pgste) |= PGSTE_IN_BIT;
 798                         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 799                         start += PAGE_SIZE;
 800                         len -= PAGE_SIZE;
 801                 }
 802                 spin_unlock(ptl);
 803         }
 804         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 805         return rc;
 806 }
 807 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_ipte_notify);
 808
 809 /**
 810  * gmap_do_ipte_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
 811  * @mm: pointer to the process mm_struct
 812  * @addr: virtual address in the process address space
 813  * @pte: pointer to the page table entry
 814  *
 815  * This function is assumed to be called with the page table lock held
 816  * for the pte to notify.
 817  */
 818 void gmap_do_ipte_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *pte)
 819 {
 820         unsigned long segment_offset;
 821         struct gmap_notifier *nb;
 822         struct gmap_pgtable *mp;
 823         struct gmap_rmap *rmap;
 824         struct page *page;
 825
 826         segment_offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
 827         segment_offset = segment_offset * (4096 / sizeof(pte_t));
 828         page = pfn_to_page(__pa(pte) >> PAGE_SHIFT);
 829         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 830         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 831         list_for_each_entry(rmap, &mp->mapper, list) {
 832                 list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
 833                         nb->notifier_call(rmap->gmap,
 834                                           rmap->vmaddr + segment_offset);
 835         }
 836         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 837 }
 838 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_do_ipte_notify);
 839
 840 static inline int page_table_with_pgste(struct page *page)
 841 {
 842         return atomic_read(&page->_mapcount) == 0;
 843 }
 844
 845 static inline unsigned long *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm,
 846                                                     unsigned long vmaddr)
 847 {
 848         struct page *page;
 849         unsigned long *table;
 850         struct gmap_pgtable *mp;
 851
 852         page = alloc_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 853         if (!page)
 854                 return NULL;
 855         mp = kmalloc(sizeof(*mp), GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 856         if (!mp) {
 857                 __free_page(page);
 858                 return NULL;
 859         }
 860         if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 861                 kfree(mp);
 862                 __free_page(page);
 863                 return NULL;
 864         }
 865         mp->vmaddr = vmaddr & PMD_MASK;
 866         INIT_LIST_HEAD(&mp->mapper);
 867         page->index = (unsigned long) mp;
 868         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
 869         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 870         clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE/2);
 871         clear_table(table + PTRS_PER_PTE, 0, PAGE_SIZE/2);
 872         return table;
 873 }
 874
 875 static inline void page_table_free_pgste(unsigned long *table)
 876 {
 877         struct page *page;
 878         struct gmap_pgtable *mp;
 879
 880         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
 881         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 882         BUG_ON(!list_empty(&mp->mapper));
 883         pgtable_page_dtor(page);
 884         atomic_set(&page->_mapcount, -1);
 885         kfree(mp);
 886         __free_page(page);
 887 }
 888
 889 static inline unsigned long page_table_reset_pte(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 890                         unsigned long addr, unsigned long end, bool init_skey)
 891 {
 892         pte_t *start_pte, *pte;
 893         spinlock_t *ptl;
 894         pgste_t pgste;
 895
 896         start_pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
 897         pte = start_pte;
 898         do {
 899                 pgste = pgste_get_lock(pte);
 900                 pgste_val(pgste) &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
 901                 if (init_skey) {
 902                         unsigned long address;
 903
 904                         pgste_val(pgste) &= ~(PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT |
 905                                               PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT);
 906
 907                         /* skip invalid and not writable pages */
 908                         if (pte_val(*pte) & _PAGE_INVALID ||
 909                             !(pte_val(*pte) & _PAGE_WRITE)) {
 910                                 pgste_set_unlock(pte, pgste);
 911                                 continue;
 912                         }
 913
 914                         address = pte_val(*pte) & PAGE_MASK;
 915                         page_set_storage_key(address, PAGE_DEFAULT_KEY, 1);
 916                 }
 917                 pgste_set_unlock(pte, pgste);
 918         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 919         pte_unmap_unlock(start_pte, ptl);
 920
 921         return addr;
 922 }
 923
 924 static inline unsigned long page_table_reset_pmd(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
 925                         unsigned long addr, unsigned long end, bool init_skey)
 926 {
 927         unsigned long next;
 928         pmd_t *pmd;
 929
 930         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 931         do {
 932                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 933                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
 934                         continue;
 935                 next = page_table_reset_pte(mm, pmd, addr, next, init_skey);
 936         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 937
 938         return addr;
 939 }
 940
 941 static inline unsigned long page_table_reset_pud(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
 942                         unsigned long addr, unsigned long end, bool init_skey)
 943 {
 944         unsigned long next;
 945         pud_t *pud;
 946
 947         pud = pud_offset(pgd, addr);
 948         do {
 949                 next = pud_addr_end(addr, end);
 950                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 951                         continue;
 952                 next = page_table_reset_pmd(mm, pud, addr, next, init_skey);
 953         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 954
 955         return addr;
 956 }
 957
 958 void page_table_reset_pgste(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
 959                             unsigned long end, bool init_skey)
 960 {
 961         unsigned long addr, next;
 962         pgd_t *pgd;
 963
 964         down_write(&mm->mmap_sem);
 965         if (init_skey && mm_use_skey(mm))
 966                 goto out_up;
 967         addr = start;
 968         pgd = pgd_offset(mm, addr);
 969         do {
 970                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 971                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 972                         continue;
 973                 next = page_table_reset_pud(mm, pgd, addr, next, init_skey);
 974         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 975         if (init_skey)
 976                 current->mm->context.use_skey = 1;
 977 out_up:
 978         up_write(&mm->mmap_sem);
 979 }
 980 EXPORT_SYMBOL(page_table_reset_pgste);
 981
 982 int set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 983                           unsigned long key, bool nq)
 984 {
 985         spinlock_t *ptl;
 986         pgste_t old, new;
 987         pte_t *ptep;
 988
 989         down_read(&mm->mmap_sem);
 990 retry:
 991         ptep = get_locked_pte(current->mm, addr, &ptl);
 992         if (unlikely(!ptep)) {
 993                 up_read(&mm->mmap_sem);
 994                 return -EFAULT;
 995         }
 996         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID) &&
 997              (pte_val(*ptep) & _PAGE_PROTECT)) {
 998                         pte_unmap_unlock(*ptep, ptl);
 999                         if (fixup_user_fault(current, mm, addr, FAULT_FLAG_WRITE)) {
1000                                 up_read(&mm->mmap_sem);
1001                                 return -EFAULT;
1002                         }
1003                         goto retry;
1004                 }
1005
1006         new = old = pgste_get_lock(ptep);
1007         pgste_val(new) &= ~(PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT |
1008                             PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
1009         pgste_val(new) |= (key & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED)) << 48;
1010         pgste_val(new) |= (key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
1011         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
1012                 unsigned long address, bits, skey;
1013
1014                 address = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
1015                 skey = (unsigned long) page_get_storage_key(address);
1016                 bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
1017                 skey = key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT);
1018                 /* Set storage key ACC and FP */
1019                 page_set_storage_key(address, skey, !nq);
1020                 /* Merge host changed & referenced into pgste  */
1021                 pgste_val(new) |= bits << 52;
1022         }
1023         /* changing the guest storage key is considered a change of the page */
1024         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) &
1025             (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT | PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT))
1026                 pgste_val(new) |= PGSTE_UC_BIT;
1027
1028         pgste_set_unlock(ptep, new);
1029         pte_unmap_unlock(*ptep, ptl);
1030         up_read(&mm->mmap_sem);
1031         return 0;
1032 }
1033 EXPORT_SYMBOL(set_guest_storage_key);
1034
1035 #else /* CONFIG_PGSTE */
1036
1037 static inline int page_table_with_pgste(struct page *page)
1038 {
1039         return 0;
1040 }
1041
1042 static inline unsigned long *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm,
1043                                                     unsigned long vmaddr)
1044 {
1045         return NULL;
1046 }
1047
1048 void page_table_reset_pgste(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1049                             unsigned long end, bool init_skey)
1050 {
1051 }
1052
1053 static inline void page_table_free_pgste(unsigned long *table)
1054 {
1055 }
1056
1057 static inline void gmap_disconnect_pgtable(struct mm_struct *mm,
1058                                            unsigned long *table)
1059 {
1060 }
1061
1062 #endif /* CONFIG_PGSTE */
1063
1064 static inline unsigned int atomic_xor_bits(atomic_t *v, unsigned int bits)
1065 {
1066         unsigned int old, new;
1067
1068         do {
1069                 old = atomic_read(v);
1070                 new = old ^ bits;
1071         } while (atomic_cmpxchg(v, old, new) != old);
1072         return new;
1073 }
1074
1075 /*
1076  * page table entry allocation/free routines.
1077  */
1078 unsigned long *page_table_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
1079 {
1080         unsigned long *uninitialized_var(table);
1081         struct page *uninitialized_var(page);
1082         unsigned int mask, bit;
1083
1084         if (mm_has_pgste(mm))
1085                 return page_table_alloc_pgste(mm, vmaddr);
1086         /* Allocate fragments of a 4K page as 1K/2K page table */
1087         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1088         mask = FRAG_MASK;
1089         if (!list_empty(&mm->context.pgtable_list)) {
1090                 page = list_first_entry(&mm->context.pgtable_list,
1091                                         struct page, lru);
1092                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1093                 mask = atomic_read(&page->_mapcount);
1094                 mask = mask | (mask >> 4);
1095         }
1096         if ((mask & FRAG_MASK) == FRAG_MASK) {
1097                 spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1098                 page = alloc_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
1099                 if (!page)
1100                         return NULL;
1101                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
1102                         __free_page(page);
1103                         return NULL;
1104                 }
1105                 atomic_set(&page->_mapcount, 1);
1106                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1107                 clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE);
1108                 spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1109                 list_add(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1110         } else {
1111                 for (bit = 1; mask & bit; bit <<= 1)
1112                         table += PTRS_PER_PTE;
1113                 mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit);
1114                 if ((mask & FRAG_MASK) == FRAG_MASK)
1115                         list_del(&page->lru);
1116         }
1117         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1118         return table;
1119 }
1120
1121 void page_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
1122 {
1123         struct page *page;
1124         unsigned int bit, mask;
1125
1126         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1127         if (page_table_with_pgste(page)) {
1128                 gmap_disconnect_pgtable(mm, table);
1129                 return page_table_free_pgste(table);
1130         }
1131         /* Free 1K/2K page table fragment of a 4K page */
1132         bit = 1 << ((__pa(table) & ~PAGE_MASK)/(PTRS_PER_PTE*sizeof(pte_t)));
1133         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1134         if ((atomic_read(&page->_mapcount) & FRAG_MASK) != FRAG_MASK)
1135                 list_del(&page->lru);
1136         mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit);
1137         if (mask & FRAG_MASK)
1138                 list_add(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1139         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1140         if (mask == 0) {
1141                 pgtable_page_dtor(page);
1142                 atomic_set(&page->_mapcount, -1);
1143                 __free_page(page);
1144         }
1145 }
1146
1147 static void __page_table_free_rcu(void *table, unsigned bit)
1148 {
1149         struct page *page;
1150
1151         if (bit == FRAG_MASK)
1152                 return page_table_free_pgste(table);
1153         /* Free 1K/2K page table fragment of a 4K page */
1154         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1155         if (atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit) == 0) {
1156                 pgtable_page_dtor(page);
1157                 atomic_set(&page->_mapcount, -1);
1158                 __free_page(page);
1159         }
1160 }
1161
1162 void page_table_free_rcu(struct mmu_gather *tlb, unsigned long *table)
1163 {
1164         struct mm_struct *mm;
1165         struct page *page;
1166         unsigned int bit, mask;
1167
1168         mm = tlb->mm;
1169         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1170         if (page_table_with_pgste(page)) {
1171                 gmap_disconnect_pgtable(mm, table);
1172                 table = (unsigned long *) (__pa(table) | FRAG_MASK);
1173                 tlb_remove_table(tlb, table);
1174                 return;
1175         }
1176         bit = 1 << ((__pa(table) & ~PAGE_MASK) / (PTRS_PER_PTE*sizeof(pte_t)));
1177         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1178         if ((atomic_read(&page->_mapcount) & FRAG_MASK) != FRAG_MASK)
1179                 list_del(&page->lru);
1180         mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit | (bit << 4));
1181         if (mask & FRAG_MASK)
1182                 list_add_tail(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1183         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1184         table = (unsigned long *) (__pa(table) | (bit << 4));
1185         tlb_remove_table(tlb, table);
1186 }
1187
1188 static void __tlb_remove_table(void *_table)
1189 {
1190         const unsigned long mask = (FRAG_MASK << 4) | FRAG_MASK;
1191         void *table = (void *)((unsigned long) _table & ~mask);
1192         unsigned type = (unsigned long) _table & mask;
1193
1194         if (type)
1195                 __page_table_free_rcu(table, type);
1196         else
1197                 free_pages((unsigned long) table, ALLOC_ORDER);
1198 }
1199
1200 static void tlb_remove_table_smp_sync(void *arg)
1201 {
1202         /* Simply deliver the interrupt */
1203 }
1204
1205 static void tlb_remove_table_one(void *table)
1206 {
1207         /*
1208          * This isn't an RCU grace period and hence the page-tables cannot be
1209          * assumed to be actually RCU-freed.
1210          *
1211          * It is however sufficient for software page-table walkers that rely
1212          * on IRQ disabling. See the comment near struct mmu_table_batch.
1213          */
1214         smp_call_function(tlb_remove_table_smp_sync, NULL, 1);
1215         __tlb_remove_table(table);
1216 }
1217
1218 static void tlb_remove_table_rcu(struct rcu_head *head)
1219 {
1220         struct mmu_table_batch *batch;
1221         int i;
1222
1223         batch = container_of(head, struct mmu_table_batch, rcu);
1224
1225         for (i = 0; i < batch->nr; i++)
1226                 __tlb_remove_table(batch->tables[i]);
1227
1228         free_page((unsigned long)batch);
1229 }
1230
1231 void tlb_table_flush(struct mmu_gather *tlb)
1232 {
1233         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
1234
1235         if (*batch) {
1236                 call_rcu_sched(&(*batch)->rcu, tlb_remove_table_rcu);
1237                 *batch = NULL;
1238         }
1239 }
1240
1241 void tlb_remove_table(struct mmu_gather *tlb, void *table)
1242 {
1243         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
1244
1245         tlb->mm->context.flush_mm = 1;
1246         if (*batch == NULL) {
1247                 *batch = (struct mmu_table_batch *)
1248                         __get_free_page(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1249                 if (*batch == NULL) {
1250                         __tlb_flush_mm_lazy(tlb->mm);
1251                         tlb_remove_table_one(table);
1252                         return;
1253                 }
1254                 (*batch)->nr = 0;
1255         }
1256         (*batch)->tables[(*batch)->nr++] = table;
1257         if ((*batch)->nr == MAX_TABLE_BATCH)
1258                 tlb_flush_mmu(tlb);
1259 }
1260
1261 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1262 static inline void thp_split_vma(struct vm_area_struct *vma)
1263 {
1264         unsigned long addr;
1265
1266         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += PAGE_SIZE)
1267                 follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
1268 }
1269
1270 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
1271 {
1272         struct vm_area_struct *vma;
1273
1274         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
1275                 thp_split_vma(vma);
1276                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
1277                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1278         }
1279         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1280 }
1281 #else
1282 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
1283 {
1284 }
1285 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1286
1287 static unsigned long page_table_realloc_pmd(struct mmu_gather *tlb,
1288                                 struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
1289                                 unsigned long addr, unsigned long end)
1290 {
1291         unsigned long next, *table, *new;
1292         struct page *page;
1293         spinlock_t *ptl;
1294         pmd_t *pmd;
1295
1296         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1297         do {
1298                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1299 again:
1300                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
1301                         continue;
1302                 table = (unsigned long *) pmd_deref(*pmd);
1303                 page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1304                 if (page_table_with_pgste(page))
1305                         continue;
1306                 /* Allocate new page table with pgstes */
1307                 new = page_table_alloc_pgste(mm, addr);
1308                 if (!new)
1309                         return -ENOMEM;
1310
1311                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1312                 if (likely((unsigned long *) pmd_deref(*pmd) == table)) {
1313                         /* Nuke pmd entry pointing to the "short" page table */
1314                         pmdp_flush_lazy(mm, addr, pmd);
1315                         pmd_clear(pmd);
1316                         /* Copy ptes from old table to new table */
1317                         memcpy(new, table, PAGE_SIZE/2);
1318                         clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE/2);
1319                         /* Establish new table */
1320                         pmd_populate(mm, pmd, (pte_t *) new);
1321                         /* Free old table with rcu, there might be a walker! */
1322                         page_table_free_rcu(tlb, table);
1323                         new = NULL;
1324                 }
1325                 spin_unlock(ptl);
1326                 if (new) {
1327                         page_table_free_pgste(new);
1328                         goto again;
1329                 }
1330         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
1331
1332         return addr;
1333 }
1334
1335 static unsigned long page_table_realloc_pud(struct mmu_gather *tlb,
1336                                    struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
1337                                    unsigned long addr, unsigned long end)
1338 {
1339         unsigned long next;
1340         pud_t *pud;
1341
1342         pud = pud_offset(pgd, addr);
1343         do {
1344                 next = pud_addr_end(addr, end);
1345                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
1346                         continue;
1347                 next = page_table_realloc_pmd(tlb, mm, pud, addr, next);
1348                 if (unlikely(IS_ERR_VALUE(next)))
1349                         return next;
1350         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1351
1352         return addr;
1353 }
1354
1355 static unsigned long page_table_realloc(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm,
1356                                         unsigned long addr, unsigned long end)
1357 {
1358         unsigned long next;
1359         pgd_t *pgd;
1360
1361         pgd = pgd_offset(mm, addr);
1362         do {
1363                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1364                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
1365                         continue;
1366                 next = page_table_realloc_pud(tlb, mm, pgd, addr, next);
1367                 if (unlikely(IS_ERR_VALUE(next)))
1368                         return next;
1369         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1370
1371         return 0;
1372 }
1373
1374 /*
1375  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
1376  */
1377 int s390_enable_sie(void)
1378 {
1379         struct task_struct *tsk = current;
1380         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
1381         struct mmu_gather tlb;
1382
1383         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
1384         if (mm_has_pgste(tsk->mm))
1385                 return 0;
1386
1387         down_write(&mm->mmap_sem);
1388         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
1389         thp_split_mm(mm);
1390         /* Reallocate the page tables with pgstes */
1391         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, 0, TASK_SIZE);
1392         if (!page_table_realloc(&tlb, mm, 0, TASK_SIZE))
1393                 mm->context.has_pgste = 1;
1394         tlb_finish_mmu(&tlb, 0, TASK_SIZE);
1395         up_write(&mm->mmap_sem);
1396         return mm->context.has_pgste ? 0 : -ENOMEM;
1397 }
1398 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
1399
1400 /*
1401  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
1402  * keys with the default key.
1403  */
1404 void s390_enable_skey(void)
1405 {
1406         page_table_reset_pgste(current->mm, 0, TASK_SIZE, true);
1407 }
1408 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
1409
1410 /*
1411  * Test and reset if a guest page is dirty
1412  */
1413 bool gmap_test_and_clear_dirty(unsigned long address, struct gmap *gmap)
1414 {
1415         pte_t *pte;
1416         spinlock_t *ptl;
1417         bool dirty = false;
1418
1419         pte = get_locked_pte(gmap->mm, address, &ptl);
1420         if (unlikely(!pte))
1421                 return false;
1422
1423         if (ptep_test_and_clear_user_dirty(gmap->mm, address, pte))
1424                 dirty = true;
1425
1426         spin_unlock(ptl);
1427         return dirty;
1428 }
1429 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_test_and_clear_dirty);
1430
1431 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1432 int pmdp_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1433                            pmd_t *pmdp)
1434 {
1435         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1436         /* No need to flush TLB
1437          * On s390 reference bits are in storage key and never in TLB */
1438         return pmdp_test_and_clear_young(vma, address, pmdp);
1439 }
1440
1441 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
1442                           unsigned long address, pmd_t *pmdp,
1443                           pmd_t entry, int dirty)
1444 {
1445         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1446
1447         entry = pmd_mkyoung(entry);
1448         if (dirty)
1449                 entry = pmd_mkdirty(entry);
1450         if (pmd_same(*pmdp, entry))
1451                 return 0;
1452         pmdp_invalidate(vma, address, pmdp);
1453         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmdp, entry);
1454         return 1;
1455 }
1456
1457 static void pmdp_splitting_flush_sync(void *arg)
1458 {
1459         /* Simply deliver the interrupt */
1460 }
1461
1462 void pmdp_splitting_flush(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1463                           pmd_t *pmdp)
1464 {
1465         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1466         if (!test_and_set_bit(_SEGMENT_ENTRY_SPLIT_BIT,
1467                               (unsigned long *) pmdp)) {
1468                 /* need to serialize against gup-fast (IRQ disabled) */
1469                 smp_call_function(pmdp_splitting_flush_sync, NULL, 1);
1470         }
1471 }
1472
1473 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
1474                                 pgtable_t pgtable)
1475 {
1476         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
1477
1478         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1479
1480         /* FIFO */
1481         if (!pmd_huge_pte(mm, pmdp))
1482                 INIT_LIST_HEAD(lh);
1483         else
1484                 list_add(lh, (struct list_head *) pmd_huge_pte(mm, pmdp));
1485         pmd_huge_pte(mm, pmdp) = pgtable;
1486 }
1487
1488 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
1489 {
1490         struct list_head *lh;
1491         pgtable_t pgtable;
1492         pte_t *ptep;
1493
1494         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1495
1496         /* FIFO */
1497         pgtable = pmd_huge_pte(mm, pmdp);
1498         lh = (struct list_head *) pgtable;
1499         if (list_empty(lh))
1500                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = NULL;
1501         else {
1502                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = (pgtable_t) lh->next;
1503                 list_del(lh);
1504         }
1505         ptep = (pte_t *) pgtable;
1506         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
1507         ptep++;
1508         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
1509         return pgtable;
1510 }
1511 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */