Merge tag 'ext4_for_linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tytso...
[pandora-kernel.git] / 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
21 #include <asm/pgtable.h>
22 #include <asm/pgalloc.h>
23 #include <asm/tlb.h>
24 #include <asm/tlbflush.h>
25 #include <asm/mmu_context.h>
26
27 #ifndef CONFIG_64BIT
28 #define ALLOC_ORDER     1
29 #define FRAG_MASK       0x0f
30 #else
31 #define ALLOC_ORDER     2
32 #define FRAG_MASK       0x03
33 #endif
34
35
36 unsigned long *crst_table_alloc(struct mm_struct *mm)
37 {
38         struct page *page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
39
40         if (!page)
41                 return NULL;
42         return (unsigned long *) page_to_phys(page);
43 }
44
45 void crst_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
46 {
47         free_pages((unsigned long) table, ALLOC_ORDER);
48 }
49
50 #ifdef CONFIG_64BIT
51 int crst_table_upgrade(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
52 {
53         unsigned long *table, *pgd;
54         unsigned long entry;
55
56         BUG_ON(limit > (1UL << 53));
57 repeat:
58         table = crst_table_alloc(mm);
59         if (!table)
60                 return -ENOMEM;
61         spin_lock_bh(&mm->page_table_lock);
62         if (mm->context.asce_limit < limit) {
63                 pgd = (unsigned long *) mm->pgd;
64                 if (mm->context.asce_limit <= (1UL << 31)) {
65                         entry = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
66                         mm->context.asce_limit = 1UL << 42;
67                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
68                                                 _ASCE_USER_BITS |
69                                                 _ASCE_TYPE_REGION3;
70                 } else {
71                         entry = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
72                         mm->context.asce_limit = 1UL << 53;
73                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
74                                                 _ASCE_USER_BITS |
75                                                 _ASCE_TYPE_REGION2;
76                 }
77                 crst_table_init(table, entry);
78                 pgd_populate(mm, (pgd_t *) table, (pud_t *) pgd);
79                 mm->pgd = (pgd_t *) table;
80                 mm->task_size = mm->context.asce_limit;
81                 table = NULL;
82         }
83         spin_unlock_bh(&mm->page_table_lock);
84         if (table)
85                 crst_table_free(mm, table);
86         if (mm->context.asce_limit < limit)
87                 goto repeat;
88         return 0;
89 }
90
91 void crst_table_downgrade(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
92 {
93         pgd_t *pgd;
94
95         while (mm->context.asce_limit > limit) {
96                 pgd = mm->pgd;
97                 switch (pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) {
98                 case _REGION_ENTRY_TYPE_R2:
99                         mm->context.asce_limit = 1UL << 42;
100                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
101                                                 _ASCE_USER_BITS |
102                                                 _ASCE_TYPE_REGION3;
103                         break;
104                 case _REGION_ENTRY_TYPE_R3:
105                         mm->context.asce_limit = 1UL << 31;
106                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
107                                                 _ASCE_USER_BITS |
108                                                 _ASCE_TYPE_SEGMENT;
109                         break;
110                 default:
111                         BUG();
112                 }
113                 mm->pgd = (pgd_t *) (pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
114                 mm->task_size = mm->context.asce_limit;
115                 crst_table_free(mm, (unsigned long *) pgd);
116         }
117 }
118 #endif
119
120 #ifdef CONFIG_PGSTE
121
122 /**
123  * gmap_alloc - allocate a guest address space
124  * @mm: pointer to the parent mm_struct
125  *
126  * Returns a guest address space structure.
127  */
128 struct gmap *gmap_alloc(struct mm_struct *mm)
129 {
130         struct gmap *gmap;
131         struct page *page;
132         unsigned long *table;
133
134         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL);
135         if (!gmap)
136                 goto out;
137         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
138         gmap->mm = mm;
139         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
140         if (!page)
141                 goto out_free;
142         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
143         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
144         crst_table_init(table, _REGION1_ENTRY_EMPTY);
145         gmap->table = table;
146         gmap->asce = _ASCE_TYPE_REGION1 | _ASCE_TABLE_LENGTH |
147                      _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
148         list_add(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
149         return gmap;
150
151 out_free:
152         kfree(gmap);
153 out:
154         return NULL;
155 }
156 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_alloc);
157
158 static int gmap_unlink_segment(struct gmap *gmap, unsigned long *table)
159 {
160         struct gmap_pgtable *mp;
161         struct gmap_rmap *rmap;
162         struct page *page;
163
164         if (*table & _SEGMENT_ENTRY_INV)
165                 return 0;
166         page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
167         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
168         list_for_each_entry(rmap, &mp->mapper, list) {
169                 if (rmap->entry != table)
170                         continue;
171                 list_del(&rmap->list);
172                 kfree(rmap);
173                 break;
174         }
175         *table = _SEGMENT_ENTRY_INV | _SEGMENT_ENTRY_RO | mp->vmaddr;
176         return 1;
177 }
178
179 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
180 {
181         if (MACHINE_HAS_IDTE)
182                 __tlb_flush_idte((unsigned long) gmap->table |
183                                  _ASCE_TYPE_REGION1);
184         else
185                 __tlb_flush_global();
186 }
187
188 /**
189  * gmap_free - free a guest address space
190  * @gmap: pointer to the guest address space structure
191  */
192 void gmap_free(struct gmap *gmap)
193 {
194         struct page *page, *next;
195         unsigned long *table;
196         int i;
197
198
199         /* Flush tlb. */
200         if (MACHINE_HAS_IDTE)
201                 __tlb_flush_idte((unsigned long) gmap->table |
202                                  _ASCE_TYPE_REGION1);
203         else
204                 __tlb_flush_global();
205
206         /* Free all segment & region tables. */
207         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
208         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
209         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru) {
210                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
211                 if ((*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == 0)
212                         /* Remove gmap rmap structures for segment table. */
213                         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++, table++)
214                                 gmap_unlink_segment(gmap, table);
215                 __free_pages(page, ALLOC_ORDER);
216         }
217         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
218         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
219         list_del(&gmap->list);
220         kfree(gmap);
221 }
222 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_free);
223
224 /**
225  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
226  * @gmap: pointer to the guest address space structure
227  */
228 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
229 {
230         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
231 }
232 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
233
234 /**
235  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
236  * @gmap: pointer to the guest address space structure
237  */
238 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
239 {
240         S390_lowcore.gmap = 0UL;
241 }
242 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
243
244 /*
245  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_sem held
246  */
247 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap,
248                                unsigned long *table, unsigned long init)
249 {
250         struct page *page;
251         unsigned long *new;
252
253         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
254         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
255         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
256         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
257         if (!page)
258                 return -ENOMEM;
259         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
260         crst_table_init(new, init);
261         if (*table & _REGION_ENTRY_INV) {
262                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
263                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
264                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
265         } else
266                 __free_pages(page, ALLOC_ORDER);
267         return 0;
268 }
269
270 /**
271  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
272  * @gmap: pointer to the guest address space structure
273  * @addr: address in the guest address space
274  * @len: length of the memory area to unmap
275  *
276  * Returns 0 if the unmap succeded, -EINVAL if not.
277  */
278 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
279 {
280         unsigned long *table;
281         unsigned long off;
282         int flush;
283
284         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
285                 return -EINVAL;
286         if (len == 0 || to + len < to)
287                 return -EINVAL;
288
289         flush = 0;
290         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
291         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
292         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
293                 /* Walk the guest addr space page table */
294                 table = gmap->table + (((to + off) >> 53) & 0x7ff);
295                 if (*table & _REGION_ENTRY_INV)
296                         goto out;
297                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
298                 table = table + (((to + off) >> 42) & 0x7ff);
299                 if (*table & _REGION_ENTRY_INV)
300                         goto out;
301                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
302                 table = table + (((to + off) >> 31) & 0x7ff);
303                 if (*table & _REGION_ENTRY_INV)
304                         goto out;
305                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
306                 table = table + (((to + off) >> 20) & 0x7ff);
307
308                 /* Clear segment table entry in guest address space. */
309                 flush |= gmap_unlink_segment(gmap, table);
310                 *table = _SEGMENT_ENTRY_INV;
311         }
312 out:
313         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
314         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
315         if (flush)
316                 gmap_flush_tlb(gmap);
317         return 0;
318 }
319 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
320
321 /**
322  * gmap_mmap_segment - map a segment to the guest address space
323  * @gmap: pointer to the guest address space structure
324  * @from: source address in the parent address space
325  * @to: target address in the guest address space
326  *
327  * Returns 0 if the mmap succeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
328  */
329 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
330                      unsigned long to, unsigned long len)
331 {
332         unsigned long *table;
333         unsigned long off;
334         int flush;
335
336         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
337                 return -EINVAL;
338         if (len == 0 || from + len > PGDIR_SIZE ||
339             from + len < from || to + len < to)
340                 return -EINVAL;
341
342         flush = 0;
343         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
344         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
345         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
346                 /* Walk the gmap address space page table */
347                 table = gmap->table + (((to + off) >> 53) & 0x7ff);
348                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INV) &&
349                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY))
350                         goto out_unmap;
351                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
352                 table = table + (((to + off) >> 42) & 0x7ff);
353                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INV) &&
354                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY))
355                         goto out_unmap;
356                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
357                 table = table + (((to + off) >> 31) & 0x7ff);
358                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INV) &&
359                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY))
360                         goto out_unmap;
361                 table = (unsigned long *) (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
362                 table = table + (((to + off) >> 20) & 0x7ff);
363
364                 /* Store 'from' address in an invalid segment table entry. */
365                 flush |= gmap_unlink_segment(gmap, table);
366                 *table = _SEGMENT_ENTRY_INV | _SEGMENT_ENTRY_RO | (from + off);
367         }
368         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
369         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
370         if (flush)
371                 gmap_flush_tlb(gmap);
372         return 0;
373
374 out_unmap:
375         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
376         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
377         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
378         return -ENOMEM;
379 }
380 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
381
382 static unsigned long *gmap_table_walk(unsigned long address, struct gmap *gmap)
383 {
384         unsigned long *table;
385
386         table = gmap->table + ((address >> 53) & 0x7ff);
387         if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INV))
388                 return ERR_PTR(-EFAULT);
389         table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
390         table = table + ((address >> 42) & 0x7ff);
391         if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INV))
392                 return ERR_PTR(-EFAULT);
393         table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
394         table = table + ((address >> 31) & 0x7ff);
395         if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INV))
396                 return ERR_PTR(-EFAULT);
397         table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
398         table = table + ((address >> 20) & 0x7ff);
399         return table;
400 }
401
402 /**
403  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
404  * @address: guest address
405  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
406  *
407  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
408  * -EFAULT if no such mapping exists.
409  * This function does not establish potentially missing page table entries.
410  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
411  * when this function gets called.
412  */
413 unsigned long __gmap_translate(unsigned long address, struct gmap *gmap)
414 {
415         unsigned long *segment_ptr, vmaddr, segment;
416         struct gmap_pgtable *mp;
417         struct page *page;
418
419         current->thread.gmap_addr = address;
420         segment_ptr = gmap_table_walk(address, gmap);
421         if (IS_ERR(segment_ptr))
422                 return PTR_ERR(segment_ptr);
423         /* Convert the gmap address to an mm address. */
424         segment = *segment_ptr;
425         if (!(segment & _SEGMENT_ENTRY_INV)) {
426                 page = pfn_to_page(segment >> PAGE_SHIFT);
427                 mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
428                 return mp->vmaddr | (address & ~PMD_MASK);
429         } else if (segment & _SEGMENT_ENTRY_RO) {
430                 vmaddr = segment & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
431                 return vmaddr | (address & ~PMD_MASK);
432         }
433         return -EFAULT;
434 }
435 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
436
437 /**
438  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
439  * @address: guest address
440  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
441  *
442  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
443  * -EFAULT if no such mapping exists.
444  * This function does not establish potentially missing page table entries.
445  */
446 unsigned long gmap_translate(unsigned long address, struct gmap *gmap)
447 {
448         unsigned long rc;
449
450         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
451         rc = __gmap_translate(address, gmap);
452         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
453         return rc;
454 }
455 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
456
457 static int gmap_connect_pgtable(unsigned long address, unsigned long segment,
458                                 unsigned long *segment_ptr, struct gmap *gmap)
459 {
460         unsigned long vmaddr;
461         struct vm_area_struct *vma;
462         struct gmap_pgtable *mp;
463         struct gmap_rmap *rmap;
464         struct mm_struct *mm;
465         struct page *page;
466         pgd_t *pgd;
467         pud_t *pud;
468         pmd_t *pmd;
469
470         mm = gmap->mm;
471         vmaddr = segment & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
472         vma = find_vma(mm, vmaddr);
473         if (!vma || vma->vm_start > vmaddr)
474                 return -EFAULT;
475         /* Walk the parent mm page table */
476         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
477         pud = pud_alloc(mm, pgd, vmaddr);
478         if (!pud)
479                 return -ENOMEM;
480         pmd = pmd_alloc(mm, pud, vmaddr);
481         if (!pmd)
482                 return -ENOMEM;
483         if (!pmd_present(*pmd) &&
484             __pte_alloc(mm, vma, pmd, vmaddr))
485                 return -ENOMEM;
486         /* pmd now points to a valid segment table entry. */
487         rmap = kmalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
488         if (!rmap)
489                 return -ENOMEM;
490         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
491         page = pmd_page(*pmd);
492         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
493         rmap->gmap = gmap;
494         rmap->entry = segment_ptr;
495         rmap->vmaddr = address & PMD_MASK;
496         spin_lock(&mm->page_table_lock);
497         if (*segment_ptr == segment) {
498                 list_add(&rmap->list, &mp->mapper);
499                 /* Set gmap segment table entry to page table. */
500                 *segment_ptr = pmd_val(*pmd) & PAGE_MASK;
501                 rmap = NULL;
502         }
503         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
504         kfree(rmap);
505         return 0;
506 }
507
508 static void gmap_disconnect_pgtable(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
509 {
510         struct gmap_rmap *rmap, *next;
511         struct gmap_pgtable *mp;
512         struct page *page;
513         int flush;
514
515         flush = 0;
516         spin_lock(&mm->page_table_lock);
517         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
518         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
519         list_for_each_entry_safe(rmap, next, &mp->mapper, list) {
520                 *rmap->entry =
521                         _SEGMENT_ENTRY_INV | _SEGMENT_ENTRY_RO | mp->vmaddr;
522                 list_del(&rmap->list);
523                 kfree(rmap);
524                 flush = 1;
525         }
526         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
527         if (flush)
528                 __tlb_flush_global();
529 }
530
531 /*
532  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
533  */
534 unsigned long __gmap_fault(unsigned long address, struct gmap *gmap)
535 {
536         unsigned long *segment_ptr, segment;
537         struct gmap_pgtable *mp;
538         struct page *page;
539         int rc;
540
541         current->thread.gmap_addr = address;
542         segment_ptr = gmap_table_walk(address, gmap);
543         if (IS_ERR(segment_ptr))
544                 return -EFAULT;
545         /* Convert the gmap address to an mm address. */
546         while (1) {
547                 segment = *segment_ptr;
548                 if (!(segment & _SEGMENT_ENTRY_INV)) {
549                         /* Page table is present */
550                         page = pfn_to_page(segment >> PAGE_SHIFT);
551                         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
552                         return mp->vmaddr | (address & ~PMD_MASK);
553                 }
554                 if (!(segment & _SEGMENT_ENTRY_RO))
555                         /* Nothing mapped in the gmap address space. */
556                         break;
557                 rc = gmap_connect_pgtable(address, segment, segment_ptr, gmap);
558                 if (rc)
559                         return rc;
560         }
561         return -EFAULT;
562 }
563
564 unsigned long gmap_fault(unsigned long address, struct gmap *gmap)
565 {
566         unsigned long rc;
567
568         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
569         rc = __gmap_fault(address, gmap);
570         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
571
572         return rc;
573 }
574 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_fault);
575
576 void gmap_discard(unsigned long from, unsigned long to, struct gmap *gmap)
577 {
578
579         unsigned long *table, address, size;
580         struct vm_area_struct *vma;
581         struct gmap_pgtable *mp;
582         struct page *page;
583
584         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
585         address = from;
586         while (address < to) {
587                 /* Walk the gmap address space page table */
588                 table = gmap->table + ((address >> 53) & 0x7ff);
589                 if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INV)) {
590                         address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
591                         continue;
592                 }
593                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
594                 table = table + ((address >> 42) & 0x7ff);
595                 if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INV)) {
596                         address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
597                         continue;
598                 }
599                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
600                 table = table + ((address >> 31) & 0x7ff);
601                 if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INV)) {
602                         address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
603                         continue;
604                 }
605                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
606                 table = table + ((address >> 20) & 0x7ff);
607                 if (unlikely(*table & _SEGMENT_ENTRY_INV)) {
608                         address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
609                         continue;
610                 }
611                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
612                 mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
613                 vma = find_vma(gmap->mm, mp->vmaddr);
614                 size = min(to - address, PMD_SIZE - (address & ~PMD_MASK));
615                 zap_page_range(vma, mp->vmaddr | (address & ~PMD_MASK),
616                                size, NULL);
617                 address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
618         }
619         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
620 }
621 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
622
623 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
624 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
625
626 /**
627  * gmap_register_ipte_notifier - register a pte invalidation callback
628  * @nb: pointer to the gmap notifier block
629  */
630 void gmap_register_ipte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
631 {
632         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
633         list_add(&nb->list, &gmap_notifier_list);
634         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
635 }
636 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_ipte_notifier);
637
638 /**
639  * gmap_unregister_ipte_notifier - remove a pte invalidation callback
640  * @nb: pointer to the gmap notifier block
641  */
642 void gmap_unregister_ipte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
643 {
644         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
645         list_del_init(&nb->list);
646         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
647 }
648 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_ipte_notifier);
649
650 /**
651  * gmap_ipte_notify - mark a range of ptes for invalidation notification
652  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
653  * @address: virtual address in the guest address space
654  * @len: size of area
655  *
656  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists and
657  * the invalidation notification could be set. If the gmap mapping is missing
658  * for one or more pages -EFAULT is returned. If no memory could be allocated
659  * -ENOMEM is returned. This function establishes missing page table entries.
660  */
661 int gmap_ipte_notify(struct gmap *gmap, unsigned long start, unsigned long len)
662 {
663         unsigned long addr;
664         spinlock_t *ptl;
665         pte_t *ptep, entry;
666         pgste_t pgste;
667         int rc = 0;
668
669         if ((start & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK))
670                 return -EINVAL;
671         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
672         while (len) {
673                 /* Convert gmap address and connect the page tables */
674                 addr = __gmap_fault(start, gmap);
675                 if (IS_ERR_VALUE(addr)) {
676                         rc = addr;
677                         break;
678                 }
679                 /* Get the page mapped */
680                 if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, addr, FAULT_FLAG_WRITE)) {
681                         rc = -EFAULT;
682                         break;
683                 }
684                 /* Walk the process page table, lock and get pte pointer */
685                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, addr, &ptl);
686                 if (unlikely(!ptep))
687                         continue;
688                 /* Set notification bit in the pgste of the pte */
689                 entry = *ptep;
690                 if ((pte_val(entry) & (_PAGE_INVALID | _PAGE_RO)) == 0) {
691                         pgste = pgste_get_lock(ptep);
692                         pgste_val(pgste) |= PGSTE_IN_BIT;
693                         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
694                         start += PAGE_SIZE;
695                         len -= PAGE_SIZE;
696                 }
697                 spin_unlock(ptl);
698         }
699         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
700         return rc;
701 }
702 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_ipte_notify);
703
704 /**
705  * gmap_do_ipte_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
706  * @mm: pointer to the process mm_struct
707  * @addr: virtual address in the process address space
708  * @pte: pointer to the page table entry
709  *
710  * This function is assumed to be called with the page table lock held
711  * for the pte to notify.
712  */
713 void gmap_do_ipte_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *pte)
714 {
715         unsigned long segment_offset;
716         struct gmap_notifier *nb;
717         struct gmap_pgtable *mp;
718         struct gmap_rmap *rmap;
719         struct page *page;
720
721         segment_offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
722         segment_offset = segment_offset * (4096 / sizeof(pte_t));
723         page = pfn_to_page(__pa(pte) >> PAGE_SHIFT);
724         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
725         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
726         list_for_each_entry(rmap, &mp->mapper, list) {
727                 list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
728                         nb->notifier_call(rmap->gmap,
729                                           rmap->vmaddr + segment_offset);
730         }
731         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
732 }
733
734 static inline unsigned long *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm,
735                                                     unsigned long vmaddr)
736 {
737         struct page *page;
738         unsigned long *table;
739         struct gmap_pgtable *mp;
740
741         page = alloc_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
742         if (!page)
743                 return NULL;
744         mp = kmalloc(sizeof(*mp), GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
745         if (!mp) {
746                 __free_page(page);
747                 return NULL;
748         }
749         pgtable_page_ctor(page);
750         mp->vmaddr = vmaddr & PMD_MASK;
751         INIT_LIST_HEAD(&mp->mapper);
752         page->index = (unsigned long) mp;
753         atomic_set(&page->_mapcount, 3);
754         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
755         clear_table(table, _PAGE_TYPE_EMPTY, PAGE_SIZE/2);
756         clear_table(table + PTRS_PER_PTE, 0, PAGE_SIZE/2);
757         return table;
758 }
759
760 static inline void page_table_free_pgste(unsigned long *table)
761 {
762         struct page *page;
763         struct gmap_pgtable *mp;
764
765         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
766         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
767         BUG_ON(!list_empty(&mp->mapper));
768         pgtable_page_dtor(page);
769         atomic_set(&page->_mapcount, -1);
770         kfree(mp);
771         __free_page(page);
772 }
773
774 int set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
775                           unsigned long key, bool nq)
776 {
777         spinlock_t *ptl;
778         pgste_t old, new;
779         pte_t *ptep;
780
781         down_read(&mm->mmap_sem);
782         ptep = get_locked_pte(current->mm, addr, &ptl);
783         if (unlikely(!ptep)) {
784                 up_read(&mm->mmap_sem);
785                 return -EFAULT;
786         }
787
788         new = old = pgste_get_lock(ptep);
789         pgste_val(new) &= ~(PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT |
790                             PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
791         pgste_val(new) |= (key & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED)) << 48;
792         pgste_val(new) |= (key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
793         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
794                 unsigned long address, bits;
795                 unsigned char skey;
796
797                 address = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
798                 skey = page_get_storage_key(address);
799                 bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
800                 /* Set storage key ACC and FP */
801                 page_set_storage_key(address,
802                                 (key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)),
803                                 !nq);
804
805                 /* Merge host changed & referenced into pgste  */
806                 pgste_val(new) |= bits << 52;
807                 /* Transfer skey changed & referenced bit to kvm user bits */
808                 pgste_val(new) |= bits << 45;   /* PGSTE_UR_BIT & PGSTE_UC_BIT */
809         }
810         /* changing the guest storage key is considered a change of the page */
811         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) &
812             (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT | PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT))
813                 pgste_val(new) |= PGSTE_UC_BIT;
814
815         pgste_set_unlock(ptep, new);
816         pte_unmap_unlock(*ptep, ptl);
817         up_read(&mm->mmap_sem);
818         return 0;
819 }
820 EXPORT_SYMBOL(set_guest_storage_key);
821
822 #else /* CONFIG_PGSTE */
823
824 static inline unsigned long *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm,
825                                                     unsigned long vmaddr)
826 {
827         return NULL;
828 }
829
830 static inline void page_table_free_pgste(unsigned long *table)
831 {
832 }
833
834 static inline void gmap_disconnect_pgtable(struct mm_struct *mm,
835                                            unsigned long *table)
836 {
837 }
838
839 #endif /* CONFIG_PGSTE */
840
841 static inline unsigned int atomic_xor_bits(atomic_t *v, unsigned int bits)
842 {
843         unsigned int old, new;
844
845         do {
846                 old = atomic_read(v);
847                 new = old ^ bits;
848         } while (atomic_cmpxchg(v, old, new) != old);
849         return new;
850 }
851
852 /*
853  * page table entry allocation/free routines.
854  */
855 unsigned long *page_table_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
856 {
857         unsigned long *uninitialized_var(table);
858         struct page *uninitialized_var(page);
859         unsigned int mask, bit;
860
861         if (mm_has_pgste(mm))
862                 return page_table_alloc_pgste(mm, vmaddr);
863         /* Allocate fragments of a 4K page as 1K/2K page table */
864         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
865         mask = FRAG_MASK;
866         if (!list_empty(&mm->context.pgtable_list)) {
867                 page = list_first_entry(&mm->context.pgtable_list,
868                                         struct page, lru);
869                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
870                 mask = atomic_read(&page->_mapcount);
871                 mask = mask | (mask >> 4);
872         }
873         if ((mask & FRAG_MASK) == FRAG_MASK) {
874                 spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
875                 page = alloc_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
876                 if (!page)
877                         return NULL;
878                 pgtable_page_ctor(page);
879                 atomic_set(&page->_mapcount, 1);
880                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
881                 clear_table(table, _PAGE_TYPE_EMPTY, PAGE_SIZE);
882                 spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
883                 list_add(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
884         } else {
885                 for (bit = 1; mask & bit; bit <<= 1)
886                         table += PTRS_PER_PTE;
887                 mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit);
888                 if ((mask & FRAG_MASK) == FRAG_MASK)
889                         list_del(&page->lru);
890         }
891         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
892         return table;
893 }
894
895 void page_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
896 {
897         struct page *page;
898         unsigned int bit, mask;
899
900         if (mm_has_pgste(mm)) {
901                 gmap_disconnect_pgtable(mm, table);
902                 return page_table_free_pgste(table);
903         }
904         /* Free 1K/2K page table fragment of a 4K page */
905         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
906         bit = 1 << ((__pa(table) & ~PAGE_MASK)/(PTRS_PER_PTE*sizeof(pte_t)));
907         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
908         if ((atomic_read(&page->_mapcount) & FRAG_MASK) != FRAG_MASK)
909                 list_del(&page->lru);
910         mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit);
911         if (mask & FRAG_MASK)
912                 list_add(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
913         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
914         if (mask == 0) {
915                 pgtable_page_dtor(page);
916                 atomic_set(&page->_mapcount, -1);
917                 __free_page(page);
918         }
919 }
920
921 static void __page_table_free_rcu(void *table, unsigned bit)
922 {
923         struct page *page;
924
925         if (bit == FRAG_MASK)
926                 return page_table_free_pgste(table);
927         /* Free 1K/2K page table fragment of a 4K page */
928         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
929         if (atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit) == 0) {
930                 pgtable_page_dtor(page);
931                 atomic_set(&page->_mapcount, -1);
932                 __free_page(page);
933         }
934 }
935
936 void page_table_free_rcu(struct mmu_gather *tlb, unsigned long *table)
937 {
938         struct mm_struct *mm;
939         struct page *page;
940         unsigned int bit, mask;
941
942         mm = tlb->mm;
943         if (mm_has_pgste(mm)) {
944                 gmap_disconnect_pgtable(mm, table);
945                 table = (unsigned long *) (__pa(table) | FRAG_MASK);
946                 tlb_remove_table(tlb, table);
947                 return;
948         }
949         bit = 1 << ((__pa(table) & ~PAGE_MASK) / (PTRS_PER_PTE*sizeof(pte_t)));
950         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
951         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
952         if ((atomic_read(&page->_mapcount) & FRAG_MASK) != FRAG_MASK)
953                 list_del(&page->lru);
954         mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit | (bit << 4));
955         if (mask & FRAG_MASK)
956                 list_add_tail(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
957         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
958         table = (unsigned long *) (__pa(table) | (bit << 4));
959         tlb_remove_table(tlb, table);
960 }
961
962 void __tlb_remove_table(void *_table)
963 {
964         const unsigned long mask = (FRAG_MASK << 4) | FRAG_MASK;
965         void *table = (void *)((unsigned long) _table & ~mask);
966         unsigned type = (unsigned long) _table & mask;
967
968         if (type)
969                 __page_table_free_rcu(table, type);
970         else
971                 free_pages((unsigned long) table, ALLOC_ORDER);
972 }
973
974 static void tlb_remove_table_smp_sync(void *arg)
975 {
976         /* Simply deliver the interrupt */
977 }
978
979 static void tlb_remove_table_one(void *table)
980 {
981         /*
982          * This isn't an RCU grace period and hence the page-tables cannot be
983          * assumed to be actually RCU-freed.
984          *
985          * It is however sufficient for software page-table walkers that rely
986          * on IRQ disabling. See the comment near struct mmu_table_batch.
987          */
988         smp_call_function(tlb_remove_table_smp_sync, NULL, 1);
989         __tlb_remove_table(table);
990 }
991
992 static void tlb_remove_table_rcu(struct rcu_head *head)
993 {
994         struct mmu_table_batch *batch;
995         int i;
996
997         batch = container_of(head, struct mmu_table_batch, rcu);
998
999         for (i = 0; i < batch->nr; i++)
1000                 __tlb_remove_table(batch->tables[i]);
1001
1002         free_page((unsigned long)batch);
1003 }
1004
1005 void tlb_table_flush(struct mmu_gather *tlb)
1006 {
1007         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
1008
1009         if (*batch) {
1010                 __tlb_flush_mm(tlb->mm);
1011                 call_rcu_sched(&(*batch)->rcu, tlb_remove_table_rcu);
1012                 *batch = NULL;
1013         }
1014 }
1015
1016 void tlb_remove_table(struct mmu_gather *tlb, void *table)
1017 {
1018         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
1019
1020         if (*batch == NULL) {
1021                 *batch = (struct mmu_table_batch *)
1022                         __get_free_page(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1023                 if (*batch == NULL) {
1024                         __tlb_flush_mm(tlb->mm);
1025                         tlb_remove_table_one(table);
1026                         return;
1027                 }
1028                 (*batch)->nr = 0;
1029         }
1030         (*batch)->tables[(*batch)->nr++] = table;
1031         if ((*batch)->nr == MAX_TABLE_BATCH)
1032                 tlb_table_flush(tlb);
1033 }
1034
1035 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1036 void thp_split_vma(struct vm_area_struct *vma)
1037 {
1038         unsigned long addr;
1039         struct page *page;
1040
1041         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += PAGE_SIZE) {
1042                 page = follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
1043         }
1044 }
1045
1046 void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
1047 {
1048         struct vm_area_struct *vma = mm->mmap;
1049
1050         while (vma != NULL) {
1051                 thp_split_vma(vma);
1052                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
1053                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1054                 vma = vma->vm_next;
1055         }
1056 }
1057 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1058
1059 /*
1060  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
1061  */
1062 int s390_enable_sie(void)
1063 {
1064         struct task_struct *tsk = current;
1065         struct mm_struct *mm, *old_mm;
1066
1067         /* Do we have switched amode? If no, we cannot do sie */
1068         if (s390_user_mode == HOME_SPACE_MODE)
1069                 return -EINVAL;
1070
1071         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
1072         if (mm_has_pgste(tsk->mm))
1073                 return 0;
1074
1075         /* lets check if we are allowed to replace the mm */
1076         task_lock(tsk);
1077         if (!tsk->mm || atomic_read(&tsk->mm->mm_users) > 1 ||
1078 #ifdef CONFIG_AIO
1079             !hlist_empty(&tsk->mm->ioctx_list) ||
1080 #endif
1081             tsk->mm != tsk->active_mm) {
1082                 task_unlock(tsk);
1083                 return -EINVAL;
1084         }
1085         task_unlock(tsk);
1086
1087         /* we copy the mm and let dup_mm create the page tables with_pgstes */
1088         tsk->mm->context.alloc_pgste = 1;
1089         /* make sure that both mms have a correct rss state */
1090         sync_mm_rss(tsk->mm);
1091         mm = dup_mm(tsk);
1092         tsk->mm->context.alloc_pgste = 0;
1093         if (!mm)
1094                 return -ENOMEM;
1095
1096 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1097         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
1098         thp_split_mm(mm);
1099         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1100 #endif
1101
1102         /* Now lets check again if something happened */
1103         task_lock(tsk);
1104         if (!tsk->mm || atomic_read(&tsk->mm->mm_users) > 1 ||
1105 #ifdef CONFIG_AIO
1106             !hlist_empty(&tsk->mm->ioctx_list) ||
1107 #endif
1108             tsk->mm != tsk->active_mm) {
1109                 mmput(mm);
1110                 task_unlock(tsk);
1111                 return -EINVAL;
1112         }
1113
1114         /* ok, we are alone. No ptrace, no threads, etc. */
1115         old_mm = tsk->mm;
1116         tsk->mm = tsk->active_mm = mm;
1117         preempt_disable();
1118         update_mm(mm, tsk);
1119         atomic_inc(&mm->context.attach_count);
1120         atomic_dec(&old_mm->context.attach_count);
1121         cpumask_set_cpu(smp_processor_id(), mm_cpumask(mm));
1122         preempt_enable();
1123         task_unlock(tsk);
1124         mmput(old_mm);
1125         return 0;
1126 }
1127 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
1128
1129 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1130 int pmdp_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1131                            pmd_t *pmdp)
1132 {
1133         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1134         /* No need to flush TLB
1135          * On s390 reference bits are in storage key and never in TLB */
1136         return pmdp_test_and_clear_young(vma, address, pmdp);
1137 }
1138
1139 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
1140                           unsigned long address, pmd_t *pmdp,
1141                           pmd_t entry, int dirty)
1142 {
1143         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1144
1145         if (pmd_same(*pmdp, entry))
1146                 return 0;
1147         pmdp_invalidate(vma, address, pmdp);
1148         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmdp, entry);
1149         return 1;
1150 }
1151
1152 static void pmdp_splitting_flush_sync(void *arg)
1153 {
1154         /* Simply deliver the interrupt */
1155 }
1156
1157 void pmdp_splitting_flush(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1158                           pmd_t *pmdp)
1159 {
1160         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1161         if (!test_and_set_bit(_SEGMENT_ENTRY_SPLIT_BIT,
1162                               (unsigned long *) pmdp)) {
1163                 /* need to serialize against gup-fast (IRQ disabled) */
1164                 smp_call_function(pmdp_splitting_flush_sync, NULL, 1);
1165         }
1166 }
1167
1168 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
1169                                 pgtable_t pgtable)
1170 {
1171         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
1172
1173         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
1174
1175         /* FIFO */
1176         if (!mm->pmd_huge_pte)
1177                 INIT_LIST_HEAD(lh);
1178         else
1179                 list_add(lh, (struct list_head *) mm->pmd_huge_pte);
1180         mm->pmd_huge_pte = pgtable;
1181 }
1182
1183 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
1184 {
1185         struct list_head *lh;
1186         pgtable_t pgtable;
1187         pte_t *ptep;
1188
1189         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
1190
1191         /* FIFO */
1192         pgtable = mm->pmd_huge_pte;
1193         lh = (struct list_head *) pgtable;
1194         if (list_empty(lh))
1195                 mm->pmd_huge_pte = NULL;
1196         else {
1197                 mm->pmd_huge_pte = (pgtable_t) lh->next;
1198                 list_del(lh);
1199         }
1200         ptep = (pte_t *) pgtable;
1201         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
1202         ptep++;
1203         pte_val(*ptep) = _PAGE_TYPE_EMPTY;
1204         return pgtable;
1205 }
1206 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */