arch/x86/kvm/paging_tmpl.h

   1 /*
   2  * Kernel-based Virtual Machine driver for Linux
   3  *
   4  * This module enables machines with Intel VT-x extensions to run virtual
   5  * machines without emulation or binary translation.
   6  *
   7  * MMU support
   8  *
   9  * Copyright (C) 2006 Qumranet, Inc.
  10  * Copyright 2010 Red Hat, Inc. and/or its affiliates.
  11  *
  12  * Authors:
  13  *   Yaniv Kamay  <yaniv@qumranet.com>
  14  *   Avi Kivity   <avi@qumranet.com>
  15  *
  16  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
  17  * the COPYING file in the top-level directory.
  18  *
  19  */
  20
  21 /*
  22  * We need the mmu code to access both 32-bit and 64-bit guest ptes,
  23  * so the code in this file is compiled twice, once per pte size.
  24  */
  25
  26 #if PTTYPE == 64
  27         #define pt_element_t u64
  28         #define guest_walker guest_walker64
  29         #define FNAME(name) paging##64_##name
  30         #define PT_BASE_ADDR_MASK PT64_BASE_ADDR_MASK
  31         #define PT_LVL_ADDR_MASK(lvl) PT64_LVL_ADDR_MASK(lvl)
  32         #define PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl) PT64_LVL_OFFSET_MASK(lvl)
  33         #define PT_INDEX(addr, level) PT64_INDEX(addr, level)
  34         #define PT_LEVEL_BITS PT64_LEVEL_BITS
  35         #ifdef CONFIG_X86_64
  36         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 4
  37         #define CMPXCHG cmpxchg
  38         #else
  39         #define CMPXCHG cmpxchg64
  40         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 2
  41         #endif
  42 #elif PTTYPE == 32
  43         #define pt_element_t u32
  44         #define guest_walker guest_walker32
  45         #define FNAME(name) paging##32_##name
  46         #define PT_BASE_ADDR_MASK PT32_BASE_ADDR_MASK
  47         #define PT_LVL_ADDR_MASK(lvl) PT32_LVL_ADDR_MASK(lvl)
  48         #define PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl) PT32_LVL_OFFSET_MASK(lvl)
  49         #define PT_INDEX(addr, level) PT32_INDEX(addr, level)
  50         #define PT_LEVEL_BITS PT32_LEVEL_BITS
  51         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 2
  52         #define CMPXCHG cmpxchg
  53 #else
  54         #error Invalid PTTYPE value
  55 #endif
  56
  57 #define gpte_to_gfn_lvl FNAME(gpte_to_gfn_lvl)
  58 #define gpte_to_gfn(pte) gpte_to_gfn_lvl((pte), PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
  59
  60 /*
  61  * The guest_walker structure emulates the behavior of the hardware page
  62  * table walker.
  63  */
  64 struct guest_walker {
  65         int level;
  66         gfn_t table_gfn[PT_MAX_FULL_LEVELS];
  67         pt_element_t ptes[PT_MAX_FULL_LEVELS];
  68         pt_element_t prefetch_ptes[PTE_PREFETCH_NUM];
  69         gpa_t pte_gpa[PT_MAX_FULL_LEVELS];
  70         unsigned pt_access;
  71         unsigned pte_access;
  72         gfn_t gfn;
  73         struct x86_exception fault;
  74 };
  75
  76 static gfn_t gpte_to_gfn_lvl(pt_element_t gpte, int lvl)
  77 {
  78         return (gpte & PT_LVL_ADDR_MASK(lvl)) >> PAGE_SHIFT;
  79 }
  80
  81 static int FNAME(cmpxchg_gpte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
  82                                pt_element_t __user *ptep_user, unsigned index,
  83                                pt_element_t orig_pte, pt_element_t new_pte)
  84 {
  85         int npages;
  86         pt_element_t ret;
  87         pt_element_t *table;
  88         struct page *page;
  89
  90         npages = get_user_pages_fast((unsigned long)ptep_user, 1, 1, &page);
  91         /* Check if the user is doing something meaningless. */
  92         if (unlikely(npages != 1))
  93                 return -EFAULT;
  94
  95         table = kmap_atomic(page, KM_USER0);
  96         ret = CMPXCHG(&table[index], orig_pte, new_pte);
  97         kunmap_atomic(table, KM_USER0);
  98
  99         kvm_release_page_dirty(page);
 100
 101         return (ret != orig_pte);
 102 }
 103
 104 static unsigned FNAME(gpte_access)(struct kvm_vcpu *vcpu, pt_element_t gpte,
 105                                    bool last)
 106 {
 107         unsigned access;
 108
 109         access = (gpte & (PT_WRITABLE_MASK | PT_USER_MASK)) | ACC_EXEC_MASK;
 110         if (last && !is_dirty_gpte(gpte))
 111                 access &= ~ACC_WRITE_MASK;
 112
 113 #if PTTYPE == 64
 114         if (vcpu->arch.mmu.nx)
 115                 access &= ~(gpte >> PT64_NX_SHIFT);
 116 #endif
 117         return access;
 118 }
 119
 120 static bool FNAME(is_last_gpte)(struct guest_walker *walker,
 121                                 struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
 122                                 pt_element_t gpte)
 123 {
 124         if (walker->level == PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
 125                 return true;
 126
 127         if ((walker->level == PT_DIRECTORY_LEVEL) && is_large_pte(gpte) &&
 128             (PTTYPE == 64 || is_pse(vcpu)))
 129                 return true;
 130
 131         if ((walker->level == PT_PDPE_LEVEL) && is_large_pte(gpte) &&
 132             (mmu->root_level == PT64_ROOT_LEVEL))
 133                 return true;
 134
 135         return false;
 136 }
 137
 138 /*
 139  * Fetch a guest pte for a guest virtual address
 140  */
 141 static int FNAME(walk_addr_generic)(struct guest_walker *walker,
 142                                     struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
 143                                     gva_t addr, u32 access)
 144 {
 145         pt_element_t pte;
 146         pt_element_t __user *uninitialized_var(ptep_user);
 147         gfn_t table_gfn;
 148         unsigned index, pt_access, uninitialized_var(pte_access);
 149         gpa_t pte_gpa;
 150         bool eperm;
 151         int offset;
 152         const int write_fault = access & PFERR_WRITE_MASK;
 153         const int user_fault  = access & PFERR_USER_MASK;
 154         const int fetch_fault = access & PFERR_FETCH_MASK;
 155         u16 errcode = 0;
 156
 157         trace_kvm_mmu_pagetable_walk(addr, write_fault, user_fault,
 158                                      fetch_fault);
 159 retry_walk:
 160         eperm = false;
 161         walker->level = mmu->root_level;
 162         pte           = mmu->get_cr3(vcpu);
 163
 164 #if PTTYPE == 64
 165         if (walker->level == PT32E_ROOT_LEVEL) {
 166                 pte = kvm_pdptr_read_mmu(vcpu, mmu, (addr >> 30) & 3);
 167                 trace_kvm_mmu_paging_element(pte, walker->level);
 168                 if (!is_present_gpte(pte))
 169                         goto error;
 170                 --walker->level;
 171         }
 172 #endif
 173         ASSERT((!is_long_mode(vcpu) && is_pae(vcpu)) ||
 174                (mmu->get_cr3(vcpu) & CR3_NONPAE_RESERVED_BITS) == 0);
 175
 176         pt_access = ACC_ALL;
 177
 178         for (;;) {
 179                 gfn_t real_gfn;
 180                 unsigned long host_addr;
 181
 182                 index = PT_INDEX(addr, walker->level);
 183
 184                 table_gfn = gpte_to_gfn(pte);
 185                 offset    = index * sizeof(pt_element_t);
 186                 pte_gpa   = gfn_to_gpa(table_gfn) + offset;
 187                 walker->table_gfn[walker->level - 1] = table_gfn;
 188                 walker->pte_gpa[walker->level - 1] = pte_gpa;
 189
 190                 real_gfn = mmu->translate_gpa(vcpu, gfn_to_gpa(table_gfn),
 191                                               PFERR_USER_MASK|PFERR_WRITE_MASK);
 192                 if (unlikely(real_gfn == UNMAPPED_GVA))
 193                         goto error;
 194                 real_gfn = gpa_to_gfn(real_gfn);
 195
 196                 host_addr = gfn_to_hva(vcpu->kvm, real_gfn);
 197                 if (unlikely(kvm_is_error_hva(host_addr)))
 198                         goto error;
 199
 200                 ptep_user = (pt_element_t __user *)((void *)host_addr + offset);
 201                 if (unlikely(__copy_from_user(&pte, ptep_user, sizeof(pte))))
 202                         goto error;
 203
 204                 trace_kvm_mmu_paging_element(pte, walker->level);
 205
 206                 if (unlikely(!is_present_gpte(pte)))
 207                         goto error;
 208
 209                 if (unlikely(is_rsvd_bits_set(&vcpu->arch.mmu, pte,
 210                                               walker->level))) {
 211                         errcode |= PFERR_RSVD_MASK | PFERR_PRESENT_MASK;
 212                         goto error;
 213                 }
 214
 215                 if (!check_write_user_access(vcpu, write_fault, user_fault,
 216                                           pte))
 217                         eperm = true;
 218
 219 #if PTTYPE == 64
 220                 if (unlikely(fetch_fault && (pte & PT64_NX_MASK)))
 221                         eperm = true;
 222 #endif
 223
 224                 if (!eperm && unlikely(!(pte & PT_ACCESSED_MASK))) {
 225                         int ret;
 226                         trace_kvm_mmu_set_accessed_bit(table_gfn, index,
 227                                                        sizeof(pte));
 228                         ret = FNAME(cmpxchg_gpte)(vcpu, mmu, ptep_user, index,
 229                                                   pte, pte|PT_ACCESSED_MASK);
 230                         if (unlikely(ret < 0))
 231                                 goto error;
 232                         else if (ret)
 233                                 goto retry_walk;
 234
 235                         mark_page_dirty(vcpu->kvm, table_gfn);
 236                         pte |= PT_ACCESSED_MASK;
 237                 }
 238
 239                 walker->ptes[walker->level - 1] = pte;
 240
 241                 if (FNAME(is_last_gpte)(walker, vcpu, mmu, pte)) {
 242                         int lvl = walker->level;
 243                         gpa_t real_gpa;
 244                         gfn_t gfn;
 245                         u32 ac;
 246
 247                         /* check if the kernel is fetching from user page */
 248                         if (unlikely(pte_access & PT_USER_MASK) &&
 249                             kvm_read_cr4_bits(vcpu, X86_CR4_SMEP))
 250                                 if (fetch_fault && !user_fault)
 251                                         eperm = true;
 252
 253                         gfn = gpte_to_gfn_lvl(pte, lvl);
 254                         gfn += (addr & PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl)) >> PAGE_SHIFT;
 255
 256                         if (PTTYPE == 32 &&
 257                             walker->level == PT_DIRECTORY_LEVEL &&
 258                             is_cpuid_PSE36())
 259                                 gfn += pse36_gfn_delta(pte);
 260
 261                         ac = write_fault | fetch_fault | user_fault;
 262
 263                         real_gpa = mmu->translate_gpa(vcpu, gfn_to_gpa(gfn),
 264                                                       ac);
 265                         if (real_gpa == UNMAPPED_GVA)
 266                                 return 0;
 267
 268                         walker->gfn = real_gpa >> PAGE_SHIFT;
 269
 270                         break;
 271                 }
 272
 273                 pt_access &= FNAME(gpte_access)(vcpu, pte, false);
 274                 --walker->level;
 275         }
 276
 277         if (unlikely(eperm)) {
 278                 errcode |= PFERR_PRESENT_MASK;
 279                 goto error;
 280         }
 281
 282         if (write_fault && unlikely(!is_dirty_gpte(pte))) {
 283                 int ret;
 284
 285                 trace_kvm_mmu_set_dirty_bit(table_gfn, index, sizeof(pte));
 286                 ret = FNAME(cmpxchg_gpte)(vcpu, mmu, ptep_user, index,
 287                                           pte, pte|PT_DIRTY_MASK);
 288                 if (unlikely(ret < 0))
 289                         goto error;
 290                 else if (ret)
 291                         goto retry_walk;
 292
 293                 mark_page_dirty(vcpu->kvm, table_gfn);
 294                 pte |= PT_DIRTY_MASK;
 295                 walker->ptes[walker->level - 1] = pte;
 296         }
 297
 298         pte_access = pt_access & FNAME(gpte_access)(vcpu, pte, true);
 299         walker->pt_access = pt_access;
 300         walker->pte_access = pte_access;
 301         pgprintk("%s: pte %llx pte_access %x pt_access %x\n",
 302                  __func__, (u64)pte, pte_access, pt_access);
 303         return 1;
 304
 305 error:
 306         errcode |= write_fault | user_fault;
 307         if (fetch_fault && (mmu->nx ||
 308                             kvm_read_cr4_bits(vcpu, X86_CR4_SMEP)))
 309                 errcode |= PFERR_FETCH_MASK;
 310
 311         walker->fault.vector = PF_VECTOR;
 312         walker->fault.error_code_valid = true;
 313         walker->fault.error_code = errcode;
 314         walker->fault.address = addr;
 315         walker->fault.nested_page_fault = mmu != vcpu->arch.walk_mmu;
 316
 317         trace_kvm_mmu_walker_error(walker->fault.error_code);
 318         return 0;
 319 }
 320
 321 static int FNAME(walk_addr)(struct guest_walker *walker,
 322                             struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr, u32 access)
 323 {
 324         return FNAME(walk_addr_generic)(walker, vcpu, &vcpu->arch.mmu, addr,
 325                                         access);
 326 }
 327
 328 static int FNAME(walk_addr_nested)(struct guest_walker *walker,
 329                                    struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
 330                                    u32 access)
 331 {
 332         return FNAME(walk_addr_generic)(walker, vcpu, &vcpu->arch.nested_mmu,
 333                                         addr, access);
 334 }
 335
 336 static bool FNAME(prefetch_invalid_gpte)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 337                                     struct kvm_mmu_page *sp, u64 *spte,
 338                                     pt_element_t gpte)
 339 {
 340         if (is_rsvd_bits_set(&vcpu->arch.mmu, gpte, PT_PAGE_TABLE_LEVEL))
 341                 goto no_present;
 342
 343         if (!is_present_gpte(gpte))
 344                 goto no_present;
 345
 346         if (!(gpte & PT_ACCESSED_MASK))
 347                 goto no_present;
 348
 349         return false;
 350
 351 no_present:
 352         drop_spte(vcpu->kvm, spte);
 353         return true;
 354 }
 355
 356 static void FNAME(update_pte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp,
 357                               u64 *spte, const void *pte)
 358 {
 359         pt_element_t gpte;
 360         unsigned pte_access;
 361         pfn_t pfn;
 362
 363         gpte = *(const pt_element_t *)pte;
 364         if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, spte, gpte))
 365                 return;
 366
 367         pgprintk("%s: gpte %llx spte %p\n", __func__, (u64)gpte, spte);
 368         pte_access = sp->role.access & FNAME(gpte_access)(vcpu, gpte, true);
 369         pfn = gfn_to_pfn_atomic(vcpu->kvm, gpte_to_gfn(gpte));
 370         if (mmu_invalid_pfn(pfn)) {
 371                 kvm_release_pfn_clean(pfn);
 372                 return;
 373         }
 374
 375         /*
 376          * we call mmu_set_spte() with host_writable = true because that
 377          * vcpu->arch.update_pte.pfn was fetched from get_user_pages(write = 1).
 378          */
 379         mmu_set_spte(vcpu, spte, sp->role.access, pte_access, 0, 0,
 380                      NULL, PT_PAGE_TABLE_LEVEL,
 381                      gpte_to_gfn(gpte), pfn, true, true);
 382 }
 383
 384 static bool FNAME(gpte_changed)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 385                                 struct guest_walker *gw, int level)
 386 {
 387         pt_element_t curr_pte;
 388         gpa_t base_gpa, pte_gpa = gw->pte_gpa[level - 1];
 389         u64 mask;
 390         int r, index;
 391
 392         if (level == PT_PAGE_TABLE_LEVEL) {
 393                 mask = PTE_PREFETCH_NUM * sizeof(pt_element_t) - 1;
 394                 base_gpa = pte_gpa & ~mask;
 395                 index = (pte_gpa - base_gpa) / sizeof(pt_element_t);
 396
 397                 r = kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, base_gpa,
 398                                 gw->prefetch_ptes, sizeof(gw->prefetch_ptes));
 399                 curr_pte = gw->prefetch_ptes[index];
 400         } else
 401                 r = kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa,
 402                                   &curr_pte, sizeof(curr_pte));
 403
 404         return r || curr_pte != gw->ptes[level - 1];
 405 }
 406
 407 static void FNAME(pte_prefetch)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct guest_walker *gw,
 408                                 u64 *sptep)
 409 {
 410         struct kvm_mmu_page *sp;
 411         pt_element_t *gptep = gw->prefetch_ptes;
 412         u64 *spte;
 413         int i;
 414
 415         sp = page_header(__pa(sptep));
 416
 417         if (sp->role.level > PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
 418                 return;
 419
 420         if (sp->role.direct)
 421                 return __direct_pte_prefetch(vcpu, sp, sptep);
 422
 423         i = (sptep - sp->spt) & ~(PTE_PREFETCH_NUM - 1);
 424         spte = sp->spt + i;
 425
 426         for (i = 0; i < PTE_PREFETCH_NUM; i++, spte++) {
 427                 pt_element_t gpte;
 428                 unsigned pte_access;
 429                 gfn_t gfn;
 430                 pfn_t pfn;
 431
 432                 if (spte == sptep)
 433                         continue;
 434
 435                 if (is_shadow_present_pte(*spte))
 436                         continue;
 437
 438                 gpte = gptep[i];
 439
 440                 if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, spte, gpte))
 441                         continue;
 442
 443                 pte_access = sp->role.access & FNAME(gpte_access)(vcpu, gpte,
 444                                                                   true);
 445                 gfn = gpte_to_gfn(gpte);
 446                 pfn = pte_prefetch_gfn_to_pfn(vcpu, gfn,
 447                                       pte_access & ACC_WRITE_MASK);
 448                 if (mmu_invalid_pfn(pfn)) {
 449                         kvm_release_pfn_clean(pfn);
 450                         break;
 451                 }
 452
 453                 mmu_set_spte(vcpu, spte, sp->role.access, pte_access, 0, 0,
 454                              NULL, PT_PAGE_TABLE_LEVEL, gfn,
 455                              pfn, true, true);
 456         }
 457 }
 458
 459 /*
 460  * Fetch a shadow pte for a specific level in the paging hierarchy.
 461  */
 462 static u64 *FNAME(fetch)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
 463                          struct guest_walker *gw,
 464                          int user_fault, int write_fault, int hlevel,
 465                          int *emulate, pfn_t pfn, bool map_writable,
 466                          bool prefault)
 467 {
 468         unsigned access = gw->pt_access;
 469         struct kvm_mmu_page *sp = NULL;
 470         int top_level;
 471         unsigned direct_access;
 472         struct kvm_shadow_walk_iterator it;
 473
 474         if (!is_present_gpte(gw->ptes[gw->level - 1]))
 475                 return NULL;
 476
 477         direct_access = gw->pte_access;
 478
 479         top_level = vcpu->arch.mmu.root_level;
 480         if (top_level == PT32E_ROOT_LEVEL)
 481                 top_level = PT32_ROOT_LEVEL;
 482         /*
 483          * Verify that the top-level gpte is still there.  Since the page
 484          * is a root page, it is either write protected (and cannot be
 485          * changed from now on) or it is invalid (in which case, we don't
 486          * really care if it changes underneath us after this point).
 487          */
 488         if (FNAME(gpte_changed)(vcpu, gw, top_level))
 489                 goto out_gpte_changed;
 490
 491         for (shadow_walk_init(&it, vcpu, addr);
 492              shadow_walk_okay(&it) && it.level > gw->level;
 493              shadow_walk_next(&it)) {
 494                 gfn_t table_gfn;
 495
 496                 drop_large_spte(vcpu, it.sptep);
 497
 498                 sp = NULL;
 499                 if (!is_shadow_present_pte(*it.sptep)) {
 500                         table_gfn = gw->table_gfn[it.level - 2];
 501                         sp = kvm_mmu_get_page(vcpu, table_gfn, addr, it.level-1,
 502                                               false, access, it.sptep);
 503                 }
 504
 505                 /*
 506                  * Verify that the gpte in the page we've just write
 507                  * protected is still there.
 508                  */
 509                 if (FNAME(gpte_changed)(vcpu, gw, it.level - 1))
 510                         goto out_gpte_changed;
 511
 512                 if (sp)
 513                         link_shadow_page(it.sptep, sp);
 514         }
 515
 516         for (;
 517              shadow_walk_okay(&it) && it.level > hlevel;
 518              shadow_walk_next(&it)) {
 519                 gfn_t direct_gfn;
 520
 521                 validate_direct_spte(vcpu, it.sptep, direct_access);
 522
 523                 drop_large_spte(vcpu, it.sptep);
 524
 525                 if (is_shadow_present_pte(*it.sptep))
 526                         continue;
 527
 528                 direct_gfn = gw->gfn & ~(KVM_PAGES_PER_HPAGE(it.level) - 1);
 529
 530                 sp = kvm_mmu_get_page(vcpu, direct_gfn, addr, it.level-1,
 531                                       true, direct_access, it.sptep);
 532                 link_shadow_page(it.sptep, sp);
 533         }
 534
 535         mmu_set_spte(vcpu, it.sptep, access, gw->pte_access,
 536                      user_fault, write_fault, emulate, it.level,
 537                      gw->gfn, pfn, prefault, map_writable);
 538         FNAME(pte_prefetch)(vcpu, gw, it.sptep);
 539
 540         return it.sptep;
 541
 542 out_gpte_changed:
 543         if (sp)
 544                 kvm_mmu_put_page(sp, it.sptep);
 545         kvm_release_pfn_clean(pfn);
 546         return NULL;
 547 }
 548
 549 /*
 550  * Page fault handler.  There are several causes for a page fault:
 551  *   - there is no shadow pte for the guest pte
 552  *   - write access through a shadow pte marked read only so that we can set
 553  *     the dirty bit
 554  *   - write access to a shadow pte marked read only so we can update the page
 555  *     dirty bitmap, when userspace requests it
 556  *   - mmio access; in this case we will never install a present shadow pte
 557  *   - normal guest page fault due to the guest pte marked not present, not
 558  *     writable, or not executable
 559  *
 560  *  Returns: 1 if we need to emulate the instruction, 0 otherwise, or
 561  *           a negative value on error.
 562  */
 563 static int FNAME(page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr, u32 error_code,
 564                              bool prefault)
 565 {
 566         int write_fault = error_code & PFERR_WRITE_MASK;
 567         int user_fault = error_code & PFERR_USER_MASK;
 568         struct guest_walker walker;
 569         u64 *sptep;
 570         int emulate = 0;
 571         int r;
 572         pfn_t pfn;
 573         int level = PT_PAGE_TABLE_LEVEL;
 574         int force_pt_level;
 575         unsigned long mmu_seq;
 576         bool map_writable;
 577
 578         pgprintk("%s: addr %lx err %x\n", __func__, addr, error_code);
 579
 580         if (unlikely(error_code & PFERR_RSVD_MASK))
 581                 return handle_mmio_page_fault(vcpu, addr, error_code,
 582                                               mmu_is_nested(vcpu));
 583
 584         r = mmu_topup_memory_caches(vcpu);
 585         if (r)
 586                 return r;
 587
 588         /*
 589          * Look up the guest pte for the faulting address.
 590          */
 591         r = FNAME(walk_addr)(&walker, vcpu, addr, error_code);
 592
 593         /*
 594          * The page is not mapped by the guest.  Let the guest handle it.
 595          */
 596         if (!r) {
 597                 pgprintk("%s: guest page fault\n", __func__);
 598                 if (!prefault) {
 599                         inject_page_fault(vcpu, &walker.fault);
 600                         /* reset fork detector */
 601                         vcpu->arch.last_pt_write_count = 0;
 602                 }
 603                 return 0;
 604         }
 605
 606         if (walker.level >= PT_DIRECTORY_LEVEL)
 607                 force_pt_level = mapping_level_dirty_bitmap(vcpu, walker.gfn);
 608         else
 609                 force_pt_level = 1;
 610         if (!force_pt_level) {
 611                 level = min(walker.level, mapping_level(vcpu, walker.gfn));
 612                 walker.gfn = walker.gfn & ~(KVM_PAGES_PER_HPAGE(level) - 1);
 613         }
 614
 615         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
 616         smp_rmb();
 617
 618         if (try_async_pf(vcpu, prefault, walker.gfn, addr, &pfn, write_fault,
 619                          &map_writable))
 620                 return 0;
 621
 622         if (handle_abnormal_pfn(vcpu, mmu_is_nested(vcpu) ? 0 : addr,
 623                                 walker.gfn, pfn, walker.pte_access, &r))
 624                 return r;
 625
 626         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 627         if (mmu_notifier_retry(vcpu, mmu_seq))
 628                 goto out_unlock;
 629
 630         trace_kvm_mmu_audit(vcpu, AUDIT_PRE_PAGE_FAULT);
 631         kvm_mmu_free_some_pages(vcpu);
 632         if (!force_pt_level)
 633                 transparent_hugepage_adjust(vcpu, &walker.gfn, &pfn, &level);
 634         sptep = FNAME(fetch)(vcpu, addr, &walker, user_fault, write_fault,
 635                              level, &emulate, pfn, map_writable, prefault);
 636         (void)sptep;
 637         pgprintk("%s: shadow pte %p %llx emulate %d\n", __func__,
 638                  sptep, *sptep, emulate);
 639
 640         if (!emulate)
 641                 vcpu->arch.last_pt_write_count = 0; /* reset fork detector */
 642
 643         ++vcpu->stat.pf_fixed;
 644         trace_kvm_mmu_audit(vcpu, AUDIT_POST_PAGE_FAULT);
 645         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 646
 647         return emulate;
 648
 649 out_unlock:
 650         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 651         kvm_release_pfn_clean(pfn);
 652         return 0;
 653 }
 654
 655 static void FNAME(invlpg)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva)
 656 {
 657         struct kvm_shadow_walk_iterator iterator;
 658         struct kvm_mmu_page *sp;
 659         gpa_t pte_gpa = -1;
 660         int level;
 661         u64 *sptep;
 662         int need_flush = 0;
 663
 664         vcpu_clear_mmio_info(vcpu, gva);
 665
 666         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 667
 668         for_each_shadow_entry(vcpu, gva, iterator) {
 669                 level = iterator.level;
 670                 sptep = iterator.sptep;
 671
 672                 sp = page_header(__pa(sptep));
 673                 if (is_last_spte(*sptep, level)) {
 674                         int offset, shift;
 675
 676                         if (!sp->unsync)
 677                                 break;
 678
 679                         shift = PAGE_SHIFT -
 680                                   (PT_LEVEL_BITS - PT64_LEVEL_BITS) * level;
 681                         offset = sp->role.quadrant << shift;
 682
 683                         pte_gpa = (sp->gfn << PAGE_SHIFT) + offset;
 684                         pte_gpa += (sptep - sp->spt) * sizeof(pt_element_t);
 685
 686                         if (is_shadow_present_pte(*sptep)) {
 687                                 if (is_large_pte(*sptep))
 688                                         --vcpu->kvm->stat.lpages;
 689                                 drop_spte(vcpu->kvm, sptep);
 690                                 need_flush = 1;
 691                         } else if (is_mmio_spte(*sptep))
 692                                 mmu_spte_clear_no_track(sptep);
 693
 694                         break;
 695                 }
 696
 697                 if (!is_shadow_present_pte(*sptep) || !sp->unsync_children)
 698                         break;
 699         }
 700
 701         if (need_flush)
 702                 kvm_flush_remote_tlbs(vcpu->kvm);
 703
 704         atomic_inc(&vcpu->kvm->arch.invlpg_counter);
 705
 706         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 707
 708         if (pte_gpa == -1)
 709                 return;
 710
 711         if (mmu_topup_memory_caches(vcpu))
 712                 return;
 713         kvm_mmu_pte_write(vcpu, pte_gpa, NULL, sizeof(pt_element_t), 0);
 714 }
 715
 716 static gpa_t FNAME(gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t vaddr, u32 access,
 717                                struct x86_exception *exception)
 718 {
 719         struct guest_walker walker;
 720         gpa_t gpa = UNMAPPED_GVA;
 721         int r;
 722
 723         r = FNAME(walk_addr)(&walker, vcpu, vaddr, access);
 724
 725         if (r) {
 726                 gpa = gfn_to_gpa(walker.gfn);
 727                 gpa |= vaddr & ~PAGE_MASK;
 728         } else if (exception)
 729                 *exception = walker.fault;
 730
 731         return gpa;
 732 }
 733
 734 static gpa_t FNAME(gva_to_gpa_nested)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t vaddr,
 735                                       u32 access,
 736                                       struct x86_exception *exception)
 737 {
 738         struct guest_walker walker;
 739         gpa_t gpa = UNMAPPED_GVA;
 740         int r;
 741
 742         r = FNAME(walk_addr_nested)(&walker, vcpu, vaddr, access);
 743
 744         if (r) {
 745                 gpa = gfn_to_gpa(walker.gfn);
 746                 gpa |= vaddr & ~PAGE_MASK;
 747         } else if (exception)
 748                 *exception = walker.fault;
 749
 750         return gpa;
 751 }
 752
 753 /*
 754  * Using the cached information from sp->gfns is safe because:
 755  * - The spte has a reference to the struct page, so the pfn for a given gfn
 756  *   can't change unless all sptes pointing to it are nuked first.
 757  *
 758  * Note:
 759  *   We should flush all tlbs if spte is dropped even though guest is
 760  *   responsible for it. Since if we don't, kvm_mmu_notifier_invalidate_page
 761  *   and kvm_mmu_notifier_invalidate_range_start detect the mapping page isn't
 762  *   used by guest then tlbs are not flushed, so guest is allowed to access the
 763  *   freed pages.
 764  *   And we increase kvm->tlbs_dirty to delay tlbs flush in this case.
 765  */
 766 static int FNAME(sync_page)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp)
 767 {
 768         int i, offset, nr_present;
 769         bool host_writable;
 770         gpa_t first_pte_gpa;
 771
 772         offset = nr_present = 0;
 773
 774         /* direct kvm_mmu_page can not be unsync. */
 775         BUG_ON(sp->role.direct);
 776
 777         if (PTTYPE == 32)
 778                 offset = sp->role.quadrant << PT64_LEVEL_BITS;
 779
 780         first_pte_gpa = gfn_to_gpa(sp->gfn) + offset * sizeof(pt_element_t);
 781
 782         for (i = 0; i < PT64_ENT_PER_PAGE; i++) {
 783                 unsigned pte_access;
 784                 pt_element_t gpte;
 785                 gpa_t pte_gpa;
 786                 gfn_t gfn;
 787
 788                 if (!sp->spt[i])
 789                         continue;
 790
 791                 pte_gpa = first_pte_gpa + i * sizeof(pt_element_t);
 792
 793                 if (kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa, &gpte,
 794                                           sizeof(pt_element_t)))
 795                         return -EINVAL;
 796
 797                 if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, &sp->spt[i], gpte)) {
 798                         vcpu->kvm->tlbs_dirty++;
 799                         continue;
 800                 }
 801
 802                 gfn = gpte_to_gfn(gpte);
 803                 pte_access = sp->role.access;
 804                 pte_access &= FNAME(gpte_access)(vcpu, gpte, true);
 805
 806                 if (sync_mmio_spte(&sp->spt[i], gfn, pte_access, &nr_present))
 807                         continue;
 808
 809                 if (gfn != sp->gfns[i]) {
 810                         drop_spte(vcpu->kvm, &sp->spt[i]);
 811                         vcpu->kvm->tlbs_dirty++;
 812                         continue;
 813                 }
 814
 815                 nr_present++;
 816
 817                 host_writable = sp->spt[i] & SPTE_HOST_WRITEABLE;
 818
 819                 set_spte(vcpu, &sp->spt[i], pte_access, 0, 0,
 820                          PT_PAGE_TABLE_LEVEL, gfn,
 821                          spte_to_pfn(sp->spt[i]), true, false,
 822                          host_writable);
 823         }
 824
 825         return !nr_present;
 826 }
 827
 828 #undef pt_element_t
 829 #undef guest_walker
 830 #undef FNAME
 831 #undef PT_BASE_ADDR_MASK
 832 #undef PT_INDEX
 833 #undef PT_LVL_ADDR_MASK
 834 #undef PT_LVL_OFFSET_MASK
 835 #undef PT_LEVEL_BITS
 836 #undef PT_MAX_FULL_LEVELS
 837 #undef gpte_to_gfn
 838 #undef gpte_to_gfn_lvl
 839 #undef CMPXCHG