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  * @pte: pointer to the page table entry
 813  *
 814  * This function is assumed to be called with the page table lock held
 815  * for the pte to notify.
 816  */
 817 void gmap_do_ipte_notify(struct mm_struct *mm, pte_t *pte)
 818 {
 819         unsigned long segment_offset;
 820         struct gmap_notifier *nb;
 821         struct gmap_pgtable *mp;
 822         struct gmap_rmap *rmap;
 823         struct page *page;
 824
 825         segment_offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
 826         segment_offset = segment_offset * (4096 / sizeof(pte_t));
 827         page = pfn_to_page(__pa(pte) >> PAGE_SHIFT);
 828         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 829         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 830         list_for_each_entry(rmap, &mp->mapper, list) {
 831                 list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
 832                         nb->notifier_call(rmap->gmap,
 833                                           rmap->vmaddr + segment_offset);
 834         }
 835         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 836 }
 837 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_do_ipte_notify);
 838
 839 static inline int page_table_with_pgste(struct page *page)
 840 {
 841         return atomic_read(&page->_mapcount) == 0;
 842 }
 843
 844 static inline unsigned long *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm,
 845                                                     unsigned long vmaddr)
 846 {
 847         struct page *page;
 848         unsigned long *table;
 849         struct gmap_pgtable *mp;
 850
 851         page = alloc_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 852         if (!page)
 853                 return NULL;
 854         mp = kmalloc(sizeof(*mp), GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 855         if (!mp) {
 856                 __free_page(page);
 857                 return NULL;
 858         }
 859         if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 860                 kfree(mp);
 861                 __free_page(page);
 862                 return NULL;
 863         }
 864         mp->vmaddr = vmaddr & PMD_MASK;
 865         INIT_LIST_HEAD(&mp->mapper);
 866         page->index = (unsigned long) mp;
 867         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
 868         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 869         clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE/2);
 870         clear_table(table + PTRS_PER_PTE, 0, PAGE_SIZE/2);
 871         return table;
 872 }
 873
 874 static inline void page_table_free_pgste(unsigned long *table)
 875 {
 876         struct page *page;
 877         struct gmap_pgtable *mp;
 878
 879         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
 880         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 881         BUG_ON(!list_empty(&mp->mapper));
 882         pgtable_page_dtor(page);
 883         atomic_set(&page->_mapcount, -1);
 884         kfree(mp);
 885         __free_page(page);
 886 }
 887
 888 static inline unsigned long page_table_reset_pte(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 889                         unsigned long addr, unsigned long end, bool init_skey)
 890 {
 891         pte_t *start_pte, *pte;
 892         spinlock_t *ptl;
 893         pgste_t pgste;
 894
 895         start_pte = pte_offset_map_lock(mm, pmd, addr, &ptl);
 896         pte = start_pte;
 897         do {
 898                 pgste = pgste_get_lock(pte);
 899                 pgste_val(pgste) &= ~_PGSTE_GPS_USAGE_MASK;
 900                 if (init_skey) {
 901                         unsigned long address;
 902
 903                         pgste_val(pgste) &= ~(PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT |
 904                                               PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT);
 905
 906                         /* skip invalid and not writable pages */
 907                         if (pte_val(*pte) & _PAGE_INVALID ||
 908                             !(pte_val(*pte) & _PAGE_WRITE)) {
 909                                 pgste_set_unlock(pte, pgste);
 910                                 continue;
 911                         }
 912
 913                         address = pte_val(*pte) & PAGE_MASK;
 914                         page_set_storage_key(address, PAGE_DEFAULT_KEY, 1);
 915                 }
 916                 pgste_set_unlock(pte, pgste);
 917         } while (pte++, addr += PAGE_SIZE, addr != end);
 918         pte_unmap_unlock(start_pte, ptl);
 919
 920         return addr;
 921 }
 922
 923 static inline unsigned long page_table_reset_pmd(struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
 924                         unsigned long addr, unsigned long end, bool init_skey)
 925 {
 926         unsigned long next;
 927         pmd_t *pmd;
 928
 929         pmd = pmd_offset(pud, addr);
 930         do {
 931                 next = pmd_addr_end(addr, end);
 932                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
 933                         continue;
 934                 next = page_table_reset_pte(mm, pmd, addr, next, init_skey);
 935         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
 936
 937         return addr;
 938 }
 939
 940 static inline unsigned long page_table_reset_pud(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
 941                         unsigned long addr, unsigned long end, bool init_skey)
 942 {
 943         unsigned long next;
 944         pud_t *pud;
 945
 946         pud = pud_offset(pgd, addr);
 947         do {
 948                 next = pud_addr_end(addr, end);
 949                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
 950                         continue;
 951                 next = page_table_reset_pmd(mm, pud, addr, next, init_skey);
 952         } while (pud++, addr = next, addr != end);
 953
 954         return addr;
 955 }
 956
 957 void page_table_reset_pgste(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
 958                             unsigned long end, bool init_skey)
 959 {
 960         unsigned long addr, next;
 961         pgd_t *pgd;
 962
 963         down_write(&mm->mmap_sem);
 964         if (init_skey && mm_use_skey(mm))
 965                 goto out_up;
 966         addr = start;
 967         pgd = pgd_offset(mm, addr);
 968         do {
 969                 next = pgd_addr_end(addr, end);
 970                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
 971                         continue;
 972                 next = page_table_reset_pud(mm, pgd, addr, next, init_skey);
 973         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
 974         if (init_skey)
 975                 current->mm->context.use_skey = 1;
 976 out_up:
 977         up_write(&mm->mmap_sem);
 978 }
 979 EXPORT_SYMBOL(page_table_reset_pgste);
 980
 981 int set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 982                           unsigned long key, bool nq)
 983 {
 984         spinlock_t *ptl;
 985         pgste_t old, new;
 986         pte_t *ptep;
 987
 988         down_read(&mm->mmap_sem);
 989 retry:
 990         ptep = get_locked_pte(current->mm, addr, &ptl);
 991         if (unlikely(!ptep)) {
 992                 up_read(&mm->mmap_sem);
 993                 return -EFAULT;
 994         }
 995         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID) &&
 996              (pte_val(*ptep) & _PAGE_PROTECT)) {
 997                         pte_unmap_unlock(*ptep, ptl);
 998                         if (fixup_user_fault(current, mm, addr, FAULT_FLAG_WRITE)) {
 999                                 up_read(&mm->mmap_sem);
1000                                 return -EFAULT;
1001                         }
1002                         goto retry;
1003                 }
1004
1005         new = old = pgste_get_lock(ptep);
1006         pgste_val(new) &= ~(PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT |
1007                             PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
1008         pgste_val(new) |= (key & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED)) << 48;
1009         pgste_val(new) |= (key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
1010         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
1011                 unsigned long address, bits, skey;
1012
1013                 address = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
1014                 skey = (unsigned long) page_get_storage_key(address);
1015                 bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
1016                 skey = key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT);
1017                 /* Set storage key ACC and FP */
1018                 page_set_storage_key(address, skey, !nq);
1019                 /* Merge host changed & referenced into pgste  */
1020                 pgste_val(new) |= bits << 52;
1021         }
1022         /* changing the guest storage key is considered a change of the page */
1023         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) &
1024             (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT | PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT))
1025                 pgste_val(new) |= PGSTE_UC_BIT;
1026
1027         pgste_set_unlock(ptep, new);
1028         pte_unmap_unlock(*ptep, ptl);
1029         up_read(&mm->mmap_sem);
1030         return 0;
1031 }
1032 EXPORT_SYMBOL(set_guest_storage_key);
1033
1034 #else /* CONFIG_PGSTE */
1035
1036 static inline int page_table_with_pgste(struct page *page)
1037 {
1038         return 0;
1039 }
1040
1041 static inline unsigned long *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm,
1042                                                     unsigned long vmaddr)
1043 {
1044         return NULL;
1045 }
1046
1047 void page_table_reset_pgste(struct mm_struct *mm, unsigned long start,
1048                             unsigned long end, bool init_skey)
1049 {
1050 }
1051
1052 static inline void page_table_free_pgste(unsigned long *table)
1053 {
1054 }
1055
1056 static inline void gmap_disconnect_pgtable(struct mm_struct *mm,
1057                                            unsigned long *table)
1058 {
1059 }
1060
1061 #endif /* CONFIG_PGSTE */
1062
1063 static inline unsigned int atomic_xor_bits(atomic_t *v, unsigned int bits)
1064 {
1065         unsigned int old, new;
1066
1067         do {
1068                 old = atomic_read(v);
1069                 new = old ^ bits;
1070         } while (atomic_cmpxchg(v, old, new) != old);
1071         return new;
1072 }
1073
1074 /*
1075  * page table entry allocation/free routines.
1076  */
1077 unsigned long *page_table_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
1078 {
1079         unsigned long *uninitialized_var(table);
1080         struct page *uninitialized_var(page);
1081         unsigned int mask, bit;
1082
1083         if (mm_has_pgste(mm))
1084                 return page_table_alloc_pgste(mm, vmaddr);
1085         /* Allocate fragments of a 4K page as 1K/2K page table */
1086         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1087         mask = FRAG_MASK;
1088         if (!list_empty(&mm->context.pgtable_list)) {
1089                 page = list_first_entry(&mm->context.pgtable_list,
1090                                         struct page, lru);
1091                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1092                 mask = atomic_read(&page->_mapcount);
1093                 mask = mask | (mask >> 4);
1094         }
1095         if ((mask & FRAG_MASK) == FRAG_MASK) {
1096                 spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1097                 page = alloc_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
1098                 if (!page)
1099                         return NULL;
1100                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
1101                         __free_page(page);
1102                         return NULL;
1103                 }
1104                 atomic_set(&page->_mapcount, 1);
1105                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
1106                 clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE);
1107                 spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1108                 list_add(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1109         } else {
1110                 for (bit = 1; mask & bit; bit <<= 1)
1111                         table += PTRS_PER_PTE;
1112                 mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit);
1113                 if ((mask & FRAG_MASK) == FRAG_MASK)
1114                         list_del(&page->lru);
1115         }
1116         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1117         return table;
1118 }
1119
1120 void page_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
1121 {
1122         struct page *page;
1123         unsigned int bit, mask;
1124
1125         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1126         if (page_table_with_pgste(page)) {
1127                 gmap_disconnect_pgtable(mm, table);
1128                 return page_table_free_pgste(table);
1129         }
1130         /* Free 1K/2K page table fragment of a 4K page */
1131         bit = 1 << ((__pa(table) & ~PAGE_MASK)/(PTRS_PER_PTE*sizeof(pte_t)));
1132         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1133         if ((atomic_read(&page->_mapcount) & FRAG_MASK) != FRAG_MASK)
1134                 list_del(&page->lru);
1135         mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit);
1136         if (mask & FRAG_MASK)
1137                 list_add(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1138         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1139         if (mask == 0) {
1140                 pgtable_page_dtor(page);
1141                 atomic_set(&page->_mapcount, -1);
1142                 __free_page(page);
1143         }
1144 }
1145
1146 static void __page_table_free_rcu(void *table, unsigned bit)
1147 {
1148         struct page *page;
1149
1150         if (bit == FRAG_MASK)
1151                 return page_table_free_pgste(table);
1152         /* Free 1K/2K page table fragment of a 4K page */
1153         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1154         if (atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit) == 0) {
1155                 pgtable_page_dtor(page);
1156                 atomic_set(&page->_mapcount, -1);
1157                 __free_page(page);
1158         }
1159 }
1160
1161 void page_table_free_rcu(struct mmu_gather *tlb, unsigned long *table)
1162 {
1163         struct mm_struct *mm;
1164         struct page *page;
1165         unsigned int bit, mask;
1166
1167         mm = tlb->mm;
1168         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1169         if (page_table_with_pgste(page)) {
1170                 gmap_disconnect_pgtable(mm, table);
1171                 table = (unsigned long *) (__pa(table) | FRAG_MASK);
1172                 tlb_remove_table(tlb, table);
1173                 return;
1174         }
1175         bit = 1 << ((__pa(table) & ~PAGE_MASK) / (PTRS_PER_PTE*sizeof(pte_t)));
1176         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1177         if ((atomic_read(&page->_mapcount) & FRAG_MASK) != FRAG_MASK)
1178                 list_del(&page->lru);
1179         mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit | (bit << 4));
1180         if (mask & FRAG_MASK)
1181                 list_add_tail(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1182         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1183         table = (unsigned long *) (__pa(table) | (bit << 4));
1184         tlb_remove_table(tlb, table);
1185 }
1186
1187 static void __tlb_remove_table(void *_table)
1188 {
1189         const unsigned long mask = (FRAG_MASK << 4) | FRAG_MASK;
1190         void *table = (void *)((unsigned long) _table & ~mask);
1191         unsigned type = (unsigned long) _table & mask;
1192
1193         if (type)
1194                 __page_table_free_rcu(table, type);
1195         else
1196                 free_pages((unsigned long) table, ALLOC_ORDER);
1197 }
1198
1199 static void tlb_remove_table_smp_sync(void *arg)
1200 {
1201         /* Simply deliver the interrupt */
1202 }
1203
1204 static void tlb_remove_table_one(void *table)
1205 {
1206         /*
1207          * This isn't an RCU grace period and hence the page-tables cannot be
1208          * assumed to be actually RCU-freed.
1209          *
1210          * It is however sufficient for software page-table walkers that rely
1211          * on IRQ disabling. See the comment near struct mmu_table_batch.
1212          */
1213         smp_call_function(tlb_remove_table_smp_sync, NULL, 1);
1214         __tlb_remove_table(table);
1215 }
1216
1217 static void tlb_remove_table_rcu(struct rcu_head *head)
1218 {
1219         struct mmu_table_batch *batch;
1220         int i;
1221
1222         batch = container_of(head, struct mmu_table_batch, rcu);
1223
1224         for (i = 0; i < batch->nr; i++)
1225                 __tlb_remove_table(batch->tables[i]);
1226
1227         free_page((unsigned long)batch);
1228 }
1229
1230 void tlb_table_flush(struct mmu_gather *tlb)
1231 {
1232         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
1233
1234         if (*batch) {
1235                 call_rcu_sched(&(*batch)->rcu, tlb_remove_table_rcu);
1236                 *batch = NULL;
1237         }
1238 }
1239
1240 void tlb_remove_table(struct mmu_gather *tlb, void *table)
1241 {
1242         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
1243
1244         tlb->mm->context.flush_mm = 1;
1245         if (*batch == NULL) {
1246                 *batch = (struct mmu_table_batch *)
1247                         __get_free_page(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1248                 if (*batch == NULL) {
1249                         __tlb_flush_mm_lazy(tlb->mm);
1250                         tlb_remove_table_one(table);
1251                         return;
1252                 }
1253                 (*batch)->nr = 0;
1254         }
1255         (*batch)->tables[(*batch)->nr++] = table;
1256         if ((*batch)->nr == MAX_TABLE_BATCH)
1257                 tlb_flush_mmu(tlb);
1258 }
1259
1260 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1261 static inline void thp_split_vma(struct vm_area_struct *vma)
1262 {
1263         unsigned long addr;
1264
1265         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += PAGE_SIZE)
1266                 follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
1267 }
1268
1269 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
1270 {
1271         struct vm_area_struct *vma;
1272
1273         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
1274                 thp_split_vma(vma);
1275                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
1276                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1277         }
1278         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1279 }
1280 #else
1281 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
1282 {
1283 }
1284 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1285
1286 static unsigned long page_table_realloc_pmd(struct mmu_gather *tlb,
1287                                 struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
1288                                 unsigned long addr, unsigned long end)
1289 {
1290         unsigned long next, *table, *new;
1291         struct page *page;
1292         spinlock_t *ptl;
1293         pmd_t *pmd;
1294
1295         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1296         do {
1297                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1298 again:
1299                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
1300                         continue;
1301                 table = (unsigned long *) pmd_deref(*pmd);
1302                 page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1303                 if (page_table_with_pgste(page))
1304                         continue;
1305                 /* Allocate new page table with pgstes */
1306                 new = page_table_alloc_pgste(mm, addr);
1307                 if (!new)
1308                         return -ENOMEM;
1309
1310                 ptl = pmd_lock(mm, pmd);
1311                 if (likely((unsigned long *) pmd_deref(*pmd) == table)) {
1312                         /* Nuke pmd entry pointing to the "short" page table */
1313                         pmdp_flush_lazy(mm, addr, pmd);
1314                         pmd_clear(pmd);
1315                         /* Copy ptes from old table to new table */
1316                         memcpy(new, table, PAGE_SIZE/2);
1317                         clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE/2);
1318                         /* Establish new table */
1319                         pmd_populate(mm, pmd, (pte_t *) new);
1320                         /* Free old table with rcu, there might be a walker! */
1321                         page_table_free_rcu(tlb, table);
1322                         new = NULL;
1323                 }
1324                 spin_unlock(ptl);
1325                 if (new) {
1326                         page_table_free_pgste(new);
1327                         goto again;
1328                 }
1329         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
1330
1331         return addr;
1332 }
1333
1334 static unsigned long page_table_realloc_pud(struct mmu_gather *tlb,
1335                                    struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
1336                                    unsigned long addr, unsigned long end)
1337 {
1338         unsigned long next;
1339         pud_t *pud;
1340
1341         pud = pud_offset(pgd, addr);
1342         do {
1343                 next = pud_addr_end(addr, end);
1344                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
1345                         continue;
1346                 next = page_table_realloc_pmd(tlb, mm, pud, addr, next);
1347                 if (unlikely(IS_ERR_VALUE(next)))
1348                         return next;
1349         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1350
1351         return addr;
1352 }
1353
1354 static unsigned long page_table_realloc(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm,
1355                                         unsigned long addr, unsigned long end)
1356 {
1357         unsigned long next;
1358         pgd_t *pgd;
1359
1360         pgd = pgd_offset(mm, addr);
1361         do {
1362                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1363                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
1364                         continue;
1365                 next = page_table_realloc_pud(tlb, mm, pgd, addr, next);
1366                 if (unlikely(IS_ERR_VALUE(next)))
1367                         return next;
1368         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1369
1370         return 0;
1371 }
1372
1373 /*
1374  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
1375  */
1376 int s390_enable_sie(void)
1377 {
1378         struct task_struct *tsk = current;
1379         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
1380         struct mmu_gather tlb;
1381
1382         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
1383         if (mm_has_pgste(tsk->mm))
1384                 return 0;
1385
1386         down_write(&mm->mmap_sem);
1387         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
1388         thp_split_mm(mm);
1389         /* Reallocate the page tables with pgstes */
1390         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, 0, TASK_SIZE);
1391         if (!page_table_realloc(&tlb, mm, 0, TASK_SIZE))
1392                 mm->context.has_pgste = 1;
1393         tlb_finish_mmu(&tlb, 0, TASK_SIZE);
1394         up_write(&mm->mmap_sem);
1395         return mm->context.has_pgste ? 0 : -ENOMEM;
1396 }
1397 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
1398
1399 /*
1400  * Enable storage key handling from now on and initialize the storage
1401  * keys with the default key.
1402  */
1403 void s390_enable_skey(void)
1404 {
1405         page_table_reset_pgste(current->mm, 0, TASK_SIZE, true);
1406 }
1407 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_skey);
1408
1409 /*
1410  * Test and reset if a guest page is dirty
1411  */
1412 bool gmap_test_and_clear_dirty(unsigned long address, struct gmap *gmap)
1413 {
1414         pte_t *pte;
1415         spinlock_t *ptl;
1416         bool dirty = false;
1417
1418         pte = get_locked_pte(gmap->mm, address, &ptl);
1419         if (unlikely(!pte))
1420                 return false;
1421
1422         if (ptep_test_and_clear_user_dirty(gmap->mm, address, pte))
1423                 dirty = true;
1424
1425         spin_unlock(ptl);
1426         return dirty;
1427 }
1428 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_test_and_clear_dirty);
1429
1430 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1431 int pmdp_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1432                            pmd_t *pmdp)
1433 {
1434         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1435         /* No need to flush TLB
1436          * On s390 reference bits are in storage key and never in TLB */
1437         return pmdp_test_and_clear_young(vma, address, pmdp);
1438 }
1439
1440 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
1441                           unsigned long address, pmd_t *pmdp,
1442                           pmd_t entry, int dirty)
1443 {
1444         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1445
1446         entry = pmd_mkyoung(entry);
1447         if (dirty)
1448                 entry = pmd_mkdirty(entry);
1449         if (pmd_same(*pmdp, entry))
1450                 return 0;
1451         pmdp_invalidate(vma, address, pmdp);
1452         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmdp, entry);
1453         return 1;
1454 }
1455
1456 static void pmdp_splitting_flush_sync(void *arg)
1457 {
1458         /* Simply deliver the interrupt */
1459 }
1460
1461 void pmdp_splitting_flush(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1462                           pmd_t *pmdp)
1463 {
1464         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1465         if (!test_and_set_bit(_SEGMENT_ENTRY_SPLIT_BIT,
1466                               (unsigned long *) pmdp)) {
1467                 /* need to serialize against gup-fast (IRQ disabled) */
1468                 smp_call_function(pmdp_splitting_flush_sync, NULL, 1);
1469         }
1470 }
1471
1472 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
1473                                 pgtable_t pgtable)
1474 {
1475         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
1476
1477         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1478
1479         /* FIFO */
1480         if (!pmd_huge_pte(mm, pmdp))
1481                 INIT_LIST_HEAD(lh);
1482         else
1483                 list_add(lh, (struct list_head *) pmd_huge_pte(mm, pmdp));
1484         pmd_huge_pte(mm, pmdp) = pgtable;
1485 }
1486
1487 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
1488 {
1489         struct list_head *lh;
1490         pgtable_t pgtable;
1491         pte_t *ptep;
1492
1493         assert_spin_locked(pmd_lockptr(mm, pmdp));
1494
1495         /* FIFO */
1496         pgtable = pmd_huge_pte(mm, pmdp);
1497         lh = (struct list_head *) pgtable;
1498         if (list_empty(lh))
1499                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = NULL;
1500         else {
1501                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = (pgtable_t) lh->next;
1502                 list_del(lh);
1503         }
1504         ptep = (pte_t *) pgtable;
1505         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
1506         ptep++;
1507         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
1508         return pgtable;
1509 }
1510 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */