arch/s390/kvm/vsie.c

   1 /*
   2  * kvm nested virtualization support for s390x
   3  *
   4  * Copyright IBM Corp. 2016
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License (version 2 only)
   8  * as published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  *    Author(s): David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
  11  */
  12 #include <linux/vmalloc.h>
  13 #include <linux/kvm_host.h>
  14 #include <linux/bug.h>
  15 #include <linux/list.h>
  16 #include <linux/bitmap.h>
  17 #include <linux/sched/signal.h>
  18
  19 #include <asm/gmap.h>
  20 #include <asm/mmu_context.h>
  21 #include <asm/sclp.h>
  22 #include <asm/nmi.h>
  23 #include <asm/dis.h>
  24 #include "kvm-s390.h"
  25 #include "gaccess.h"
  26
  27 struct vsie_page {
  28         struct kvm_s390_sie_block scb_s;        /* 0x0000 */
  29         /* the pinned originial scb */
  30         struct kvm_s390_sie_block *scb_o;       /* 0x0200 */
  31         /* the shadow gmap in use by the vsie_page */
  32         struct gmap *gmap;                      /* 0x0208 */
  33         /* address of the last reported fault to guest2 */
  34         unsigned long fault_addr;               /* 0x0210 */
  35         __u8 reserved[0x0700 - 0x0218];         /* 0x0218 */
  36         struct kvm_s390_crypto_cb crycb;        /* 0x0700 */
  37         __u8 fac[S390_ARCH_FAC_LIST_SIZE_BYTE]; /* 0x0800 */
  38 } __packed;
  39
  40 /* trigger a validity icpt for the given scb */
  41 static int set_validity_icpt(struct kvm_s390_sie_block *scb,
  42                              __u16 reason_code)
  43 {
  44         scb->ipa = 0x1000;
  45         scb->ipb = ((__u32) reason_code) << 16;
  46         scb->icptcode = ICPT_VALIDITY;
  47         return 1;
  48 }
  49
  50 /* mark the prefix as unmapped, this will block the VSIE */
  51 static void prefix_unmapped(struct vsie_page *vsie_page)
  52 {
  53         atomic_or(PROG_REQUEST, &vsie_page->scb_s.prog20);
  54 }
  55
  56 /* mark the prefix as unmapped and wait until the VSIE has been left */
  57 static void prefix_unmapped_sync(struct vsie_page *vsie_page)
  58 {
  59         prefix_unmapped(vsie_page);
  60         if (vsie_page->scb_s.prog0c & PROG_IN_SIE)
  61                 atomic_or(CPUSTAT_STOP_INT, &vsie_page->scb_s.cpuflags);
  62         while (vsie_page->scb_s.prog0c & PROG_IN_SIE)
  63                 cpu_relax();
  64 }
  65
  66 /* mark the prefix as mapped, this will allow the VSIE to run */
  67 static void prefix_mapped(struct vsie_page *vsie_page)
  68 {
  69         atomic_andnot(PROG_REQUEST, &vsie_page->scb_s.prog20);
  70 }
  71
  72 /* test if the prefix is mapped into the gmap shadow */
  73 static int prefix_is_mapped(struct vsie_page *vsie_page)
  74 {
  75         return !(atomic_read(&vsie_page->scb_s.prog20) & PROG_REQUEST);
  76 }
  77
  78 /* copy the updated intervention request bits into the shadow scb */
  79 static void update_intervention_requests(struct vsie_page *vsie_page)
  80 {
  81         const int bits = CPUSTAT_STOP_INT | CPUSTAT_IO_INT | CPUSTAT_EXT_INT;
  82         int cpuflags;
  83
  84         cpuflags = atomic_read(&vsie_page->scb_o->cpuflags);
  85         atomic_andnot(bits, &vsie_page->scb_s.cpuflags);
  86         atomic_or(cpuflags & bits, &vsie_page->scb_s.cpuflags);
  87 }
  88
  89 /* shadow (filter and validate) the cpuflags  */
  90 static int prepare_cpuflags(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
  91 {
  92         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
  93         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
  94         int newflags, cpuflags = atomic_read(&scb_o->cpuflags);
  95
  96         /* we don't allow ESA/390 guests */
  97         if (!(cpuflags & CPUSTAT_ZARCH))
  98                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0001U);
  99
 100         if (cpuflags & (CPUSTAT_RRF | CPUSTAT_MCDS))
 101                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0001U);
 102         else if (cpuflags & (CPUSTAT_SLSV | CPUSTAT_SLSR))
 103                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0007U);
 104
 105         /* intervention requests will be set later */
 106         newflags = CPUSTAT_ZARCH;
 107         if (cpuflags & CPUSTAT_GED && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8))
 108                 newflags |= CPUSTAT_GED;
 109         if (cpuflags & CPUSTAT_GED2 && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78)) {
 110                 if (cpuflags & CPUSTAT_GED)
 111                         return set_validity_icpt(scb_s, 0x0001U);
 112                 newflags |= CPUSTAT_GED2;
 113         }
 114         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_GPERE))
 115                 newflags |= cpuflags & CPUSTAT_P;
 116         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_GSLS))
 117                 newflags |= cpuflags & CPUSTAT_SM;
 118         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_IBS))
 119                 newflags |= cpuflags & CPUSTAT_IBS;
 120
 121         atomic_set(&scb_s->cpuflags, newflags);
 122         return 0;
 123 }
 124
 125 /*
 126  * Create a shadow copy of the crycb block and setup key wrapping, if
 127  * requested for guest 3 and enabled for guest 2.
 128  *
 129  * We only accept format-1 (no AP in g2), but convert it into format-2
 130  * There is nothing to do for format-0.
 131  *
 132  * Returns: - 0 if shadowed or nothing to do
 133  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 134  */
 135 static int shadow_crycb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 136 {
 137         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 138         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 139         u32 crycb_addr = scb_o->crycbd & 0x7ffffff8U;
 140         unsigned long *b1, *b2;
 141         u8 ecb3_flags;
 142
 143         scb_s->crycbd = 0;
 144         if (!(scb_o->crycbd & vcpu->arch.sie_block->crycbd & CRYCB_FORMAT1))
 145                 return 0;
 146         /* format-1 is supported with message-security-assist extension 3 */
 147         if (!test_kvm_facility(vcpu->kvm, 76))
 148                 return 0;
 149         /* we may only allow it if enabled for guest 2 */
 150         ecb3_flags = scb_o->ecb3 & vcpu->arch.sie_block->ecb3 &
 151                      (ECB3_AES | ECB3_DEA);
 152         if (!ecb3_flags)
 153                 return 0;
 154
 155         if ((crycb_addr & PAGE_MASK) != ((crycb_addr + 128) & PAGE_MASK))
 156                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x003CU);
 157         else if (!crycb_addr)
 158                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0039U);
 159
 160         /* copy only the wrapping keys */
 161         if (read_guest_real(vcpu, crycb_addr + 72, &vsie_page->crycb, 56))
 162                 return set_validity_icpt(scb_s, 0x0035U);
 163
 164         scb_s->ecb3 |= ecb3_flags;
 165         scb_s->crycbd = ((__u32)(__u64) &vsie_page->crycb) | CRYCB_FORMAT1 |
 166                         CRYCB_FORMAT2;
 167
 168         /* xor both blocks in one run */
 169         b1 = (unsigned long *) vsie_page->crycb.dea_wrapping_key_mask;
 170         b2 = (unsigned long *)
 171                             vcpu->kvm->arch.crypto.crycb->dea_wrapping_key_mask;
 172         /* as 56%8 == 0, bitmap_xor won't overwrite any data */
 173         bitmap_xor(b1, b1, b2, BITS_PER_BYTE * 56);
 174         return 0;
 175 }
 176
 177 /* shadow (round up/down) the ibc to avoid validity icpt */
 178 static void prepare_ibc(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 179 {
 180         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 181         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 182         __u64 min_ibc = (sclp.ibc >> 16) & 0x0fffU;
 183
 184         scb_s->ibc = 0;
 185         /* ibc installed in g2 and requested for g3 */
 186         if (vcpu->kvm->arch.model.ibc && (scb_o->ibc & 0x0fffU)) {
 187                 scb_s->ibc = scb_o->ibc & 0x0fffU;
 188                 /* takte care of the minimum ibc level of the machine */
 189                 if (scb_s->ibc < min_ibc)
 190                         scb_s->ibc = min_ibc;
 191                 /* take care of the maximum ibc level set for the guest */
 192                 if (scb_s->ibc > vcpu->kvm->arch.model.ibc)
 193                         scb_s->ibc = vcpu->kvm->arch.model.ibc;
 194         }
 195 }
 196
 197 /* unshadow the scb, copying parameters back to the real scb */
 198 static void unshadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 199 {
 200         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 201         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 202
 203         /* interception */
 204         scb_o->icptcode = scb_s->icptcode;
 205         scb_o->icptstatus = scb_s->icptstatus;
 206         scb_o->ipa = scb_s->ipa;
 207         scb_o->ipb = scb_s->ipb;
 208         scb_o->gbea = scb_s->gbea;
 209
 210         /* timer */
 211         scb_o->cputm = scb_s->cputm;
 212         scb_o->ckc = scb_s->ckc;
 213         scb_o->todpr = scb_s->todpr;
 214
 215         /* guest state */
 216         scb_o->gpsw = scb_s->gpsw;
 217         scb_o->gg14 = scb_s->gg14;
 218         scb_o->gg15 = scb_s->gg15;
 219         memcpy(scb_o->gcr, scb_s->gcr, 128);
 220         scb_o->pp = scb_s->pp;
 221
 222         /* interrupt intercept */
 223         switch (scb_s->icptcode) {
 224         case ICPT_PROGI:
 225         case ICPT_INSTPROGI:
 226         case ICPT_EXTINT:
 227                 memcpy((void *)((u64)scb_o + 0xc0),
 228                        (void *)((u64)scb_s + 0xc0), 0xf0 - 0xc0);
 229                 break;
 230         case ICPT_PARTEXEC:
 231                 /* MVPG only */
 232                 memcpy((void *)((u64)scb_o + 0xc0),
 233                        (void *)((u64)scb_s + 0xc0), 0xd0 - 0xc0);
 234                 break;
 235         }
 236
 237         if (scb_s->ihcpu != 0xffffU)
 238                 scb_o->ihcpu = scb_s->ihcpu;
 239 }
 240
 241 /*
 242  * Setup the shadow scb by copying and checking the relevant parts of the g2
 243  * provided scb.
 244  *
 245  * Returns: - 0 if the scb has been shadowed
 246  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 247  */
 248 static int shadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 249 {
 250         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 251         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 252         bool had_tx = scb_s->ecb & 0x10U;
 253         unsigned long new_mso = 0;
 254         int rc;
 255
 256         /* make sure we don't have any leftovers when reusing the scb */
 257         scb_s->icptcode = 0;
 258         scb_s->eca = 0;
 259         scb_s->ecb = 0;
 260         scb_s->ecb2 = 0;
 261         scb_s->ecb3 = 0;
 262         scb_s->ecd = 0;
 263         scb_s->fac = 0;
 264
 265         rc = prepare_cpuflags(vcpu, vsie_page);
 266         if (rc)
 267                 goto out;
 268
 269         /* timer */
 270         scb_s->cputm = scb_o->cputm;
 271         scb_s->ckc = scb_o->ckc;
 272         scb_s->todpr = scb_o->todpr;
 273         scb_s->epoch = scb_o->epoch;
 274
 275         /* guest state */
 276         scb_s->gpsw = scb_o->gpsw;
 277         scb_s->gg14 = scb_o->gg14;
 278         scb_s->gg15 = scb_o->gg15;
 279         memcpy(scb_s->gcr, scb_o->gcr, 128);
 280         scb_s->pp = scb_o->pp;
 281
 282         /* interception / execution handling */
 283         scb_s->gbea = scb_o->gbea;
 284         scb_s->lctl = scb_o->lctl;
 285         scb_s->svcc = scb_o->svcc;
 286         scb_s->ictl = scb_o->ictl;
 287         /*
 288          * SKEY handling functions can't deal with false setting of PTE invalid
 289          * bits. Therefore we cannot provide interpretation and would later
 290          * have to provide own emulation handlers.
 291          */
 292         scb_s->ictl |= ICTL_ISKE | ICTL_SSKE | ICTL_RRBE;
 293         scb_s->icpua = scb_o->icpua;
 294
 295         if (!(atomic_read(&scb_s->cpuflags) & CPUSTAT_SM))
 296                 new_mso = scb_o->mso & 0xfffffffffff00000UL;
 297         /* if the hva of the prefix changes, we have to remap the prefix */
 298         if (scb_s->mso != new_mso || scb_s->prefix != scb_o->prefix)
 299                 prefix_unmapped(vsie_page);
 300          /* SIE will do mso/msl validity and exception checks for us */
 301         scb_s->msl = scb_o->msl & 0xfffffffffff00000UL;
 302         scb_s->mso = new_mso;
 303         scb_s->prefix = scb_o->prefix;
 304
 305         /* We have to definetly flush the tlb if this scb never ran */
 306         if (scb_s->ihcpu != 0xffffU)
 307                 scb_s->ihcpu = scb_o->ihcpu;
 308
 309         /* MVPG and Protection Exception Interpretation are always available */
 310         scb_s->eca |= scb_o->eca & 0x01002000U;
 311         /* Host-protection-interruption introduced with ESOP */
 312         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_ESOP))
 313                 scb_s->ecb |= scb_o->ecb & 0x02U;
 314         /* transactional execution */
 315         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 73)) {
 316                 /* remap the prefix is tx is toggled on */
 317                 if ((scb_o->ecb & 0x10U) && !had_tx)
 318                         prefix_unmapped(vsie_page);
 319                 scb_s->ecb |= scb_o->ecb & 0x10U;
 320         }
 321         /* SIMD */
 322         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 129)) {
 323                 scb_s->eca |= scb_o->eca & 0x00020000U;
 324                 scb_s->ecd |= scb_o->ecd & 0x20000000U;
 325         }
 326         /* Run-time-Instrumentation */
 327         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 64))
 328                 scb_s->ecb3 |= scb_o->ecb3 & 0x01U;
 329         /* Instruction Execution Prevention */
 330         if (test_kvm_facility(vcpu->kvm, 130))
 331                 scb_s->ecb2 |= scb_o->ecb2 & 0x20U;
 332         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_SIIF))
 333                 scb_s->eca |= scb_o->eca & 0x00000001U;
 334         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_IB))
 335                 scb_s->eca |= scb_o->eca & 0x40000000U;
 336         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_CEI))
 337                 scb_s->eca |= scb_o->eca & 0x80000000U;
 338
 339         prepare_ibc(vcpu, vsie_page);
 340         rc = shadow_crycb(vcpu, vsie_page);
 341 out:
 342         if (rc)
 343                 unshadow_scb(vcpu, vsie_page);
 344         return rc;
 345 }
 346
 347 void kvm_s390_vsie_gmap_notifier(struct gmap *gmap, unsigned long start,
 348                                  unsigned long end)
 349 {
 350         struct kvm *kvm = gmap->private;
 351         struct vsie_page *cur;
 352         unsigned long prefix;
 353         struct page *page;
 354         int i;
 355
 356         if (!gmap_is_shadow(gmap))
 357                 return;
 358         if (start >= 1UL << 31)
 359                 /* We are only interested in prefix pages */
 360                 return;
 361
 362         /*
 363          * Only new shadow blocks are added to the list during runtime,
 364          * therefore we can safely reference them all the time.
 365          */
 366         for (i = 0; i < kvm->arch.vsie.page_count; i++) {
 367                 page = READ_ONCE(kvm->arch.vsie.pages[i]);
 368                 if (!page)
 369                         continue;
 370                 cur = page_to_virt(page);
 371                 if (READ_ONCE(cur->gmap) != gmap)
 372                         continue;
 373                 prefix = cur->scb_s.prefix << GUEST_PREFIX_SHIFT;
 374                 /* with mso/msl, the prefix lies at an offset */
 375                 prefix += cur->scb_s.mso;
 376                 if (prefix <= end && start <= prefix + 2 * PAGE_SIZE - 1)
 377                         prefix_unmapped_sync(cur);
 378         }
 379 }
 380
 381 /*
 382  * Map the first prefix page and if tx is enabled also the second prefix page.
 383  *
 384  * The prefix will be protected, a gmap notifier will inform about unmaps.
 385  * The shadow scb must not be executed until the prefix is remapped, this is
 386  * guaranteed by properly handling PROG_REQUEST.
 387  *
 388  * Returns: - 0 on if successfully mapped or already mapped
 389  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 390  *          - -EAGAIN if the caller can retry immediately
 391  *          - -ENOMEM if out of memory
 392  */
 393 static int map_prefix(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 394 {
 395         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 396         u64 prefix = scb_s->prefix << GUEST_PREFIX_SHIFT;
 397         int rc;
 398
 399         if (prefix_is_mapped(vsie_page))
 400                 return 0;
 401
 402         /* mark it as mapped so we can catch any concurrent unmappers */
 403         prefix_mapped(vsie_page);
 404
 405         /* with mso/msl, the prefix lies at offset *mso* */
 406         prefix += scb_s->mso;
 407
 408         rc = kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap, prefix);
 409         if (!rc && (scb_s->ecb & 0x10U))
 410                 rc = kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap,
 411                                            prefix + PAGE_SIZE);
 412         /*
 413          * We don't have to mprotect, we will be called for all unshadows.
 414          * SIE will detect if protection applies and trigger a validity.
 415          */
 416         if (rc)
 417                 prefix_unmapped(vsie_page);
 418         if (rc > 0 || rc == -EFAULT)
 419                 rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0037U);
 420         return rc;
 421 }
 422
 423 /*
 424  * Pin the guest page given by gpa and set hpa to the pinned host address.
 425  * Will always be pinned writable.
 426  *
 427  * Returns: - 0 on success
 428  *          - -EINVAL if the gpa is not valid guest storage
 429  *          - -ENOMEM if out of memory
 430  */
 431 static int pin_guest_page(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, hpa_t *hpa)
 432 {
 433         struct page *page;
 434         hva_t hva;
 435         int rc;
 436
 437         hva = gfn_to_hva(kvm, gpa_to_gfn(gpa));
 438         if (kvm_is_error_hva(hva))
 439                 return -EINVAL;
 440         rc = get_user_pages_fast(hva, 1, 1, &page);
 441         if (rc < 0)
 442                 return rc;
 443         else if (rc != 1)
 444                 return -ENOMEM;
 445         *hpa = (hpa_t) page_to_virt(page) + (gpa & ~PAGE_MASK);
 446         return 0;
 447 }
 448
 449 /* Unpins a page previously pinned via pin_guest_page, marking it as dirty. */
 450 static void unpin_guest_page(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, hpa_t hpa)
 451 {
 452         struct page *page;
 453
 454         page = virt_to_page(hpa);
 455         set_page_dirty_lock(page);
 456         put_page(page);
 457         /* mark the page always as dirty for migration */
 458         mark_page_dirty(kvm, gpa_to_gfn(gpa));
 459 }
 460
 461 /* unpin all blocks previously pinned by pin_blocks(), marking them dirty */
 462 static void unpin_blocks(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 463 {
 464         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 465         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 466         hpa_t hpa;
 467         gpa_t gpa;
 468
 469         hpa = (u64) scb_s->scaoh << 32 | scb_s->scaol;
 470         if (hpa) {
 471                 gpa = scb_o->scaol & ~0xfUL;
 472                 if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_64BSCAO))
 473                         gpa |= (u64) scb_o->scaoh << 32;
 474                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
 475                 scb_s->scaol = 0;
 476                 scb_s->scaoh = 0;
 477         }
 478
 479         hpa = scb_s->itdba;
 480         if (hpa) {
 481                 gpa = scb_o->itdba & ~0xffUL;
 482                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
 483                 scb_s->itdba = 0;
 484         }
 485
 486         hpa = scb_s->gvrd;
 487         if (hpa) {
 488                 gpa = scb_o->gvrd & ~0x1ffUL;
 489                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
 490                 scb_s->gvrd = 0;
 491         }
 492
 493         hpa = scb_s->riccbd;
 494         if (hpa) {
 495                 gpa = scb_o->riccbd & ~0x3fUL;
 496                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
 497                 scb_s->riccbd = 0;
 498         }
 499 }
 500
 501 /*
 502  * Instead of shadowing some blocks, we can simply forward them because the
 503  * addresses in the scb are 64 bit long.
 504  *
 505  * This works as long as the data lies in one page. If blocks ever exceed one
 506  * page, we have to fall back to shadowing.
 507  *
 508  * As we reuse the sca, the vcpu pointers contained in it are invalid. We must
 509  * therefore not enable any facilities that access these pointers (e.g. SIGPIF).
 510  *
 511  * Returns: - 0 if all blocks were pinned.
 512  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 513  *          - -ENOMEM if out of memory
 514  */
 515 static int pin_blocks(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 516 {
 517         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 518         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 519         hpa_t hpa;
 520         gpa_t gpa;
 521         int rc = 0;
 522
 523         gpa = scb_o->scaol & ~0xfUL;
 524         if (test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_64BSCAO))
 525                 gpa |= (u64) scb_o->scaoh << 32;
 526         if (gpa) {
 527                 if (!(gpa & ~0x1fffUL))
 528                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0038U);
 529                 else if ((gpa & ~0x1fffUL) == kvm_s390_get_prefix(vcpu))
 530                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0011U);
 531                 else if ((gpa & PAGE_MASK) !=
 532                          ((gpa + sizeof(struct bsca_block) - 1) & PAGE_MASK))
 533                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x003bU);
 534                 if (!rc) {
 535                         rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
 536                         if (rc == -EINVAL)
 537                                 rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0034U);
 538                 }
 539                 if (rc)
 540                         goto unpin;
 541                 scb_s->scaoh = (u32)((u64)hpa >> 32);
 542                 scb_s->scaol = (u32)(u64)hpa;
 543         }
 544
 545         gpa = scb_o->itdba & ~0xffUL;
 546         if (gpa && (scb_s->ecb & 0x10U)) {
 547                 if (!(gpa & ~0x1fffU)) {
 548                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0080U);
 549                         goto unpin;
 550                 }
 551                 /* 256 bytes cannot cross page boundaries */
 552                 rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
 553                 if (rc == -EINVAL)
 554                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0080U);
 555                 if (rc)
 556                         goto unpin;
 557                 scb_s->itdba = hpa;
 558         }
 559
 560         gpa = scb_o->gvrd & ~0x1ffUL;
 561         if (gpa && (scb_s->eca & 0x00020000U) &&
 562             !(scb_s->ecd & 0x20000000U)) {
 563                 if (!(gpa & ~0x1fffUL)) {
 564                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x1310U);
 565                         goto unpin;
 566                 }
 567                 /*
 568                  * 512 bytes vector registers cannot cross page boundaries
 569                  * if this block gets bigger, we have to shadow it.
 570                  */
 571                 rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
 572                 if (rc == -EINVAL)
 573                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x1310U);
 574                 if (rc)
 575                         goto unpin;
 576                 scb_s->gvrd = hpa;
 577         }
 578
 579         gpa = scb_o->riccbd & ~0x3fUL;
 580         if (gpa && (scb_s->ecb3 & 0x01U)) {
 581                 if (!(gpa & ~0x1fffUL)) {
 582                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0043U);
 583                         goto unpin;
 584                 }
 585                 /* 64 bytes cannot cross page boundaries */
 586                 rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
 587                 if (rc == -EINVAL)
 588                         rc = set_validity_icpt(scb_s, 0x0043U);
 589                 /* Validity 0x0044 will be checked by SIE */
 590                 if (rc)
 591                         goto unpin;
 592                 scb_s->riccbd = hpa;
 593         }
 594         return 0;
 595 unpin:
 596         unpin_blocks(vcpu, vsie_page);
 597         return rc;
 598 }
 599
 600 /* unpin the scb provided by guest 2, marking it as dirty */
 601 static void unpin_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page,
 602                       gpa_t gpa)
 603 {
 604         hpa_t hpa = (hpa_t) vsie_page->scb_o;
 605
 606         if (hpa)
 607                 unpin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, hpa);
 608         vsie_page->scb_o = NULL;
 609 }
 610
 611 /*
 612  * Pin the scb at gpa provided by guest 2 at vsie_page->scb_o.
 613  *
 614  * Returns: - 0 if the scb was pinned.
 615  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 616  *          - -ENOMEM if out of memory
 617  */
 618 static int pin_scb(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page,
 619                    gpa_t gpa)
 620 {
 621         hpa_t hpa;
 622         int rc;
 623
 624         rc = pin_guest_page(vcpu->kvm, gpa, &hpa);
 625         if (rc == -EINVAL) {
 626                 rc = kvm_s390_inject_program_int(vcpu, PGM_ADDRESSING);
 627                 if (!rc)
 628                         rc = 1;
 629         }
 630         if (!rc)
 631                 vsie_page->scb_o = (struct kvm_s390_sie_block *) hpa;
 632         return rc;
 633 }
 634
 635 /*
 636  * Inject a fault into guest 2.
 637  *
 638  * Returns: - > 0 if control has to be given to guest 2
 639  *            < 0 if an error occurred during injection.
 640  */
 641 static int inject_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, __u16 code, __u64 vaddr,
 642                         bool write_flag)
 643 {
 644         struct kvm_s390_pgm_info pgm = {
 645                 .code = code,
 646                 .trans_exc_code =
 647                         /* 0-51: virtual address */
 648                         (vaddr & 0xfffffffffffff000UL) |
 649                         /* 52-53: store / fetch */
 650                         (((unsigned int) !write_flag) + 1) << 10,
 651                         /* 62-63: asce id (alway primary == 0) */
 652                 .exc_access_id = 0, /* always primary */
 653                 .op_access_id = 0, /* not MVPG */
 654         };
 655         int rc;
 656
 657         if (code == PGM_PROTECTION)
 658                 pgm.trans_exc_code |= 0x4UL;
 659
 660         rc = kvm_s390_inject_prog_irq(vcpu, &pgm);
 661         return rc ? rc : 1;
 662 }
 663
 664 /*
 665  * Handle a fault during vsie execution on a gmap shadow.
 666  *
 667  * Returns: - 0 if the fault was resolved
 668  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 669  *          - < 0 if an error occurred
 670  */
 671 static int handle_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 672 {
 673         int rc;
 674
 675         if (current->thread.gmap_int_code == PGM_PROTECTION)
 676                 /* we can directly forward all protection exceptions */
 677                 return inject_fault(vcpu, PGM_PROTECTION,
 678                                     current->thread.gmap_addr, 1);
 679
 680         rc = kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap,
 681                                    current->thread.gmap_addr);
 682         if (rc > 0) {
 683                 rc = inject_fault(vcpu, rc,
 684                                   current->thread.gmap_addr,
 685                                   current->thread.gmap_write_flag);
 686                 if (rc >= 0)
 687                         vsie_page->fault_addr = current->thread.gmap_addr;
 688         }
 689         return rc;
 690 }
 691
 692 /*
 693  * Retry the previous fault that required guest 2 intervention. This avoids
 694  * one superfluous SIE re-entry and direct exit.
 695  *
 696  * Will ignore any errors. The next SIE fault will do proper fault handling.
 697  */
 698 static void handle_last_fault(struct kvm_vcpu *vcpu,
 699                               struct vsie_page *vsie_page)
 700 {
 701         if (vsie_page->fault_addr)
 702                 kvm_s390_shadow_fault(vcpu, vsie_page->gmap,
 703                                       vsie_page->fault_addr);
 704         vsie_page->fault_addr = 0;
 705 }
 706
 707 static inline void clear_vsie_icpt(struct vsie_page *vsie_page)
 708 {
 709         vsie_page->scb_s.icptcode = 0;
 710 }
 711
 712 /* rewind the psw and clear the vsie icpt, so we can retry execution */
 713 static void retry_vsie_icpt(struct vsie_page *vsie_page)
 714 {
 715         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 716         int ilen = insn_length(scb_s->ipa >> 8);
 717
 718         /* take care of EXECUTE instructions */
 719         if (scb_s->icptstatus & 1) {
 720                 ilen = (scb_s->icptstatus >> 4) & 0x6;
 721                 if (!ilen)
 722                         ilen = 4;
 723         }
 724         scb_s->gpsw.addr = __rewind_psw(scb_s->gpsw, ilen);
 725         clear_vsie_icpt(vsie_page);
 726 }
 727
 728 /*
 729  * Try to shadow + enable the guest 2 provided facility list.
 730  * Retry instruction execution if enabled for and provided by guest 2.
 731  *
 732  * Returns: - 0 if handled (retry or guest 2 icpt)
 733  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 734  */
 735 static int handle_stfle(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 736 {
 737         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 738         __u32 fac = vsie_page->scb_o->fac & 0x7ffffff8U;
 739
 740         if (fac && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 7)) {
 741                 retry_vsie_icpt(vsie_page);
 742                 if (read_guest_real(vcpu, fac, &vsie_page->fac,
 743                                     sizeof(vsie_page->fac)))
 744                         return set_validity_icpt(scb_s, 0x1090U);
 745                 scb_s->fac = (__u32)(__u64) &vsie_page->fac;
 746         }
 747         return 0;
 748 }
 749
 750 /*
 751  * Run the vsie on a shadow scb and a shadow gmap, without any further
 752  * sanity checks, handling SIE faults.
 753  *
 754  * Returns: - 0 everything went fine
 755  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 756  *          - < 0 if an error occurred
 757  */
 758 static int do_vsie_run(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 759 {
 760         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 761         struct kvm_s390_sie_block *scb_o = vsie_page->scb_o;
 762         int rc;
 763
 764         handle_last_fault(vcpu, vsie_page);
 765
 766         if (need_resched())
 767                 schedule();
 768         if (test_cpu_flag(CIF_MCCK_PENDING))
 769                 s390_handle_mcck();
 770
 771         srcu_read_unlock(&vcpu->kvm->srcu, vcpu->srcu_idx);
 772         local_irq_disable();
 773         guest_enter_irqoff();
 774         local_irq_enable();
 775
 776         rc = sie64a(scb_s, vcpu->run->s.regs.gprs);
 777
 778         local_irq_disable();
 779         guest_exit_irqoff();
 780         local_irq_enable();
 781         vcpu->srcu_idx = srcu_read_lock(&vcpu->kvm->srcu);
 782
 783         if (rc > 0)
 784                 rc = 0; /* we could still have an icpt */
 785         else if (rc == -EFAULT)
 786                 return handle_fault(vcpu, vsie_page);
 787
 788         switch (scb_s->icptcode) {
 789         case ICPT_INST:
 790                 if (scb_s->ipa == 0xb2b0)
 791                         rc = handle_stfle(vcpu, vsie_page);
 792                 break;
 793         case ICPT_STOP:
 794                 /* stop not requested by g2 - must have been a kick */
 795                 if (!(atomic_read(&scb_o->cpuflags) & CPUSTAT_STOP_INT))
 796                         clear_vsie_icpt(vsie_page);
 797                 break;
 798         case ICPT_VALIDITY:
 799                 if ((scb_s->ipa & 0xf000) != 0xf000)
 800                         scb_s->ipa += 0x1000;
 801                 break;
 802         }
 803         return rc;
 804 }
 805
 806 static void release_gmap_shadow(struct vsie_page *vsie_page)
 807 {
 808         if (vsie_page->gmap)
 809                 gmap_put(vsie_page->gmap);
 810         WRITE_ONCE(vsie_page->gmap, NULL);
 811         prefix_unmapped(vsie_page);
 812 }
 813
 814 static int acquire_gmap_shadow(struct kvm_vcpu *vcpu,
 815                                struct vsie_page *vsie_page)
 816 {
 817         unsigned long asce;
 818         union ctlreg0 cr0;
 819         struct gmap *gmap;
 820         int edat;
 821
 822         asce = vcpu->arch.sie_block->gcr[1];
 823         cr0.val = vcpu->arch.sie_block->gcr[0];
 824         edat = cr0.edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 8);
 825         edat += edat && test_kvm_facility(vcpu->kvm, 78);
 826
 827         /*
 828          * ASCE or EDAT could have changed since last icpt, or the gmap
 829          * we're holding has been unshadowed. If the gmap is still valid,
 830          * we can safely reuse it.
 831          */
 832         if (vsie_page->gmap && gmap_shadow_valid(vsie_page->gmap, asce, edat))
 833                 return 0;
 834
 835         /* release the old shadow - if any, and mark the prefix as unmapped */
 836         release_gmap_shadow(vsie_page);
 837         gmap = gmap_shadow(vcpu->arch.gmap, asce, edat);
 838         if (IS_ERR(gmap))
 839                 return PTR_ERR(gmap);
 840         gmap->private = vcpu->kvm;
 841         WRITE_ONCE(vsie_page->gmap, gmap);
 842         return 0;
 843 }
 844
 845 /*
 846  * Register the shadow scb at the VCPU, e.g. for kicking out of vsie.
 847  */
 848 static void register_shadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu,
 849                                 struct vsie_page *vsie_page)
 850 {
 851         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 852
 853         WRITE_ONCE(vcpu->arch.vsie_block, &vsie_page->scb_s);
 854         /*
 855          * External calls have to lead to a kick of the vcpu and
 856          * therefore the vsie -> Simulate Wait state.
 857          */
 858         atomic_or(CPUSTAT_WAIT, &vcpu->arch.sie_block->cpuflags);
 859         /*
 860          * We have to adjust the g3 epoch by the g2 epoch. The epoch will
 861          * automatically be adjusted on tod clock changes via kvm_sync_clock.
 862          */
 863         preempt_disable();
 864         scb_s->epoch += vcpu->kvm->arch.epoch;
 865         preempt_enable();
 866 }
 867
 868 /*
 869  * Unregister a shadow scb from a VCPU.
 870  */
 871 static void unregister_shadow_scb(struct kvm_vcpu *vcpu)
 872 {
 873         atomic_andnot(CPUSTAT_WAIT, &vcpu->arch.sie_block->cpuflags);
 874         WRITE_ONCE(vcpu->arch.vsie_block, NULL);
 875 }
 876
 877 /*
 878  * Run the vsie on a shadowed scb, managing the gmap shadow, handling
 879  * prefix pages and faults.
 880  *
 881  * Returns: - 0 if no errors occurred
 882  *          - > 0 if control has to be given to guest 2
 883  *          - -ENOMEM if out of memory
 884  */
 885 static int vsie_run(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vsie_page *vsie_page)
 886 {
 887         struct kvm_s390_sie_block *scb_s = &vsie_page->scb_s;
 888         int rc = 0;
 889
 890         while (1) {
 891                 rc = acquire_gmap_shadow(vcpu, vsie_page);
 892                 if (!rc)
 893                         rc = map_prefix(vcpu, vsie_page);
 894                 if (!rc) {
 895                         gmap_enable(vsie_page->gmap);
 896                         update_intervention_requests(vsie_page);
 897                         rc = do_vsie_run(vcpu, vsie_page);
 898                         gmap_enable(vcpu->arch.gmap);
 899                 }
 900                 atomic_andnot(PROG_BLOCK_SIE, &scb_s->prog20);
 901
 902                 if (rc == -EAGAIN)
 903                         rc = 0;
 904                 if (rc || scb_s->icptcode || signal_pending(current) ||
 905                     kvm_s390_vcpu_has_irq(vcpu, 0))
 906                         break;
 907         }
 908
 909         if (rc == -EFAULT) {
 910                 /*
 911                  * Addressing exceptions are always presentes as intercepts.
 912                  * As addressing exceptions are suppressing and our guest 3 PSW
 913                  * points at the responsible instruction, we have to
 914                  * forward the PSW and set the ilc. If we can't read guest 3
 915                  * instruction, we can use an arbitrary ilc. Let's always use
 916                  * ilen = 4 for now, so we can avoid reading in guest 3 virtual
 917                  * memory. (we could also fake the shadow so the hardware
 918                  * handles it).
 919                  */
 920                 scb_s->icptcode = ICPT_PROGI;
 921                 scb_s->iprcc = PGM_ADDRESSING;
 922                 scb_s->pgmilc = 4;
 923                 scb_s->gpsw.addr = __rewind_psw(scb_s->gpsw, 4);
 924         }
 925         return rc;
 926 }
 927
 928 /*
 929  * Get or create a vsie page for a scb address.
 930  *
 931  * Returns: - address of a vsie page (cached or new one)
 932  *          - NULL if the same scb address is already used by another VCPU
 933  *          - ERR_PTR(-ENOMEM) if out of memory
 934  */
 935 static struct vsie_page *get_vsie_page(struct kvm *kvm, unsigned long addr)
 936 {
 937         struct vsie_page *vsie_page;
 938         struct page *page;
 939         int nr_vcpus;
 940
 941         rcu_read_lock();
 942         page = radix_tree_lookup(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, addr >> 9);
 943         rcu_read_unlock();
 944         if (page) {
 945                 if (page_ref_inc_return(page) == 2)
 946                         return page_to_virt(page);
 947                 page_ref_dec(page);
 948         }
 949
 950         /*
 951          * We want at least #online_vcpus shadows, so every VCPU can execute
 952          * the VSIE in parallel.
 953          */
 954         nr_vcpus = atomic_read(&kvm->online_vcpus);
 955
 956         mutex_lock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 957         if (kvm->arch.vsie.page_count < nr_vcpus) {
 958                 page = alloc_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO | GFP_DMA);
 959                 if (!page) {
 960                         mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 961                         return ERR_PTR(-ENOMEM);
 962                 }
 963                 page_ref_inc(page);
 964                 kvm->arch.vsie.pages[kvm->arch.vsie.page_count] = page;
 965                 kvm->arch.vsie.page_count++;
 966         } else {
 967                 /* reuse an existing entry that belongs to nobody */
 968                 while (true) {
 969                         page = kvm->arch.vsie.pages[kvm->arch.vsie.next];
 970                         if (page_ref_inc_return(page) == 2)
 971                                 break;
 972                         page_ref_dec(page);
 973                         kvm->arch.vsie.next++;
 974                         kvm->arch.vsie.next %= nr_vcpus;
 975                 }
 976                 radix_tree_delete(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, page->index >> 9);
 977         }
 978         page->index = addr;
 979         /* double use of the same address */
 980         if (radix_tree_insert(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, addr >> 9, page)) {
 981                 page_ref_dec(page);
 982                 mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 983                 return NULL;
 984         }
 985         mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
 986
 987         vsie_page = page_to_virt(page);
 988         memset(&vsie_page->scb_s, 0, sizeof(struct kvm_s390_sie_block));
 989         release_gmap_shadow(vsie_page);
 990         vsie_page->fault_addr = 0;
 991         vsie_page->scb_s.ihcpu = 0xffffU;
 992         return vsie_page;
 993 }
 994
 995 /* put a vsie page acquired via get_vsie_page */
 996 static void put_vsie_page(struct kvm *kvm, struct vsie_page *vsie_page)
 997 {
 998         struct page *page = pfn_to_page(__pa(vsie_page) >> PAGE_SHIFT);
 999
1000         page_ref_dec(page);
1001 }
1002
1003 int kvm_s390_handle_vsie(struct kvm_vcpu *vcpu)
1004 {
1005         struct vsie_page *vsie_page;
1006         unsigned long scb_addr;
1007         int rc;
1008
1009         vcpu->stat.instruction_sie++;
1010         if (!test_kvm_cpu_feat(vcpu->kvm, KVM_S390_VM_CPU_FEAT_SIEF2))
1011                 return -EOPNOTSUPP;
1012         if (vcpu->arch.sie_block->gpsw.mask & PSW_MASK_PSTATE)
1013                 return kvm_s390_inject_program_int(vcpu, PGM_PRIVILEGED_OP);
1014
1015         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct vsie_page) != 4096);
1016         scb_addr = kvm_s390_get_base_disp_s(vcpu, NULL);
1017
1018         /* 512 byte alignment */
1019         if (unlikely(scb_addr & 0x1ffUL))
1020                 return kvm_s390_inject_program_int(vcpu, PGM_SPECIFICATION);
1021
1022         if (signal_pending(current) || kvm_s390_vcpu_has_irq(vcpu, 0))
1023                 return 0;
1024
1025         vsie_page = get_vsie_page(vcpu->kvm, scb_addr);
1026         if (IS_ERR(vsie_page))
1027                 return PTR_ERR(vsie_page);
1028         else if (!vsie_page)
1029                 /* double use of sie control block - simply do nothing */
1030                 return 0;
1031
1032         rc = pin_scb(vcpu, vsie_page, scb_addr);
1033         if (rc)
1034                 goto out_put;
1035         rc = shadow_scb(vcpu, vsie_page);
1036         if (rc)
1037                 goto out_unpin_scb;
1038         rc = pin_blocks(vcpu, vsie_page);
1039         if (rc)
1040                 goto out_unshadow;
1041         register_shadow_scb(vcpu, vsie_page);
1042         rc = vsie_run(vcpu, vsie_page);
1043         unregister_shadow_scb(vcpu);
1044         unpin_blocks(vcpu, vsie_page);
1045 out_unshadow:
1046         unshadow_scb(vcpu, vsie_page);
1047 out_unpin_scb:
1048         unpin_scb(vcpu, vsie_page, scb_addr);
1049 out_put:
1050         put_vsie_page(vcpu->kvm, vsie_page);
1051
1052         return rc < 0 ? rc : 0;
1053 }
1054
1055 /* Init the vsie data structures. To be called when a vm is initialized. */
1056 void kvm_s390_vsie_init(struct kvm *kvm)
1057 {
1058         mutex_init(&kvm->arch.vsie.mutex);
1059         INIT_RADIX_TREE(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, GFP_KERNEL);
1060 }
1061
1062 /* Destroy the vsie data structures. To be called when a vm is destroyed. */
1063 void kvm_s390_vsie_destroy(struct kvm *kvm)
1064 {
1065         struct vsie_page *vsie_page;
1066         struct page *page;
1067         int i;
1068
1069         mutex_lock(&kvm->arch.vsie.mutex);
1070         for (i = 0; i < kvm->arch.vsie.page_count; i++) {
1071                 page = kvm->arch.vsie.pages[i];
1072                 kvm->arch.vsie.pages[i] = NULL;
1073                 vsie_page = page_to_virt(page);
1074                 release_gmap_shadow(vsie_page);
1075                 /* free the radix tree entry */
1076                 radix_tree_delete(&kvm->arch.vsie.addr_to_page, page->index >> 9);
1077                 __free_page(page);
1078         }
1079         kvm->arch.vsie.page_count = 0;
1080         mutex_unlock(&kvm->arch.vsie.mutex);
1081 }
1082
1083 void kvm_s390_vsie_kick(struct kvm_vcpu *vcpu)
1084 {
1085         struct kvm_s390_sie_block *scb = READ_ONCE(vcpu->arch.vsie_block);
1086
1087         /*
1088          * Even if the VCPU lets go of the shadow sie block reference, it is
1089          * still valid in the cache. So we can safely kick it.
1090          */
1091         if (scb) {
1092                 atomic_or(PROG_BLOCK_SIE, &scb->prog20);
1093                 if (scb->prog0c & PROG_IN_SIE)
1094                         atomic_or(CPUSTAT_STOP_INT, &scb->cpuflags);
1095         }
1096 }