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                 update_mm(mm, current);
  58         __tlb_flush_local();
  59 }
  60
  61 int crst_table_upgrade(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
  62 {
  63         unsigned long *table, *pgd;
  64         unsigned long entry;
  65         int flush;
  66
  67         BUG_ON(limit > (1UL << 53));
  68         flush = 0;
  69 repeat:
  70         table = crst_table_alloc(mm);
  71         if (!table)
  72                 return -ENOMEM;
  73         spin_lock_bh(&mm->page_table_lock);
  74         if (mm->context.asce_limit < limit) {
  75                 pgd = (unsigned long *) mm->pgd;
  76                 if (mm->context.asce_limit <= (1UL << 31)) {
  77                         entry = _REGION3_ENTRY_EMPTY;
  78                         mm->context.asce_limit = 1UL << 42;
  79                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
  80                                                 _ASCE_USER_BITS |
  81                                                 _ASCE_TYPE_REGION3;
  82                 } else {
  83                         entry = _REGION2_ENTRY_EMPTY;
  84                         mm->context.asce_limit = 1UL << 53;
  85                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
  86                                                 _ASCE_USER_BITS |
  87                                                 _ASCE_TYPE_REGION2;
  88                 }
  89                 crst_table_init(table, entry);
  90                 pgd_populate(mm, (pgd_t *) table, (pud_t *) pgd);
  91                 mm->pgd = (pgd_t *) table;
  92                 mm->task_size = mm->context.asce_limit;
  93                 table = NULL;
  94                 flush = 1;
  95         }
  96         spin_unlock_bh(&mm->page_table_lock);
  97         if (table)
  98                 crst_table_free(mm, table);
  99         if (mm->context.asce_limit < limit)
 100                 goto repeat;
 101         if (flush)
 102                 on_each_cpu(__crst_table_upgrade, mm, 0);
 103         return 0;
 104 }
 105
 106 void crst_table_downgrade(struct mm_struct *mm, unsigned long limit)
 107 {
 108         pgd_t *pgd;
 109
 110         if (current->active_mm == mm)
 111                 __tlb_flush_mm(mm);
 112         while (mm->context.asce_limit > limit) {
 113                 pgd = mm->pgd;
 114                 switch (pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) {
 115                 case _REGION_ENTRY_TYPE_R2:
 116                         mm->context.asce_limit = 1UL << 42;
 117                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
 118                                                 _ASCE_USER_BITS |
 119                                                 _ASCE_TYPE_REGION3;
 120                         break;
 121                 case _REGION_ENTRY_TYPE_R3:
 122                         mm->context.asce_limit = 1UL << 31;
 123                         mm->context.asce_bits = _ASCE_TABLE_LENGTH |
 124                                                 _ASCE_USER_BITS |
 125                                                 _ASCE_TYPE_SEGMENT;
 126                         break;
 127                 default:
 128                         BUG();
 129                 }
 130                 mm->pgd = (pgd_t *) (pgd_val(*pgd) & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 131                 mm->task_size = mm->context.asce_limit;
 132                 crst_table_free(mm, (unsigned long *) pgd);
 133         }
 134         if (current->active_mm == mm)
 135                 update_mm(mm, current);
 136 }
 137 #endif
 138
 139 #ifdef CONFIG_PGSTE
 140
 141 /**
 142  * gmap_alloc - allocate a guest address space
 143  * @mm: pointer to the parent mm_struct
 144  *
 145  * Returns a guest address space structure.
 146  */
 147 struct gmap *gmap_alloc(struct mm_struct *mm)
 148 {
 149         struct gmap *gmap;
 150         struct page *page;
 151         unsigned long *table;
 152
 153         gmap = kzalloc(sizeof(struct gmap), GFP_KERNEL);
 154         if (!gmap)
 155                 goto out;
 156         INIT_LIST_HEAD(&gmap->crst_list);
 157         gmap->mm = mm;
 158         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
 159         if (!page)
 160                 goto out_free;
 161         list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 162         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 163         crst_table_init(table, _REGION1_ENTRY_EMPTY);
 164         gmap->table = table;
 165         gmap->asce = _ASCE_TYPE_REGION1 | _ASCE_TABLE_LENGTH |
 166                      _ASCE_USER_BITS | __pa(table);
 167         list_add(&gmap->list, &mm->context.gmap_list);
 168         return gmap;
 169
 170 out_free:
 171         kfree(gmap);
 172 out:
 173         return NULL;
 174 }
 175 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_alloc);
 176
 177 static int gmap_unlink_segment(struct gmap *gmap, unsigned long *table)
 178 {
 179         struct gmap_pgtable *mp;
 180         struct gmap_rmap *rmap;
 181         struct page *page;
 182
 183         if (*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 184                 return 0;
 185         page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
 186         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 187         list_for_each_entry(rmap, &mp->mapper, list) {
 188                 if (rmap->entry != table)
 189                         continue;
 190                 list_del(&rmap->list);
 191                 kfree(rmap);
 192                 break;
 193         }
 194         *table = mp->vmaddr | _SEGMENT_ENTRY_INVALID | _SEGMENT_ENTRY_PROTECT;
 195         return 1;
 196 }
 197
 198 static void gmap_flush_tlb(struct gmap *gmap)
 199 {
 200         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 201                 __tlb_flush_idte((unsigned long) gmap->table |
 202                                  _ASCE_TYPE_REGION1);
 203         else
 204                 __tlb_flush_global();
 205 }
 206
 207 /**
 208  * gmap_free - free a guest address space
 209  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 210  */
 211 void gmap_free(struct gmap *gmap)
 212 {
 213         struct page *page, *next;
 214         unsigned long *table;
 215         int i;
 216
 217
 218         /* Flush tlb. */
 219         if (MACHINE_HAS_IDTE)
 220                 __tlb_flush_idte((unsigned long) gmap->table |
 221                                  _ASCE_TYPE_REGION1);
 222         else
 223                 __tlb_flush_global();
 224
 225         /* Free all segment & region tables. */
 226         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 227         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
 228         list_for_each_entry_safe(page, next, &gmap->crst_list, lru) {
 229                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 230                 if ((*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK) == 0)
 231                         /* Remove gmap rmap structures for segment table. */
 232                         for (i = 0; i < PTRS_PER_PMD; i++, table++)
 233                                 gmap_unlink_segment(gmap, table);
 234                 __free_pages(page, ALLOC_ORDER);
 235         }
 236         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
 237         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 238         list_del(&gmap->list);
 239         kfree(gmap);
 240 }
 241 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_free);
 242
 243 /**
 244  * gmap_enable - switch primary space to the guest address space
 245  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 246  */
 247 void gmap_enable(struct gmap *gmap)
 248 {
 249         S390_lowcore.gmap = (unsigned long) gmap;
 250 }
 251 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_enable);
 252
 253 /**
 254  * gmap_disable - switch back to the standard primary address space
 255  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 256  */
 257 void gmap_disable(struct gmap *gmap)
 258 {
 259         S390_lowcore.gmap = 0UL;
 260 }
 261 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_disable);
 262
 263 /*
 264  * gmap_alloc_table is assumed to be called with mmap_sem held
 265  */
 266 static int gmap_alloc_table(struct gmap *gmap,
 267                             unsigned long *table, unsigned long init)
 268         __releases(&gmap->mm->page_table_lock)
 269         __acquires(&gmap->mm->page_table_lock)
 270 {
 271         struct page *page;
 272         unsigned long *new;
 273
 274         /* since we dont free the gmap table until gmap_free we can unlock */
 275         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
 276         page = alloc_pages(GFP_KERNEL, ALLOC_ORDER);
 277         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
 278         if (!page)
 279                 return -ENOMEM;
 280         new = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 281         crst_table_init(new, init);
 282         if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID) {
 283                 list_add(&page->lru, &gmap->crst_list);
 284                 *table = (unsigned long) new | _REGION_ENTRY_LENGTH |
 285                         (*table & _REGION_ENTRY_TYPE_MASK);
 286         } else
 287                 __free_pages(page, ALLOC_ORDER);
 288         return 0;
 289 }
 290
 291 /**
 292  * gmap_unmap_segment - unmap segment from the guest address space
 293  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 294  * @addr: address in the guest address space
 295  * @len: length of the memory area to unmap
 296  *
 297  * Returns 0 if the unmap succeeded, -EINVAL if not.
 298  */
 299 int gmap_unmap_segment(struct gmap *gmap, unsigned long to, unsigned long len)
 300 {
 301         unsigned long *table;
 302         unsigned long off;
 303         int flush;
 304
 305         if ((to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 306                 return -EINVAL;
 307         if (len == 0 || to + len < to)
 308                 return -EINVAL;
 309
 310         flush = 0;
 311         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 312         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
 313         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
 314                 /* Walk the guest addr space page table */
 315                 table = gmap->table + (((to + off) >> 53) & 0x7ff);
 316                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 317                         goto out;
 318                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 319                 table = table + (((to + off) >> 42) & 0x7ff);
 320                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 321                         goto out;
 322                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 323                 table = table + (((to + off) >> 31) & 0x7ff);
 324                 if (*table & _REGION_ENTRY_INVALID)
 325                         goto out;
 326                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 327                 table = table + (((to + off) >> 20) & 0x7ff);
 328
 329                 /* Clear segment table entry in guest address space. */
 330                 flush |= gmap_unlink_segment(gmap, table);
 331                 *table = _SEGMENT_ENTRY_INVALID;
 332         }
 333 out:
 334         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
 335         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 336         if (flush)
 337                 gmap_flush_tlb(gmap);
 338         return 0;
 339 }
 340 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unmap_segment);
 341
 342 /**
 343  * gmap_mmap_segment - map a segment to the guest address space
 344  * @gmap: pointer to the guest address space structure
 345  * @from: source address in the parent address space
 346  * @to: target address in the guest address space
 347  *
 348  * Returns 0 if the mmap succeeded, -EINVAL or -ENOMEM if not.
 349  */
 350 int gmap_map_segment(struct gmap *gmap, unsigned long from,
 351                      unsigned long to, unsigned long len)
 352 {
 353         unsigned long *table;
 354         unsigned long off;
 355         int flush;
 356
 357         if ((from | to | len) & (PMD_SIZE - 1))
 358                 return -EINVAL;
 359         if (len == 0 || from + len > TASK_MAX_SIZE ||
 360             from + len < from || to + len < to)
 361                 return -EINVAL;
 362
 363         flush = 0;
 364         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 365         spin_lock(&gmap->mm->page_table_lock);
 366         for (off = 0; off < len; off += PMD_SIZE) {
 367                 /* Walk the gmap address space page table */
 368                 table = gmap->table + (((to + off) >> 53) & 0x7ff);
 369                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 370                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION2_ENTRY_EMPTY))
 371                         goto out_unmap;
 372                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 373                 table = table + (((to + off) >> 42) & 0x7ff);
 374                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 375                     gmap_alloc_table(gmap, table, _REGION3_ENTRY_EMPTY))
 376                         goto out_unmap;
 377                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 378                 table = table + (((to + off) >> 31) & 0x7ff);
 379                 if ((*table & _REGION_ENTRY_INVALID) &&
 380                     gmap_alloc_table(gmap, table, _SEGMENT_ENTRY_EMPTY))
 381                         goto out_unmap;
 382                 table = (unsigned long *) (*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 383                 table = table + (((to + off) >> 20) & 0x7ff);
 384
 385                 /* Store 'from' address in an invalid segment table entry. */
 386                 flush |= gmap_unlink_segment(gmap, table);
 387                 *table =  (from + off) | (_SEGMENT_ENTRY_INVALID |
 388                                           _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
 389         }
 390         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
 391         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 392         if (flush)
 393                 gmap_flush_tlb(gmap);
 394         return 0;
 395
 396 out_unmap:
 397         spin_unlock(&gmap->mm->page_table_lock);
 398         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 399         gmap_unmap_segment(gmap, to, len);
 400         return -ENOMEM;
 401 }
 402 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_map_segment);
 403
 404 static unsigned long *gmap_table_walk(unsigned long address, struct gmap *gmap)
 405 {
 406         unsigned long *table;
 407
 408         table = gmap->table + ((address >> 53) & 0x7ff);
 409         if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INVALID))
 410                 return ERR_PTR(-EFAULT);
 411         table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 412         table = table + ((address >> 42) & 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 >> 31) & 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 >> 20) & 0x7ff);
 421         return table;
 422 }
 423
 424 /**
 425  * __gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 426  * @address: guest address
 427  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 428  *
 429  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 430  * -EFAULT if no such mapping exists.
 431  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 432  * The mmap_sem of the mm that belongs to the address space must be held
 433  * when this function gets called.
 434  */
 435 unsigned long __gmap_translate(unsigned long address, struct gmap *gmap)
 436 {
 437         unsigned long *segment_ptr, vmaddr, segment;
 438         struct gmap_pgtable *mp;
 439         struct page *page;
 440
 441         current->thread.gmap_addr = address;
 442         segment_ptr = gmap_table_walk(address, gmap);
 443         if (IS_ERR(segment_ptr))
 444                 return PTR_ERR(segment_ptr);
 445         /* Convert the gmap address to an mm address. */
 446         segment = *segment_ptr;
 447         if (!(segment & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
 448                 page = pfn_to_page(segment >> PAGE_SHIFT);
 449                 mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 450                 return mp->vmaddr | (address & ~PMD_MASK);
 451         } else if (segment & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT) {
 452                 vmaddr = segment & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
 453                 return vmaddr | (address & ~PMD_MASK);
 454         }
 455         return -EFAULT;
 456 }
 457 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_translate);
 458
 459 /**
 460  * gmap_translate - translate a guest address to a user space address
 461  * @address: guest address
 462  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 463  *
 464  * Returns user space address which corresponds to the guest address or
 465  * -EFAULT if no such mapping exists.
 466  * This function does not establish potentially missing page table entries.
 467  */
 468 unsigned long gmap_translate(unsigned long address, struct gmap *gmap)
 469 {
 470         unsigned long rc;
 471
 472         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 473         rc = __gmap_translate(address, gmap);
 474         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 475         return rc;
 476 }
 477 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_translate);
 478
 479 static int gmap_connect_pgtable(unsigned long address, unsigned long segment,
 480                                 unsigned long *segment_ptr, struct gmap *gmap)
 481 {
 482         unsigned long vmaddr;
 483         struct vm_area_struct *vma;
 484         struct gmap_pgtable *mp;
 485         struct gmap_rmap *rmap;
 486         struct mm_struct *mm;
 487         struct page *page;
 488         pgd_t *pgd;
 489         pud_t *pud;
 490         pmd_t *pmd;
 491
 492         mm = gmap->mm;
 493         vmaddr = segment & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN;
 494         vma = find_vma(mm, vmaddr);
 495         if (!vma || vma->vm_start > vmaddr)
 496                 return -EFAULT;
 497         /* Walk the parent mm page table */
 498         pgd = pgd_offset(mm, vmaddr);
 499         pud = pud_alloc(mm, pgd, vmaddr);
 500         if (!pud)
 501                 return -ENOMEM;
 502         pmd = pmd_alloc(mm, pud, vmaddr);
 503         if (!pmd)
 504                 return -ENOMEM;
 505         if (!pmd_present(*pmd) &&
 506             __pte_alloc(mm, vma, pmd, vmaddr))
 507                 return -ENOMEM;
 508         /* pmd now points to a valid segment table entry. */
 509         rmap = kmalloc(sizeof(*rmap), GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 510         if (!rmap)
 511                 return -ENOMEM;
 512         /* Link gmap segment table entry location to page table. */
 513         page = pmd_page(*pmd);
 514         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 515         rmap->gmap = gmap;
 516         rmap->entry = segment_ptr;
 517         rmap->vmaddr = address & PMD_MASK;
 518         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 519         if (*segment_ptr == segment) {
 520                 list_add(&rmap->list, &mp->mapper);
 521                 /* Set gmap segment table entry to page table. */
 522                 *segment_ptr = pmd_val(*pmd) & PAGE_MASK;
 523                 rmap = NULL;
 524         }
 525         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 526         kfree(rmap);
 527         return 0;
 528 }
 529
 530 static void gmap_disconnect_pgtable(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
 531 {
 532         struct gmap_rmap *rmap, *next;
 533         struct gmap_pgtable *mp;
 534         struct page *page;
 535         int flush;
 536
 537         flush = 0;
 538         spin_lock(&mm->page_table_lock);
 539         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
 540         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 541         list_for_each_entry_safe(rmap, next, &mp->mapper, list) {
 542                 *rmap->entry = mp->vmaddr | (_SEGMENT_ENTRY_INVALID |
 543                                              _SEGMENT_ENTRY_PROTECT);
 544                 list_del(&rmap->list);
 545                 kfree(rmap);
 546                 flush = 1;
 547         }
 548         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
 549         if (flush)
 550                 __tlb_flush_global();
 551 }
 552
 553 /*
 554  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
 555  */
 556 unsigned long __gmap_fault(unsigned long address, struct gmap *gmap)
 557 {
 558         unsigned long *segment_ptr, segment;
 559         struct gmap_pgtable *mp;
 560         struct page *page;
 561         int rc;
 562
 563         current->thread.gmap_addr = address;
 564         segment_ptr = gmap_table_walk(address, gmap);
 565         if (IS_ERR(segment_ptr))
 566                 return -EFAULT;
 567         /* Convert the gmap address to an mm address. */
 568         while (1) {
 569                 segment = *segment_ptr;
 570                 if (!(segment & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
 571                         /* Page table is present */
 572                         page = pfn_to_page(segment >> PAGE_SHIFT);
 573                         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 574                         return mp->vmaddr | (address & ~PMD_MASK);
 575                 }
 576                 if (!(segment & _SEGMENT_ENTRY_PROTECT))
 577                         /* Nothing mapped in the gmap address space. */
 578                         break;
 579                 rc = gmap_connect_pgtable(address, segment, segment_ptr, gmap);
 580                 if (rc)
 581                         return rc;
 582         }
 583         return -EFAULT;
 584 }
 585
 586 unsigned long gmap_fault(unsigned long address, struct gmap *gmap)
 587 {
 588         unsigned long rc;
 589
 590         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 591         rc = __gmap_fault(address, gmap);
 592         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 593
 594         return rc;
 595 }
 596 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_fault);
 597
 598 static void gmap_zap_swap_entry(swp_entry_t entry, struct mm_struct *mm)
 599 {
 600         if (!non_swap_entry(entry))
 601                 dec_mm_counter(mm, MM_SWAPENTS);
 602         else if (is_migration_entry(entry)) {
 603                 struct page *page = migration_entry_to_page(entry);
 604
 605                 if (PageAnon(page))
 606                         dec_mm_counter(mm, MM_ANONPAGES);
 607                 else
 608                         dec_mm_counter(mm, MM_FILEPAGES);
 609         }
 610         free_swap_and_cache(entry);
 611 }
 612
 613 /**
 614  * The mm->mmap_sem lock must be held
 615  */
 616 static void gmap_zap_unused(struct mm_struct *mm, unsigned long address)
 617 {
 618         unsigned long ptev, pgstev;
 619         spinlock_t *ptl;
 620         pgste_t pgste;
 621         pte_t *ptep, pte;
 622
 623         ptep = get_locked_pte(mm, address, &ptl);
 624         if (unlikely(!ptep))
 625                 return;
 626         pte = *ptep;
 627         if (!pte_swap(pte))
 628                 goto out_pte;
 629         /* Zap unused and logically-zero pages */
 630         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 631         pgstev = pgste_val(pgste);
 632         ptev = pte_val(pte);
 633         if (((pgstev & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) == _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED) ||
 634             ((pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO) && (ptev & _PAGE_INVALID))) {
 635                 gmap_zap_swap_entry(pte_to_swp_entry(pte), mm);
 636                 pte_clear(mm, address, ptep);
 637         }
 638         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 639 out_pte:
 640         pte_unmap_unlock(*ptep, ptl);
 641 }
 642
 643 /*
 644  * this function is assumed to be called with mmap_sem held
 645  */
 646 void __gmap_zap(unsigned long address, struct gmap *gmap)
 647 {
 648         unsigned long *table, *segment_ptr;
 649         unsigned long segment, pgstev, ptev;
 650         struct gmap_pgtable *mp;
 651         struct page *page;
 652
 653         segment_ptr = gmap_table_walk(address, gmap);
 654         if (IS_ERR(segment_ptr))
 655                 return;
 656         segment = *segment_ptr;
 657         if (segment & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)
 658                 return;
 659         page = pfn_to_page(segment >> PAGE_SHIFT);
 660         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 661         address = mp->vmaddr | (address & ~PMD_MASK);
 662         /* Page table is present */
 663         table = (unsigned long *)(segment & _SEGMENT_ENTRY_ORIGIN);
 664         table = table + ((address >> 12) & 0xff);
 665         pgstev = table[PTRS_PER_PTE];
 666         ptev = table[0];
 667         /* quick check, checked again with locks held */
 668         if (((pgstev & _PGSTE_GPS_USAGE_MASK) == _PGSTE_GPS_USAGE_UNUSED) ||
 669             ((pgstev & _PGSTE_GPS_ZERO) && (ptev & _PAGE_INVALID)))
 670                 gmap_zap_unused(gmap->mm, address);
 671 }
 672 EXPORT_SYMBOL_GPL(__gmap_zap);
 673
 674 void gmap_discard(unsigned long from, unsigned long to, struct gmap *gmap)
 675 {
 676
 677         unsigned long *table, address, size;
 678         struct vm_area_struct *vma;
 679         struct gmap_pgtable *mp;
 680         struct page *page;
 681
 682         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 683         address = from;
 684         while (address < to) {
 685                 /* Walk the gmap address space page table */
 686                 table = gmap->table + ((address >> 53) & 0x7ff);
 687                 if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
 688                         address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
 689                         continue;
 690                 }
 691                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 692                 table = table + ((address >> 42) & 0x7ff);
 693                 if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
 694                         address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
 695                         continue;
 696                 }
 697                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 698                 table = table + ((address >> 31) & 0x7ff);
 699                 if (unlikely(*table & _REGION_ENTRY_INVALID)) {
 700                         address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
 701                         continue;
 702                 }
 703                 table = (unsigned long *)(*table & _REGION_ENTRY_ORIGIN);
 704                 table = table + ((address >> 20) & 0x7ff);
 705                 if (unlikely(*table & _SEGMENT_ENTRY_INVALID)) {
 706                         address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
 707                         continue;
 708                 }
 709                 page = pfn_to_page(*table >> PAGE_SHIFT);
 710                 mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 711                 vma = find_vma(gmap->mm, mp->vmaddr);
 712                 size = min(to - address, PMD_SIZE - (address & ~PMD_MASK));
 713                 zap_page_range(vma, mp->vmaddr | (address & ~PMD_MASK),
 714                                size, NULL);
 715                 address = (address + PMD_SIZE) & PMD_MASK;
 716         }
 717         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 718 }
 719 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_discard);
 720
 721 static LIST_HEAD(gmap_notifier_list);
 722 static DEFINE_SPINLOCK(gmap_notifier_lock);
 723
 724 /**
 725  * gmap_register_ipte_notifier - register a pte invalidation callback
 726  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 727  */
 728 void gmap_register_ipte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 729 {
 730         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 731         list_add(&nb->list, &gmap_notifier_list);
 732         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 733 }
 734 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_register_ipte_notifier);
 735
 736 /**
 737  * gmap_unregister_ipte_notifier - remove a pte invalidation callback
 738  * @nb: pointer to the gmap notifier block
 739  */
 740 void gmap_unregister_ipte_notifier(struct gmap_notifier *nb)
 741 {
 742         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 743         list_del_init(&nb->list);
 744         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 745 }
 746 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_unregister_ipte_notifier);
 747
 748 /**
 749  * gmap_ipte_notify - mark a range of ptes for invalidation notification
 750  * @gmap: pointer to guest mapping meta data structure
 751  * @address: virtual address in the guest address space
 752  * @len: size of area
 753  *
 754  * Returns 0 if for each page in the given range a gmap mapping exists and
 755  * the invalidation notification could be set. If the gmap mapping is missing
 756  * for one or more pages -EFAULT is returned. If no memory could be allocated
 757  * -ENOMEM is returned. This function establishes missing page table entries.
 758  */
 759 int gmap_ipte_notify(struct gmap *gmap, unsigned long start, unsigned long len)
 760 {
 761         unsigned long addr;
 762         spinlock_t *ptl;
 763         pte_t *ptep, entry;
 764         pgste_t pgste;
 765         int rc = 0;
 766
 767         if ((start & ~PAGE_MASK) || (len & ~PAGE_MASK))
 768                 return -EINVAL;
 769         down_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 770         while (len) {
 771                 /* Convert gmap address and connect the page tables */
 772                 addr = __gmap_fault(start, gmap);
 773                 if (IS_ERR_VALUE(addr)) {
 774                         rc = addr;
 775                         break;
 776                 }
 777                 /* Get the page mapped */
 778                 if (fixup_user_fault(current, gmap->mm, addr, FAULT_FLAG_WRITE)) {
 779                         rc = -EFAULT;
 780                         break;
 781                 }
 782                 /* Walk the process page table, lock and get pte pointer */
 783                 ptep = get_locked_pte(gmap->mm, addr, &ptl);
 784                 if (unlikely(!ptep))
 785                         continue;
 786                 /* Set notification bit in the pgste of the pte */
 787                 entry = *ptep;
 788                 if ((pte_val(entry) & (_PAGE_INVALID | _PAGE_PROTECT)) == 0) {
 789                         pgste = pgste_get_lock(ptep);
 790                         pgste_val(pgste) |= PGSTE_IN_BIT;
 791                         pgste_set_unlock(ptep, pgste);
 792                         start += PAGE_SIZE;
 793                         len -= PAGE_SIZE;
 794                 }
 795                 spin_unlock(ptl);
 796         }
 797         up_read(&gmap->mm->mmap_sem);
 798         return rc;
 799 }
 800 EXPORT_SYMBOL_GPL(gmap_ipte_notify);
 801
 802 /**
 803  * gmap_do_ipte_notify - call all invalidation callbacks for a specific pte.
 804  * @mm: pointer to the process mm_struct
 805  * @addr: virtual address in the process address space
 806  * @pte: pointer to the page table entry
 807  *
 808  * This function is assumed to be called with the page table lock held
 809  * for the pte to notify.
 810  */
 811 void gmap_do_ipte_notify(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *pte)
 812 {
 813         unsigned long segment_offset;
 814         struct gmap_notifier *nb;
 815         struct gmap_pgtable *mp;
 816         struct gmap_rmap *rmap;
 817         struct page *page;
 818
 819         segment_offset = ((unsigned long) pte) & (255 * sizeof(pte_t));
 820         segment_offset = segment_offset * (4096 / sizeof(pte_t));
 821         page = pfn_to_page(__pa(pte) >> PAGE_SHIFT);
 822         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 823         spin_lock(&gmap_notifier_lock);
 824         list_for_each_entry(rmap, &mp->mapper, list) {
 825                 list_for_each_entry(nb, &gmap_notifier_list, list)
 826                         nb->notifier_call(rmap->gmap,
 827                                           rmap->vmaddr + segment_offset);
 828         }
 829         spin_unlock(&gmap_notifier_lock);
 830 }
 831
 832 static inline int page_table_with_pgste(struct page *page)
 833 {
 834         return atomic_read(&page->_mapcount) == 0;
 835 }
 836
 837 static inline unsigned long *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm,
 838                                                     unsigned long vmaddr)
 839 {
 840         struct page *page;
 841         unsigned long *table;
 842         struct gmap_pgtable *mp;
 843
 844         page = alloc_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 845         if (!page)
 846                 return NULL;
 847         mp = kmalloc(sizeof(*mp), GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 848         if (!mp) {
 849                 __free_page(page);
 850                 return NULL;
 851         }
 852         if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 853                 kfree(mp);
 854                 __free_page(page);
 855                 return NULL;
 856         }
 857         mp->vmaddr = vmaddr & PMD_MASK;
 858         INIT_LIST_HEAD(&mp->mapper);
 859         page->index = (unsigned long) mp;
 860         atomic_set(&page->_mapcount, 0);
 861         table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 862         clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE/2);
 863         clear_table(table + PTRS_PER_PTE, PGSTE_HR_BIT | PGSTE_HC_BIT,
 864                     PAGE_SIZE/2);
 865         return table;
 866 }
 867
 868 static inline void page_table_free_pgste(unsigned long *table)
 869 {
 870         struct page *page;
 871         struct gmap_pgtable *mp;
 872
 873         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
 874         mp = (struct gmap_pgtable *) page->index;
 875         BUG_ON(!list_empty(&mp->mapper));
 876         pgtable_page_dtor(page);
 877         atomic_set(&page->_mapcount, -1);
 878         kfree(mp);
 879         __free_page(page);
 880 }
 881
 882 int set_guest_storage_key(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
 883                           unsigned long key, bool nq)
 884 {
 885         spinlock_t *ptl;
 886         pgste_t old, new;
 887         pte_t *ptep;
 888
 889         down_read(&mm->mmap_sem);
 890         ptep = get_locked_pte(current->mm, addr, &ptl);
 891         if (unlikely(!ptep)) {
 892                 up_read(&mm->mmap_sem);
 893                 return -EFAULT;
 894         }
 895
 896         new = old = pgste_get_lock(ptep);
 897         pgste_val(new) &= ~(PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT |
 898                             PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT);
 899         pgste_val(new) |= (key & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED)) << 48;
 900         pgste_val(new) |= (key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT)) << 56;
 901         if (!(pte_val(*ptep) & _PAGE_INVALID)) {
 902                 unsigned long address, bits, skey;
 903
 904                 address = pte_val(*ptep) & PAGE_MASK;
 905                 skey = (unsigned long) page_get_storage_key(address);
 906                 bits = skey & (_PAGE_CHANGED | _PAGE_REFERENCED);
 907                 skey = key & (_PAGE_ACC_BITS | _PAGE_FP_BIT);
 908                 /* Set storage key ACC and FP */
 909                 page_set_storage_key(address, skey, !nq);
 910                 /* Merge host changed & referenced into pgste  */
 911                 pgste_val(new) |= bits << 52;
 912         }
 913         /* changing the guest storage key is considered a change of the page */
 914         if ((pgste_val(new) ^ pgste_val(old)) &
 915             (PGSTE_ACC_BITS | PGSTE_FP_BIT | PGSTE_GR_BIT | PGSTE_GC_BIT))
 916                 pgste_val(new) |= PGSTE_HC_BIT;
 917
 918         pgste_set_unlock(ptep, new);
 919         pte_unmap_unlock(*ptep, ptl);
 920         up_read(&mm->mmap_sem);
 921         return 0;
 922 }
 923 EXPORT_SYMBOL(set_guest_storage_key);
 924
 925 #else /* CONFIG_PGSTE */
 926
 927 static inline int page_table_with_pgste(struct page *page)
 928 {
 929         return 0;
 930 }
 931
 932 static inline unsigned long *page_table_alloc_pgste(struct mm_struct *mm,
 933                                                     unsigned long vmaddr)
 934 {
 935         return NULL;
 936 }
 937
 938 static inline void page_table_free_pgste(unsigned long *table)
 939 {
 940 }
 941
 942 static inline void gmap_disconnect_pgtable(struct mm_struct *mm,
 943                                            unsigned long *table)
 944 {
 945 }
 946
 947 #endif /* CONFIG_PGSTE */
 948
 949 static inline unsigned int atomic_xor_bits(atomic_t *v, unsigned int bits)
 950 {
 951         unsigned int old, new;
 952
 953         do {
 954                 old = atomic_read(v);
 955                 new = old ^ bits;
 956         } while (atomic_cmpxchg(v, old, new) != old);
 957         return new;
 958 }
 959
 960 /*
 961  * page table entry allocation/free routines.
 962  */
 963 unsigned long *page_table_alloc(struct mm_struct *mm, unsigned long vmaddr)
 964 {
 965         unsigned long *uninitialized_var(table);
 966         struct page *uninitialized_var(page);
 967         unsigned int mask, bit;
 968
 969         if (mm_has_pgste(mm))
 970                 return page_table_alloc_pgste(mm, vmaddr);
 971         /* Allocate fragments of a 4K page as 1K/2K page table */
 972         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
 973         mask = FRAG_MASK;
 974         if (!list_empty(&mm->context.pgtable_list)) {
 975                 page = list_first_entry(&mm->context.pgtable_list,
 976                                         struct page, lru);
 977                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 978                 mask = atomic_read(&page->_mapcount);
 979                 mask = mask | (mask >> 4);
 980         }
 981         if ((mask & FRAG_MASK) == FRAG_MASK) {
 982                 spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
 983                 page = alloc_page(GFP_KERNEL|__GFP_REPEAT);
 984                 if (!page)
 985                         return NULL;
 986                 if (!pgtable_page_ctor(page)) {
 987                         __free_page(page);
 988                         return NULL;
 989                 }
 990                 atomic_set(&page->_mapcount, 1);
 991                 table = (unsigned long *) page_to_phys(page);
 992                 clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE);
 993                 spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
 994                 list_add(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
 995         } else {
 996                 for (bit = 1; mask & bit; bit <<= 1)
 997                         table += PTRS_PER_PTE;
 998                 mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit);
 999                 if ((mask & FRAG_MASK) == FRAG_MASK)
1000                         list_del(&page->lru);
1001         }
1002         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1003         return table;
1004 }
1005
1006 void page_table_free(struct mm_struct *mm, unsigned long *table)
1007 {
1008         struct page *page;
1009         unsigned int bit, mask;
1010
1011         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1012         if (page_table_with_pgste(page)) {
1013                 gmap_disconnect_pgtable(mm, table);
1014                 return page_table_free_pgste(table);
1015         }
1016         /* Free 1K/2K page table fragment of a 4K page */
1017         bit = 1 << ((__pa(table) & ~PAGE_MASK)/(PTRS_PER_PTE*sizeof(pte_t)));
1018         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1019         if ((atomic_read(&page->_mapcount) & FRAG_MASK) != FRAG_MASK)
1020                 list_del(&page->lru);
1021         mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit);
1022         if (mask & FRAG_MASK)
1023                 list_add(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1024         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1025         if (mask == 0) {
1026                 pgtable_page_dtor(page);
1027                 atomic_set(&page->_mapcount, -1);
1028                 __free_page(page);
1029         }
1030 }
1031
1032 static void __page_table_free_rcu(void *table, unsigned bit)
1033 {
1034         struct page *page;
1035
1036         if (bit == FRAG_MASK)
1037                 return page_table_free_pgste(table);
1038         /* Free 1K/2K page table fragment of a 4K page */
1039         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1040         if (atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit) == 0) {
1041                 pgtable_page_dtor(page);
1042                 atomic_set(&page->_mapcount, -1);
1043                 __free_page(page);
1044         }
1045 }
1046
1047 void page_table_free_rcu(struct mmu_gather *tlb, unsigned long *table)
1048 {
1049         struct mm_struct *mm;
1050         struct page *page;
1051         unsigned int bit, mask;
1052
1053         mm = tlb->mm;
1054         page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1055         if (page_table_with_pgste(page)) {
1056                 gmap_disconnect_pgtable(mm, table);
1057                 table = (unsigned long *) (__pa(table) | FRAG_MASK);
1058                 tlb_remove_table(tlb, table);
1059                 return;
1060         }
1061         bit = 1 << ((__pa(table) & ~PAGE_MASK) / (PTRS_PER_PTE*sizeof(pte_t)));
1062         spin_lock_bh(&mm->context.list_lock);
1063         if ((atomic_read(&page->_mapcount) & FRAG_MASK) != FRAG_MASK)
1064                 list_del(&page->lru);
1065         mask = atomic_xor_bits(&page->_mapcount, bit | (bit << 4));
1066         if (mask & FRAG_MASK)
1067                 list_add_tail(&page->lru, &mm->context.pgtable_list);
1068         spin_unlock_bh(&mm->context.list_lock);
1069         table = (unsigned long *) (__pa(table) | (bit << 4));
1070         tlb_remove_table(tlb, table);
1071 }
1072
1073 static void __tlb_remove_table(void *_table)
1074 {
1075         const unsigned long mask = (FRAG_MASK << 4) | FRAG_MASK;
1076         void *table = (void *)((unsigned long) _table & ~mask);
1077         unsigned type = (unsigned long) _table & mask;
1078
1079         if (type)
1080                 __page_table_free_rcu(table, type);
1081         else
1082                 free_pages((unsigned long) table, ALLOC_ORDER);
1083 }
1084
1085 static void tlb_remove_table_smp_sync(void *arg)
1086 {
1087         /* Simply deliver the interrupt */
1088 }
1089
1090 static void tlb_remove_table_one(void *table)
1091 {
1092         /*
1093          * This isn't an RCU grace period and hence the page-tables cannot be
1094          * assumed to be actually RCU-freed.
1095          *
1096          * It is however sufficient for software page-table walkers that rely
1097          * on IRQ disabling. See the comment near struct mmu_table_batch.
1098          */
1099         smp_call_function(tlb_remove_table_smp_sync, NULL, 1);
1100         __tlb_remove_table(table);
1101 }
1102
1103 static void tlb_remove_table_rcu(struct rcu_head *head)
1104 {
1105         struct mmu_table_batch *batch;
1106         int i;
1107
1108         batch = container_of(head, struct mmu_table_batch, rcu);
1109
1110         for (i = 0; i < batch->nr; i++)
1111                 __tlb_remove_table(batch->tables[i]);
1112
1113         free_page((unsigned long)batch);
1114 }
1115
1116 void tlb_table_flush(struct mmu_gather *tlb)
1117 {
1118         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
1119
1120         if (*batch) {
1121                 call_rcu_sched(&(*batch)->rcu, tlb_remove_table_rcu);
1122                 *batch = NULL;
1123         }
1124 }
1125
1126 void tlb_remove_table(struct mmu_gather *tlb, void *table)
1127 {
1128         struct mmu_table_batch **batch = &tlb->batch;
1129
1130         tlb->mm->context.flush_mm = 1;
1131         if (*batch == NULL) {
1132                 *batch = (struct mmu_table_batch *)
1133                         __get_free_page(GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1134                 if (*batch == NULL) {
1135                         __tlb_flush_mm_lazy(tlb->mm);
1136                         tlb_remove_table_one(table);
1137                         return;
1138                 }
1139                 (*batch)->nr = 0;
1140         }
1141         (*batch)->tables[(*batch)->nr++] = table;
1142         if ((*batch)->nr == MAX_TABLE_BATCH)
1143                 tlb_flush_mmu(tlb);
1144 }
1145
1146 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1147 static inline void thp_split_vma(struct vm_area_struct *vma)
1148 {
1149         unsigned long addr;
1150
1151         for (addr = vma->vm_start; addr < vma->vm_end; addr += PAGE_SIZE)
1152                 follow_page(vma, addr, FOLL_SPLIT);
1153 }
1154
1155 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
1156 {
1157         struct vm_area_struct *vma;
1158
1159         for (vma = mm->mmap; vma != NULL; vma = vma->vm_next) {
1160                 thp_split_vma(vma);
1161                 vma->vm_flags &= ~VM_HUGEPAGE;
1162                 vma->vm_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1163         }
1164         mm->def_flags |= VM_NOHUGEPAGE;
1165 }
1166 #else
1167 static inline void thp_split_mm(struct mm_struct *mm)
1168 {
1169 }
1170 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */
1171
1172 static unsigned long page_table_realloc_pmd(struct mmu_gather *tlb,
1173                                 struct mm_struct *mm, pud_t *pud,
1174                                 unsigned long addr, unsigned long end)
1175 {
1176         unsigned long next, *table, *new;
1177         struct page *page;
1178         pmd_t *pmd;
1179
1180         pmd = pmd_offset(pud, addr);
1181         do {
1182                 next = pmd_addr_end(addr, end);
1183 again:
1184                 if (pmd_none_or_clear_bad(pmd))
1185                         continue;
1186                 table = (unsigned long *) pmd_deref(*pmd);
1187                 page = pfn_to_page(__pa(table) >> PAGE_SHIFT);
1188                 if (page_table_with_pgste(page))
1189                         continue;
1190                 /* Allocate new page table with pgstes */
1191                 new = page_table_alloc_pgste(mm, addr);
1192                 if (!new)
1193                         return -ENOMEM;
1194
1195                 spin_lock(&mm->page_table_lock);
1196                 if (likely((unsigned long *) pmd_deref(*pmd) == table)) {
1197                         /* Nuke pmd entry pointing to the "short" page table */
1198                         pmdp_flush_lazy(mm, addr, pmd);
1199                         pmd_clear(pmd);
1200                         /* Copy ptes from old table to new table */
1201                         memcpy(new, table, PAGE_SIZE/2);
1202                         clear_table(table, _PAGE_INVALID, PAGE_SIZE/2);
1203                         /* Establish new table */
1204                         pmd_populate(mm, pmd, (pte_t *) new);
1205                         /* Free old table with rcu, there might be a walker! */
1206                         page_table_free_rcu(tlb, table);
1207                         new = NULL;
1208                 }
1209                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1210                 if (new) {
1211                         page_table_free_pgste(new);
1212                         goto again;
1213                 }
1214         } while (pmd++, addr = next, addr != end);
1215
1216         return addr;
1217 }
1218
1219 static unsigned long page_table_realloc_pud(struct mmu_gather *tlb,
1220                                    struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
1221                                    unsigned long addr, unsigned long end)
1222 {
1223         unsigned long next;
1224         pud_t *pud;
1225
1226         pud = pud_offset(pgd, addr);
1227         do {
1228                 next = pud_addr_end(addr, end);
1229                 if (pud_none_or_clear_bad(pud))
1230                         continue;
1231                 next = page_table_realloc_pmd(tlb, mm, pud, addr, next);
1232                 if (unlikely(IS_ERR_VALUE(next)))
1233                         return next;
1234         } while (pud++, addr = next, addr != end);
1235
1236         return addr;
1237 }
1238
1239 static unsigned long page_table_realloc(struct mmu_gather *tlb, struct mm_struct *mm,
1240                                         unsigned long addr, unsigned long end)
1241 {
1242         unsigned long next;
1243         pgd_t *pgd;
1244
1245         pgd = pgd_offset(mm, addr);
1246         do {
1247                 next = pgd_addr_end(addr, end);
1248                 if (pgd_none_or_clear_bad(pgd))
1249                         continue;
1250                 next = page_table_realloc_pud(tlb, mm, pgd, addr, next);
1251                 if (unlikely(IS_ERR_VALUE(next)))
1252                         return next;
1253         } while (pgd++, addr = next, addr != end);
1254
1255         return 0;
1256 }
1257
1258 /*
1259  * switch on pgstes for its userspace process (for kvm)
1260  */
1261 int s390_enable_sie(void)
1262 {
1263         struct task_struct *tsk = current;
1264         struct mm_struct *mm = tsk->mm;
1265         struct mmu_gather tlb;
1266
1267         /* Do we have pgstes? if yes, we are done */
1268         if (mm_has_pgste(tsk->mm))
1269                 return 0;
1270
1271         down_write(&mm->mmap_sem);
1272         /* split thp mappings and disable thp for future mappings */
1273         thp_split_mm(mm);
1274         /* Reallocate the page tables with pgstes */
1275         tlb_gather_mmu(&tlb, mm, 0, TASK_SIZE);
1276         if (!page_table_realloc(&tlb, mm, 0, TASK_SIZE))
1277                 mm->context.has_pgste = 1;
1278         tlb_finish_mmu(&tlb, 0, TASK_SIZE);
1279         up_write(&mm->mmap_sem);
1280         return mm->context.has_pgste ? 0 : -ENOMEM;
1281 }
1282 EXPORT_SYMBOL_GPL(s390_enable_sie);
1283
1284 #ifdef CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE
1285 int pmdp_clear_flush_young(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1286                            pmd_t *pmdp)
1287 {
1288         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1289         /* No need to flush TLB
1290          * On s390 reference bits are in storage key and never in TLB */
1291         return pmdp_test_and_clear_young(vma, address, pmdp);
1292 }
1293
1294 int pmdp_set_access_flags(struct vm_area_struct *vma,
1295                           unsigned long address, pmd_t *pmdp,
1296                           pmd_t entry, int dirty)
1297 {
1298         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1299
1300         if (pmd_same(*pmdp, entry))
1301                 return 0;
1302         pmdp_invalidate(vma, address, pmdp);
1303         set_pmd_at(vma->vm_mm, address, pmdp, entry);
1304         return 1;
1305 }
1306
1307 static void pmdp_splitting_flush_sync(void *arg)
1308 {
1309         /* Simply deliver the interrupt */
1310 }
1311
1312 void pmdp_splitting_flush(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address,
1313                           pmd_t *pmdp)
1314 {
1315         VM_BUG_ON(address & ~HPAGE_PMD_MASK);
1316         if (!test_and_set_bit(_SEGMENT_ENTRY_SPLIT_BIT,
1317                               (unsigned long *) pmdp)) {
1318                 /* need to serialize against gup-fast (IRQ disabled) */
1319                 smp_call_function(pmdp_splitting_flush_sync, NULL, 1);
1320         }
1321 }
1322
1323 void pgtable_trans_huge_deposit(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp,
1324                                 pgtable_t pgtable)
1325 {
1326         struct list_head *lh = (struct list_head *) pgtable;
1327
1328         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
1329
1330         /* FIFO */
1331         if (!pmd_huge_pte(mm, pmdp))
1332                 INIT_LIST_HEAD(lh);
1333         else
1334                 list_add(lh, (struct list_head *) pmd_huge_pte(mm, pmdp));
1335         pmd_huge_pte(mm, pmdp) = pgtable;
1336 }
1337
1338 pgtable_t pgtable_trans_huge_withdraw(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmdp)
1339 {
1340         struct list_head *lh;
1341         pgtable_t pgtable;
1342         pte_t *ptep;
1343
1344         assert_spin_locked(&mm->page_table_lock);
1345
1346         /* FIFO */
1347         pgtable = pmd_huge_pte(mm, pmdp);
1348         lh = (struct list_head *) pgtable;
1349         if (list_empty(lh))
1350                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = NULL;
1351         else {
1352                 pmd_huge_pte(mm, pmdp) = (pgtable_t) lh->next;
1353                 list_del(lh);
1354         }
1355         ptep = (pte_t *) pgtable;
1356         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
1357         ptep++;
1358         pte_val(*ptep) = _PAGE_INVALID;
1359         return pgtable;
1360 }
1361 #endif /* CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE */