arch/x86/kvm/paging_tmpl.h

   1 /*
   2  * Kernel-based Virtual Machine driver for Linux
   3  *
   4  * This module enables machines with Intel VT-x extensions to run virtual
   5  * machines without emulation or binary translation.
   6  *
   7  * MMU support
   8  *
   9  * Copyright (C) 2006 Qumranet, Inc.
  10  * Copyright 2010 Red Hat, Inc. and/or its affiliates.
  11  *
  12  * Authors:
  13  *   Yaniv Kamay  <yaniv@qumranet.com>
  14  *   Avi Kivity   <avi@qumranet.com>
  15  *
  16  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
  17  * the COPYING file in the top-level directory.
  18  *
  19  */
  20
  21 /*
  22  * We need the mmu code to access both 32-bit and 64-bit guest ptes,
  23  * so the code in this file is compiled twice, once per pte size.
  24  */
  25
  26 #if PTTYPE == 64
  27         #define pt_element_t u64
  28         #define guest_walker guest_walker64
  29         #define FNAME(name) paging##64_##name
  30         #define PT_BASE_ADDR_MASK PT64_BASE_ADDR_MASK
  31         #define PT_LVL_ADDR_MASK(lvl) PT64_LVL_ADDR_MASK(lvl)
  32         #define PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl) PT64_LVL_OFFSET_MASK(lvl)
  33         #define PT_INDEX(addr, level) PT64_INDEX(addr, level)
  34         #define PT_LEVEL_BITS PT64_LEVEL_BITS
  35         #ifdef CONFIG_X86_64
  36         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 4
  37         #define CMPXCHG cmpxchg
  38         #else
  39         #define CMPXCHG cmpxchg64
  40         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 2
  41         #endif
  42 #elif PTTYPE == 32
  43         #define pt_element_t u32
  44         #define guest_walker guest_walker32
  45         #define FNAME(name) paging##32_##name
  46         #define PT_BASE_ADDR_MASK PT32_BASE_ADDR_MASK
  47         #define PT_LVL_ADDR_MASK(lvl) PT32_LVL_ADDR_MASK(lvl)
  48         #define PT_LVL_OFFSET_MASK(lvl) PT32_LVL_OFFSET_MASK(lvl)
  49         #define PT_INDEX(addr, level) PT32_INDEX(addr, level)
  50         #define PT_LEVEL_BITS PT32_LEVEL_BITS
  51         #define PT_MAX_FULL_LEVELS 2
  52         #define CMPXCHG cmpxchg
  53 #else
  54         #error Invalid PTTYPE value
  55 #endif
  56
  57 #define gpte_to_gfn_lvl FNAME(gpte_to_gfn_lvl)
  58 #define gpte_to_gfn(pte) gpte_to_gfn_lvl((pte), PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
  59
  60 /*
  61  * The guest_walker structure emulates the behavior of the hardware page
  62  * table walker.
  63  */
  64 struct guest_walker {
  65         int level;
  66         unsigned max_level;
  67         gfn_t table_gfn[PT_MAX_FULL_LEVELS];
  68         pt_element_t ptes[PT_MAX_FULL_LEVELS];
  69         pt_element_t prefetch_ptes[PTE_PREFETCH_NUM];
  70         gpa_t pte_gpa[PT_MAX_FULL_LEVELS];
  71         pt_element_t __user *ptep_user[PT_MAX_FULL_LEVELS];
  72         unsigned pt_access;
  73         unsigned pte_access;
  74         gfn_t gfn;
  75         struct x86_exception fault;
  76 };
  77
  78 static gfn_t gpte_to_gfn_lvl(pt_element_t gpte, int lvl)
  79 {
  80         return (gpte & PT_LVL_ADDR_MASK(lvl)) >> PAGE_SHIFT;
  81 }
  82
  83 static int FNAME(cmpxchg_gpte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
  84                                pt_element_t __user *ptep_user, unsigned index,
  85                                pt_element_t orig_pte, pt_element_t new_pte)
  86 {
  87         int npages;
  88         pt_element_t ret;
  89         pt_element_t *table;
  90         struct page *page;
  91
  92         npages = get_user_pages_fast((unsigned long)ptep_user, 1, 1, &page);
  93         /* Check if the user is doing something meaningless. */
  94         if (unlikely(npages != 1))
  95                 return -EFAULT;
  96
  97         table = kmap_atomic(page);
  98         ret = CMPXCHG(&table[index], orig_pte, new_pte);
  99         kunmap_atomic(table);
 100
 101         kvm_release_page_dirty(page);
 102
 103         return (ret != orig_pte);
 104 }
 105
 106 static int FNAME(update_accessed_dirty_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 107                                              struct kvm_mmu *mmu,
 108                                              struct guest_walker *walker,
 109                                              int write_fault)
 110 {
 111         unsigned level, index;
 112         pt_element_t pte, orig_pte;
 113         pt_element_t __user *ptep_user;
 114         gfn_t table_gfn;
 115         int ret;
 116
 117         for (level = walker->max_level; level >= walker->level; --level) {
 118                 pte = orig_pte = walker->ptes[level - 1];
 119                 table_gfn = walker->table_gfn[level - 1];
 120                 ptep_user = walker->ptep_user[level - 1];
 121                 index = offset_in_page(ptep_user) / sizeof(pt_element_t);
 122                 if (!(pte & PT_ACCESSED_MASK)) {
 123                         trace_kvm_mmu_set_accessed_bit(table_gfn, index, sizeof(pte));
 124                         pte |= PT_ACCESSED_MASK;
 125                 }
 126                 if (level == walker->level && write_fault && !is_dirty_gpte(pte)) {
 127                         trace_kvm_mmu_set_dirty_bit(table_gfn, index, sizeof(pte));
 128                         pte |= PT_DIRTY_MASK;
 129                 }
 130                 if (pte == orig_pte)
 131                         continue;
 132
 133                 ret = FNAME(cmpxchg_gpte)(vcpu, mmu, ptep_user, index, orig_pte, pte);
 134                 if (ret)
 135                         return ret;
 136
 137                 mark_page_dirty(vcpu->kvm, table_gfn);
 138                 walker->ptes[level] = pte;
 139         }
 140         return 0;
 141 }
 142
 143 /*
 144  * Fetch a guest pte for a guest virtual address
 145  */
 146 static int FNAME(walk_addr_generic)(struct guest_walker *walker,
 147                                     struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
 148                                     gva_t addr, u32 access)
 149 {
 150         int ret;
 151         pt_element_t pte;
 152         pt_element_t __user *uninitialized_var(ptep_user);
 153         gfn_t table_gfn;
 154         unsigned index, pt_access, pte_access, accessed_dirty, shift;
 155         gpa_t pte_gpa;
 156         int offset;
 157         const int write_fault = access & PFERR_WRITE_MASK;
 158         const int user_fault  = access & PFERR_USER_MASK;
 159         const int fetch_fault = access & PFERR_FETCH_MASK;
 160         u16 errcode = 0;
 161         gpa_t real_gpa;
 162         gfn_t gfn;
 163
 164         trace_kvm_mmu_pagetable_walk(addr, access);
 165 retry_walk:
 166         walker->level = mmu->root_level;
 167         pte           = mmu->get_cr3(vcpu);
 168
 169 #if PTTYPE == 64
 170         if (walker->level == PT32E_ROOT_LEVEL) {
 171                 pte = mmu->get_pdptr(vcpu, (addr >> 30) & 3);
 172                 trace_kvm_mmu_paging_element(pte, walker->level);
 173                 if (!is_present_gpte(pte))
 174                         goto error;
 175                 --walker->level;
 176         }
 177 #endif
 178         walker->max_level = walker->level;
 179         ASSERT((!is_long_mode(vcpu) && is_pae(vcpu)) ||
 180                (mmu->get_cr3(vcpu) & CR3_NONPAE_RESERVED_BITS) == 0);
 181
 182         accessed_dirty = PT_ACCESSED_MASK;
 183         pt_access = pte_access = ACC_ALL;
 184         ++walker->level;
 185
 186         do {
 187                 gfn_t real_gfn;
 188                 unsigned long host_addr;
 189
 190                 pt_access &= pte_access;
 191                 --walker->level;
 192
 193                 index = PT_INDEX(addr, walker->level);
 194
 195                 table_gfn = gpte_to_gfn(pte);
 196                 offset    = index * sizeof(pt_element_t);
 197                 pte_gpa   = gfn_to_gpa(table_gfn) + offset;
 198                 walker->table_gfn[walker->level - 1] = table_gfn;
 199                 walker->pte_gpa[walker->level - 1] = pte_gpa;
 200
 201                 real_gfn = mmu->translate_gpa(vcpu, gfn_to_gpa(table_gfn),
 202                                               PFERR_USER_MASK|PFERR_WRITE_MASK);
 203                 if (unlikely(real_gfn == UNMAPPED_GVA))
 204                         goto error;
 205                 real_gfn = gpa_to_gfn(real_gfn);
 206
 207                 host_addr = gfn_to_hva(vcpu->kvm, real_gfn);
 208                 if (unlikely(kvm_is_error_hva(host_addr)))
 209                         goto error;
 210
 211                 ptep_user = (pt_element_t __user *)((void *)host_addr + offset);
 212                 if (unlikely(__copy_from_user(&pte, ptep_user, sizeof(pte))))
 213                         goto error;
 214                 walker->ptep_user[walker->level - 1] = ptep_user;
 215
 216                 trace_kvm_mmu_paging_element(pte, walker->level);
 217
 218                 if (unlikely(!is_present_gpte(pte)))
 219                         goto error;
 220
 221                 if (unlikely(is_rsvd_bits_set(&vcpu->arch.mmu, pte,
 222                                               walker->level))) {
 223                         errcode |= PFERR_RSVD_MASK | PFERR_PRESENT_MASK;
 224                         goto error;
 225                 }
 226
 227                 accessed_dirty &= pte;
 228                 pte_access = pt_access & gpte_access(vcpu, pte);
 229
 230                 walker->ptes[walker->level - 1] = pte;
 231         } while (!is_last_gpte(mmu, walker->level, pte));
 232
 233         if (unlikely(permission_fault(mmu, pte_access, access))) {
 234                 errcode |= PFERR_PRESENT_MASK;
 235                 goto error;
 236         }
 237
 238         gfn = gpte_to_gfn_lvl(pte, walker->level);
 239         gfn += (addr & PT_LVL_OFFSET_MASK(walker->level)) >> PAGE_SHIFT;
 240
 241         if (PTTYPE == 32 && walker->level == PT_DIRECTORY_LEVEL && is_cpuid_PSE36())
 242                 gfn += pse36_gfn_delta(pte);
 243
 244         real_gpa = mmu->translate_gpa(vcpu, gfn_to_gpa(gfn), access);
 245         if (real_gpa == UNMAPPED_GVA)
 246                 return 0;
 247
 248         walker->gfn = real_gpa >> PAGE_SHIFT;
 249
 250         if (!write_fault)
 251                 protect_clean_gpte(&pte_access, pte);
 252
 253         /*
 254          * On a write fault, fold the dirty bit into accessed_dirty by shifting it one
 255          * place right.
 256          *
 257          * On a read fault, do nothing.
 258          */
 259         shift = write_fault >> ilog2(PFERR_WRITE_MASK);
 260         shift *= PT_DIRTY_SHIFT - PT_ACCESSED_SHIFT;
 261         accessed_dirty &= pte >> shift;
 262
 263         if (unlikely(!accessed_dirty)) {
 264                 ret = FNAME(update_accessed_dirty_bits)(vcpu, mmu, walker, write_fault);
 265                 if (unlikely(ret < 0))
 266                         goto error;
 267                 else if (ret)
 268                         goto retry_walk;
 269         }
 270
 271         walker->pt_access = pt_access;
 272         walker->pte_access = pte_access;
 273         pgprintk("%s: pte %llx pte_access %x pt_access %x\n",
 274                  __func__, (u64)pte, pte_access, pt_access);
 275         return 1;
 276
 277 error:
 278         errcode |= write_fault | user_fault;
 279         if (fetch_fault && (mmu->nx ||
 280                             kvm_read_cr4_bits(vcpu, X86_CR4_SMEP)))
 281                 errcode |= PFERR_FETCH_MASK;
 282
 283         walker->fault.vector = PF_VECTOR;
 284         walker->fault.error_code_valid = true;
 285         walker->fault.error_code = errcode;
 286         walker->fault.address = addr;
 287         walker->fault.nested_page_fault = mmu != vcpu->arch.walk_mmu;
 288
 289         trace_kvm_mmu_walker_error(walker->fault.error_code);
 290         return 0;
 291 }
 292
 293 static int FNAME(walk_addr)(struct guest_walker *walker,
 294                             struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr, u32 access)
 295 {
 296         return FNAME(walk_addr_generic)(walker, vcpu, &vcpu->arch.mmu, addr,
 297                                         access);
 298 }
 299
 300 static int FNAME(walk_addr_nested)(struct guest_walker *walker,
 301                                    struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
 302                                    u32 access)
 303 {
 304         return FNAME(walk_addr_generic)(walker, vcpu, &vcpu->arch.nested_mmu,
 305                                         addr, access);
 306 }
 307
 308 static bool FNAME(prefetch_invalid_gpte)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 309                                     struct kvm_mmu_page *sp, u64 *spte,
 310                                     pt_element_t gpte)
 311 {
 312         if (is_rsvd_bits_set(&vcpu->arch.mmu, gpte, PT_PAGE_TABLE_LEVEL))
 313                 goto no_present;
 314
 315         if (!is_present_gpte(gpte))
 316                 goto no_present;
 317
 318         if (!(gpte & PT_ACCESSED_MASK))
 319                 goto no_present;
 320
 321         return false;
 322
 323 no_present:
 324         drop_spte(vcpu->kvm, spte);
 325         return true;
 326 }
 327
 328 static void FNAME(update_pte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp,
 329                               u64 *spte, const void *pte)
 330 {
 331         pt_element_t gpte;
 332         unsigned pte_access;
 333         pfn_t pfn;
 334
 335         gpte = *(const pt_element_t *)pte;
 336         if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, spte, gpte))
 337                 return;
 338
 339         pgprintk("%s: gpte %llx spte %p\n", __func__, (u64)gpte, spte);
 340         pte_access = sp->role.access & gpte_access(vcpu, gpte);
 341         protect_clean_gpte(&pte_access, gpte);
 342         pfn = gfn_to_pfn_atomic(vcpu->kvm, gpte_to_gfn(gpte));
 343         if (mmu_invalid_pfn(pfn))
 344                 return;
 345
 346         /*
 347          * we call mmu_set_spte() with host_writable = true because that
 348          * vcpu->arch.update_pte.pfn was fetched from get_user_pages(write = 1).
 349          */
 350         mmu_set_spte(vcpu, spte, sp->role.access, pte_access, 0, 0,
 351                      NULL, PT_PAGE_TABLE_LEVEL,
 352                      gpte_to_gfn(gpte), pfn, true, true);
 353 }
 354
 355 static bool FNAME(gpte_changed)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 356                                 struct guest_walker *gw, int level)
 357 {
 358         pt_element_t curr_pte;
 359         gpa_t base_gpa, pte_gpa = gw->pte_gpa[level - 1];
 360         u64 mask;
 361         int r, index;
 362
 363         if (level == PT_PAGE_TABLE_LEVEL) {
 364                 mask = PTE_PREFETCH_NUM * sizeof(pt_element_t) - 1;
 365                 base_gpa = pte_gpa & ~mask;
 366                 index = (pte_gpa - base_gpa) / sizeof(pt_element_t);
 367
 368                 r = kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, base_gpa,
 369                                 gw->prefetch_ptes, sizeof(gw->prefetch_ptes));
 370                 curr_pte = gw->prefetch_ptes[index];
 371         } else
 372                 r = kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa,
 373                                   &curr_pte, sizeof(curr_pte));
 374
 375         return r || curr_pte != gw->ptes[level - 1];
 376 }
 377
 378 static void FNAME(pte_prefetch)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct guest_walker *gw,
 379                                 u64 *sptep)
 380 {
 381         struct kvm_mmu_page *sp;
 382         pt_element_t *gptep = gw->prefetch_ptes;
 383         u64 *spte;
 384         int i;
 385
 386         sp = page_header(__pa(sptep));
 387
 388         if (sp->role.level > PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
 389                 return;
 390
 391         if (sp->role.direct)
 392                 return __direct_pte_prefetch(vcpu, sp, sptep);
 393
 394         i = (sptep - sp->spt) & ~(PTE_PREFETCH_NUM - 1);
 395         spte = sp->spt + i;
 396
 397         for (i = 0; i < PTE_PREFETCH_NUM; i++, spte++) {
 398                 pt_element_t gpte;
 399                 unsigned pte_access;
 400                 gfn_t gfn;
 401                 pfn_t pfn;
 402
 403                 if (spte == sptep)
 404                         continue;
 405
 406                 if (is_shadow_present_pte(*spte))
 407                         continue;
 408
 409                 gpte = gptep[i];
 410
 411                 if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, spte, gpte))
 412                         continue;
 413
 414                 pte_access = sp->role.access & gpte_access(vcpu, gpte);
 415                 protect_clean_gpte(&pte_access, gpte);
 416                 gfn = gpte_to_gfn(gpte);
 417                 pfn = pte_prefetch_gfn_to_pfn(vcpu, gfn,
 418                                       pte_access & ACC_WRITE_MASK);
 419                 if (mmu_invalid_pfn(pfn))
 420                         break;
 421
 422                 mmu_set_spte(vcpu, spte, sp->role.access, pte_access, 0, 0,
 423                              NULL, PT_PAGE_TABLE_LEVEL, gfn,
 424                              pfn, true, true);
 425         }
 426 }
 427
 428 /*
 429  * Fetch a shadow pte for a specific level in the paging hierarchy.
 430  */
 431 static u64 *FNAME(fetch)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
 432                          struct guest_walker *gw,
 433                          int user_fault, int write_fault, int hlevel,
 434                          int *emulate, pfn_t pfn, bool map_writable,
 435                          bool prefault)
 436 {
 437         unsigned access = gw->pt_access;
 438         struct kvm_mmu_page *sp = NULL;
 439         int top_level;
 440         unsigned direct_access;
 441         struct kvm_shadow_walk_iterator it;
 442
 443         if (!is_present_gpte(gw->ptes[gw->level - 1]))
 444                 return NULL;
 445
 446         direct_access = gw->pte_access;
 447
 448         top_level = vcpu->arch.mmu.root_level;
 449         if (top_level == PT32E_ROOT_LEVEL)
 450                 top_level = PT32_ROOT_LEVEL;
 451         /*
 452          * Verify that the top-level gpte is still there.  Since the page
 453          * is a root page, it is either write protected (and cannot be
 454          * changed from now on) or it is invalid (in which case, we don't
 455          * really care if it changes underneath us after this point).
 456          */
 457         if (FNAME(gpte_changed)(vcpu, gw, top_level))
 458                 goto out_gpte_changed;
 459
 460         for (shadow_walk_init(&it, vcpu, addr);
 461              shadow_walk_okay(&it) && it.level > gw->level;
 462              shadow_walk_next(&it)) {
 463                 gfn_t table_gfn;
 464
 465                 clear_sp_write_flooding_count(it.sptep);
 466                 drop_large_spte(vcpu, it.sptep);
 467
 468                 sp = NULL;
 469                 if (!is_shadow_present_pte(*it.sptep)) {
 470                         table_gfn = gw->table_gfn[it.level - 2];
 471                         sp = kvm_mmu_get_page(vcpu, table_gfn, addr, it.level-1,
 472                                               false, access, it.sptep);
 473                 }
 474
 475                 /*
 476                  * Verify that the gpte in the page we've just write
 477                  * protected is still there.
 478                  */
 479                 if (FNAME(gpte_changed)(vcpu, gw, it.level - 1))
 480                         goto out_gpte_changed;
 481
 482                 if (sp)
 483                         link_shadow_page(it.sptep, sp);
 484         }
 485
 486         for (;
 487              shadow_walk_okay(&it) && it.level > hlevel;
 488              shadow_walk_next(&it)) {
 489                 gfn_t direct_gfn;
 490
 491                 clear_sp_write_flooding_count(it.sptep);
 492                 validate_direct_spte(vcpu, it.sptep, direct_access);
 493
 494                 drop_large_spte(vcpu, it.sptep);
 495
 496                 if (is_shadow_present_pte(*it.sptep))
 497                         continue;
 498
 499                 direct_gfn = gw->gfn & ~(KVM_PAGES_PER_HPAGE(it.level) - 1);
 500
 501                 sp = kvm_mmu_get_page(vcpu, direct_gfn, addr, it.level-1,
 502                                       true, direct_access, it.sptep);
 503                 link_shadow_page(it.sptep, sp);
 504         }
 505
 506         clear_sp_write_flooding_count(it.sptep);
 507         mmu_set_spte(vcpu, it.sptep, access, gw->pte_access,
 508                      user_fault, write_fault, emulate, it.level,
 509                      gw->gfn, pfn, prefault, map_writable);
 510         FNAME(pte_prefetch)(vcpu, gw, it.sptep);
 511
 512         return it.sptep;
 513
 514 out_gpte_changed:
 515         if (sp)
 516                 kvm_mmu_put_page(sp, it.sptep);
 517         kvm_release_pfn_clean(pfn);
 518         return NULL;
 519 }
 520
 521 /*
 522  * Page fault handler.  There are several causes for a page fault:
 523  *   - there is no shadow pte for the guest pte
 524  *   - write access through a shadow pte marked read only so that we can set
 525  *     the dirty bit
 526  *   - write access to a shadow pte marked read only so we can update the page
 527  *     dirty bitmap, when userspace requests it
 528  *   - mmio access; in this case we will never install a present shadow pte
 529  *   - normal guest page fault due to the guest pte marked not present, not
 530  *     writable, or not executable
 531  *
 532  *  Returns: 1 if we need to emulate the instruction, 0 otherwise, or
 533  *           a negative value on error.
 534  */
 535 static int FNAME(page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr, u32 error_code,
 536                              bool prefault)
 537 {
 538         int write_fault = error_code & PFERR_WRITE_MASK;
 539         int user_fault = error_code & PFERR_USER_MASK;
 540         struct guest_walker walker;
 541         u64 *sptep;
 542         int emulate = 0;
 543         int r;
 544         pfn_t pfn;
 545         int level = PT_PAGE_TABLE_LEVEL;
 546         int force_pt_level;
 547         unsigned long mmu_seq;
 548         bool map_writable;
 549
 550         pgprintk("%s: addr %lx err %x\n", __func__, addr, error_code);
 551
 552         if (unlikely(error_code & PFERR_RSVD_MASK))
 553                 return handle_mmio_page_fault(vcpu, addr, error_code,
 554                                               mmu_is_nested(vcpu));
 555
 556         r = mmu_topup_memory_caches(vcpu);
 557         if (r)
 558                 return r;
 559
 560         /*
 561          * Look up the guest pte for the faulting address.
 562          */
 563         r = FNAME(walk_addr)(&walker, vcpu, addr, error_code);
 564
 565         /*
 566          * The page is not mapped by the guest.  Let the guest handle it.
 567          */
 568         if (!r) {
 569                 pgprintk("%s: guest page fault\n", __func__);
 570                 if (!prefault)
 571                         inject_page_fault(vcpu, &walker.fault);
 572
 573                 return 0;
 574         }
 575
 576         if (walker.level >= PT_DIRECTORY_LEVEL)
 577                 force_pt_level = mapping_level_dirty_bitmap(vcpu, walker.gfn);
 578         else
 579                 force_pt_level = 1;
 580         if (!force_pt_level) {
 581                 level = min(walker.level, mapping_level(vcpu, walker.gfn));
 582                 walker.gfn = walker.gfn & ~(KVM_PAGES_PER_HPAGE(level) - 1);
 583         }
 584
 585         mmu_seq = vcpu->kvm->mmu_notifier_seq;
 586         smp_rmb();
 587
 588         if (try_async_pf(vcpu, prefault, walker.gfn, addr, &pfn, write_fault,
 589                          &map_writable))
 590                 return 0;
 591
 592         if (handle_abnormal_pfn(vcpu, mmu_is_nested(vcpu) ? 0 : addr,
 593                                 walker.gfn, pfn, walker.pte_access, &r))
 594                 return r;
 595
 596         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 597         if (mmu_notifier_retry(vcpu, mmu_seq))
 598                 goto out_unlock;
 599
 600         kvm_mmu_audit(vcpu, AUDIT_PRE_PAGE_FAULT);
 601         kvm_mmu_free_some_pages(vcpu);
 602         if (!force_pt_level)
 603                 transparent_hugepage_adjust(vcpu, &walker.gfn, &pfn, &level);
 604         sptep = FNAME(fetch)(vcpu, addr, &walker, user_fault, write_fault,
 605                              level, &emulate, pfn, map_writable, prefault);
 606         (void)sptep;
 607         pgprintk("%s: shadow pte %p %llx emulate %d\n", __func__,
 608                  sptep, *sptep, emulate);
 609
 610         ++vcpu->stat.pf_fixed;
 611         kvm_mmu_audit(vcpu, AUDIT_POST_PAGE_FAULT);
 612         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 613
 614         return emulate;
 615
 616 out_unlock:
 617         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 618         kvm_release_pfn_clean(pfn);
 619         return 0;
 620 }
 621
 622 static gpa_t FNAME(get_level1_sp_gpa)(struct kvm_mmu_page *sp)
 623 {
 624         int offset = 0;
 625
 626         WARN_ON(sp->role.level != PT_PAGE_TABLE_LEVEL);
 627
 628         if (PTTYPE == 32)
 629                 offset = sp->role.quadrant << PT64_LEVEL_BITS;
 630
 631         return gfn_to_gpa(sp->gfn) + offset * sizeof(pt_element_t);
 632 }
 633
 634 static void FNAME(invlpg)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva)
 635 {
 636         struct kvm_shadow_walk_iterator iterator;
 637         struct kvm_mmu_page *sp;
 638         int level;
 639         u64 *sptep;
 640
 641         vcpu_clear_mmio_info(vcpu, gva);
 642
 643         /*
 644          * No need to check return value here, rmap_can_add() can
 645          * help us to skip pte prefetch later.
 646          */
 647         mmu_topup_memory_caches(vcpu);
 648
 649         spin_lock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 650         for_each_shadow_entry(vcpu, gva, iterator) {
 651                 level = iterator.level;
 652                 sptep = iterator.sptep;
 653
 654                 sp = page_header(__pa(sptep));
 655                 if (is_last_spte(*sptep, level)) {
 656                         pt_element_t gpte;
 657                         gpa_t pte_gpa;
 658
 659                         if (!sp->unsync)
 660                                 break;
 661
 662                         pte_gpa = FNAME(get_level1_sp_gpa)(sp);
 663                         pte_gpa += (sptep - sp->spt) * sizeof(pt_element_t);
 664
 665                         if (mmu_page_zap_pte(vcpu->kvm, sp, sptep))
 666                                 kvm_flush_remote_tlbs(vcpu->kvm);
 667
 668                         if (!rmap_can_add(vcpu))
 669                                 break;
 670
 671                         if (kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa, &gpte,
 672                                                   sizeof(pt_element_t)))
 673                                 break;
 674
 675                         FNAME(update_pte)(vcpu, sp, sptep, &gpte);
 676                 }
 677
 678                 if (!is_shadow_present_pte(*sptep) || !sp->unsync_children)
 679                         break;
 680         }
 681         spin_unlock(&vcpu->kvm->mmu_lock);
 682 }
 683
 684 static gpa_t FNAME(gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t vaddr, u32 access,
 685                                struct x86_exception *exception)
 686 {
 687         struct guest_walker walker;
 688         gpa_t gpa = UNMAPPED_GVA;
 689         int r;
 690
 691         r = FNAME(walk_addr)(&walker, vcpu, vaddr, access);
 692
 693         if (r) {
 694                 gpa = gfn_to_gpa(walker.gfn);
 695                 gpa |= vaddr & ~PAGE_MASK;
 696         } else if (exception)
 697                 *exception = walker.fault;
 698
 699         return gpa;
 700 }
 701
 702 static gpa_t FNAME(gva_to_gpa_nested)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t vaddr,
 703                                       u32 access,
 704                                       struct x86_exception *exception)
 705 {
 706         struct guest_walker walker;
 707         gpa_t gpa = UNMAPPED_GVA;
 708         int r;
 709
 710         r = FNAME(walk_addr_nested)(&walker, vcpu, vaddr, access);
 711
 712         if (r) {
 713                 gpa = gfn_to_gpa(walker.gfn);
 714                 gpa |= vaddr & ~PAGE_MASK;
 715         } else if (exception)
 716                 *exception = walker.fault;
 717
 718         return gpa;
 719 }
 720
 721 /*
 722  * Using the cached information from sp->gfns is safe because:
 723  * - The spte has a reference to the struct page, so the pfn for a given gfn
 724  *   can't change unless all sptes pointing to it are nuked first.
 725  *
 726  * Note:
 727  *   We should flush all tlbs if spte is dropped even though guest is
 728  *   responsible for it. Since if we don't, kvm_mmu_notifier_invalidate_page
 729  *   and kvm_mmu_notifier_invalidate_range_start detect the mapping page isn't
 730  *   used by guest then tlbs are not flushed, so guest is allowed to access the
 731  *   freed pages.
 732  *   And we increase kvm->tlbs_dirty to delay tlbs flush in this case.
 733  */
 734 static int FNAME(sync_page)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp)
 735 {
 736         int i, nr_present = 0;
 737         bool host_writable;
 738         gpa_t first_pte_gpa;
 739
 740         /* direct kvm_mmu_page can not be unsync. */
 741         BUG_ON(sp->role.direct);
 742
 743         first_pte_gpa = FNAME(get_level1_sp_gpa)(sp);
 744
 745         for (i = 0; i < PT64_ENT_PER_PAGE; i++) {
 746                 unsigned pte_access;
 747                 pt_element_t gpte;
 748                 gpa_t pte_gpa;
 749                 gfn_t gfn;
 750
 751                 if (!sp->spt[i])
 752                         continue;
 753
 754                 pte_gpa = first_pte_gpa + i * sizeof(pt_element_t);
 755
 756                 if (kvm_read_guest_atomic(vcpu->kvm, pte_gpa, &gpte,
 757                                           sizeof(pt_element_t)))
 758                         return -EINVAL;
 759
 760                 if (FNAME(prefetch_invalid_gpte)(vcpu, sp, &sp->spt[i], gpte)) {
 761                         vcpu->kvm->tlbs_dirty++;
 762                         continue;
 763                 }
 764
 765                 gfn = gpte_to_gfn(gpte);
 766                 pte_access = sp->role.access;
 767                 pte_access &= gpte_access(vcpu, gpte);
 768                 protect_clean_gpte(&pte_access, gpte);
 769
 770                 if (sync_mmio_spte(&sp->spt[i], gfn, pte_access, &nr_present))
 771                         continue;
 772
 773                 if (gfn != sp->gfns[i]) {
 774                         drop_spte(vcpu->kvm, &sp->spt[i]);
 775                         vcpu->kvm->tlbs_dirty++;
 776                         continue;
 777                 }
 778
 779                 nr_present++;
 780
 781                 host_writable = sp->spt[i] & SPTE_HOST_WRITEABLE;
 782
 783                 set_spte(vcpu, &sp->spt[i], pte_access, 0, 0,
 784                          PT_PAGE_TABLE_LEVEL, gfn,
 785                          spte_to_pfn(sp->spt[i]), true, false,
 786                          host_writable);
 787         }
 788
 789         return !nr_present;
 790 }
 791
 792 #undef pt_element_t
 793 #undef guest_walker
 794 #undef FNAME
 795 #undef PT_BASE_ADDR_MASK
 796 #undef PT_INDEX
 797 #undef PT_LVL_ADDR_MASK
 798 #undef PT_LVL_OFFSET_MASK
 799 #undef PT_LEVEL_BITS
 800 #undef PT_MAX_FULL_LEVELS
 801 #undef gpte_to_gfn
 802 #undef gpte_to_gfn_lvl
 803 #undef CMPXCHG