Quelle  mm.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Copyright (C) 2020 Google LLC
 * Author: Quentin Perret <qperret@google.com>
 */

#include <linux/kvm_host.h>
#include <asm/kvm_hyp.h>
#include <asm/kvm_mmu.h>
#include <asm/kvm_pgtable.h>
#include <asm/kvm_pkvm.h>
#include <asm/spectre.h>

#include <nvhe/early_alloc.h>
#include <nvhe/gfp.h>
#include <nvhe/memory.h>
#include <nvhe/mem_protect.h>
#include <nvhe/mm.h>
#include <nvhe/spinlock.h>

struct kvm_pgtable pkvm_pgtable;
hyp_spinlock_t pkvm_pgd_lock;

struct memblock_region hyp_memory[HYP_MEMBLOCK_REGIONS];
unsigned int hyp_memblock_nr;

static u64 __io_map_base;

struct hyp_fixmap_slot {
 u64 addr;
 kvm_pte_t *ptep;
};
static DEFINE_PER_CPU(struct hyp_fixmap_slot, fixmap_slots);

static int __pkvm_create_mappings(unsigned long start, unsigned long size,
      unsigned long phys, enum kvm_pgtable_prot prot)
{
 int err;

 hyp_spin_lock(&pkvm_pgd_lock);
 err = kvm_pgtable_hyp_map(&pkvm_pgtable, start, size, phys, prot);
 hyp_spin_unlock(&pkvm_pgd_lock);

 return err;
}

static int __pkvm_alloc_private_va_range(unsigned long start, size_t size)
{
 unsigned long cur;

 hyp_assert_lock_held(&pkvm_pgd_lock);

 if (!start || start < __io_map_base)
  return -EINVAL;

 /* The allocated size is always a multiple of PAGE_SIZE */
 cur = start + PAGE_ALIGN(size);

 /* Are we overflowing on the vmemmap ? */
 if (cur > __hyp_vmemmap)
  return -ENOMEM;

 __io_map_base = cur;

 return 0;
}

/**
 * pkvm_alloc_private_va_range - Allocates a private VA range.
 * @size: The size of the VA range to reserve.
 * @haddr: The hypervisor virtual start address of the allocation.
 *
 * The private virtual address (VA) range is allocated above __io_map_base
 * and aligned based on the order of @size.
 *
 * Return: 0 on success or negative error code on failure.
 */
int pkvm_alloc_private_va_range(size_t size, unsigned long *haddr)
{
 unsigned long addr;
 int ret;

 hyp_spin_lock(&pkvm_pgd_lock);
 addr = __io_map_base;
 ret = __pkvm_alloc_private_va_range(addr, size);
 hyp_spin_unlock(&pkvm_pgd_lock);

 *haddr = addr;

 return ret;
}

int __pkvm_create_private_mapping(phys_addr_t phys, size_t size,
      enum kvm_pgtable_prot prot,
      unsigned long *haddr)
{
 unsigned long addr;
 int err;

 size = PAGE_ALIGN(size + offset_in_page(phys));
 err = pkvm_alloc_private_va_range(size, &addr);
 if (err)
  return err;

 err = __pkvm_create_mappings(addr, size, phys, prot);
 if (err)
  return err;

 *haddr = addr + offset_in_page(phys);
 return err;
}

int pkvm_create_mappings_locked(void *from, void *to, enum kvm_pgtable_prot prot)
{
 unsigned long start = (unsigned long)from;
 unsigned long end = (unsigned long)to;
 unsigned long virt_addr;
 phys_addr_t phys;

 hyp_assert_lock_held(&pkvm_pgd_lock);

 start = start & PAGE_MASK;
 end = PAGE_ALIGN(end);

 for (virt_addr = start; virt_addr < end; virt_addr += PAGE_SIZE) {
  int err;

  phys = hyp_virt_to_phys((void *)virt_addr);
  err = kvm_pgtable_hyp_map(&pkvm_pgtable, virt_addr, PAGE_SIZE,
       phys, prot);
  if (err)
   return err;
 }

 return 0;
}

int pkvm_create_mappings(void *from, void *to, enum kvm_pgtable_prot prot)
{
 int ret;

 hyp_spin_lock(&pkvm_pgd_lock);
 ret = pkvm_create_mappings_locked(from, to, prot);
 hyp_spin_unlock(&pkvm_pgd_lock);

 return ret;
}

int hyp_back_vmemmap(phys_addr_t back)
{
 unsigned long i, start, size, end = 0;
 int ret;

 for (i = 0; i < hyp_memblock_nr; i++) {
  start = hyp_memory[i].base;
  start = ALIGN_DOWN((u64)hyp_phys_to_page(start), PAGE_SIZE);
  /*
 * The beginning of the hyp_vmemmap region for the current
 * memblock may already be backed by the page backing the end
 * the previous region, so avoid mapping it twice.
 */
  start = max(start, end);

  end = hyp_memory[i].base + hyp_memory[i].size;
  end = PAGE_ALIGN((u64)hyp_phys_to_page(end));
  if (start >= end)
   continue;

  size = end - start;
  ret = __pkvm_create_mappings(start, size, back, PAGE_HYP);
  if (ret)
   return ret;

  memset(hyp_phys_to_virt(back), 0, size);
  back += size;
 }

 return 0;
}

static void *__hyp_bp_vect_base;
int pkvm_cpu_set_vector(enum arm64_hyp_spectre_vector slot)
{
 void *vector;

 switch (slot) {
 case HYP_VECTOR_DIRECT: {
  vector = __kvm_hyp_vector;
  break;
 }
 case HYP_VECTOR_SPECTRE_DIRECT: {
  vector = __bp_harden_hyp_vecs;
  break;
 }
 case HYP_VECTOR_INDIRECT:
 case HYP_VECTOR_SPECTRE_INDIRECT: {
  vector = (void *)__hyp_bp_vect_base;
  break;
 }
 default:
  return -EINVAL;
 }

 vector = __kvm_vector_slot2addr(vector, slot);
 *this_cpu_ptr(&kvm_hyp_vector) = (unsigned long)vector;

 return 0;
}

int hyp_map_vectors(void)
{
 phys_addr_t phys;
 unsigned long bp_base;
 int ret;

 if (!kvm_system_needs_idmapped_vectors()) {
  __hyp_bp_vect_base = __bp_harden_hyp_vecs;
  return 0;
 }

 phys = __hyp_pa(__bp_harden_hyp_vecs);
 ret = __pkvm_create_private_mapping(phys, __BP_HARDEN_HYP_VECS_SZ,
         PAGE_HYP_EXEC, &bp_base);
 if (ret)
  return ret;

 __hyp_bp_vect_base = (void *)bp_base;

 return 0;
}

static void *fixmap_map_slot(struct hyp_fixmap_slot *slot, phys_addr_t phys)
{
 kvm_pte_t pte, *ptep = slot->ptep;

 pte = *ptep;
 pte &= ~kvm_phys_to_pte(KVM_PHYS_INVALID);
 pte |= kvm_phys_to_pte(phys) | KVM_PTE_VALID;
 WRITE_ONCE(*ptep, pte);
 dsb(ishst);

 return (void *)slot->addr;
}

void *hyp_fixmap_map(phys_addr_t phys)
{
 return fixmap_map_slot(this_cpu_ptr(&fixmap_slots), phys);
}

static void fixmap_clear_slot(struct hyp_fixmap_slot *slot)
{
 kvm_pte_t *ptep = slot->ptep;
 u64 addr = slot->addr;
 u32 level;

 if (FIELD_GET(KVM_PTE_TYPE, *ptep) == KVM_PTE_TYPE_PAGE)
  level = KVM_PGTABLE_LAST_LEVEL;
 else
  level = KVM_PGTABLE_LAST_LEVEL - 1; /* create_fixblock() guarantees PMD level */

 WRITE_ONCE(*ptep, *ptep & ~KVM_PTE_VALID);

 /*
 * Irritatingly, the architecture requires that we use inner-shareable
 * broadcast TLB invalidation here in case another CPU speculates
 * through our fixmap and decides to create an "amalagamation of the
 * values held in the TLB" due to the apparent lack of a
 * break-before-make sequence.
 *
 * https://lore.kernel.org/kvm/20221017115209.2099-1-will@kernel.org/T/#mf10dfbaf1eaef9274c581b81c53758918c1d0f03
 */
 dsb(ishst);
 __tlbi_level(vale2is, __TLBI_VADDR(addr, 0), level);
 dsb(ish);
 isb();
}

void hyp_fixmap_unmap(void)
{
 fixmap_clear_slot(this_cpu_ptr(&fixmap_slots));
}

static int __create_fixmap_slot_cb(const struct kvm_pgtable_visit_ctx *ctx,
       enum kvm_pgtable_walk_flags visit)
{
 struct hyp_fixmap_slot *slot = (struct hyp_fixmap_slot *)ctx->arg;

 if (!kvm_pte_valid(ctx->old) || (ctx->end - ctx->start) != kvm_granule_size(ctx->level))
  return -EINVAL;

 slot->addr = ctx->addr;
 slot->ptep = ctx->ptep;

 /*
 * Clear the PTE, but keep the page-table page refcount elevated to
 * prevent it from ever being freed. This lets us manipulate the PTEs
 * by hand safely without ever needing to allocate memory.
 */
 fixmap_clear_slot(slot);

 return 0;
}

static int create_fixmap_slot(u64 addr, u64 cpu)
{
 struct kvm_pgtable_walker walker = {
  .cb = __create_fixmap_slot_cb,
  .flags = KVM_PGTABLE_WALK_LEAF,
  .arg = per_cpu_ptr(&fixmap_slots, cpu),
 };

 return kvm_pgtable_walk(&pkvm_pgtable, addr, PAGE_SIZE, &walker);
}

#if PAGE_SHIFT < 16
#define HAS_FIXBLOCK
static struct hyp_fixmap_slot hyp_fixblock_slot;
static DEFINE_HYP_SPINLOCK(hyp_fixblock_lock);
#endif

static int create_fixblock(void)
{
#ifdef HAS_FIXBLOCK
 struct kvm_pgtable_walker walker = {
  .cb = __create_fixmap_slot_cb,
  .flags = KVM_PGTABLE_WALK_LEAF,
  .arg = &hyp_fixblock_slot,
 };
 unsigned long addr;
 phys_addr_t phys;
 int ret, i;

 /* Find a RAM phys address, PMD aligned */
 for (i = 0; i < hyp_memblock_nr; i++) {
  phys = ALIGN(hyp_memory[i].base, PMD_SIZE);
  if (phys + PMD_SIZE < (hyp_memory[i].base + hyp_memory[i].size))
   break;
 }

 if (i >= hyp_memblock_nr)
  return -EINVAL;

 hyp_spin_lock(&pkvm_pgd_lock);
 addr = ALIGN(__io_map_base, PMD_SIZE);
 ret = __pkvm_alloc_private_va_range(addr, PMD_SIZE);
 if (ret)
  goto unlock;

 ret = kvm_pgtable_hyp_map(&pkvm_pgtable, addr, PMD_SIZE, phys, PAGE_HYP);
 if (ret)
  goto unlock;

 ret = kvm_pgtable_walk(&pkvm_pgtable, addr, PMD_SIZE, &walker);

unlock:
 hyp_spin_unlock(&pkvm_pgd_lock);

 return ret;
#else
 return 0;
#endif
}

void *hyp_fixblock_map(phys_addr_t phys, size_t *size)
{
#ifdef HAS_FIXBLOCK
 *size = PMD_SIZE;
 hyp_spin_lock(&hyp_fixblock_lock);
 return fixmap_map_slot(&hyp_fixblock_slot, phys);
#else
 *size = PAGE_SIZE;
 return hyp_fixmap_map(phys);
#endif
}

void hyp_fixblock_unmap(void)
{
#ifdef HAS_FIXBLOCK
 fixmap_clear_slot(&hyp_fixblock_slot);
 hyp_spin_unlock(&hyp_fixblock_lock);
#else
 hyp_fixmap_unmap();
#endif
}

int hyp_create_fixmap(void)
{
 unsigned long addr, i;
 int ret;

 for (i = 0; i < hyp_nr_cpus; i++) {
  ret = pkvm_alloc_private_va_range(PAGE_SIZE, &addr);
  if (ret)
   return ret;

  ret = kvm_pgtable_hyp_map(&pkvm_pgtable, addr, PAGE_SIZE,
       __hyp_pa(__hyp_bss_start), PAGE_HYP);
  if (ret)
   return ret;

  ret = create_fixmap_slot(addr, i);
  if (ret)
   return ret;
 }

 return create_fixblock();
}

int hyp_create_idmap(u32 hyp_va_bits)
{
 unsigned long start, end;

 start = hyp_virt_to_phys((void *)__hyp_idmap_text_start);
 start = ALIGN_DOWN(start, PAGE_SIZE);

 end = hyp_virt_to_phys((void *)__hyp_idmap_text_end);
 end = ALIGN(end, PAGE_SIZE);

 /*
 * One half of the VA space is reserved to linearly map portions of
 * memory -- see va_layout.c for more details. The other half of the VA
 * space contains the trampoline page, and needs some care. Split that
 * second half in two and find the quarter of VA space not conflicting
 * with the idmap to place the IOs and the vmemmap. IOs use the lower
 * half of the quarter and the vmemmap the upper half.
 */
 __io_map_base = start & BIT(hyp_va_bits - 2);
 __io_map_base ^= BIT(hyp_va_bits - 2);
 __hyp_vmemmap = __io_map_base | BIT(hyp_va_bits - 3);

 return __pkvm_create_mappings(start, end - start, start, PAGE_HYP_EXEC);
}

int pkvm_create_stack(phys_addr_t phys, unsigned long *haddr)
{
 unsigned long addr, prev_base;
 size_t size;
 int ret;

 hyp_spin_lock(&pkvm_pgd_lock);

 prev_base = __io_map_base;
 /*
 * Efficient stack verification using the NVHE_STACK_SHIFT bit implies
 * an alignment of our allocation on the order of the size.
 */
 size = NVHE_STACK_SIZE * 2;
 addr = ALIGN(__io_map_base, size);

 ret = __pkvm_alloc_private_va_range(addr, size);
 if (!ret) {
  /*
 * Since the stack grows downwards, map the stack to the page
 * at the higher address and leave the lower guard page
 * unbacked.
 *
 * Any valid stack address now has the NVHE_STACK_SHIFT bit as 1
 * and addresses corresponding to the guard page have the
 * NVHE_STACK_SHIFT bit as 0 - this is used for overflow detection.
 */
  ret = kvm_pgtable_hyp_map(&pkvm_pgtable, addr + NVHE_STACK_SIZE,
       NVHE_STACK_SIZE, phys, PAGE_HYP);
  if (ret)
   __io_map_base = prev_base;
 }
 hyp_spin_unlock(&pkvm_pgd_lock);

 *haddr = addr + size;

 return ret;
}

static void *admit_host_page(void *arg)
{
 struct kvm_hyp_memcache *host_mc = arg;

 if (!host_mc->nr_pages)
  return NULL;

 /*
 * The host still owns the pages in its memcache, so we need to go
 * through a full host-to-hyp donation cycle to change it. Fortunately,
 * __pkvm_host_donate_hyp() takes care of races for us, so if it
 * succeeds we're good to go.
 */
 if (__pkvm_host_donate_hyp(hyp_phys_to_pfn(host_mc->head), 1))
  return NULL;

 return pop_hyp_memcache(host_mc, hyp_phys_to_virt);
}

/* Refill our local memcache by popping pages from the one provided by the host. */
int refill_memcache(struct kvm_hyp_memcache *mc, unsigned long min_pages,
      struct kvm_hyp_memcache *host_mc)
{
 struct kvm_hyp_memcache tmp = *host_mc;
 int ret;

 ret =  __topup_hyp_memcache(mc, min_pages, admit_host_page,
        hyp_virt_to_phys, &tmp);
 *host_mc = tmp;

 return ret;
}