xref: /linux/drivers/virt/acrn/mm.c (revision 88f537d5e8ddc89c2622f4a2bc1eb28455e8339c)
1*88f537d5SShuo Liu // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2*88f537d5SShuo Liu /*
3*88f537d5SShuo Liu  * ACRN: Memory mapping management
4*88f537d5SShuo Liu  *
5*88f537d5SShuo Liu  * Copyright (C) 2020 Intel Corporation. All rights reserved.
6*88f537d5SShuo Liu  *
7*88f537d5SShuo Liu  * Authors:
8*88f537d5SShuo Liu  *	Fei Li <lei1.li@intel.com>
9*88f537d5SShuo Liu  *	Shuo Liu <shuo.a.liu@intel.com>
10*88f537d5SShuo Liu  */
11*88f537d5SShuo Liu 
12*88f537d5SShuo Liu #include <linux/io.h>
13*88f537d5SShuo Liu #include <linux/mm.h>
14*88f537d5SShuo Liu #include <linux/slab.h>
15*88f537d5SShuo Liu 
16*88f537d5SShuo Liu #include "acrn_drv.h"
17*88f537d5SShuo Liu 
18*88f537d5SShuo Liu static int modify_region(struct acrn_vm *vm, struct vm_memory_region_op *region)
19*88f537d5SShuo Liu {
20*88f537d5SShuo Liu 	struct vm_memory_region_batch *regions;
21*88f537d5SShuo Liu 	int ret;
22*88f537d5SShuo Liu 
23*88f537d5SShuo Liu 	regions = kzalloc(sizeof(*regions), GFP_KERNEL);
24*88f537d5SShuo Liu 	if (!regions)
25*88f537d5SShuo Liu 		return -ENOMEM;
26*88f537d5SShuo Liu 
27*88f537d5SShuo Liu 	regions->vmid = vm->vmid;
28*88f537d5SShuo Liu 	regions->regions_num = 1;
29*88f537d5SShuo Liu 	regions->regions_gpa = virt_to_phys(region);
30*88f537d5SShuo Liu 
31*88f537d5SShuo Liu 	ret = hcall_set_memory_regions(virt_to_phys(regions));
32*88f537d5SShuo Liu 	if (ret < 0)
33*88f537d5SShuo Liu 		dev_dbg(acrn_dev.this_device,
34*88f537d5SShuo Liu 			"Failed to set memory region for VM[%u]!\n", vm->vmid);
35*88f537d5SShuo Liu 
36*88f537d5SShuo Liu 	kfree(regions);
37*88f537d5SShuo Liu 	return ret;
38*88f537d5SShuo Liu }
39*88f537d5SShuo Liu 
40*88f537d5SShuo Liu /**
41*88f537d5SShuo Liu  * acrn_mm_region_add() - Set up the EPT mapping of a memory region.
42*88f537d5SShuo Liu  * @vm:			User VM.
43*88f537d5SShuo Liu  * @user_gpa:		A GPA of User VM.
44*88f537d5SShuo Liu  * @service_gpa:	A GPA of Service VM.
45*88f537d5SShuo Liu  * @size:		Size of the region.
46*88f537d5SShuo Liu  * @mem_type:		Combination of ACRN_MEM_TYPE_*.
47*88f537d5SShuo Liu  * @mem_access_right:	Combination of ACRN_MEM_ACCESS_*.
48*88f537d5SShuo Liu  *
49*88f537d5SShuo Liu  * Return: 0 on success, <0 on error.
50*88f537d5SShuo Liu  */
51*88f537d5SShuo Liu int acrn_mm_region_add(struct acrn_vm *vm, u64 user_gpa, u64 service_gpa,
52*88f537d5SShuo Liu 		       u64 size, u32 mem_type, u32 mem_access_right)
53*88f537d5SShuo Liu {
54*88f537d5SShuo Liu 	struct vm_memory_region_op *region;
55*88f537d5SShuo Liu 	int ret = 0;
56*88f537d5SShuo Liu 
57*88f537d5SShuo Liu 	region = kzalloc(sizeof(*region), GFP_KERNEL);
58*88f537d5SShuo Liu 	if (!region)
59*88f537d5SShuo Liu 		return -ENOMEM;
60*88f537d5SShuo Liu 
61*88f537d5SShuo Liu 	region->type = ACRN_MEM_REGION_ADD;
62*88f537d5SShuo Liu 	region->user_vm_pa = user_gpa;
63*88f537d5SShuo Liu 	region->service_vm_pa = service_gpa;
64*88f537d5SShuo Liu 	region->size = size;
65*88f537d5SShuo Liu 	region->attr = ((mem_type & ACRN_MEM_TYPE_MASK) |
66*88f537d5SShuo Liu 			(mem_access_right & ACRN_MEM_ACCESS_RIGHT_MASK));
67*88f537d5SShuo Liu 	ret = modify_region(vm, region);
68*88f537d5SShuo Liu 
69*88f537d5SShuo Liu 	dev_dbg(acrn_dev.this_device,
70*88f537d5SShuo Liu 		"%s: user-GPA[%pK] service-GPA[%pK] size[0x%llx].\n",
71*88f537d5SShuo Liu 		__func__, (void *)user_gpa, (void *)service_gpa, size);
72*88f537d5SShuo Liu 	kfree(region);
73*88f537d5SShuo Liu 	return ret;
74*88f537d5SShuo Liu }
75*88f537d5SShuo Liu 
76*88f537d5SShuo Liu /**
77*88f537d5SShuo Liu  * acrn_mm_region_del() - Del the EPT mapping of a memory region.
78*88f537d5SShuo Liu  * @vm:		User VM.
79*88f537d5SShuo Liu  * @user_gpa:	A GPA of the User VM.
80*88f537d5SShuo Liu  * @size:	Size of the region.
81*88f537d5SShuo Liu  *
82*88f537d5SShuo Liu  * Return: 0 on success, <0 for error.
83*88f537d5SShuo Liu  */
84*88f537d5SShuo Liu int acrn_mm_region_del(struct acrn_vm *vm, u64 user_gpa, u64 size)
85*88f537d5SShuo Liu {
86*88f537d5SShuo Liu 	struct vm_memory_region_op *region;
87*88f537d5SShuo Liu 	int ret = 0;
88*88f537d5SShuo Liu 
89*88f537d5SShuo Liu 	region = kzalloc(sizeof(*region), GFP_KERNEL);
90*88f537d5SShuo Liu 	if (!region)
91*88f537d5SShuo Liu 		return -ENOMEM;
92*88f537d5SShuo Liu 
93*88f537d5SShuo Liu 	region->type = ACRN_MEM_REGION_DEL;
94*88f537d5SShuo Liu 	region->user_vm_pa = user_gpa;
95*88f537d5SShuo Liu 	region->service_vm_pa = 0UL;
96*88f537d5SShuo Liu 	region->size = size;
97*88f537d5SShuo Liu 	region->attr = 0U;
98*88f537d5SShuo Liu 
99*88f537d5SShuo Liu 	ret = modify_region(vm, region);
100*88f537d5SShuo Liu 
101*88f537d5SShuo Liu 	dev_dbg(acrn_dev.this_device, "%s: user-GPA[%pK] size[0x%llx].\n",
102*88f537d5SShuo Liu 		__func__, (void *)user_gpa, size);
103*88f537d5SShuo Liu 	kfree(region);
104*88f537d5SShuo Liu 	return ret;
105*88f537d5SShuo Liu }
106*88f537d5SShuo Liu 
107*88f537d5SShuo Liu int acrn_vm_memseg_map(struct acrn_vm *vm, struct acrn_vm_memmap *memmap)
108*88f537d5SShuo Liu {
109*88f537d5SShuo Liu 	int ret;
110*88f537d5SShuo Liu 
111*88f537d5SShuo Liu 	if (memmap->type == ACRN_MEMMAP_RAM)
112*88f537d5SShuo Liu 		return acrn_vm_ram_map(vm, memmap);
113*88f537d5SShuo Liu 
114*88f537d5SShuo Liu 	if (memmap->type != ACRN_MEMMAP_MMIO) {
115*88f537d5SShuo Liu 		dev_dbg(acrn_dev.this_device,
116*88f537d5SShuo Liu 			"Invalid memmap type: %u\n", memmap->type);
117*88f537d5SShuo Liu 		return -EINVAL;
118*88f537d5SShuo Liu 	}
119*88f537d5SShuo Liu 
120*88f537d5SShuo Liu 	ret = acrn_mm_region_add(vm, memmap->user_vm_pa,
121*88f537d5SShuo Liu 				 memmap->service_vm_pa, memmap->len,
122*88f537d5SShuo Liu 				 ACRN_MEM_TYPE_UC, memmap->attr);
123*88f537d5SShuo Liu 	if (ret < 0)
124*88f537d5SShuo Liu 		dev_dbg(acrn_dev.this_device,
125*88f537d5SShuo Liu 			"Add memory region failed, VM[%u]!\n", vm->vmid);
126*88f537d5SShuo Liu 
127*88f537d5SShuo Liu 	return ret;
128*88f537d5SShuo Liu }
129*88f537d5SShuo Liu 
130*88f537d5SShuo Liu int acrn_vm_memseg_unmap(struct acrn_vm *vm, struct acrn_vm_memmap *memmap)
131*88f537d5SShuo Liu {
132*88f537d5SShuo Liu 	int ret;
133*88f537d5SShuo Liu 
134*88f537d5SShuo Liu 	if (memmap->type != ACRN_MEMMAP_MMIO) {
135*88f537d5SShuo Liu 		dev_dbg(acrn_dev.this_device,
136*88f537d5SShuo Liu 			"Invalid memmap type: %u\n", memmap->type);
137*88f537d5SShuo Liu 		return -EINVAL;
138*88f537d5SShuo Liu 	}
139*88f537d5SShuo Liu 
140*88f537d5SShuo Liu 	ret = acrn_mm_region_del(vm, memmap->user_vm_pa, memmap->len);
141*88f537d5SShuo Liu 	if (ret < 0)
142*88f537d5SShuo Liu 		dev_dbg(acrn_dev.this_device,
143*88f537d5SShuo Liu 			"Del memory region failed, VM[%u]!\n", vm->vmid);
144*88f537d5SShuo Liu 
145*88f537d5SShuo Liu 	return ret;
146*88f537d5SShuo Liu }
147*88f537d5SShuo Liu 
148*88f537d5SShuo Liu /**
149*88f537d5SShuo Liu  * acrn_vm_ram_map() - Create a RAM EPT mapping of User VM.
150*88f537d5SShuo Liu  * @vm:		The User VM pointer
151*88f537d5SShuo Liu  * @memmap:	Info of the EPT mapping
152*88f537d5SShuo Liu  *
153*88f537d5SShuo Liu  * Return: 0 on success, <0 for error.
154*88f537d5SShuo Liu  */
155*88f537d5SShuo Liu int acrn_vm_ram_map(struct acrn_vm *vm, struct acrn_vm_memmap *memmap)
156*88f537d5SShuo Liu {
157*88f537d5SShuo Liu 	struct vm_memory_region_batch *regions_info;
158*88f537d5SShuo Liu 	int nr_pages, i = 0, order, nr_regions = 0;
159*88f537d5SShuo Liu 	struct vm_memory_mapping *region_mapping;
160*88f537d5SShuo Liu 	struct vm_memory_region_op *vm_region;
161*88f537d5SShuo Liu 	struct page **pages = NULL, *page;
162*88f537d5SShuo Liu 	void *remap_vaddr;
163*88f537d5SShuo Liu 	int ret, pinned;
164*88f537d5SShuo Liu 	u64 user_vm_pa;
165*88f537d5SShuo Liu 
166*88f537d5SShuo Liu 	if (!vm || !memmap)
167*88f537d5SShuo Liu 		return -EINVAL;
168*88f537d5SShuo Liu 
169*88f537d5SShuo Liu 	/* Get the page number of the map region */
170*88f537d5SShuo Liu 	nr_pages = memmap->len >> PAGE_SHIFT;
171*88f537d5SShuo Liu 	pages = vzalloc(nr_pages * sizeof(struct page *));
172*88f537d5SShuo Liu 	if (!pages)
173*88f537d5SShuo Liu 		return -ENOMEM;
174*88f537d5SShuo Liu 
175*88f537d5SShuo Liu 	/* Lock the pages of user memory map region */
176*88f537d5SShuo Liu 	pinned = pin_user_pages_fast(memmap->vma_base,
177*88f537d5SShuo Liu 				     nr_pages, FOLL_WRITE | FOLL_LONGTERM,
178*88f537d5SShuo Liu 				     pages);
179*88f537d5SShuo Liu 	if (pinned < 0) {
180*88f537d5SShuo Liu 		ret = pinned;
181*88f537d5SShuo Liu 		goto free_pages;
182*88f537d5SShuo Liu 	} else if (pinned != nr_pages) {
183*88f537d5SShuo Liu 		ret = -EFAULT;
184*88f537d5SShuo Liu 		goto put_pages;
185*88f537d5SShuo Liu 	}
186*88f537d5SShuo Liu 
187*88f537d5SShuo Liu 	/* Create a kernel map for the map region */
188*88f537d5SShuo Liu 	remap_vaddr = vmap(pages, nr_pages, VM_MAP, PAGE_KERNEL);
189*88f537d5SShuo Liu 	if (!remap_vaddr) {
190*88f537d5SShuo Liu 		ret = -ENOMEM;
191*88f537d5SShuo Liu 		goto put_pages;
192*88f537d5SShuo Liu 	}
193*88f537d5SShuo Liu 
194*88f537d5SShuo Liu 	/* Record Service VM va <-> User VM pa mapping */
195*88f537d5SShuo Liu 	mutex_lock(&vm->regions_mapping_lock);
196*88f537d5SShuo Liu 	region_mapping = &vm->regions_mapping[vm->regions_mapping_count];
197*88f537d5SShuo Liu 	if (vm->regions_mapping_count < ACRN_MEM_MAPPING_MAX) {
198*88f537d5SShuo Liu 		region_mapping->pages = pages;
199*88f537d5SShuo Liu 		region_mapping->npages = nr_pages;
200*88f537d5SShuo Liu 		region_mapping->size = memmap->len;
201*88f537d5SShuo Liu 		region_mapping->service_vm_va = remap_vaddr;
202*88f537d5SShuo Liu 		region_mapping->user_vm_pa = memmap->user_vm_pa;
203*88f537d5SShuo Liu 		vm->regions_mapping_count++;
204*88f537d5SShuo Liu 	} else {
205*88f537d5SShuo Liu 		dev_warn(acrn_dev.this_device,
206*88f537d5SShuo Liu 			"Run out of memory mapping slots!\n");
207*88f537d5SShuo Liu 		ret = -ENOMEM;
208*88f537d5SShuo Liu 		mutex_unlock(&vm->regions_mapping_lock);
209*88f537d5SShuo Liu 		goto unmap_no_count;
210*88f537d5SShuo Liu 	}
211*88f537d5SShuo Liu 	mutex_unlock(&vm->regions_mapping_lock);
212*88f537d5SShuo Liu 
213*88f537d5SShuo Liu 	/* Calculate count of vm_memory_region_op */
214*88f537d5SShuo Liu 	while (i < nr_pages) {
215*88f537d5SShuo Liu 		page = pages[i];
216*88f537d5SShuo Liu 		VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
217*88f537d5SShuo Liu 		order = compound_order(page);
218*88f537d5SShuo Liu 		nr_regions++;
219*88f537d5SShuo Liu 		i += 1 << order;
220*88f537d5SShuo Liu 	}
221*88f537d5SShuo Liu 
222*88f537d5SShuo Liu 	/* Prepare the vm_memory_region_batch */
223*88f537d5SShuo Liu 	regions_info = kzalloc(sizeof(*regions_info) +
224*88f537d5SShuo Liu 			       sizeof(*vm_region) * nr_regions,
225*88f537d5SShuo Liu 			       GFP_KERNEL);
226*88f537d5SShuo Liu 	if (!regions_info) {
227*88f537d5SShuo Liu 		ret = -ENOMEM;
228*88f537d5SShuo Liu 		goto unmap_kernel_map;
229*88f537d5SShuo Liu 	}
230*88f537d5SShuo Liu 
231*88f537d5SShuo Liu 	/* Fill each vm_memory_region_op */
232*88f537d5SShuo Liu 	vm_region = (struct vm_memory_region_op *)(regions_info + 1);
233*88f537d5SShuo Liu 	regions_info->vmid = vm->vmid;
234*88f537d5SShuo Liu 	regions_info->regions_num = nr_regions;
235*88f537d5SShuo Liu 	regions_info->regions_gpa = virt_to_phys(vm_region);
236*88f537d5SShuo Liu 	user_vm_pa = memmap->user_vm_pa;
237*88f537d5SShuo Liu 	i = 0;
238*88f537d5SShuo Liu 	while (i < nr_pages) {
239*88f537d5SShuo Liu 		u32 region_size;
240*88f537d5SShuo Liu 
241*88f537d5SShuo Liu 		page = pages[i];
242*88f537d5SShuo Liu 		VM_BUG_ON_PAGE(PageTail(page), page);
243*88f537d5SShuo Liu 		order = compound_order(page);
244*88f537d5SShuo Liu 		region_size = PAGE_SIZE << order;
245*88f537d5SShuo Liu 		vm_region->type = ACRN_MEM_REGION_ADD;
246*88f537d5SShuo Liu 		vm_region->user_vm_pa = user_vm_pa;
247*88f537d5SShuo Liu 		vm_region->service_vm_pa = page_to_phys(page);
248*88f537d5SShuo Liu 		vm_region->size = region_size;
249*88f537d5SShuo Liu 		vm_region->attr = (ACRN_MEM_TYPE_WB & ACRN_MEM_TYPE_MASK) |
250*88f537d5SShuo Liu 				  (memmap->attr & ACRN_MEM_ACCESS_RIGHT_MASK);
251*88f537d5SShuo Liu 
252*88f537d5SShuo Liu 		vm_region++;
253*88f537d5SShuo Liu 		user_vm_pa += region_size;
254*88f537d5SShuo Liu 		i += 1 << order;
255*88f537d5SShuo Liu 	}
256*88f537d5SShuo Liu 
257*88f537d5SShuo Liu 	/* Inform the ACRN Hypervisor to set up EPT mappings */
258*88f537d5SShuo Liu 	ret = hcall_set_memory_regions(virt_to_phys(regions_info));
259*88f537d5SShuo Liu 	if (ret < 0) {
260*88f537d5SShuo Liu 		dev_dbg(acrn_dev.this_device,
261*88f537d5SShuo Liu 			"Failed to set regions, VM[%u]!\n", vm->vmid);
262*88f537d5SShuo Liu 		goto unset_region;
263*88f537d5SShuo Liu 	}
264*88f537d5SShuo Liu 	kfree(regions_info);
265*88f537d5SShuo Liu 
266*88f537d5SShuo Liu 	dev_dbg(acrn_dev.this_device,
267*88f537d5SShuo Liu 		"%s: VM[%u] service-GVA[%pK] user-GPA[%pK] size[0x%llx]\n",
268*88f537d5SShuo Liu 		__func__, vm->vmid,
269*88f537d5SShuo Liu 		remap_vaddr, (void *)memmap->user_vm_pa, memmap->len);
270*88f537d5SShuo Liu 	return ret;
271*88f537d5SShuo Liu 
272*88f537d5SShuo Liu unset_region:
273*88f537d5SShuo Liu 	kfree(regions_info);
274*88f537d5SShuo Liu unmap_kernel_map:
275*88f537d5SShuo Liu 	mutex_lock(&vm->regions_mapping_lock);
276*88f537d5SShuo Liu 	vm->regions_mapping_count--;
277*88f537d5SShuo Liu 	mutex_unlock(&vm->regions_mapping_lock);
278*88f537d5SShuo Liu unmap_no_count:
279*88f537d5SShuo Liu 	vunmap(remap_vaddr);
280*88f537d5SShuo Liu put_pages:
281*88f537d5SShuo Liu 	for (i = 0; i < pinned; i++)
282*88f537d5SShuo Liu 		unpin_user_page(pages[i]);
283*88f537d5SShuo Liu free_pages:
284*88f537d5SShuo Liu 	vfree(pages);
285*88f537d5SShuo Liu 	return ret;
286*88f537d5SShuo Liu }
287*88f537d5SShuo Liu 
288*88f537d5SShuo Liu /**
289*88f537d5SShuo Liu  * acrn_vm_all_ram_unmap() - Destroy a RAM EPT mapping of User VM.
290*88f537d5SShuo Liu  * @vm:	The User VM
291*88f537d5SShuo Liu  */
292*88f537d5SShuo Liu void acrn_vm_all_ram_unmap(struct acrn_vm *vm)
293*88f537d5SShuo Liu {
294*88f537d5SShuo Liu 	struct vm_memory_mapping *region_mapping;
295*88f537d5SShuo Liu 	int i, j;
296*88f537d5SShuo Liu 
297*88f537d5SShuo Liu 	mutex_lock(&vm->regions_mapping_lock);
298*88f537d5SShuo Liu 	for (i = 0; i < vm->regions_mapping_count; i++) {
299*88f537d5SShuo Liu 		region_mapping = &vm->regions_mapping[i];
300*88f537d5SShuo Liu 		vunmap(region_mapping->service_vm_va);
301*88f537d5SShuo Liu 		for (j = 0; j < region_mapping->npages; j++)
302*88f537d5SShuo Liu 			unpin_user_page(region_mapping->pages[j]);
303*88f537d5SShuo Liu 		vfree(region_mapping->pages);
304*88f537d5SShuo Liu 	}
305*88f537d5SShuo Liu 	mutex_unlock(&vm->regions_mapping_lock);
306*88f537d5SShuo Liu }
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