drivers/s390/cio/vfio_ccw_cp.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * channel program interfaces
   4  *
   5  * Copyright IBM Corp. 2017
   6  *
   7  * Author(s): Dong Jia Shi <[email protected]>
   8  *            Xiao Feng Ren <[email protected]>
   9  */
  10
  11 #include <linux/ratelimit.h>
  12 #include <linux/mm.h>
  13 #include <linux/slab.h>
  14 #include <linux/highmem.h>
  15 #include <linux/iommu.h>
  16 #include <linux/vfio.h>
  17 #include <asm/idals.h>
  18
  19 #include "vfio_ccw_cp.h"
  20 #include "vfio_ccw_private.h"
  21
  22 struct page_array {
  23         /* Array that stores pages need to pin. */
  24         dma_addr_t              *pa_iova;
  25         /* Array that receives the pinned pages. */
  26         struct page             **pa_page;
  27         /* Number of pages pinned from @pa_iova. */
  28         int                     pa_nr;
  29 };
  30
  31 struct ccwchain {
  32         struct list_head        next;
  33         struct ccw1             *ch_ccw;
  34         /* Guest physical address of the current chain. */
  35         u64                     ch_iova;
  36         /* Count of the valid ccws in chain. */
  37         int                     ch_len;
  38         /* Pinned PAGEs for the original data. */
  39         struct page_array       *ch_pa;
  40 };
  41
  42 /*
  43  * page_array_alloc() - alloc memory for page array
  44  * @pa: page_array on which to perform the operation
  45  * @len: number of pages that should be pinned from @iova
  46  *
  47  * Attempt to allocate memory for page array.
  48  *
  49  * Usage of page_array:
  50  * We expect (pa_nr == 0) and (pa_iova == NULL), any field in
  51  * this structure will be filled in by this function.
  52  *
  53  * Returns:
  54  *         0 if page array is allocated
  55  *   -EINVAL if pa->pa_nr is not initially zero, or pa->pa_iova is not NULL
  56  *   -ENOMEM if alloc failed
  57  */
  58 static int page_array_alloc(struct page_array *pa, unsigned int len)
  59 {
  60         if (pa->pa_nr || pa->pa_iova)
  61                 return -EINVAL;
  62
  63         if (len == 0)
  64                 return -EINVAL;
  65
  66         pa->pa_nr = len;
  67
  68         pa->pa_iova = kcalloc(len, sizeof(*pa->pa_iova), GFP_KERNEL);
  69         if (!pa->pa_iova)
  70                 return -ENOMEM;
  71
  72         pa->pa_page = kcalloc(len, sizeof(*pa->pa_page), GFP_KERNEL);
  73         if (!pa->pa_page) {
  74                 kfree(pa->pa_iova);
  75                 return -ENOMEM;
  76         }
  77
  78         return 0;
  79 }
  80
  81 /*
  82  * page_array_unpin() - Unpin user pages in memory
  83  * @pa: page_array on which to perform the operation
  84  * @vdev: the vfio device to perform the operation
  85  * @pa_nr: number of user pages to unpin
  86  * @unaligned: were pages unaligned on the pin request
  87  *
  88  * Only unpin if any pages were pinned to begin with, i.e. pa_nr > 0,
  89  * otherwise only clear pa->pa_nr
  90  */
  91 static void page_array_unpin(struct page_array *pa,
  92                              struct vfio_device *vdev, int pa_nr, bool unaligned)
  93 {
  94         int unpinned = 0, npage = 1;
  95
  96         while (unpinned < pa_nr) {
  97                 dma_addr_t *first = &pa->pa_iova[unpinned];
  98                 dma_addr_t *last = &first[npage];
  99
 100                 if (unpinned + npage < pa_nr &&
 101                     *first + npage * PAGE_SIZE == *last &&
 102                     !unaligned) {
 103                         npage++;
 104                         continue;
 105                 }
 106
 107                 vfio_unpin_pages(vdev, *first, npage);
 108                 unpinned += npage;
 109                 npage = 1;
 110         }
 111
 112         pa->pa_nr = 0;
 113 }
 114
 115 /*
 116  * page_array_pin() - Pin user pages in memory
 117  * @pa: page_array on which to perform the operation
 118  * @vdev: the vfio device to perform pin operations
 119  * @unaligned: are pages aligned to 4K boundary?
 120  *
 121  * Returns number of pages pinned upon success.
 122  * If the pin request partially succeeds, or fails completely,
 123  * all pages are left unpinned and a negative error value is returned.
 124  *
 125  * Requests to pin "aligned" pages can be coalesced into a single
 126  * vfio_pin_pages request for the sake of efficiency, based on the
 127  * expectation of 4K page requests. Unaligned requests are probably
 128  * dealing with 2K "pages", and cannot be coalesced without
 129  * reworking this logic to incorporate that math.
 130  */
 131 static int page_array_pin(struct page_array *pa, struct vfio_device *vdev, bool unaligned)
 132 {
 133         int pinned = 0, npage = 1;
 134         int ret = 0;
 135
 136         while (pinned < pa->pa_nr) {
 137                 dma_addr_t *first = &pa->pa_iova[pinned];
 138                 dma_addr_t *last = &first[npage];
 139
 140                 if (pinned + npage < pa->pa_nr &&
 141                     *first + npage * PAGE_SIZE == *last &&
 142                     !unaligned) {
 143                         npage++;
 144                         continue;
 145                 }
 146
 147                 ret = vfio_pin_pages(vdev, *first, npage,
 148                                      IOMMU_READ | IOMMU_WRITE,
 149                                      &pa->pa_page[pinned]);
 150                 if (ret < 0) {
 151                         goto err_out;
 152                 } else if (ret > 0 && ret != npage) {
 153                         pinned += ret;
 154                         ret = -EINVAL;
 155                         goto err_out;
 156                 }
 157                 pinned += npage;
 158                 npage = 1;
 159         }
 160
 161         return ret;
 162
 163 err_out:
 164         page_array_unpin(pa, vdev, pinned, unaligned);
 165         return ret;
 166 }
 167
 168 /* Unpin the pages before releasing the memory. */
 169 static void page_array_unpin_free(struct page_array *pa, struct vfio_device *vdev, bool unaligned)
 170 {
 171         page_array_unpin(pa, vdev, pa->pa_nr, unaligned);
 172         kfree(pa->pa_page);
 173         kfree(pa->pa_iova);
 174 }
 175
 176 static bool page_array_iova_pinned(struct page_array *pa, u64 iova, u64 length)
 177 {
 178         u64 iova_pfn_start = iova >> PAGE_SHIFT;
 179         u64 iova_pfn_end = (iova + length - 1) >> PAGE_SHIFT;
 180         u64 pfn;
 181         int i;
 182
 183         for (i = 0; i < pa->pa_nr; i++) {
 184                 pfn = pa->pa_iova[i] >> PAGE_SHIFT;
 185                 if (pfn >= iova_pfn_start && pfn <= iova_pfn_end)
 186                         return true;
 187         }
 188
 189         return false;
 190 }
 191 /* Create the list of IDAL words for a page_array. */
 192 static inline void page_array_idal_create_words(struct page_array *pa,
 193                                                 unsigned long *idaws)
 194 {
 195         int i;
 196
 197         /*
 198          * Idal words (execept the first one) rely on the memory being 4k
 199          * aligned. If a user virtual address is 4K aligned, then it's
 200          * corresponding kernel physical address will also be 4K aligned. Thus
 201          * there will be no problem here to simply use the phys to create an
 202          * idaw.
 203          */
 204
 205         for (i = 0; i < pa->pa_nr; i++) {
 206                 idaws[i] = page_to_phys(pa->pa_page[i]);
 207
 208                 /* Incorporate any offset from each starting address */
 209                 idaws[i] += pa->pa_iova[i] & (PAGE_SIZE - 1);
 210         }
 211 }
 212
 213 static void convert_ccw0_to_ccw1(struct ccw1 *source, unsigned long len)
 214 {
 215         struct ccw0 ccw0;
 216         struct ccw1 *pccw1 = source;
 217         int i;
 218
 219         for (i = 0; i < len; i++) {
 220                 ccw0 = *(struct ccw0 *)pccw1;
 221                 if ((pccw1->cmd_code & 0x0f) == CCW_CMD_TIC) {
 222                         pccw1->cmd_code = CCW_CMD_TIC;
 223                         pccw1->flags = 0;
 224                         pccw1->count = 0;
 225                 } else {
 226                         pccw1->cmd_code = ccw0.cmd_code;
 227                         pccw1->flags = ccw0.flags;
 228                         pccw1->count = ccw0.count;
 229                 }
 230                 pccw1->cda = ccw0.cda;
 231                 pccw1++;
 232         }
 233 }
 234
 235 #define idal_is_2k(_cp) (!(_cp)->orb.cmd.c64 || (_cp)->orb.cmd.i2k)
 236
 237 /*
 238  * Helpers to operate ccwchain.
 239  */
 240 #define ccw_is_read(_ccw) (((_ccw)->cmd_code & 0x03) == 0x02)
 241 #define ccw_is_read_backward(_ccw) (((_ccw)->cmd_code & 0x0F) == 0x0C)
 242 #define ccw_is_sense(_ccw) (((_ccw)->cmd_code & 0x0F) == CCW_CMD_BASIC_SENSE)
 243
 244 #define ccw_is_noop(_ccw) ((_ccw)->cmd_code == CCW_CMD_NOOP)
 245
 246 #define ccw_is_tic(_ccw) ((_ccw)->cmd_code == CCW_CMD_TIC)
 247
 248 #define ccw_is_idal(_ccw) ((_ccw)->flags & CCW_FLAG_IDA)
 249 #define ccw_is_skip(_ccw) ((_ccw)->flags & CCW_FLAG_SKIP)
 250
 251 #define ccw_is_chain(_ccw) ((_ccw)->flags & (CCW_FLAG_CC | CCW_FLAG_DC))
 252
 253 /*
 254  * ccw_does_data_transfer()
 255  *
 256  * Determine whether a CCW will move any data, such that the guest pages
 257  * would need to be pinned before performing the I/O.
 258  *
 259  * Returns 1 if yes, 0 if no.
 260  */
 261 static inline int ccw_does_data_transfer(struct ccw1 *ccw)
 262 {
 263         /* If the count field is zero, then no data will be transferred */
 264         if (ccw->count == 0)
 265                 return 0;
 266
 267         /* If the command is a NOP, then no data will be transferred */
 268         if (ccw_is_noop(ccw))
 269                 return 0;
 270
 271         /* If the skip flag is off, then data will be transferred */
 272         if (!ccw_is_skip(ccw))
 273                 return 1;
 274
 275         /*
 276          * If the skip flag is on, it is only meaningful if the command
 277          * code is a read, read backward, sense, or sense ID.  In those
 278          * cases, no data will be transferred.
 279          */
 280         if (ccw_is_read(ccw) || ccw_is_read_backward(ccw))
 281                 return 0;
 282
 283         if (ccw_is_sense(ccw))
 284                 return 0;
 285
 286         /* The skip flag is on, but it is ignored for this command code. */
 287         return 1;
 288 }
 289
 290 /*
 291  * is_cpa_within_range()
 292  *
 293  * @cpa: channel program address being questioned
 294  * @head: address of the beginning of a CCW chain
 295  * @len: number of CCWs within the chain
 296  *
 297  * Determine whether the address of a CCW (whether a new chain,
 298  * or the target of a TIC) falls within a range (including the end points).
 299  *
 300  * Returns 1 if yes, 0 if no.
 301  */
 302 static inline int is_cpa_within_range(u32 cpa, u32 head, int len)
 303 {
 304         u32 tail = head + (len - 1) * sizeof(struct ccw1);
 305
 306         return (head <= cpa && cpa <= tail);
 307 }
 308
 309 static inline int is_tic_within_range(struct ccw1 *ccw, u32 head, int len)
 310 {
 311         if (!ccw_is_tic(ccw))
 312                 return 0;
 313
 314         return is_cpa_within_range(ccw->cda, head, len);
 315 }
 316
 317 static struct ccwchain *ccwchain_alloc(struct channel_program *cp, int len)
 318 {
 319         struct ccwchain *chain;
 320
 321         chain = kzalloc(sizeof(*chain), GFP_KERNEL);
 322         if (!chain)
 323                 return NULL;
 324
 325         chain->ch_ccw = kcalloc(len, sizeof(*chain->ch_ccw), GFP_DMA | GFP_KERNEL);
 326         if (!chain->ch_ccw)
 327                 goto out_err;
 328
 329         chain->ch_pa = kcalloc(len, sizeof(*chain->ch_pa), GFP_KERNEL);
 330         if (!chain->ch_pa)
 331                 goto out_err;
 332
 333         list_add_tail(&chain->next, &cp->ccwchain_list);
 334
 335         return chain;
 336
 337 out_err:
 338         kfree(chain->ch_ccw);
 339         kfree(chain);
 340         return NULL;
 341 }
 342
 343 static void ccwchain_free(struct ccwchain *chain)
 344 {
 345         list_del(&chain->next);
 346         kfree(chain->ch_pa);
 347         kfree(chain->ch_ccw);
 348         kfree(chain);
 349 }
 350
 351 /* Free resource for a ccw that allocated memory for its cda. */
 352 static void ccwchain_cda_free(struct ccwchain *chain, int idx)
 353 {
 354         struct ccw1 *ccw = &chain->ch_ccw[idx];
 355
 356         if (ccw_is_tic(ccw))
 357                 return;
 358
 359         kfree(phys_to_virt(ccw->cda));
 360 }
 361
 362 /**
 363  * ccwchain_calc_length - calculate the length of the ccw chain.
 364  * @iova: guest physical address of the target ccw chain
 365  * @cp: channel_program on which to perform the operation
 366  *
 367  * This is the chain length not considering any TICs.
 368  * You need to do a new round for each TIC target.
 369  *
 370  * The program is also validated for absence of not yet supported
 371  * indirect data addressing scenarios.
 372  *
 373  * Returns: the length of the ccw chain or -errno.
 374  */
 375 static int ccwchain_calc_length(u64 iova, struct channel_program *cp)
 376 {
 377         struct ccw1 *ccw = cp->guest_cp;
 378         int cnt = 0;
 379
 380         do {
 381                 cnt++;
 382
 383                 /*
 384                  * We want to keep counting if the current CCW has the
 385                  * command-chaining flag enabled, or if it is a TIC CCW
 386                  * that loops back into the current chain.  The latter
 387                  * is used for device orientation, where the CCW PRIOR to
 388                  * the TIC can either jump to the TIC or a CCW immediately
 389                  * after the TIC, depending on the results of its operation.
 390                  */
 391                 if (!ccw_is_chain(ccw) && !is_tic_within_range(ccw, iova, cnt))
 392                         break;
 393
 394                 ccw++;
 395         } while (cnt < CCWCHAIN_LEN_MAX + 1);
 396
 397         if (cnt == CCWCHAIN_LEN_MAX + 1)
 398                 cnt = -EINVAL;
 399
 400         return cnt;
 401 }
 402
 403 static int tic_target_chain_exists(struct ccw1 *tic, struct channel_program *cp)
 404 {
 405         struct ccwchain *chain;
 406         u32 ccw_head;
 407
 408         list_for_each_entry(chain, &cp->ccwchain_list, next) {
 409                 ccw_head = chain->ch_iova;
 410                 if (is_cpa_within_range(tic->cda, ccw_head, chain->ch_len))
 411                         return 1;
 412         }
 413
 414         return 0;
 415 }
 416
 417 static int ccwchain_loop_tic(struct ccwchain *chain,
 418                              struct channel_program *cp);
 419
 420 static int ccwchain_handle_ccw(u32 cda, struct channel_program *cp)
 421 {
 422         struct vfio_device *vdev =
 423                 &container_of(cp, struct vfio_ccw_private, cp)->vdev;
 424         struct ccwchain *chain;
 425         int len, ret;
 426
 427         /* Copy 2K (the most we support today) of possible CCWs */
 428         ret = vfio_dma_rw(vdev, cda, cp->guest_cp, CCWCHAIN_LEN_MAX * sizeof(struct ccw1), false);
 429         if (ret)
 430                 return ret;
 431
 432         /* Convert any Format-0 CCWs to Format-1 */
 433         if (!cp->orb.cmd.fmt)
 434                 convert_ccw0_to_ccw1(cp->guest_cp, CCWCHAIN_LEN_MAX);
 435
 436         /* Count the CCWs in the current chain */
 437         len = ccwchain_calc_length(cda, cp);
 438         if (len < 0)
 439                 return len;
 440
 441         /* Need alloc a new chain for this one. */
 442         chain = ccwchain_alloc(cp, len);
 443         if (!chain)
 444                 return -ENOMEM;
 445
 446         chain->ch_len = len;
 447         chain->ch_iova = cda;
 448
 449         /* Copy the actual CCWs into the new chain */
 450         memcpy(chain->ch_ccw, cp->guest_cp, len * sizeof(struct ccw1));
 451
 452         /* Loop for tics on this new chain. */
 453         ret = ccwchain_loop_tic(chain, cp);
 454
 455         if (ret)
 456                 ccwchain_free(chain);
 457
 458         return ret;
 459 }
 460
 461 /* Loop for TICs. */
 462 static int ccwchain_loop_tic(struct ccwchain *chain, struct channel_program *cp)
 463 {
 464         struct ccw1 *tic;
 465         int i, ret;
 466
 467         for (i = 0; i < chain->ch_len; i++) {
 468                 tic = &chain->ch_ccw[i];
 469
 470                 if (!ccw_is_tic(tic))
 471                         continue;
 472
 473                 /* May transfer to an existing chain. */
 474                 if (tic_target_chain_exists(tic, cp))
 475                         continue;
 476
 477                 /* Build a ccwchain for the next segment */
 478                 ret = ccwchain_handle_ccw(tic->cda, cp);
 479                 if (ret)
 480                         return ret;
 481         }
 482
 483         return 0;
 484 }
 485
 486 static int ccwchain_fetch_tic(struct ccw1 *ccw,
 487                               struct channel_program *cp)
 488 {
 489         struct ccwchain *iter;
 490         u32 ccw_head;
 491
 492         list_for_each_entry(iter, &cp->ccwchain_list, next) {
 493                 ccw_head = iter->ch_iova;
 494                 if (is_cpa_within_range(ccw->cda, ccw_head, iter->ch_len)) {
 495                         ccw->cda = (__u32) (addr_t) (((char *)iter->ch_ccw) +
 496                                                      (ccw->cda - ccw_head));
 497                         return 0;
 498                 }
 499         }
 500
 501         return -EFAULT;
 502 }
 503
 504 static unsigned long *get_guest_idal(struct ccw1 *ccw,
 505                                      struct channel_program *cp,
 506                                      int idaw_nr)
 507 {
 508         struct vfio_device *vdev =
 509                 &container_of(cp, struct vfio_ccw_private, cp)->vdev;
 510         unsigned long *idaws;
 511         unsigned int *idaws_f1;
 512         int idal_len = idaw_nr * sizeof(*idaws);
 513         int idaw_size = idal_is_2k(cp) ? PAGE_SIZE / 2 : PAGE_SIZE;
 514         int idaw_mask = ~(idaw_size - 1);
 515         int i, ret;
 516
 517         idaws = kcalloc(idaw_nr, sizeof(*idaws), GFP_DMA | GFP_KERNEL);
 518         if (!idaws)
 519                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 520
 521         if (ccw_is_idal(ccw)) {
 522                 /* Copy IDAL from guest */
 523                 ret = vfio_dma_rw(vdev, ccw->cda, idaws, idal_len, false);
 524                 if (ret) {
 525                         kfree(idaws);
 526                         return ERR_PTR(ret);
 527                 }
 528         } else {
 529                 /* Fabricate an IDAL based off CCW data address */
 530                 if (cp->orb.cmd.c64) {
 531                         idaws[0] = ccw->cda;
 532                         for (i = 1; i < idaw_nr; i++)
 533                                 idaws[i] = (idaws[i - 1] + idaw_size) & idaw_mask;
 534                 } else {
 535                         idaws_f1 = (unsigned int *)idaws;
 536                         idaws_f1[0] = ccw->cda;
 537                         for (i = 1; i < idaw_nr; i++)
 538                                 idaws_f1[i] = (idaws_f1[i - 1] + idaw_size) & idaw_mask;
 539                 }
 540         }
 541
 542         return idaws;
 543 }
 544
 545 /*
 546  * ccw_count_idaws() - Calculate the number of IDAWs needed to transfer
 547  * a specified amount of data
 548  *
 549  * @ccw: The Channel Command Word being translated
 550  * @cp: Channel Program being processed
 551  *
 552  * The ORB is examined, since it specifies what IDAWs could actually be
 553  * used by any CCW in the channel program, regardless of whether or not
 554  * the CCW actually does. An ORB that does not specify Format-2-IDAW
 555  * Control could still contain a CCW with an IDAL, which would be
 556  * Format-1 and thus only move 2K with each IDAW. Thus all CCWs within
 557  * the channel program must follow the same size requirements.
 558  */
 559 static int ccw_count_idaws(struct ccw1 *ccw,
 560                            struct channel_program *cp)
 561 {
 562         struct vfio_device *vdev =
 563                 &container_of(cp, struct vfio_ccw_private, cp)->vdev;
 564         u64 iova;
 565         int size = cp->orb.cmd.c64 ? sizeof(u64) : sizeof(u32);
 566         int ret;
 567         int bytes = 1;
 568
 569         if (ccw->count)
 570                 bytes = ccw->count;
 571
 572         if (ccw_is_idal(ccw)) {
 573                 /* Read first IDAW to check its starting address. */
 574                 /* All subsequent IDAWs will be 2K- or 4K-aligned. */
 575                 ret = vfio_dma_rw(vdev, ccw->cda, &iova, size, false);
 576                 if (ret)
 577                         return ret;
 578
 579                 /*
 580                  * Format-1 IDAWs only occupy the first 32 bits,
 581                  * and bit 0 is always off.
 582                  */
 583                 if (!cp->orb.cmd.c64)
 584                         iova = iova >> 32;
 585         } else {
 586                 iova = ccw->cda;
 587         }
 588
 589         /* Format-1 IDAWs operate on 2K each */
 590         if (!cp->orb.cmd.c64)
 591                 return idal_2k_nr_words((void *)iova, bytes);
 592
 593         /* Using the 2K variant of Format-2 IDAWs? */
 594         if (cp->orb.cmd.i2k)
 595                 return idal_2k_nr_words((void *)iova, bytes);
 596
 597         /* The 'usual' case is 4K Format-2 IDAWs */
 598         return idal_nr_words((void *)iova, bytes);
 599 }
 600
 601 static int ccwchain_fetch_ccw(struct ccw1 *ccw,
 602                               struct page_array *pa,
 603                               struct channel_program *cp)
 604 {
 605         struct vfio_device *vdev =
 606                 &container_of(cp, struct vfio_ccw_private, cp)->vdev;
 607         unsigned long *idaws;
 608         unsigned int *idaws_f1;
 609         int ret;
 610         int idaw_nr;
 611         int i;
 612
 613         /* Calculate size of IDAL */
 614         idaw_nr = ccw_count_idaws(ccw, cp);
 615         if (idaw_nr < 0)
 616                 return idaw_nr;
 617
 618         /* Allocate an IDAL from host storage */
 619         idaws = get_guest_idal(ccw, cp, idaw_nr);
 620         if (IS_ERR(idaws)) {
 621                 ret = PTR_ERR(idaws);
 622                 goto out_init;
 623         }
 624
 625         /*
 626          * Allocate an array of pages to pin/translate.
 627          * The number of pages is actually the count of the idaws
 628          * required for the data transfer, since we only only support
 629          * 4K IDAWs today.
 630          */
 631         ret = page_array_alloc(pa, idaw_nr);
 632         if (ret < 0)
 633                 goto out_free_idaws;
 634
 635         /*
 636          * Copy guest IDAWs into page_array, in case the memory they
 637          * occupy is not contiguous.
 638          */
 639         idaws_f1 = (unsigned int *)idaws;
 640         for (i = 0; i < idaw_nr; i++) {
 641                 if (cp->orb.cmd.c64)
 642                         pa->pa_iova[i] = idaws[i];
 643                 else
 644                         pa->pa_iova[i] = idaws_f1[i];
 645         }
 646
 647         if (ccw_does_data_transfer(ccw)) {
 648                 ret = page_array_pin(pa, vdev, idal_is_2k(cp));
 649                 if (ret < 0)
 650                         goto out_unpin;
 651         } else {
 652                 pa->pa_nr = 0;
 653         }
 654
 655         ccw->cda = (__u32) virt_to_phys(idaws);
 656         ccw->flags |= CCW_FLAG_IDA;
 657
 658         /* Populate the IDAL with pinned/translated addresses from page */
 659         page_array_idal_create_words(pa, idaws);
 660
 661         return 0;
 662
 663 out_unpin:
 664         page_array_unpin_free(pa, vdev, idal_is_2k(cp));
 665 out_free_idaws:
 666         kfree(idaws);
 667 out_init:
 668         ccw->cda = 0;
 669         return ret;
 670 }
 671
 672 /*
 673  * Fetch one ccw.
 674  * To reduce memory copy, we'll pin the cda page in memory,
 675  * and to get rid of the cda 2G limitiaion of ccw1, we'll translate
 676  * direct ccws to idal ccws.
 677  */
 678 static int ccwchain_fetch_one(struct ccw1 *ccw,
 679                               struct page_array *pa,
 680                               struct channel_program *cp)
 681
 682 {
 683         if (ccw_is_tic(ccw))
 684                 return ccwchain_fetch_tic(ccw, cp);
 685
 686         return ccwchain_fetch_ccw(ccw, pa, cp);
 687 }
 688
 689 /**
 690  * cp_init() - allocate ccwchains for a channel program.
 691  * @cp: channel_program on which to perform the operation
 692  * @orb: control block for the channel program from the guest
 693  *
 694  * This creates one or more ccwchain(s), and copies the raw data of
 695  * the target channel program from @orb->cmd.iova to the new ccwchain(s).
 696  *
 697  * Limitations:
 698  * 1. Supports idal(c64) ccw chaining.
 699  * 2. Supports 4k idaw.
 700  *
 701  * Returns:
 702  *   %0 on success and a negative error value on failure.
 703  */
 704 int cp_init(struct channel_program *cp, union orb *orb)
 705 {
 706         struct vfio_device *vdev =
 707                 &container_of(cp, struct vfio_ccw_private, cp)->vdev;
 708         /* custom ratelimit used to avoid flood during guest IPL */
 709         static DEFINE_RATELIMIT_STATE(ratelimit_state, 5 * HZ, 1);
 710         int ret;
 711
 712         /* this is an error in the caller */
 713         if (cp->initialized)
 714                 return -EBUSY;
 715
 716         /*
 717          * We only support prefetching the channel program. We assume all channel
 718          * programs executed by supported guests likewise support prefetching.
 719          * Executing a channel program that does not specify prefetching will
 720          * typically not cause an error, but a warning is issued to help identify
 721          * the problem if something does break.
 722          */
 723         if (!orb->cmd.pfch && __ratelimit(&ratelimit_state))
 724                 dev_warn(
 725                         vdev->dev,
 726                         "Prefetching channel program even though prefetch not specified in ORB");
 727
 728         INIT_LIST_HEAD(&cp->ccwchain_list);
 729         memcpy(&cp->orb, orb, sizeof(*orb));
 730
 731         /* Build a ccwchain for the first CCW segment */
 732         ret = ccwchain_handle_ccw(orb->cmd.cpa, cp);
 733
 734         if (!ret)
 735                 cp->initialized = true;
 736
 737         return ret;
 738 }
 739
 740
 741 /**
 742  * cp_free() - free resources for channel program.
 743  * @cp: channel_program on which to perform the operation
 744  *
 745  * This unpins the memory pages and frees the memory space occupied by
 746  * @cp, which must have been returned by a previous call to cp_init().
 747  * Otherwise, undefined behavior occurs.
 748  */
 749 void cp_free(struct channel_program *cp)
 750 {
 751         struct vfio_device *vdev =
 752                 &container_of(cp, struct vfio_ccw_private, cp)->vdev;
 753         struct ccwchain *chain, *temp;
 754         int i;
 755
 756         if (!cp->initialized)
 757                 return;
 758
 759         cp->initialized = false;
 760         list_for_each_entry_safe(chain, temp, &cp->ccwchain_list, next) {
 761                 for (i = 0; i < chain->ch_len; i++) {
 762                         page_array_unpin_free(&chain->ch_pa[i], vdev, idal_is_2k(cp));
 763                         ccwchain_cda_free(chain, i);
 764                 }
 765                 ccwchain_free(chain);
 766         }
 767 }
 768
 769 /**
 770  * cp_prefetch() - translate a guest physical address channel program to
 771  *                 a real-device runnable channel program.
 772  * @cp: channel_program on which to perform the operation
 773  *
 774  * This function translates the guest-physical-address channel program
 775  * and stores the result to ccwchain list. @cp must have been
 776  * initialized by a previous call with cp_init(). Otherwise, undefined
 777  * behavior occurs.
 778  * For each chain composing the channel program:
 779  * - On entry ch_len holds the count of CCWs to be translated.
 780  * - On exit ch_len is adjusted to the count of successfully translated CCWs.
 781  * This allows cp_free to find in ch_len the count of CCWs to free in a chain.
 782  *
 783  * The S/390 CCW Translation APIS (prefixed by 'cp_') are introduced
 784  * as helpers to do ccw chain translation inside the kernel. Basically
 785  * they accept a channel program issued by a virtual machine, and
 786  * translate the channel program to a real-device runnable channel
 787  * program.
 788  *
 789  * These APIs will copy the ccws into kernel-space buffers, and update
 790  * the guest phsical addresses with their corresponding host physical
 791  * addresses.  Then channel I/O device drivers could issue the
 792  * translated channel program to real devices to perform an I/O
 793  * operation.
 794  *
 795  * These interfaces are designed to support translation only for
 796  * channel programs, which are generated and formatted by a
 797  * guest. Thus this will make it possible for things like VFIO to
 798  * leverage the interfaces to passthrough a channel I/O mediated
 799  * device in QEMU.
 800  *
 801  * We support direct ccw chaining by translating them to idal ccws.
 802  *
 803  * Returns:
 804  *   %0 on success and a negative error value on failure.
 805  */
 806 int cp_prefetch(struct channel_program *cp)
 807 {
 808         struct ccwchain *chain;
 809         struct ccw1 *ccw;
 810         struct page_array *pa;
 811         int len, idx, ret;
 812
 813         /* this is an error in the caller */
 814         if (!cp->initialized)
 815                 return -EINVAL;
 816
 817         list_for_each_entry(chain, &cp->ccwchain_list, next) {
 818                 len = chain->ch_len;
 819                 for (idx = 0; idx < len; idx++) {
 820                         ccw = &chain->ch_ccw[idx];
 821                         pa = &chain->ch_pa[idx];
 822
 823                         ret = ccwchain_fetch_one(ccw, pa, cp);
 824                         if (ret)
 825                                 goto out_err;
 826                 }
 827         }
 828
 829         return 0;
 830 out_err:
 831         /* Only cleanup the chain elements that were actually translated. */
 832         chain->ch_len = idx;
 833         list_for_each_entry_continue(chain, &cp->ccwchain_list, next) {
 834                 chain->ch_len = 0;
 835         }
 836         return ret;
 837 }
 838
 839 /**
 840  * cp_get_orb() - get the orb of the channel program
 841  * @cp: channel_program on which to perform the operation
 842  * @sch: subchannel the operation will be performed against
 843  *
 844  * This function returns the address of the updated orb of the channel
 845  * program. Channel I/O device drivers could use this orb to issue a
 846  * ssch.
 847  */
 848 union orb *cp_get_orb(struct channel_program *cp, struct subchannel *sch)
 849 {
 850         union orb *orb;
 851         struct ccwchain *chain;
 852         struct ccw1 *cpa;
 853
 854         /* this is an error in the caller */
 855         if (!cp->initialized)
 856                 return NULL;
 857
 858         orb = &cp->orb;
 859
 860         orb->cmd.intparm = (u32)virt_to_phys(sch);
 861         orb->cmd.fmt = 1;
 862
 863         /*
 864          * Everything built by vfio-ccw is a Format-2 IDAL.
 865          * If the input was a Format-1 IDAL, indicate that
 866          * 2K Format-2 IDAWs were created here.
 867          */
 868         if (!orb->cmd.c64)
 869                 orb->cmd.i2k = 1;
 870         orb->cmd.c64 = 1;
 871
 872         if (orb->cmd.lpm == 0)
 873                 orb->cmd.lpm = sch->lpm;
 874
 875         chain = list_first_entry(&cp->ccwchain_list, struct ccwchain, next);
 876         cpa = chain->ch_ccw;
 877         orb->cmd.cpa = (__u32)virt_to_phys(cpa);
 878
 879         return orb;
 880 }
 881
 882 /**
 883  * cp_update_scsw() - update scsw for a channel program.
 884  * @cp: channel_program on which to perform the operation
 885  * @scsw: I/O results of the channel program and also the target to be
 886  *        updated
 887  *
 888  * @scsw contains the I/O results of the channel program that pointed
 889  * to by @cp. However what @scsw->cpa stores is a host physical
 890  * address, which is meaningless for the guest, which is waiting for
 891  * the I/O results.
 892  *
 893  * This function updates @scsw->cpa to its coressponding guest physical
 894  * address.
 895  */
 896 void cp_update_scsw(struct channel_program *cp, union scsw *scsw)
 897 {
 898         struct ccwchain *chain;
 899         u32 cpa = scsw->cmd.cpa;
 900         u32 ccw_head;
 901
 902         if (!cp->initialized)
 903                 return;
 904
 905         /*
 906          * LATER:
 907          * For now, only update the cmd.cpa part. We may need to deal with
 908          * other portions of the schib as well, even if we don't return them
 909          * in the ioctl directly. Path status changes etc.
 910          */
 911         list_for_each_entry(chain, &cp->ccwchain_list, next) {
 912                 ccw_head = (u32)(u64)chain->ch_ccw;
 913                 /*
 914                  * On successful execution, cpa points just beyond the end
 915                  * of the chain.
 916                  */
 917                 if (is_cpa_within_range(cpa, ccw_head, chain->ch_len + 1)) {
 918                         /*
 919                          * (cpa - ccw_head) is the offset value of the host
 920                          * physical ccw to its chain head.
 921                          * Adding this value to the guest physical ccw chain
 922                          * head gets us the guest cpa.
 923                          */
 924                         cpa = chain->ch_iova + (cpa - ccw_head);
 925                         break;
 926                 }
 927         }
 928
 929         scsw->cmd.cpa = cpa;
 930 }
 931
 932 /**
 933  * cp_iova_pinned() - check if an iova is pinned for a ccw chain.
 934  * @cp: channel_program on which to perform the operation
 935  * @iova: the iova to check
 936  * @length: the length to check from @iova
 937  *
 938  * If the @iova is currently pinned for the ccw chain, return true;
 939  * else return false.
 940  */
 941 bool cp_iova_pinned(struct channel_program *cp, u64 iova, u64 length)
 942 {
 943         struct ccwchain *chain;
 944         int i;
 945
 946         if (!cp->initialized)
 947                 return false;
 948
 949         list_for_each_entry(chain, &cp->ccwchain_list, next) {
 950                 for (i = 0; i < chain->ch_len; i++)
 951                         if (page_array_iova_pinned(&chain->ch_pa[i], iova, length))
 952                                 return true;
 953         }
 954
 955         return false;
 956 }