arch/arm64/kvm/guest.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012,2013 - ARM Ltd
   3  * Author: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
   4  *
   5  * Derived from arch/arm/kvm/guest.c:
   6  * Copyright (C) 2012 - Virtual Open Systems and Columbia University
   7  * Author: Christoffer Dall <c.dall@virtualopensystems.com>
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  11  * published by the Free Software Foundation.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16  * GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  20  */
  21
  22 #include <linux/errno.h>
  23 #include <linux/err.h>
  24 #include <linux/kvm_host.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/string.h>
  27 #include <linux/vmalloc.h>
  28 #include <linux/fs.h>
  29 #include <kvm/arm_psci.h>
  30 #include <asm/cputype.h>
  31 #include <linux/uaccess.h>
  32 #include <asm/kvm.h>
  33 #include <asm/kvm_emulate.h>
  34 #include <asm/kvm_coproc.h>
  35
  36 #include "trace.h"
  37
  38 #define VM_STAT(x) { #x, offsetof(struct kvm, stat.x), KVM_STAT_VM }
  39 #define VCPU_STAT(x) { #x, offsetof(struct kvm_vcpu, stat.x), KVM_STAT_VCPU }
  40
  41 struct kvm_stats_debugfs_item debugfs_entries[] = {
  42         VCPU_STAT(hvc_exit_stat),
  43         VCPU_STAT(wfe_exit_stat),
  44         VCPU_STAT(wfi_exit_stat),
  45         VCPU_STAT(mmio_exit_user),
  46         VCPU_STAT(mmio_exit_kernel),
  47         VCPU_STAT(exits),
  48         { NULL }
  49 };
  50
  51 int kvm_arch_vcpu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu)
  52 {
  53         return 0;
  54 }
  55
  56 static u64 core_reg_offset_from_id(u64 id)
  57 {
  58         return id & ~(KVM_REG_ARCH_MASK | KVM_REG_SIZE_MASK | KVM_REG_ARM_CORE);
  59 }
  60
  61 static int validate_core_offset(const struct kvm_one_reg *reg)
  62 {
  63         u64 off = core_reg_offset_from_id(reg->id);
  64         int size;
  65
  66         switch (off) {
  67         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.regs[0]) ...
  68              KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.regs[30]):
  69         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.sp):
  70         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.pc):
  71         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.pstate):
  72         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(sp_el1):
  73         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(elr_el1):
  74         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(spsr[0]) ...
  75              KVM_REG_ARM_CORE_REG(spsr[KVM_NR_SPSR - 1]):
  76                 size = sizeof(__u64);
  77                 break;
  78
  79         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(fp_regs.vregs[0]) ...
  80              KVM_REG_ARM_CORE_REG(fp_regs.vregs[31]):
  81                 size = sizeof(__uint128_t);
  82                 break;
  83
  84         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(fp_regs.fpsr):
  85         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(fp_regs.fpcr):
  86                 size = sizeof(__u32);
  87                 break;
  88
  89         default:
  90                 return -EINVAL;
  91         }
  92
  93         if (KVM_REG_SIZE(reg->id) == size &&
  94             IS_ALIGNED(off, size / sizeof(__u32)))
  95                 return 0;
  96
  97         return -EINVAL;
  98 }
  99
 100 static int get_core_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 101 {
 102         /*
 103          * Because the kvm_regs structure is a mix of 32, 64 and
 104          * 128bit fields, we index it as if it was a 32bit
 105          * array. Hence below, nr_regs is the number of entries, and
 106          * off the index in the "array".
 107          */
 108         __u32 __user *uaddr = (__u32 __user *)(unsigned long)reg->addr;
 109         struct kvm_regs *regs = vcpu_gp_regs(vcpu);
 110         int nr_regs = sizeof(*regs) / sizeof(__u32);
 111         u32 off;
 112
 113         /* Our ID is an index into the kvm_regs struct. */
 114         off = core_reg_offset_from_id(reg->id);
 115         if (off >= nr_regs ||
 116             (off + (KVM_REG_SIZE(reg->id) / sizeof(__u32))) >= nr_regs)
 117                 return -ENOENT;
 118
 119         if (validate_core_offset(reg))
 120                 return -EINVAL;
 121
 122         if (copy_to_user(uaddr, ((u32 *)regs) + off, KVM_REG_SIZE(reg->id)))
 123                 return -EFAULT;
 124
 125         return 0;
 126 }
 127
 128 static int set_core_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 129 {
 130         __u32 __user *uaddr = (__u32 __user *)(unsigned long)reg->addr;
 131         struct kvm_regs *regs = vcpu_gp_regs(vcpu);
 132         int nr_regs = sizeof(*regs) / sizeof(__u32);
 133         __uint128_t tmp;
 134         void *valp = &tmp;
 135         u64 off;
 136         int err = 0;
 137
 138         /* Our ID is an index into the kvm_regs struct. */
 139         off = core_reg_offset_from_id(reg->id);
 140         if (off >= nr_regs ||
 141             (off + (KVM_REG_SIZE(reg->id) / sizeof(__u32))) >= nr_regs)
 142                 return -ENOENT;
 143
 144         if (validate_core_offset(reg))
 145                 return -EINVAL;
 146
 147         if (KVM_REG_SIZE(reg->id) > sizeof(tmp))
 148                 return -EINVAL;
 149
 150         if (copy_from_user(valp, uaddr, KVM_REG_SIZE(reg->id))) {
 151                 err = -EFAULT;
 152                 goto out;
 153         }
 154
 155         if (off == KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.pstate)) {
 156                 u64 mode = (*(u64 *)valp) & PSR_AA32_MODE_MASK;
 157                 switch (mode) {
 158                 case PSR_AA32_MODE_USR:
 159                         if (!system_supports_32bit_el0())
 160                                 return -EINVAL;
 161                         break;
 162                 case PSR_AA32_MODE_FIQ:
 163                 case PSR_AA32_MODE_IRQ:
 164                 case PSR_AA32_MODE_SVC:
 165                 case PSR_AA32_MODE_ABT:
 166                 case PSR_AA32_MODE_UND:
 167                         if (!vcpu_el1_is_32bit(vcpu))
 168                                 return -EINVAL;
 169                         break;
 170                 case PSR_MODE_EL0t:
 171                 case PSR_MODE_EL1t:
 172                 case PSR_MODE_EL1h:
 173                         if (vcpu_el1_is_32bit(vcpu))
 174                                 return -EINVAL;
 175                         break;
 176                 default:
 177                         err = -EINVAL;
 178                         goto out;
 179                 }
 180         }
 181
 182         memcpy((u32 *)regs + off, valp, KVM_REG_SIZE(reg->id));
 183 out:
 184         return err;
 185 }
 186
 187 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs)
 188 {
 189         return -EINVAL;
 190 }
 191
 192 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs)
 193 {
 194         return -EINVAL;
 195 }
 196
 197 static unsigned long num_core_regs(void)
 198 {
 199         return sizeof(struct kvm_regs) / sizeof(__u32);
 200 }
 201
 202 /**
 203  * ARM64 versions of the TIMER registers, always available on arm64
 204  */
 205
 206 #define NUM_TIMER_REGS 3
 207
 208 static bool is_timer_reg(u64 index)
 209 {
 210         switch (index) {
 211         case KVM_REG_ARM_TIMER_CTL:
 212         case KVM_REG_ARM_TIMER_CNT:
 213         case KVM_REG_ARM_TIMER_CVAL:
 214                 return true;
 215         }
 216         return false;
 217 }
 218
 219 static int copy_timer_indices(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 __user *uindices)
 220 {
 221         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CTL, uindices))
 222                 return -EFAULT;
 223         uindices++;
 224         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CNT, uindices))
 225                 return -EFAULT;
 226         uindices++;
 227         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CVAL, uindices))
 228                 return -EFAULT;
 229
 230         return 0;
 231 }
 232
 233 static int set_timer_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 234 {
 235         void __user *uaddr = (void __user *)(long)reg->addr;
 236         u64 val;
 237         int ret;
 238
 239         ret = copy_from_user(&val, uaddr, KVM_REG_SIZE(reg->id));
 240         if (ret != 0)
 241                 return -EFAULT;
 242
 243         return kvm_arm_timer_set_reg(vcpu, reg->id, val);
 244 }
 245
 246 static int get_timer_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 247 {
 248         void __user *uaddr = (void __user *)(long)reg->addr;
 249         u64 val;
 250
 251         val = kvm_arm_timer_get_reg(vcpu, reg->id);
 252         return copy_to_user(uaddr, &val, KVM_REG_SIZE(reg->id)) ? -EFAULT : 0;
 253 }
 254
 255 /**
 256  * kvm_arm_num_regs - how many registers do we present via KVM_GET_ONE_REG
 257  *
 258  * This is for all registers.
 259  */
 260 unsigned long kvm_arm_num_regs(struct kvm_vcpu *vcpu)
 261 {
 262         unsigned long res = 0;
 263
 264         res += num_core_regs();
 265         res += kvm_arm_num_sys_reg_descs(vcpu);
 266         res += kvm_arm_get_fw_num_regs(vcpu);
 267         res += NUM_TIMER_REGS;
 268
 269         return res;
 270 }
 271
 272 /**
 273  * kvm_arm_copy_reg_indices - get indices of all registers.
 274  *
 275  * We do core registers right here, then we append system regs.
 276  */
 277 int kvm_arm_copy_reg_indices(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 __user *uindices)
 278 {
 279         unsigned int i;
 280         const u64 core_reg = KVM_REG_ARM64 | KVM_REG_SIZE_U64 | KVM_REG_ARM_CORE;
 281         int ret;
 282
 283         for (i = 0; i < sizeof(struct kvm_regs) / sizeof(__u32); i++) {
 284                 if (put_user(core_reg | i, uindices))
 285                         return -EFAULT;
 286                 uindices++;
 287         }
 288
 289         ret = kvm_arm_copy_fw_reg_indices(vcpu, uindices);
 290         if (ret)
 291                 return ret;
 292         uindices += kvm_arm_get_fw_num_regs(vcpu);
 293
 294         ret = copy_timer_indices(vcpu, uindices);
 295         if (ret)
 296                 return ret;
 297         uindices += NUM_TIMER_REGS;
 298
 299         return kvm_arm_copy_sys_reg_indices(vcpu, uindices);
 300 }
 301
 302 int kvm_arm_get_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 303 {
 304         /* We currently use nothing arch-specific in upper 32 bits */
 305         if ((reg->id & ~KVM_REG_SIZE_MASK) >> 32 != KVM_REG_ARM64 >> 32)
 306                 return -EINVAL;
 307
 308         /* Register group 16 means we want a core register. */
 309         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_CORE)
 310                 return get_core_reg(vcpu, reg);
 311
 312         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_FW)
 313                 return kvm_arm_get_fw_reg(vcpu, reg);
 314
 315         if (is_timer_reg(reg->id))
 316                 return get_timer_reg(vcpu, reg);
 317
 318         return kvm_arm_sys_reg_get_reg(vcpu, reg);
 319 }
 320
 321 int kvm_arm_set_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 322 {
 323         /* We currently use nothing arch-specific in upper 32 bits */
 324         if ((reg->id & ~KVM_REG_SIZE_MASK) >> 32 != KVM_REG_ARM64 >> 32)
 325                 return -EINVAL;
 326
 327         /* Register group 16 means we set a core register. */
 328         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_CORE)
 329                 return set_core_reg(vcpu, reg);
 330
 331         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_FW)
 332                 return kvm_arm_set_fw_reg(vcpu, reg);
 333
 334         if (is_timer_reg(reg->id))
 335                 return set_timer_reg(vcpu, reg);
 336
 337         return kvm_arm_sys_reg_set_reg(vcpu, reg);
 338 }
 339
 340 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
 341                                   struct kvm_sregs *sregs)
 342 {
 343         return -EINVAL;
 344 }
 345
 346 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
 347                                   struct kvm_sregs *sregs)
 348 {
 349         return -EINVAL;
 350 }
 351
 352 int __kvm_arm_vcpu_get_events(struct kvm_vcpu *vcpu,
 353                               struct kvm_vcpu_events *events)
 354 {
 355         events->exception.serror_pending = !!(vcpu->arch.hcr_el2 & HCR_VSE);
 356         events->exception.serror_has_esr = cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_RAS_EXTN);
 357
 358         if (events->exception.serror_pending && events->exception.serror_has_esr)
 359                 events->exception.serror_esr = vcpu_get_vsesr(vcpu);
 360
 361         return 0;
 362 }
 363
 364 int __kvm_arm_vcpu_set_events(struct kvm_vcpu *vcpu,
 365                               struct kvm_vcpu_events *events)
 366 {
 367         bool serror_pending = events->exception.serror_pending;
 368         bool has_esr = events->exception.serror_has_esr;
 369
 370         if (serror_pending && has_esr) {
 371                 if (!cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_RAS_EXTN))
 372                         return -EINVAL;
 373
 374                 if (!((events->exception.serror_esr) & ~ESR_ELx_ISS_MASK))
 375                         kvm_set_sei_esr(vcpu, events->exception.serror_esr);
 376                 else
 377                         return -EINVAL;
 378         } else if (serror_pending) {
 379                 kvm_inject_vabt(vcpu);
 380         }
 381
 382         return 0;
 383 }
 384
 385 int __attribute_const__ kvm_target_cpu(void)
 386 {
 387         unsigned long implementor = read_cpuid_implementor();
 388         unsigned long part_number = read_cpuid_part_number();
 389
 390         switch (implementor) {
 391         case ARM_CPU_IMP_ARM:
 392                 switch (part_number) {
 393                 case ARM_CPU_PART_AEM_V8:
 394                         return KVM_ARM_TARGET_AEM_V8;
 395                 case ARM_CPU_PART_FOUNDATION:
 396                         return KVM_ARM_TARGET_FOUNDATION_V8;
 397                 case ARM_CPU_PART_CORTEX_A53:
 398                         return KVM_ARM_TARGET_CORTEX_A53;
 399                 case ARM_CPU_PART_CORTEX_A57:
 400                         return KVM_ARM_TARGET_CORTEX_A57;
 401                 }
 402                 break;
 403         case ARM_CPU_IMP_APM:
 404                 switch (part_number) {
 405                 case APM_CPU_PART_POTENZA:
 406                         return KVM_ARM_TARGET_XGENE_POTENZA;
 407                 }
 408                 break;
 409         }
 410
 411         /* Return a default generic target */
 412         return KVM_ARM_TARGET_GENERIC_V8;
 413 }
 414
 415 int kvm_vcpu_preferred_target(struct kvm_vcpu_init *init)
 416 {
 417         int target = kvm_target_cpu();
 418
 419         if (target < 0)
 420                 return -ENODEV;
 421
 422         memset(init, 0, sizeof(*init));
 423
 424         /*
 425          * For now, we don't return any features.
 426          * In future, we might use features to return target
 427          * specific features available for the preferred
 428          * target type.
 429          */
 430         init->target = (__u32)target;
 431
 432         return 0;
 433 }
 434
 435 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu)
 436 {
 437         return -EINVAL;
 438 }
 439
 440 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu)
 441 {
 442         return -EINVAL;
 443 }
 444
 445 int kvm_arch_vcpu_ioctl_translate(struct kvm_vcpu *vcpu,
 446                                   struct kvm_translation *tr)
 447 {
 448         return -EINVAL;
 449 }
 450
 451 #define KVM_GUESTDBG_VALID_MASK (KVM_GUESTDBG_ENABLE |    \
 452                             KVM_GUESTDBG_USE_SW_BP | \
 453                             KVM_GUESTDBG_USE_HW | \
 454                             KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP)
 455
 456 /**
 457  * kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug - set up guest debugging
 458  * @kvm:        pointer to the KVM struct
 459  * @kvm_guest_debug: the ioctl data buffer
 460  *
 461  * This sets up and enables the VM for guest debugging. Userspace
 462  * passes in a control flag to enable different debug types and
 463  * potentially other architecture specific information in the rest of
 464  * the structure.
 465  */
 466 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug(struct kvm_vcpu *vcpu,
 467                                         struct kvm_guest_debug *dbg)
 468 {
 469         int ret = 0;
 470
 471         trace_kvm_set_guest_debug(vcpu, dbg->control);
 472
 473         if (dbg->control & ~KVM_GUESTDBG_VALID_MASK) {
 474                 ret = -EINVAL;
 475                 goto out;
 476         }
 477
 478         if (dbg->control & KVM_GUESTDBG_ENABLE) {
 479                 vcpu->guest_debug = dbg->control;
 480
 481                 /* Hardware assisted Break and Watch points */
 482                 if (vcpu->guest_debug & KVM_GUESTDBG_USE_HW) {
 483                         vcpu->arch.external_debug_state = dbg->arch;
 484                 }
 485
 486         } else {
 487                 /* If not enabled clear all flags */
 488                 vcpu->guest_debug = 0;
 489         }
 490
 491 out:
 492         return ret;
 493 }
 494
 495 int kvm_arm_vcpu_arch_set_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 496                                struct kvm_device_attr *attr)
 497 {
 498         int ret;
 499
 500         switch (attr->group) {
 501         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 502                 ret = kvm_arm_pmu_v3_set_attr(vcpu, attr);
 503                 break;
 504         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 505                 ret = kvm_arm_timer_set_attr(vcpu, attr);
 506                 break;
 507         default:
 508                 ret = -ENXIO;
 509                 break;
 510         }
 511
 512         return ret;
 513 }
 514
 515 int kvm_arm_vcpu_arch_get_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 516                                struct kvm_device_attr *attr)
 517 {
 518         int ret;
 519
 520         switch (attr->group) {
 521         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 522                 ret = kvm_arm_pmu_v3_get_attr(vcpu, attr);
 523                 break;
 524         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 525                 ret = kvm_arm_timer_get_attr(vcpu, attr);
 526                 break;
 527         default:
 528                 ret = -ENXIO;
 529                 break;
 530         }
 531
 532         return ret;
 533 }
 534
 535 int kvm_arm_vcpu_arch_has_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 536                                struct kvm_device_attr *attr)
 537 {
 538         int ret;
 539
 540         switch (attr->group) {
 541         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 542                 ret = kvm_arm_pmu_v3_has_attr(vcpu, attr);
 543                 break;
 544         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 545                 ret = kvm_arm_timer_has_attr(vcpu, attr);
 546                 break;
 547         default:
 548                 ret = -ENXIO;
 549                 break;
 550         }
 551
 552         return ret;
 553 }