arch/powerpc/include/asm/kvm_host.h

   1 /*
   2  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   3  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
   4  * published by the Free Software Foundation.
   5  *
   6  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   7  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   8  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
   9  * GNU General Public License for more details.
  10  *
  11  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  12  * along with this program; if not, write to the Free Software
  13  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  14  *
  15  * Copyright IBM Corp. 2007
  16  *
  17  * Authors: Hollis Blanchard <hollisb@us.ibm.com>
  18  */
  19
  20 #ifndef __POWERPC_KVM_HOST_H__
  21 #define __POWERPC_KVM_HOST_H__
  22
  23 #include <linux/mutex.h>
  24 #include <linux/hrtimer.h>
  25 #include <linux/interrupt.h>
  26 #include <linux/types.h>
  27 #include <linux/kvm_types.h>
  28 #include <linux/threads.h>
  29 #include <linux/spinlock.h>
  30 #include <linux/kvm_para.h>
  31 #include <linux/list.h>
  32 #include <linux/atomic.h>
  33 #include <asm/kvm_asm.h>
  34 #include <asm/processor.h>
  35 #include <asm/page.h>
  36
  37 #define KVM_MAX_VCPUS           NR_CPUS
  38 #define KVM_MAX_VCORES          NR_CPUS
  39 #define KVM_MEMORY_SLOTS 32
  40 /* memory slots that does not exposed to userspace */
  41 #define KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS 4
  42 #define KVM_MEM_SLOTS_NUM (KVM_MEMORY_SLOTS + KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS)
  43
  44 #ifdef CONFIG_KVM_MMIO
  45 #define KVM_COALESCED_MMIO_PAGE_OFFSET 1
  46 #endif
  47
  48 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
  49 #include <linux/mmu_notifier.h>
  50
  51 #define KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
  52
  53 struct kvm;
  54 extern int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
  55 extern int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
  56 extern int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
  57 extern void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte);
  58
  59 #endif
  60
  61 /* We don't currently support large pages. */
  62 #define KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x)  0
  63 #define KVM_NR_PAGE_SIZES       1
  64 #define KVM_PAGES_PER_HPAGE(x)  (1UL<<31)
  65
  66 #define HPTEG_CACHE_NUM                 (1 << 15)
  67 #define HPTEG_HASH_BITS_PTE             13
  68 #define HPTEG_HASH_BITS_PTE_LONG        12
  69 #define HPTEG_HASH_BITS_VPTE            13
  70 #define HPTEG_HASH_BITS_VPTE_LONG       5
  71 #define HPTEG_HASH_NUM_PTE              (1 << HPTEG_HASH_BITS_PTE)
  72 #define HPTEG_HASH_NUM_PTE_LONG         (1 << HPTEG_HASH_BITS_PTE_LONG)
  73 #define HPTEG_HASH_NUM_VPTE             (1 << HPTEG_HASH_BITS_VPTE)
  74 #define HPTEG_HASH_NUM_VPTE_LONG        (1 << HPTEG_HASH_BITS_VPTE_LONG)
  75
  76 /* Physical Address Mask - allowed range of real mode RAM access */
  77 #define KVM_PAM                 0x0fffffffffffffffULL
  78
  79 struct kvm;
  80 struct kvm_run;
  81 struct kvm_vcpu;
  82
  83 struct lppaca;
  84 struct slb_shadow;
  85 struct dtl_entry;
  86
  87 struct kvm_vm_stat {
  88         u32 remote_tlb_flush;
  89 };
  90
  91 struct kvm_vcpu_stat {
  92         u32 sum_exits;
  93         u32 mmio_exits;
  94         u32 dcr_exits;
  95         u32 signal_exits;
  96         u32 light_exits;
  97         /* Account for special types of light exits: */
  98         u32 itlb_real_miss_exits;
  99         u32 itlb_virt_miss_exits;
 100         u32 dtlb_real_miss_exits;
 101         u32 dtlb_virt_miss_exits;
 102         u32 syscall_exits;
 103         u32 isi_exits;
 104         u32 dsi_exits;
 105         u32 emulated_inst_exits;
 106         u32 dec_exits;
 107         u32 ext_intr_exits;
 108         u32 halt_wakeup;
 109         u32 dbell_exits;
 110         u32 gdbell_exits;
 111 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 112         u32 pf_storage;
 113         u32 pf_instruc;
 114         u32 sp_storage;
 115         u32 sp_instruc;
 116         u32 queue_intr;
 117         u32 ld;
 118         u32 ld_slow;
 119         u32 st;
 120         u32 st_slow;
 121 #endif
 122 };
 123
 124 enum kvm_exit_types {
 125         MMIO_EXITS,
 126         DCR_EXITS,
 127         SIGNAL_EXITS,
 128         ITLB_REAL_MISS_EXITS,
 129         ITLB_VIRT_MISS_EXITS,
 130         DTLB_REAL_MISS_EXITS,
 131         DTLB_VIRT_MISS_EXITS,
 132         SYSCALL_EXITS,
 133         ISI_EXITS,
 134         DSI_EXITS,
 135         EMULATED_INST_EXITS,
 136         EMULATED_MTMSRWE_EXITS,
 137         EMULATED_WRTEE_EXITS,
 138         EMULATED_MTSPR_EXITS,
 139         EMULATED_MFSPR_EXITS,
 140         EMULATED_MTMSR_EXITS,
 141         EMULATED_MFMSR_EXITS,
 142         EMULATED_TLBSX_EXITS,
 143         EMULATED_TLBWE_EXITS,
 144         EMULATED_RFI_EXITS,
 145         EMULATED_RFCI_EXITS,
 146         DEC_EXITS,
 147         EXT_INTR_EXITS,
 148         HALT_WAKEUP,
 149         USR_PR_INST,
 150         FP_UNAVAIL,
 151         DEBUG_EXITS,
 152         TIMEINGUEST,
 153         DBELL_EXITS,
 154         GDBELL_EXITS,
 155         __NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES
 156 };
 157
 158 /* allow access to big endian 32bit upper/lower parts and 64bit var */
 159 struct kvmppc_exit_timing {
 160         union {
 161                 u64 tv64;
 162                 struct {
 163                         u32 tbu, tbl;
 164                 } tv32;
 165         };
 166 };
 167
 168 struct kvmppc_pginfo {
 169         unsigned long pfn;
 170         atomic_t refcnt;
 171 };
 172
 173 struct kvmppc_spapr_tce_table {
 174         struct list_head list;
 175         struct kvm *kvm;
 176         u64 liobn;
 177         u32 window_size;
 178         struct page *pages[0];
 179 };
 180
 181 struct kvmppc_linear_info {
 182         void            *base_virt;
 183         unsigned long    base_pfn;
 184         unsigned long    npages;
 185         struct list_head list;
 186         atomic_t         use_count;
 187         int              type;
 188 };
 189
 190 /*
 191  * The reverse mapping array has one entry for each HPTE,
 192  * which stores the guest's view of the second word of the HPTE
 193  * (including the guest physical address of the mapping),
 194  * plus forward and backward pointers in a doubly-linked ring
 195  * of HPTEs that map the same host page.  The pointers in this
 196  * ring are 32-bit HPTE indexes, to save space.
 197  */
 198 struct revmap_entry {
 199         unsigned long guest_rpte;
 200         unsigned int forw, back;
 201 };
 202
 203 /*
 204  * We use the top bit of each memslot->rmap entry as a lock bit,
 205  * and bit 32 as a present flag.  The bottom 32 bits are the
 206  * index in the guest HPT of a HPTE that points to the page.
 207  */
 208 #define KVMPPC_RMAP_LOCK_BIT    63
 209 #define KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT    32
 210 #define KVMPPC_RMAP_REFERENCED  (HPTE_R_R << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT)
 211 #define KVMPPC_RMAP_CHANGED     (HPTE_R_C << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT)
 212 #define KVMPPC_RMAP_PRESENT     0x100000000ul
 213 #define KVMPPC_RMAP_INDEX       0xfffffffful
 214
 215 /* Low-order bits in kvm->arch.slot_phys[][] */
 216 #define KVMPPC_PAGE_ORDER_MASK  0x1f
 217 #define KVMPPC_PAGE_NO_CACHE    HPTE_R_I        /* 0x20 */
 218 #define KVMPPC_PAGE_WRITETHRU   HPTE_R_W        /* 0x40 */
 219 #define KVMPPC_GOT_PAGE         0x80
 220
 221 struct kvm_arch_memory_slot {
 222 };
 223
 224 struct kvm_arch {
 225         unsigned int lpid;
 226 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
 227         unsigned long hpt_virt;
 228         struct revmap_entry *revmap;
 229         unsigned int host_lpid;
 230         unsigned long host_lpcr;
 231         unsigned long sdr1;
 232         unsigned long host_sdr1;
 233         int tlbie_lock;
 234         unsigned long lpcr;
 235         unsigned long rmor;
 236         struct kvmppc_linear_info *rma;
 237         unsigned long vrma_slb_v;
 238         int rma_setup_done;
 239         int using_mmu_notifiers;
 240         struct list_head spapr_tce_tables;
 241         spinlock_t slot_phys_lock;
 242         unsigned long *slot_phys[KVM_MEM_SLOTS_NUM];
 243         int slot_npages[KVM_MEM_SLOTS_NUM];
 244         unsigned short last_vcpu[NR_CPUS];
 245         struct kvmppc_vcore *vcores[KVM_MAX_VCORES];
 246         struct kvmppc_linear_info *hpt_li;
 247 #endif /* CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV */
 248 };
 249
 250 /*
 251  * Struct for a virtual core.
 252  * Note: entry_exit_count combines an entry count in the bottom 8 bits
 253  * and an exit count in the next 8 bits.  This is so that we can
 254  * atomically increment the entry count iff the exit count is 0
 255  * without taking the lock.
 256  */
 257 struct kvmppc_vcore {
 258         int n_runnable;
 259         int n_busy;
 260         int num_threads;
 261         int entry_exit_count;
 262         int n_woken;
 263         int nap_count;
 264         int napping_threads;
 265         u16 pcpu;
 266         u8 vcore_state;
 267         u8 in_guest;
 268         struct list_head runnable_threads;
 269         spinlock_t lock;
 270         wait_queue_head_t wq;
 271 };
 272
 273 #define VCORE_ENTRY_COUNT(vc)   ((vc)->entry_exit_count & 0xff)
 274 #define VCORE_EXIT_COUNT(vc)    ((vc)->entry_exit_count >> 8)
 275
 276 /* Values for vcore_state */
 277 #define VCORE_INACTIVE  0
 278 #define VCORE_RUNNING   1
 279 #define VCORE_EXITING   2
 280 #define VCORE_SLEEPING  3
 281
 282 /*
 283  * Struct used to manage memory for a virtual processor area
 284  * registered by a PAPR guest.  There are three types of area
 285  * that a guest can register.
 286  */
 287 struct kvmppc_vpa {
 288         void *pinned_addr;      /* Address in kernel linear mapping */
 289         void *pinned_end;       /* End of region */
 290         unsigned long next_gpa; /* Guest phys addr for update */
 291         unsigned long len;      /* Number of bytes required */
 292         u8 update_pending;      /* 1 => update pinned_addr from next_gpa */
 293 };
 294
 295 struct kvmppc_pte {
 296         ulong eaddr;
 297         u64 vpage;
 298         ulong raddr;
 299         bool may_read           : 1;
 300         bool may_write          : 1;
 301         bool may_execute        : 1;
 302 };
 303
 304 struct kvmppc_mmu {
 305         /* book3s_64 only */
 306         void (*slbmte)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 rb, u64 rs);
 307         u64  (*slbmfee)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
 308         u64  (*slbmfev)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
 309         void (*slbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
 310         void (*slbia)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 311         /* book3s */
 312         void (*mtsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum, ulong value);
 313         u32  (*mfsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum);
 314         int  (*xlate)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, struct kvmppc_pte *pte, bool data);
 315         void (*reset_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 316         void (*tlbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong addr, bool large);
 317         int  (*esid_to_vsid)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong esid, u64 *vsid);
 318         u64  (*ea_to_vp)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, bool data);
 319         bool (*is_dcbz32)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 320 };
 321
 322 struct kvmppc_slb {
 323         u64 esid;
 324         u64 vsid;
 325         u64 orige;
 326         u64 origv;
 327         bool valid      : 1;
 328         bool Ks         : 1;
 329         bool Kp         : 1;
 330         bool nx         : 1;
 331         bool large      : 1;    /* PTEs are 16MB */
 332         bool tb         : 1;    /* 1TB segment */
 333         bool class      : 1;
 334 };
 335
 336 struct kvm_vcpu_arch {
 337         ulong host_stack;
 338         u32 host_pid;
 339 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 340         struct kvmppc_slb slb[64];
 341         int slb_max;            /* 1 + index of last valid entry in slb[] */
 342         int slb_nr;             /* total number of entries in SLB */
 343         struct kvmppc_mmu mmu;
 344 #endif
 345
 346         ulong gpr[32];
 347
 348         u64 fpr[32];
 349         u64 fpscr;
 350
 351 #ifdef CONFIG_SPE
 352         ulong evr[32];
 353         ulong spefscr;
 354         ulong host_spefscr;
 355         u64 acc;
 356 #endif
 357 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
 358         vector128 vr[32];
 359         vector128 vscr;
 360 #endif
 361
 362 #ifdef CONFIG_VSX
 363         u64 vsr[64];
 364 #endif
 365
 366 #ifdef CONFIG_KVM_BOOKE_HV
 367         u32 host_mas4;
 368         u32 host_mas6;
 369         u32 shadow_epcr;
 370         u32 epcr;
 371         u32 shadow_msrp;
 372         u32 eplc;
 373         u32 epsc;
 374         u32 oldpir;
 375 #endif
 376
 377 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 378         /* For Gekko paired singles */
 379         u32 qpr[32];
 380 #endif
 381
 382         ulong pc;
 383         ulong ctr;
 384         ulong lr;
 385
 386         ulong xer;
 387         u32 cr;
 388
 389 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 390         ulong hflags;
 391         ulong guest_owned_ext;
 392         ulong purr;
 393         ulong spurr;
 394         ulong dscr;
 395         ulong amr;
 396         ulong uamor;
 397         u32 ctrl;
 398         ulong dabr;
 399 #endif
 400         u32 vrsave; /* also USPRG0 */
 401         u32 mmucr;
 402         /* shadow_msr is unused for BookE HV */
 403         ulong shadow_msr;
 404         ulong csrr0;
 405         ulong csrr1;
 406         ulong dsrr0;
 407         ulong dsrr1;
 408         ulong mcsrr0;
 409         ulong mcsrr1;
 410         ulong mcsr;
 411         u32 dec;
 412         u32 decar;
 413         u32 tbl;
 414         u32 tbu;
 415         u32 tcr;
 416         ulong tsr; /* we need to perform set/clr_bits() which requires ulong */
 417         u32 ivor[64];
 418         ulong ivpr;
 419         u32 pvr;
 420
 421         u32 shadow_pid;
 422         u32 shadow_pid1;
 423         u32 pid;
 424         u32 swap_pid;
 425
 426         u32 ccr0;
 427         u32 ccr1;
 428         u32 dbcr0;
 429         u32 dbcr1;
 430         u32 dbsr;
 431
 432         u64 mmcr[3];
 433         u32 pmc[8];
 434
 435 #ifdef CONFIG_KVM_EXIT_TIMING
 436         struct mutex exit_timing_lock;
 437         struct kvmppc_exit_timing timing_exit;
 438         struct kvmppc_exit_timing timing_last_enter;
 439         u32 last_exit_type;
 440         u32 timing_count_type[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 441         u64 timing_sum_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 442         u64 timing_sum_quad_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 443         u64 timing_min_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 444         u64 timing_max_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 445         u64 timing_last_exit;
 446         struct dentry *debugfs_exit_timing;
 447 #endif
 448
 449 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 450         ulong fault_dar;
 451         u32 fault_dsisr;
 452 #endif
 453
 454 #ifdef CONFIG_BOOKE
 455         ulong fault_dear;
 456         ulong fault_esr;
 457         ulong queued_dear;
 458         ulong queued_esr;
 459         u32 tlbcfg[4];
 460         u32 mmucfg;
 461         u32 epr;
 462 #endif
 463         gpa_t paddr_accessed;
 464
 465         u8 io_gpr; /* GPR used as IO source/target */
 466         u8 mmio_is_bigendian;
 467         u8 mmio_sign_extend;
 468         u8 dcr_needed;
 469         u8 dcr_is_write;
 470         u8 osi_needed;
 471         u8 osi_enabled;
 472         u8 papr_enabled;
 473         u8 sane;
 474         u8 cpu_type;
 475         u8 hcall_needed;
 476
 477         u32 cpr0_cfgaddr; /* holds the last set cpr0_cfgaddr */
 478
 479         struct hrtimer dec_timer;
 480         struct tasklet_struct tasklet;
 481         u64 dec_jiffies;
 482         u64 dec_expires;
 483         unsigned long pending_exceptions;
 484         u16 last_cpu;
 485         u8 ceded;
 486         u8 prodded;
 487         u32 last_inst;
 488
 489         wait_queue_head_t *wqp;
 490         struct kvmppc_vcore *vcore;
 491         int ret;
 492         int trap;
 493         int state;
 494         int ptid;
 495         bool timer_running;
 496         wait_queue_head_t cpu_run;
 497
 498         struct kvm_vcpu_arch_shared *shared;
 499         unsigned long magic_page_pa; /* phys addr to map the magic page to */
 500         unsigned long magic_page_ea; /* effect. addr to map the magic page to */
 501
 502 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
 503         struct kvm_vcpu_arch_shared shregs;
 504
 505         unsigned long pgfault_addr;
 506         long pgfault_index;
 507         unsigned long pgfault_hpte[2];
 508
 509         struct list_head run_list;
 510         struct task_struct *run_task;
 511         struct kvm_run *kvm_run;
 512         pgd_t *pgdir;
 513
 514         spinlock_t vpa_update_lock;
 515         struct kvmppc_vpa vpa;
 516         struct kvmppc_vpa dtl;
 517         struct dtl_entry *dtl_ptr;
 518         unsigned long dtl_index;
 519         struct kvmppc_vpa slb_shadow;
 520 #endif
 521 };
 522
 523 /* Values for vcpu->arch.state */
 524 #define KVMPPC_VCPU_STOPPED             0
 525 #define KVMPPC_VCPU_BUSY_IN_HOST        1
 526 #define KVMPPC_VCPU_RUNNABLE            2
 527
 528 /* Values for vcpu->arch.io_gpr */
 529 #define KVM_MMIO_REG_MASK       0x001f
 530 #define KVM_MMIO_REG_EXT_MASK   0xffe0
 531 #define KVM_MMIO_REG_GPR        0x0000
 532 #define KVM_MMIO_REG_FPR        0x0020
 533 #define KVM_MMIO_REG_QPR        0x0040
 534 #define KVM_MMIO_REG_FQPR       0x0060
 535
 536 #define __KVM_HAVE_ARCH_WQP
 537
 538 #endif /* __POWERPC_KVM_HOST_H__ */