arch/x86/include/asm/kvm_host.h

   1 /*
   2  * Kernel-based Virtual Machine driver for Linux
   3  *
   4  * This header defines architecture specific interfaces, x86 version
   5  *
   6  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
   7  * the COPYING file in the top-level directory.
   8  *
   9  */
  10
  11 #ifndef _ASM_X86_KVM_HOST_H
  12 #define _ASM_X86_KVM_HOST_H
  13
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/mm.h>
  16 #include <linux/mmu_notifier.h>
  17 #include <linux/tracepoint.h>
  18 #include <linux/cpumask.h>
  19 #include <linux/irq_work.h>
  20 #include <linux/irq.h>
  21
  22 #include <linux/kvm.h>
  23 #include <linux/kvm_para.h>
  24 #include <linux/kvm_types.h>
  25 #include <linux/perf_event.h>
  26 #include <linux/pvclock_gtod.h>
  27 #include <linux/clocksource.h>
  28 #include <linux/irqbypass.h>
  29 #include <linux/hyperv.h>
  30
  31 #include <asm/apic.h>
  32 #include <asm/pvclock-abi.h>
  33 #include <asm/desc.h>
  34 #include <asm/mtrr.h>
  35 #include <asm/msr-index.h>
  36 #include <asm/asm.h>
  37 #include <asm/kvm_page_track.h>
  38 #include <asm/hyperv-tlfs.h>
  39
  40 #define KVM_MAX_VCPUS 288
  41 #define KVM_SOFT_MAX_VCPUS 240
  42 #define KVM_MAX_VCPU_ID 1023
  43 #define KVM_USER_MEM_SLOTS 509
  44 /* memory slots that are not exposed to userspace */
  45 #define KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS 3
  46 #define KVM_MEM_SLOTS_NUM (KVM_USER_MEM_SLOTS + KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS)
  47
  48 #define KVM_HALT_POLL_NS_DEFAULT 200000
  49
  50 #define KVM_IRQCHIP_NUM_PINS  KVM_IOAPIC_NUM_PINS
  51
  52 /* x86-specific vcpu->requests bit members */
  53 #define KVM_REQ_MIGRATE_TIMER           KVM_ARCH_REQ(0)
  54 #define KVM_REQ_REPORT_TPR_ACCESS       KVM_ARCH_REQ(1)
  55 #define KVM_REQ_TRIPLE_FAULT            KVM_ARCH_REQ(2)
  56 #define KVM_REQ_MMU_SYNC                KVM_ARCH_REQ(3)
  57 #define KVM_REQ_CLOCK_UPDATE            KVM_ARCH_REQ(4)
  58 #define KVM_REQ_LOAD_CR3                KVM_ARCH_REQ(5)
  59 #define KVM_REQ_EVENT                   KVM_ARCH_REQ(6)
  60 #define KVM_REQ_APF_HALT                KVM_ARCH_REQ(7)
  61 #define KVM_REQ_STEAL_UPDATE            KVM_ARCH_REQ(8)
  62 #define KVM_REQ_NMI                     KVM_ARCH_REQ(9)
  63 #define KVM_REQ_PMU                     KVM_ARCH_REQ(10)
  64 #define KVM_REQ_PMI                     KVM_ARCH_REQ(11)
  65 #define KVM_REQ_SMI                     KVM_ARCH_REQ(12)
  66 #define KVM_REQ_MASTERCLOCK_UPDATE      KVM_ARCH_REQ(13)
  67 #define KVM_REQ_MCLOCK_INPROGRESS \
  68         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(14, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
  69 #define KVM_REQ_SCAN_IOAPIC \
  70         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(15, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
  71 #define KVM_REQ_GLOBAL_CLOCK_UPDATE     KVM_ARCH_REQ(16)
  72 #define KVM_REQ_APIC_PAGE_RELOAD \
  73         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(17, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
  74 #define KVM_REQ_HV_CRASH                KVM_ARCH_REQ(18)
  75 #define KVM_REQ_IOAPIC_EOI_EXIT         KVM_ARCH_REQ(19)
  76 #define KVM_REQ_HV_RESET                KVM_ARCH_REQ(20)
  77 #define KVM_REQ_HV_EXIT                 KVM_ARCH_REQ(21)
  78 #define KVM_REQ_HV_STIMER               KVM_ARCH_REQ(22)
  79 #define KVM_REQ_LOAD_EOI_EXITMAP        KVM_ARCH_REQ(23)
  80 #define KVM_REQ_GET_VMCS12_PAGES        KVM_ARCH_REQ(24)
  81
  82 #define CR0_RESERVED_BITS                                               \
  83         (~(unsigned long)(X86_CR0_PE | X86_CR0_MP | X86_CR0_EM | X86_CR0_TS \
  84                           | X86_CR0_ET | X86_CR0_NE | X86_CR0_WP | X86_CR0_AM \
  85                           | X86_CR0_NW | X86_CR0_CD | X86_CR0_PG))
  86
  87 #define CR4_RESERVED_BITS                                               \
  88         (~(unsigned long)(X86_CR4_VME | X86_CR4_PVI | X86_CR4_TSD | X86_CR4_DE\
  89                           | X86_CR4_PSE | X86_CR4_PAE | X86_CR4_MCE     \
  90                           | X86_CR4_PGE | X86_CR4_PCE | X86_CR4_OSFXSR | X86_CR4_PCIDE \
  91                           | X86_CR4_OSXSAVE | X86_CR4_SMEP | X86_CR4_FSGSBASE \
  92                           | X86_CR4_OSXMMEXCPT | X86_CR4_LA57 | X86_CR4_VMXE \
  93                           | X86_CR4_SMAP | X86_CR4_PKE | X86_CR4_UMIP))
  94
  95 #define CR8_RESERVED_BITS (~(unsigned long)X86_CR8_TPR)
  96
  97
  98
  99 #define INVALID_PAGE (~(hpa_t)0)
 100 #define VALID_PAGE(x) ((x) != INVALID_PAGE)
 101
 102 #define UNMAPPED_GVA (~(gpa_t)0)
 103
 104 /* KVM Hugepage definitions for x86 */
 105 enum {
 106         PT_PAGE_TABLE_LEVEL   = 1,
 107         PT_DIRECTORY_LEVEL    = 2,
 108         PT_PDPE_LEVEL         = 3,
 109         /* set max level to the biggest one */
 110         PT_MAX_HUGEPAGE_LEVEL = PT_PDPE_LEVEL,
 111 };
 112 #define KVM_NR_PAGE_SIZES       (PT_MAX_HUGEPAGE_LEVEL - \
 113                                  PT_PAGE_TABLE_LEVEL + 1)
 114 #define KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x)  (((x) - 1) * 9)
 115 #define KVM_HPAGE_SHIFT(x)      (PAGE_SHIFT + KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x))
 116 #define KVM_HPAGE_SIZE(x)       (1UL << KVM_HPAGE_SHIFT(x))
 117 #define KVM_HPAGE_MASK(x)       (~(KVM_HPAGE_SIZE(x) - 1))
 118 #define KVM_PAGES_PER_HPAGE(x)  (KVM_HPAGE_SIZE(x) / PAGE_SIZE)
 119
 120 static inline gfn_t gfn_to_index(gfn_t gfn, gfn_t base_gfn, int level)
 121 {
 122         /* KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(PT_PAGE_TABLE_LEVEL) must be 0. */
 123         return (gfn >> KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(level)) -
 124                 (base_gfn >> KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(level));
 125 }
 126
 127 #define KVM_PERMILLE_MMU_PAGES 20
 128 #define KVM_MIN_ALLOC_MMU_PAGES 64
 129 #define KVM_MMU_HASH_SHIFT 12
 130 #define KVM_NUM_MMU_PAGES (1 << KVM_MMU_HASH_SHIFT)
 131 #define KVM_MIN_FREE_MMU_PAGES 5
 132 #define KVM_REFILL_PAGES 25
 133 #define KVM_MAX_CPUID_ENTRIES 80
 134 #define KVM_NR_FIXED_MTRR_REGION 88
 135 #define KVM_NR_VAR_MTRR 8
 136
 137 #define ASYNC_PF_PER_VCPU 64
 138
 139 enum kvm_reg {
 140         VCPU_REGS_RAX = 0,
 141         VCPU_REGS_RCX = 1,
 142         VCPU_REGS_RDX = 2,
 143         VCPU_REGS_RBX = 3,
 144         VCPU_REGS_RSP = 4,
 145         VCPU_REGS_RBP = 5,
 146         VCPU_REGS_RSI = 6,
 147         VCPU_REGS_RDI = 7,
 148 #ifdef CONFIG_X86_64
 149         VCPU_REGS_R8 = 8,
 150         VCPU_REGS_R9 = 9,
 151         VCPU_REGS_R10 = 10,
 152         VCPU_REGS_R11 = 11,
 153         VCPU_REGS_R12 = 12,
 154         VCPU_REGS_R13 = 13,
 155         VCPU_REGS_R14 = 14,
 156         VCPU_REGS_R15 = 15,
 157 #endif
 158         VCPU_REGS_RIP,
 159         NR_VCPU_REGS
 160 };
 161
 162 enum kvm_reg_ex {
 163         VCPU_EXREG_PDPTR = NR_VCPU_REGS,
 164         VCPU_EXREG_CR3,
 165         VCPU_EXREG_RFLAGS,
 166         VCPU_EXREG_SEGMENTS,
 167 };
 168
 169 enum {
 170         VCPU_SREG_ES,
 171         VCPU_SREG_CS,
 172         VCPU_SREG_SS,
 173         VCPU_SREG_DS,
 174         VCPU_SREG_FS,
 175         VCPU_SREG_GS,
 176         VCPU_SREG_TR,
 177         VCPU_SREG_LDTR,
 178 };
 179
 180 #include <asm/kvm_emulate.h>
 181
 182 #define KVM_NR_MEM_OBJS 40
 183
 184 #define KVM_NR_DB_REGS  4
 185
 186 #define DR6_BD          (1 << 13)
 187 #define DR6_BS          (1 << 14)
 188 #define DR6_BT          (1 << 15)
 189 #define DR6_RTM         (1 << 16)
 190 #define DR6_FIXED_1     0xfffe0ff0
 191 #define DR6_INIT        0xffff0ff0
 192 #define DR6_VOLATILE    0x0001e00f
 193
 194 #define DR7_BP_EN_MASK  0x000000ff
 195 #define DR7_GE          (1 << 9)
 196 #define DR7_GD          (1 << 13)
 197 #define DR7_FIXED_1     0x00000400
 198 #define DR7_VOLATILE    0xffff2bff
 199
 200 #define PFERR_PRESENT_BIT 0
 201 #define PFERR_WRITE_BIT 1
 202 #define PFERR_USER_BIT 2
 203 #define PFERR_RSVD_BIT 3
 204 #define PFERR_FETCH_BIT 4
 205 #define PFERR_PK_BIT 5
 206 #define PFERR_GUEST_FINAL_BIT 32
 207 #define PFERR_GUEST_PAGE_BIT 33
 208
 209 #define PFERR_PRESENT_MASK (1U << PFERR_PRESENT_BIT)
 210 #define PFERR_WRITE_MASK (1U << PFERR_WRITE_BIT)
 211 #define PFERR_USER_MASK (1U << PFERR_USER_BIT)
 212 #define PFERR_RSVD_MASK (1U << PFERR_RSVD_BIT)
 213 #define PFERR_FETCH_MASK (1U << PFERR_FETCH_BIT)
 214 #define PFERR_PK_MASK (1U << PFERR_PK_BIT)
 215 #define PFERR_GUEST_FINAL_MASK (1ULL << PFERR_GUEST_FINAL_BIT)
 216 #define PFERR_GUEST_PAGE_MASK (1ULL << PFERR_GUEST_PAGE_BIT)
 217
 218 #define PFERR_NESTED_GUEST_PAGE (PFERR_GUEST_PAGE_MASK |        \
 219                                  PFERR_WRITE_MASK |             \
 220                                  PFERR_PRESENT_MASK)
 221
 222 /*
 223  * The mask used to denote special SPTEs, which can be either MMIO SPTEs or
 224  * Access Tracking SPTEs. We use bit 62 instead of bit 63 to avoid conflicting
 225  * with the SVE bit in EPT PTEs.
 226  */
 227 #define SPTE_SPECIAL_MASK (1ULL << 62)
 228
 229 /* apic attention bits */
 230 #define KVM_APIC_CHECK_VAPIC    0
 231 /*
 232  * The following bit is set with PV-EOI, unset on EOI.
 233  * We detect PV-EOI changes by guest by comparing
 234  * this bit with PV-EOI in guest memory.
 235  * See the implementation in apic_update_pv_eoi.
 236  */
 237 #define KVM_APIC_PV_EOI_PENDING 1
 238
 239 struct kvm_kernel_irq_routing_entry;
 240
 241 /*
 242  * We don't want allocation failures within the mmu code, so we preallocate
 243  * enough memory for a single page fault in a cache.
 244  */
 245 struct kvm_mmu_memory_cache {
 246         int nobjs;
 247         void *objects[KVM_NR_MEM_OBJS];
 248 };
 249
 250 /*
 251  * the pages used as guest page table on soft mmu are tracked by
 252  * kvm_memory_slot.arch.gfn_track which is 16 bits, so the role bits used
 253  * by indirect shadow page can not be more than 15 bits.
 254  *
 255  * Currently, we used 14 bits that are @level, @cr4_pae, @quadrant, @access,
 256  * @nxe, @cr0_wp, @smep_andnot_wp and @smap_andnot_wp.
 257  */
 258 union kvm_mmu_page_role {
 259         unsigned word;
 260         struct {
 261                 unsigned level:4;
 262                 unsigned cr4_pae:1;
 263                 unsigned quadrant:2;
 264                 unsigned direct:1;
 265                 unsigned access:3;
 266                 unsigned invalid:1;
 267                 unsigned nxe:1;
 268                 unsigned cr0_wp:1;
 269                 unsigned smep_andnot_wp:1;
 270                 unsigned smap_andnot_wp:1;
 271                 unsigned ad_disabled:1;
 272                 unsigned guest_mode:1;
 273                 unsigned :6;
 274
 275                 /*
 276                  * This is left at the top of the word so that
 277                  * kvm_memslots_for_spte_role can extract it with a
 278                  * simple shift.  While there is room, give it a whole
 279                  * byte so it is also faster to load it from memory.
 280                  */
 281                 unsigned smm:8;
 282         };
 283 };
 284
 285 struct kvm_rmap_head {
 286         unsigned long val;
 287 };
 288
 289 struct kvm_mmu_page {
 290         struct list_head link;
 291         struct hlist_node hash_link;
 292         bool unsync;
 293
 294         /*
 295          * The following two entries are used to key the shadow page in the
 296          * hash table.
 297          */
 298         union kvm_mmu_page_role role;
 299         gfn_t gfn;
 300
 301         u64 *spt;
 302         /* hold the gfn of each spte inside spt */
 303         gfn_t *gfns;
 304         int root_count;          /* Currently serving as active root */
 305         unsigned int unsync_children;
 306         struct kvm_rmap_head parent_ptes; /* rmap pointers to parent sptes */
 307
 308         /* The page is obsolete if mmu_valid_gen != kvm->arch.mmu_valid_gen.  */
 309         unsigned long mmu_valid_gen;
 310
 311         DECLARE_BITMAP(unsync_child_bitmap, 512);
 312
 313 #ifdef CONFIG_X86_32
 314         /*
 315          * Used out of the mmu-lock to avoid reading spte values while an
 316          * update is in progress; see the comments in __get_spte_lockless().
 317          */
 318         int clear_spte_count;
 319 #endif
 320
 321         /* Number of writes since the last time traversal visited this page.  */
 322         atomic_t write_flooding_count;
 323 };
 324
 325 struct kvm_pio_request {
 326         unsigned long count;
 327         int in;
 328         int port;
 329         int size;
 330 };
 331
 332 #define PT64_ROOT_MAX_LEVEL 5
 333
 334 struct rsvd_bits_validate {
 335         u64 rsvd_bits_mask[2][PT64_ROOT_MAX_LEVEL];
 336         u64 bad_mt_xwr;
 337 };
 338
 339 struct kvm_mmu_root_info {
 340         gpa_t cr3;
 341         hpa_t hpa;
 342 };
 343
 344 #define KVM_MMU_ROOT_INFO_INVALID \
 345         ((struct kvm_mmu_root_info) { .cr3 = INVALID_PAGE, .hpa = INVALID_PAGE })
 346
 347 #define KVM_MMU_NUM_PREV_ROOTS 3
 348
 349 /*
 350  * x86 supports 4 paging modes (5-level 64-bit, 4-level 64-bit, 3-level 32-bit,
 351  * and 2-level 32-bit).  The kvm_mmu structure abstracts the details of the
 352  * current mmu mode.
 353  */
 354 struct kvm_mmu {
 355         void (*set_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long root);
 356         unsigned long (*get_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 357         u64 (*get_pdptr)(struct kvm_vcpu *vcpu, int index);
 358         int (*page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u32 err,
 359                           bool prefault);
 360         void (*inject_page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 361                                   struct x86_exception *fault);
 362         gpa_t (*gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u32 access,
 363                             struct x86_exception *exception);
 364         gpa_t (*translate_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access,
 365                                struct x86_exception *exception);
 366         int (*sync_page)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 367                          struct kvm_mmu_page *sp);
 368         void (*invlpg)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, hpa_t root_hpa);
 369         void (*update_pte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp,
 370                            u64 *spte, const void *pte);
 371         hpa_t root_hpa;
 372         union kvm_mmu_page_role base_role;
 373         u8 root_level;
 374         u8 shadow_root_level;
 375         u8 ept_ad;
 376         bool direct_map;
 377         struct kvm_mmu_root_info prev_roots[KVM_MMU_NUM_PREV_ROOTS];
 378
 379         /*
 380          * Bitmap; bit set = permission fault
 381          * Byte index: page fault error code [4:1]
 382          * Bit index: pte permissions in ACC_* format
 383          */
 384         u8 permissions[16];
 385
 386         /*
 387         * The pkru_mask indicates if protection key checks are needed.  It
 388         * consists of 16 domains indexed by page fault error code bits [4:1],
 389         * with PFEC.RSVD replaced by ACC_USER_MASK from the page tables.
 390         * Each domain has 2 bits which are ANDed with AD and WD from PKRU.
 391         */
 392         u32 pkru_mask;
 393
 394         u64 *pae_root;
 395         u64 *lm_root;
 396
 397         /*
 398          * check zero bits on shadow page table entries, these
 399          * bits include not only hardware reserved bits but also
 400          * the bits spte never used.
 401          */
 402         struct rsvd_bits_validate shadow_zero_check;
 403
 404         struct rsvd_bits_validate guest_rsvd_check;
 405
 406         /* Can have large pages at levels 2..last_nonleaf_level-1. */
 407         u8 last_nonleaf_level;
 408
 409         bool nx;
 410
 411         u64 pdptrs[4]; /* pae */
 412 };
 413
 414 enum pmc_type {
 415         KVM_PMC_GP = 0,
 416         KVM_PMC_FIXED,
 417 };
 418
 419 struct kvm_pmc {
 420         enum pmc_type type;
 421         u8 idx;
 422         u64 counter;
 423         u64 eventsel;
 424         struct perf_event *perf_event;
 425         struct kvm_vcpu *vcpu;
 426 };
 427
 428 struct kvm_pmu {
 429         unsigned nr_arch_gp_counters;
 430         unsigned nr_arch_fixed_counters;
 431         unsigned available_event_types;
 432         u64 fixed_ctr_ctrl;
 433         u64 global_ctrl;
 434         u64 global_status;
 435         u64 global_ovf_ctrl;
 436         u64 counter_bitmask[2];
 437         u64 global_ctrl_mask;
 438         u64 reserved_bits;
 439         u8 version;
 440         struct kvm_pmc gp_counters[INTEL_PMC_MAX_GENERIC];
 441         struct kvm_pmc fixed_counters[INTEL_PMC_MAX_FIXED];
 442         struct irq_work irq_work;
 443         u64 reprogram_pmi;
 444 };
 445
 446 struct kvm_pmu_ops;
 447
 448 enum {
 449         KVM_DEBUGREG_BP_ENABLED = 1,
 450         KVM_DEBUGREG_WONT_EXIT = 2,
 451         KVM_DEBUGREG_RELOAD = 4,
 452 };
 453
 454 struct kvm_mtrr_range {
 455         u64 base;
 456         u64 mask;
 457         struct list_head node;
 458 };
 459
 460 struct kvm_mtrr {
 461         struct kvm_mtrr_range var_ranges[KVM_NR_VAR_MTRR];
 462         mtrr_type fixed_ranges[KVM_NR_FIXED_MTRR_REGION];
 463         u64 deftype;
 464
 465         struct list_head head;
 466 };
 467
 468 /* Hyper-V SynIC timer */
 469 struct kvm_vcpu_hv_stimer {
 470         struct hrtimer timer;
 471         int index;
 472         u64 config;
 473         u64 count;
 474         u64 exp_time;
 475         struct hv_message msg;
 476         bool msg_pending;
 477 };
 478
 479 /* Hyper-V synthetic interrupt controller (SynIC)*/
 480 struct kvm_vcpu_hv_synic {
 481         u64 version;
 482         u64 control;
 483         u64 msg_page;
 484         u64 evt_page;
 485         atomic64_t sint[HV_SYNIC_SINT_COUNT];
 486         atomic_t sint_to_gsi[HV_SYNIC_SINT_COUNT];
 487         DECLARE_BITMAP(auto_eoi_bitmap, 256);
 488         DECLARE_BITMAP(vec_bitmap, 256);
 489         bool active;
 490         bool dont_zero_synic_pages;
 491 };
 492
 493 /* Hyper-V per vcpu emulation context */
 494 struct kvm_vcpu_hv {
 495         u32 vp_index;
 496         u64 hv_vapic;
 497         s64 runtime_offset;
 498         struct kvm_vcpu_hv_synic synic;
 499         struct kvm_hyperv_exit exit;
 500         struct kvm_vcpu_hv_stimer stimer[HV_SYNIC_STIMER_COUNT];
 501         DECLARE_BITMAP(stimer_pending_bitmap, HV_SYNIC_STIMER_COUNT);
 502         cpumask_t tlb_flush;
 503 };
 504
 505 struct kvm_vcpu_arch {
 506         /*
 507          * rip and regs accesses must go through
 508          * kvm_{register,rip}_{read,write} functions.
 509          */
 510         unsigned long regs[NR_VCPU_REGS];
 511         u32 regs_avail;
 512         u32 regs_dirty;
 513
 514         unsigned long cr0;
 515         unsigned long cr0_guest_owned_bits;
 516         unsigned long cr2;
 517         unsigned long cr3;
 518         unsigned long cr4;
 519         unsigned long cr4_guest_owned_bits;
 520         unsigned long cr8;
 521         u32 pkru;
 522         u32 hflags;
 523         u64 efer;
 524         u64 apic_base;
 525         struct kvm_lapic *apic;    /* kernel irqchip context */
 526         bool apicv_active;
 527         bool load_eoi_exitmap_pending;
 528         DECLARE_BITMAP(ioapic_handled_vectors, 256);
 529         unsigned long apic_attention;
 530         int32_t apic_arb_prio;
 531         int mp_state;
 532         u64 ia32_misc_enable_msr;
 533         u64 smbase;
 534         u64 smi_count;
 535         bool tpr_access_reporting;
 536         u64 ia32_xss;
 537         u64 microcode_version;
 538
 539         /*
 540          * Paging state of the vcpu
 541          *
 542          * If the vcpu runs in guest mode with two level paging this still saves
 543          * the paging mode of the l1 guest. This context is always used to
 544          * handle faults.
 545          */
 546         struct kvm_mmu *mmu;
 547
 548         /* Non-nested MMU for L1 */
 549         struct kvm_mmu root_mmu;
 550
 551         /*
 552          * Paging state of an L2 guest (used for nested npt)
 553          *
 554          * This context will save all necessary information to walk page tables
 555          * of the an L2 guest. This context is only initialized for page table
 556          * walking and not for faulting since we never handle l2 page faults on
 557          * the host.
 558          */
 559         struct kvm_mmu nested_mmu;
 560
 561         /*
 562          * Pointer to the mmu context currently used for
 563          * gva_to_gpa translations.
 564          */
 565         struct kvm_mmu *walk_mmu;
 566
 567         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_pte_list_desc_cache;
 568         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_page_cache;
 569         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_page_header_cache;
 570
 571         /*
 572          * QEMU userspace and the guest each have their own FPU state.
 573          * In vcpu_run, we switch between the user and guest FPU contexts.
 574          * While running a VCPU, the VCPU thread will have the guest FPU
 575          * context.
 576          *
 577          * Note that while the PKRU state lives inside the fpu registers,
 578          * it is switched out separately at VMENTER and VMEXIT time. The
 579          * "guest_fpu" state here contains the guest FPU context, with the
 580          * host PRKU bits.
 581          */
 582         struct fpu user_fpu;
 583         struct fpu guest_fpu;
 584
 585         u64 xcr0;
 586         u64 guest_supported_xcr0;
 587         u32 guest_xstate_size;
 588
 589         struct kvm_pio_request pio;
 590         void *pio_data;
 591
 592         u8 event_exit_inst_len;
 593
 594         struct kvm_queued_exception {
 595                 bool pending;
 596                 bool injected;
 597                 bool has_error_code;
 598                 u8 nr;
 599                 u32 error_code;
 600                 u8 nested_apf;
 601         } exception;
 602
 603         struct kvm_queued_interrupt {
 604                 bool injected;
 605                 bool soft;
 606                 u8 nr;
 607         } interrupt;
 608
 609         int halt_request; /* real mode on Intel only */
 610
 611         int cpuid_nent;
 612         struct kvm_cpuid_entry2 cpuid_entries[KVM_MAX_CPUID_ENTRIES];
 613
 614         int maxphyaddr;
 615
 616         /* emulate context */
 617
 618         struct x86_emulate_ctxt emulate_ctxt;
 619         bool emulate_regs_need_sync_to_vcpu;
 620         bool emulate_regs_need_sync_from_vcpu;
 621         int (*complete_userspace_io)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 622
 623         gpa_t time;
 624         struct pvclock_vcpu_time_info hv_clock;
 625         unsigned int hw_tsc_khz;
 626         struct gfn_to_hva_cache pv_time;
 627         bool pv_time_enabled;
 628         /* set guest stopped flag in pvclock flags field */
 629         bool pvclock_set_guest_stopped_request;
 630
 631         struct {
 632                 u64 msr_val;
 633                 u64 last_steal;
 634                 struct gfn_to_hva_cache stime;
 635                 struct kvm_steal_time steal;
 636         } st;
 637
 638         u64 tsc_offset;
 639         u64 last_guest_tsc;
 640         u64 last_host_tsc;
 641         u64 tsc_offset_adjustment;
 642         u64 this_tsc_nsec;
 643         u64 this_tsc_write;
 644         u64 this_tsc_generation;
 645         bool tsc_catchup;
 646         bool tsc_always_catchup;
 647         s8 virtual_tsc_shift;
 648         u32 virtual_tsc_mult;
 649         u32 virtual_tsc_khz;
 650         s64 ia32_tsc_adjust_msr;
 651         u64 tsc_scaling_ratio;
 652
 653         atomic_t nmi_queued;  /* unprocessed asynchronous NMIs */
 654         unsigned nmi_pending; /* NMI queued after currently running handler */
 655         bool nmi_injected;    /* Trying to inject an NMI this entry */
 656         bool smi_pending;    /* SMI queued after currently running handler */
 657
 658         struct kvm_mtrr mtrr_state;
 659         u64 pat;
 660
 661         unsigned switch_db_regs;
 662         unsigned long db[KVM_NR_DB_REGS];
 663         unsigned long dr6;
 664         unsigned long dr7;
 665         unsigned long eff_db[KVM_NR_DB_REGS];
 666         unsigned long guest_debug_dr7;
 667         u64 msr_platform_info;
 668         u64 msr_misc_features_enables;
 669
 670         u64 mcg_cap;
 671         u64 mcg_status;
 672         u64 mcg_ctl;
 673         u64 mcg_ext_ctl;
 674         u64 *mce_banks;
 675
 676         /* Cache MMIO info */
 677         u64 mmio_gva;
 678         unsigned access;
 679         gfn_t mmio_gfn;
 680         u64 mmio_gen;
 681
 682         struct kvm_pmu pmu;
 683
 684         /* used for guest single stepping over the given code position */
 685         unsigned long singlestep_rip;
 686
 687         struct kvm_vcpu_hv hyperv;
 688
 689         cpumask_var_t wbinvd_dirty_mask;
 690
 691         unsigned long last_retry_eip;
 692         unsigned long last_retry_addr;
 693
 694         struct {
 695                 bool halted;
 696                 gfn_t gfns[roundup_pow_of_two(ASYNC_PF_PER_VCPU)];
 697                 struct gfn_to_hva_cache data;
 698                 u64 msr_val;
 699                 u32 id;
 700                 bool send_user_only;
 701                 u32 host_apf_reason;
 702                 unsigned long nested_apf_token;
 703                 bool delivery_as_pf_vmexit;
 704         } apf;
 705
 706         /* OSVW MSRs (AMD only) */
 707         struct {
 708                 u64 length;
 709                 u64 status;
 710         } osvw;
 711
 712         struct {
 713                 u64 msr_val;
 714                 struct gfn_to_hva_cache data;
 715         } pv_eoi;
 716
 717         /*
 718          * Indicate whether the access faults on its page table in guest
 719          * which is set when fix page fault and used to detect unhandeable
 720          * instruction.
 721          */
 722         bool write_fault_to_shadow_pgtable;
 723
 724         /* set at EPT violation at this point */
 725         unsigned long exit_qualification;
 726
 727         /* pv related host specific info */
 728         struct {
 729                 bool pv_unhalted;
 730         } pv;
 731
 732         int pending_ioapic_eoi;
 733         int pending_external_vector;
 734
 735         /* GPA available */
 736         bool gpa_available;
 737         gpa_t gpa_val;
 738
 739         /* be preempted when it's in kernel-mode(cpl=0) */
 740         bool preempted_in_kernel;
 741
 742         /* Flush the L1 Data cache for L1TF mitigation on VMENTER */
 743         bool l1tf_flush_l1d;
 744 };
 745
 746 struct kvm_lpage_info {
 747         int disallow_lpage;
 748 };
 749
 750 struct kvm_arch_memory_slot {
 751         struct kvm_rmap_head *rmap[KVM_NR_PAGE_SIZES];
 752         struct kvm_lpage_info *lpage_info[KVM_NR_PAGE_SIZES - 1];
 753         unsigned short *gfn_track[KVM_PAGE_TRACK_MAX];
 754 };
 755
 756 /*
 757  * We use as the mode the number of bits allocated in the LDR for the
 758  * logical processor ID.  It happens that these are all powers of two.
 759  * This makes it is very easy to detect cases where the APICs are
 760  * configured for multiple modes; in that case, we cannot use the map and
 761  * hence cannot use kvm_irq_delivery_to_apic_fast either.
 762  */
 763 #define KVM_APIC_MODE_XAPIC_CLUSTER          4
 764 #define KVM_APIC_MODE_XAPIC_FLAT             8
 765 #define KVM_APIC_MODE_X2APIC                16
 766
 767 struct kvm_apic_map {
 768         struct rcu_head rcu;
 769         u8 mode;
 770         u32 max_apic_id;
 771         union {
 772                 struct kvm_lapic *xapic_flat_map[8];
 773                 struct kvm_lapic *xapic_cluster_map[16][4];
 774         };
 775         struct kvm_lapic *phys_map[];
 776 };
 777
 778 /* Hyper-V emulation context */
 779 struct kvm_hv {
 780         struct mutex hv_lock;
 781         u64 hv_guest_os_id;
 782         u64 hv_hypercall;
 783         u64 hv_tsc_page;
 784
 785         /* Hyper-v based guest crash (NT kernel bugcheck) parameters */
 786         u64 hv_crash_param[HV_X64_MSR_CRASH_PARAMS];
 787         u64 hv_crash_ctl;
 788
 789         HV_REFERENCE_TSC_PAGE tsc_ref;
 790
 791         struct idr conn_to_evt;
 792
 793         u64 hv_reenlightenment_control;
 794         u64 hv_tsc_emulation_control;
 795         u64 hv_tsc_emulation_status;
 796
 797         /* How many vCPUs have VP index != vCPU index */
 798         atomic_t num_mismatched_vp_indexes;
 799 };
 800
 801 enum kvm_irqchip_mode {
 802         KVM_IRQCHIP_NONE,
 803         KVM_IRQCHIP_KERNEL,       /* created with KVM_CREATE_IRQCHIP */
 804         KVM_IRQCHIP_SPLIT,        /* created with KVM_CAP_SPLIT_IRQCHIP */
 805 };
 806
 807 struct kvm_arch {
 808         unsigned int n_used_mmu_pages;
 809         unsigned int n_requested_mmu_pages;
 810         unsigned int n_max_mmu_pages;
 811         unsigned int indirect_shadow_pages;
 812         unsigned long mmu_valid_gen;
 813         struct hlist_head mmu_page_hash[KVM_NUM_MMU_PAGES];
 814         /*
 815          * Hash table of struct kvm_mmu_page.
 816          */
 817         struct list_head active_mmu_pages;
 818         struct list_head zapped_obsolete_pages;
 819         struct kvm_page_track_notifier_node mmu_sp_tracker;
 820         struct kvm_page_track_notifier_head track_notifier_head;
 821
 822         struct list_head assigned_dev_head;
 823         struct iommu_domain *iommu_domain;
 824         bool iommu_noncoherent;
 825 #define __KVM_HAVE_ARCH_NONCOHERENT_DMA
 826         atomic_t noncoherent_dma_count;
 827 #define __KVM_HAVE_ARCH_ASSIGNED_DEVICE
 828         atomic_t assigned_device_count;
 829         struct kvm_pic *vpic;
 830         struct kvm_ioapic *vioapic;
 831         struct kvm_pit *vpit;
 832         atomic_t vapics_in_nmi_mode;
 833         struct mutex apic_map_lock;
 834         struct kvm_apic_map *apic_map;
 835
 836         bool apic_access_page_done;
 837
 838         gpa_t wall_clock;
 839
 840         bool mwait_in_guest;
 841         bool hlt_in_guest;
 842         bool pause_in_guest;
 843
 844         unsigned long irq_sources_bitmap;
 845         s64 kvmclock_offset;
 846         raw_spinlock_t tsc_write_lock;
 847         u64 last_tsc_nsec;
 848         u64 last_tsc_write;
 849         u32 last_tsc_khz;
 850         u64 cur_tsc_nsec;
 851         u64 cur_tsc_write;
 852         u64 cur_tsc_offset;
 853         u64 cur_tsc_generation;
 854         int nr_vcpus_matched_tsc;
 855
 856         spinlock_t pvclock_gtod_sync_lock;
 857         bool use_master_clock;
 858         u64 master_kernel_ns;
 859         u64 master_cycle_now;
 860         struct delayed_work kvmclock_update_work;
 861         struct delayed_work kvmclock_sync_work;
 862
 863         struct kvm_xen_hvm_config xen_hvm_config;
 864
 865         /* reads protected by irq_srcu, writes by irq_lock */
 866         struct hlist_head mask_notifier_list;
 867
 868         struct kvm_hv hyperv;
 869
 870         #ifdef CONFIG_KVM_MMU_AUDIT
 871         int audit_point;
 872         #endif
 873
 874         bool backwards_tsc_observed;
 875         bool boot_vcpu_runs_old_kvmclock;
 876         u32 bsp_vcpu_id;
 877
 878         u64 disabled_quirks;
 879
 880         enum kvm_irqchip_mode irqchip_mode;
 881         u8 nr_reserved_ioapic_pins;
 882
 883         bool disabled_lapic_found;
 884
 885         bool x2apic_format;
 886         bool x2apic_broadcast_quirk_disabled;
 887
 888         bool guest_can_read_msr_platform_info;
 889 };
 890
 891 struct kvm_vm_stat {
 892         ulong mmu_shadow_zapped;
 893         ulong mmu_pte_write;
 894         ulong mmu_pte_updated;
 895         ulong mmu_pde_zapped;
 896         ulong mmu_flooded;
 897         ulong mmu_recycled;
 898         ulong mmu_cache_miss;
 899         ulong mmu_unsync;
 900         ulong remote_tlb_flush;
 901         ulong lpages;
 902         ulong max_mmu_page_hash_collisions;
 903 };
 904
 905 struct kvm_vcpu_stat {
 906         u64 pf_fixed;
 907         u64 pf_guest;
 908         u64 tlb_flush;
 909         u64 invlpg;
 910
 911         u64 exits;
 912         u64 io_exits;
 913         u64 mmio_exits;
 914         u64 signal_exits;
 915         u64 irq_window_exits;
 916         u64 nmi_window_exits;
 917         u64 l1d_flush;
 918         u64 halt_exits;
 919         u64 halt_successful_poll;
 920         u64 halt_attempted_poll;
 921         u64 halt_poll_invalid;
 922         u64 halt_wakeup;
 923         u64 request_irq_exits;
 924         u64 irq_exits;
 925         u64 host_state_reload;
 926         u64 fpu_reload;
 927         u64 insn_emulation;
 928         u64 insn_emulation_fail;
 929         u64 hypercalls;
 930         u64 irq_injections;
 931         u64 nmi_injections;
 932         u64 req_event;
 933 };
 934
 935 struct x86_instruction_info;
 936
 937 struct msr_data {
 938         bool host_initiated;
 939         u32 index;
 940         u64 data;
 941 };
 942
 943 struct kvm_lapic_irq {
 944         u32 vector;
 945         u16 delivery_mode;
 946         u16 dest_mode;
 947         bool level;
 948         u16 trig_mode;
 949         u32 shorthand;
 950         u32 dest_id;
 951         bool msi_redir_hint;
 952 };
 953
 954 struct kvm_x86_ops {
 955         int (*cpu_has_kvm_support)(void);          /* __init */
 956         int (*disabled_by_bios)(void);             /* __init */
 957         int (*hardware_enable)(void);
 958         void (*hardware_disable)(void);
 959         void (*check_processor_compatibility)(void *rtn);
 960         int (*hardware_setup)(void);               /* __init */
 961         void (*hardware_unsetup)(void);            /* __exit */
 962         bool (*cpu_has_accelerated_tpr)(void);
 963         bool (*has_emulated_msr)(int index);
 964         void (*cpuid_update)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 965
 966         struct kvm *(*vm_alloc)(void);
 967         void (*vm_free)(struct kvm *);
 968         int (*vm_init)(struct kvm *kvm);
 969         void (*vm_destroy)(struct kvm *kvm);
 970
 971         /* Create, but do not attach this VCPU */
 972         struct kvm_vcpu *(*vcpu_create)(struct kvm *kvm, unsigned id);
 973         void (*vcpu_free)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 974         void (*vcpu_reset)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool init_event);
 975
 976         void (*prepare_guest_switch)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 977         void (*vcpu_load)(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu);
 978         void (*vcpu_put)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 979
 980         void (*update_bp_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 981         int (*get_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
 982         int (*set_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
 983         u64 (*get_segment_base)(struct kvm_vcpu *vcpu, int seg);
 984         void (*get_segment)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 985                             struct kvm_segment *var, int seg);
 986         int (*get_cpl)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 987         void (*set_segment)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 988                             struct kvm_segment *var, int seg);
 989         void (*get_cs_db_l_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu, int *db, int *l);
 990         void (*decache_cr0_guest_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 991         void (*decache_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 992         void (*decache_cr4_guest_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 993         void (*set_cr0)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
 994         void (*set_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
 995         int (*set_cr4)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr4);
 996         void (*set_efer)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 efer);
 997         void (*get_idt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 998         void (*set_idt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 999         void (*get_gdt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
1000         void (*set_gdt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
1001         u64 (*get_dr6)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1002         void (*set_dr6)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long value);
1003         void (*sync_dirty_debug_regs)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1004         void (*set_dr7)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long value);
1005         void (*cache_reg)(struct kvm_vcpu *vcpu, enum kvm_reg reg);
1006         unsigned long (*get_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1007         void (*set_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
1008
1009         void (*tlb_flush)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool invalidate_gpa);
1010         int  (*tlb_remote_flush)(struct kvm *kvm);
1011
1012         /*
1013          * Flush any TLB entries associated with the given GVA.
1014          * Does not need to flush GPA->HPA mappings.
1015          * Can potentially get non-canonical addresses through INVLPGs, which
1016          * the implementation may choose to ignore if appropriate.
1017          */
1018         void (*tlb_flush_gva)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr);
1019
1020         void (*run)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1021         int (*handle_exit)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1022         void (*skip_emulated_instruction)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1023         void (*set_interrupt_shadow)(struct kvm_vcpu *vcpu, int mask);
1024         u32 (*get_interrupt_shadow)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1025         void (*patch_hypercall)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1026                                 unsigned char *hypercall_addr);
1027         void (*set_irq)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1028         void (*set_nmi)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1029         void (*queue_exception)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1030         void (*cancel_injection)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1031         int (*interrupt_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1032         int (*nmi_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1033         bool (*get_nmi_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1034         void (*set_nmi_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool masked);
1035         void (*enable_nmi_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1036         void (*enable_irq_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1037         void (*update_cr8_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu, int tpr, int irr);
1038         bool (*get_enable_apicv)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1039         void (*refresh_apicv_exec_ctrl)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1040         void (*hwapic_irr_update)(struct kvm_vcpu *vcpu, int max_irr);
1041         void (*hwapic_isr_update)(struct kvm_vcpu *vcpu, int isr);
1042         bool (*guest_apic_has_interrupt)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1043         void (*load_eoi_exitmap)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 *eoi_exit_bitmap);
1044         void (*set_virtual_apic_mode)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1045         void (*set_apic_access_page_addr)(struct kvm_vcpu *vcpu, hpa_t hpa);
1046         void (*deliver_posted_interrupt)(struct kvm_vcpu *vcpu, int vector);
1047         int (*sync_pir_to_irr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1048         int (*set_tss_addr)(struct kvm *kvm, unsigned int addr);
1049         int (*set_identity_map_addr)(struct kvm *kvm, u64 ident_addr);
1050         int (*get_tdp_level)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1051         u64 (*get_mt_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn, bool is_mmio);
1052         int (*get_lpage_level)(void);
1053         bool (*rdtscp_supported)(void);
1054         bool (*invpcid_supported)(void);
1055
1056         void (*set_tdp_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
1057
1058         void (*set_supported_cpuid)(u32 func, struct kvm_cpuid_entry2 *entry);
1059
1060         bool (*has_wbinvd_exit)(void);
1061
1062         u64 (*read_l1_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1063         void (*write_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 offset);
1064
1065         void (*get_exit_info)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 *info1, u64 *info2);
1066
1067         int (*check_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1068                                struct x86_instruction_info *info,
1069                                enum x86_intercept_stage stage);
1070         void (*handle_external_intr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1071         bool (*mpx_supported)(void);
1072         bool (*xsaves_supported)(void);
1073         bool (*umip_emulated)(void);
1074
1075         int (*check_nested_events)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool external_intr);
1076         void (*request_immediate_exit)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1077
1078         void (*sched_in)(struct kvm_vcpu *kvm, int cpu);
1079
1080         /*
1081          * Arch-specific dirty logging hooks. These hooks are only supposed to
1082          * be valid if the specific arch has hardware-accelerated dirty logging
1083          * mechanism. Currently only for PML on VMX.
1084          *
1085          *  - slot_enable_log_dirty:
1086          *      called when enabling log dirty mode for the slot.
1087          *  - slot_disable_log_dirty:
1088          *      called when disabling log dirty mode for the slot.
1089          *      also called when slot is created with log dirty disabled.
1090          *  - flush_log_dirty:
1091          *      called before reporting dirty_bitmap to userspace.
1092          *  - enable_log_dirty_pt_masked:
1093          *      called when reenabling log dirty for the GFNs in the mask after
1094          *      corresponding bits are cleared in slot->dirty_bitmap.
1095          */
1096         void (*slot_enable_log_dirty)(struct kvm *kvm,
1097                                       struct kvm_memory_slot *slot);
1098         void (*slot_disable_log_dirty)(struct kvm *kvm,
1099                                        struct kvm_memory_slot *slot);
1100         void (*flush_log_dirty)(struct kvm *kvm);
1101         void (*enable_log_dirty_pt_masked)(struct kvm *kvm,
1102                                            struct kvm_memory_slot *slot,
1103                                            gfn_t offset, unsigned long mask);
1104         int (*write_log_dirty)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1105
1106         /* pmu operations of sub-arch */
1107         const struct kvm_pmu_ops *pmu_ops;
1108
1109         /*
1110          * Architecture specific hooks for vCPU blocking due to
1111          * HLT instruction.
1112          * Returns for .pre_block():
1113          *    - 0 means continue to block the vCPU.
1114          *    - 1 means we cannot block the vCPU since some event
1115          *        happens during this period, such as, 'ON' bit in
1116          *        posted-interrupts descriptor is set.
1117          */
1118         int (*pre_block)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1119         void (*post_block)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1120
1121         void (*vcpu_blocking)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1122         void (*vcpu_unblocking)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1123
1124         int (*update_pi_irte)(struct kvm *kvm, unsigned int host_irq,
1125                               uint32_t guest_irq, bool set);
1126         void (*apicv_post_state_restore)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1127
1128         int (*set_hv_timer)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 guest_deadline_tsc);
1129         void (*cancel_hv_timer)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1130
1131         void (*setup_mce)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1132
1133         int (*get_nested_state)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1134                                 struct kvm_nested_state __user *user_kvm_nested_state,
1135                                 unsigned user_data_size);
1136         int (*set_nested_state)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1137                                 struct kvm_nested_state __user *user_kvm_nested_state,
1138                                 struct kvm_nested_state *kvm_state);
1139         void (*get_vmcs12_pages)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1140
1141         int (*smi_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1142         int (*pre_enter_smm)(struct kvm_vcpu *vcpu, char *smstate);
1143         int (*pre_leave_smm)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 smbase);
1144         int (*enable_smi_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1145
1146         int (*mem_enc_op)(struct kvm *kvm, void __user *argp);
1147         int (*mem_enc_reg_region)(struct kvm *kvm, struct kvm_enc_region *argp);
1148         int (*mem_enc_unreg_region)(struct kvm *kvm, struct kvm_enc_region *argp);
1149
1150         int (*get_msr_feature)(struct kvm_msr_entry *entry);
1151 };
1152
1153 struct kvm_arch_async_pf {
1154         u32 token;
1155         gfn_t gfn;
1156         unsigned long cr3;
1157         bool direct_map;
1158 };
1159
1160 extern struct kvm_x86_ops *kvm_x86_ops;
1161
1162 #define __KVM_HAVE_ARCH_VM_ALLOC
1163 static inline struct kvm *kvm_arch_alloc_vm(void)
1164 {
1165         return kvm_x86_ops->vm_alloc();
1166 }
1167
1168 static inline void kvm_arch_free_vm(struct kvm *kvm)
1169 {
1170         return kvm_x86_ops->vm_free(kvm);
1171 }
1172
1173 #define __KVM_HAVE_ARCH_FLUSH_REMOTE_TLB
1174 static inline int kvm_arch_flush_remote_tlb(struct kvm *kvm)
1175 {
1176         if (kvm_x86_ops->tlb_remote_flush &&
1177             !kvm_x86_ops->tlb_remote_flush(kvm))
1178                 return 0;
1179         else
1180                 return -ENOTSUPP;
1181 }
1182
1183 int kvm_mmu_module_init(void);
1184 void kvm_mmu_module_exit(void);
1185
1186 void kvm_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
1187 int kvm_mmu_create(struct kvm_vcpu *vcpu);
1188 void kvm_mmu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu);
1189 void kvm_mmu_init_vm(struct kvm *kvm);
1190 void kvm_mmu_uninit_vm(struct kvm *kvm);
1191 void kvm_mmu_set_mask_ptes(u64 user_mask, u64 accessed_mask,
1192                 u64 dirty_mask, u64 nx_mask, u64 x_mask, u64 p_mask,
1193                 u64 acc_track_mask, u64 me_mask);
1194
1195 void kvm_mmu_reset_context(struct kvm_vcpu *vcpu);
1196 void kvm_mmu_slot_remove_write_access(struct kvm *kvm,
1197                                       struct kvm_memory_slot *memslot);
1198 void kvm_mmu_zap_collapsible_sptes(struct kvm *kvm,
1199                                    const struct kvm_memory_slot *memslot);
1200 void kvm_mmu_slot_leaf_clear_dirty(struct kvm *kvm,
1201                                    struct kvm_memory_slot *memslot);
1202 void kvm_mmu_slot_largepage_remove_write_access(struct kvm *kvm,
1203                                         struct kvm_memory_slot *memslot);
1204 void kvm_mmu_slot_set_dirty(struct kvm *kvm,
1205                             struct kvm_memory_slot *memslot);
1206 void kvm_mmu_clear_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
1207                                    struct kvm_memory_slot *slot,
1208                                    gfn_t gfn_offset, unsigned long mask);
1209 void kvm_mmu_zap_all(struct kvm *kvm);
1210 void kvm_mmu_invalidate_mmio_sptes(struct kvm *kvm, struct kvm_memslots *slots);
1211 unsigned int kvm_mmu_calculate_mmu_pages(struct kvm *kvm);
1212 void kvm_mmu_change_mmu_pages(struct kvm *kvm, unsigned int kvm_nr_mmu_pages);
1213
1214 int load_pdptrs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu, unsigned long cr3);
1215 bool pdptrs_changed(struct kvm_vcpu *vcpu);
1216
1217 int emulator_write_phys(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa,
1218                           const void *val, int bytes);
1219
1220 struct kvm_irq_mask_notifier {
1221         void (*func)(struct kvm_irq_mask_notifier *kimn, bool masked);
1222         int irq;
1223         struct hlist_node link;
1224 };
1225
1226 void kvm_register_irq_mask_notifier(struct kvm *kvm, int irq,
1227                                     struct kvm_irq_mask_notifier *kimn);
1228 void kvm_unregister_irq_mask_notifier(struct kvm *kvm, int irq,
1229                                       struct kvm_irq_mask_notifier *kimn);
1230 void kvm_fire_mask_notifiers(struct kvm *kvm, unsigned irqchip, unsigned pin,
1231                              bool mask);
1232
1233 extern bool tdp_enabled;
1234
1235 u64 vcpu_tsc_khz(struct kvm_vcpu *vcpu);
1236
1237 /* control of guest tsc rate supported? */
1238 extern bool kvm_has_tsc_control;
1239 /* maximum supported tsc_khz for guests */
1240 extern u32  kvm_max_guest_tsc_khz;
1241 /* number of bits of the fractional part of the TSC scaling ratio */
1242 extern u8   kvm_tsc_scaling_ratio_frac_bits;
1243 /* maximum allowed value of TSC scaling ratio */
1244 extern u64  kvm_max_tsc_scaling_ratio;
1245 /* 1ull << kvm_tsc_scaling_ratio_frac_bits */
1246 extern u64  kvm_default_tsc_scaling_ratio;
1247
1248 extern u64 kvm_mce_cap_supported;
1249
1250 enum emulation_result {
1251         EMULATE_DONE,         /* no further processing */
1252         EMULATE_USER_EXIT,    /* kvm_run ready for userspace exit */
1253         EMULATE_FAIL,         /* can't emulate this instruction */
1254 };
1255
1256 #define EMULTYPE_NO_DECODE          (1 << 0)
1257 #define EMULTYPE_TRAP_UD            (1 << 1)
1258 #define EMULTYPE_SKIP               (1 << 2)
1259 #define EMULTYPE_ALLOW_RETRY        (1 << 3)
1260 #define EMULTYPE_NO_UD_ON_FAIL      (1 << 4)
1261 #define EMULTYPE_VMWARE             (1 << 5)
1262 int kvm_emulate_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu, int emulation_type);
1263 int kvm_emulate_instruction_from_buffer(struct kvm_vcpu *vcpu,
1264                                         void *insn, int insn_len);
1265
1266 void kvm_enable_efer_bits(u64);
1267 bool kvm_valid_efer(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 efer);
1268 int kvm_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
1269 int kvm_set_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
1270
1271 struct x86_emulate_ctxt;
1272
1273 int kvm_fast_pio(struct kvm_vcpu *vcpu, int size, unsigned short port, int in);
1274 int kvm_emulate_cpuid(struct kvm_vcpu *vcpu);
1275 int kvm_emulate_halt(struct kvm_vcpu *vcpu);
1276 int kvm_vcpu_halt(struct kvm_vcpu *vcpu);
1277 int kvm_emulate_wbinvd(struct kvm_vcpu *vcpu);
1278
1279 void kvm_get_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_segment *var, int seg);
1280 int kvm_load_segment_descriptor(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 selector, int seg);
1281 void kvm_vcpu_deliver_sipi_vector(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 vector);
1282
1283 int kvm_task_switch(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 tss_selector, int idt_index,
1284                     int reason, bool has_error_code, u32 error_code);
1285
1286 int kvm_set_cr0(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
1287 int kvm_set_cr3(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
1288 int kvm_set_cr4(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr4);
1289 int kvm_set_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr8);
1290 int kvm_set_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr, unsigned long val);
1291 int kvm_get_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr, unsigned long *val);
1292 unsigned long kvm_get_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu);
1293 void kvm_lmsw(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long msw);
1294 void kvm_get_cs_db_l_bits(struct kvm_vcpu *vcpu, int *db, int *l);
1295 int kvm_set_xcr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 index, u64 xcr);
1296
1297 int kvm_get_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
1298 int kvm_set_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
1299
1300 unsigned long kvm_get_rflags(struct kvm_vcpu *vcpu);
1301 void kvm_set_rflags(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
1302 bool kvm_rdpmc(struct kvm_vcpu *vcpu);
1303
1304 void kvm_queue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr);
1305 void kvm_queue_exception_e(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, u32 error_code);
1306 void kvm_requeue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr);
1307 void kvm_requeue_exception_e(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, u32 error_code);
1308 void kvm_inject_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct x86_exception *fault);
1309 int kvm_read_guest_page_mmu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
1310                             gfn_t gfn, void *data, int offset, int len,
1311                             u32 access);
1312 bool kvm_require_cpl(struct kvm_vcpu *vcpu, int required_cpl);
1313 bool kvm_require_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr);
1314
1315 static inline int __kvm_irq_line_state(unsigned long *irq_state,
1316                                        int irq_source_id, int level)
1317 {
1318         /* Logical OR for level trig interrupt */
1319         if (level)
1320                 __set_bit(irq_source_id, irq_state);
1321         else
1322                 __clear_bit(irq_source_id, irq_state);
1323
1324         return !!(*irq_state);
1325 }
1326
1327 #define KVM_MMU_ROOT_CURRENT            BIT(0)
1328 #define KVM_MMU_ROOT_PREVIOUS(i)        BIT(1+i)
1329 #define KVM_MMU_ROOTS_ALL               (~0UL)
1330
1331 int kvm_pic_set_irq(struct kvm_pic *pic, int irq, int irq_source_id, int level);
1332 void kvm_pic_clear_all(struct kvm_pic *pic, int irq_source_id);
1333
1334 void kvm_inject_nmi(struct kvm_vcpu *vcpu);
1335
1336 int kvm_mmu_unprotect_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
1337 int kvm_mmu_unprotect_page_virt(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
1338 void __kvm_mmu_free_some_pages(struct kvm_vcpu *vcpu);
1339 int kvm_mmu_load(struct kvm_vcpu *vcpu);
1340 void kvm_mmu_unload(struct kvm_vcpu *vcpu);
1341 void kvm_mmu_sync_roots(struct kvm_vcpu *vcpu);
1342 void kvm_mmu_free_roots(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong roots_to_free);
1343 gpa_t translate_nested_gpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access,
1344                            struct x86_exception *exception);
1345 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_read(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
1346                               struct x86_exception *exception);
1347 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_fetch(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
1348                                struct x86_exception *exception);
1349 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_write(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
1350                                struct x86_exception *exception);
1351 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_system(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
1352                                 struct x86_exception *exception);
1353
1354 void kvm_vcpu_deactivate_apicv(struct kvm_vcpu *vcpu);
1355
1356 int kvm_emulate_hypercall(struct kvm_vcpu *vcpu);
1357
1358 int kvm_mmu_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u64 error_code,
1359                        void *insn, int insn_len);
1360 void kvm_mmu_invlpg(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
1361 void kvm_mmu_invpcid_gva(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, unsigned long pcid);
1362 void kvm_mmu_new_cr3(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t new_cr3, bool skip_tlb_flush);
1363
1364 void kvm_enable_tdp(void);
1365 void kvm_disable_tdp(void);
1366
1367 static inline gpa_t translate_gpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access,
1368                                   struct x86_exception *exception)
1369 {
1370         return gpa;
1371 }
1372
1373 static inline struct kvm_mmu_page *page_header(hpa_t shadow_page)
1374 {
1375         struct page *page = pfn_to_page(shadow_page >> PAGE_SHIFT);
1376
1377         return (struct kvm_mmu_page *)page_private(page);
1378 }
1379
1380 static inline u16 kvm_read_ldt(void)
1381 {
1382         u16 ldt;
1383         asm("sldt %0" : "=g"(ldt));
1384         return ldt;
1385 }
1386
1387 static inline void kvm_load_ldt(u16 sel)
1388 {
1389         asm("lldt %0" : : "rm"(sel));
1390 }
1391
1392 #ifdef CONFIG_X86_64
1393 static inline unsigned long read_msr(unsigned long msr)
1394 {
1395         u64 value;
1396
1397         rdmsrl(msr, value);
1398         return value;
1399 }
1400 #endif
1401
1402 static inline u32 get_rdx_init_val(void)
1403 {
1404         return 0x600; /* P6 family */
1405 }
1406
1407 static inline void kvm_inject_gp(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 error_code)
1408 {
1409         kvm_queue_exception_e(vcpu, GP_VECTOR, error_code);
1410 }
1411
1412 #define TSS_IOPB_BASE_OFFSET 0x66
1413 #define TSS_BASE_SIZE 0x68
1414 #define TSS_IOPB_SIZE (65536 / 8)
1415 #define TSS_REDIRECTION_SIZE (256 / 8)
1416 #define RMODE_TSS_SIZE                                                  \
1417         (TSS_BASE_SIZE + TSS_REDIRECTION_SIZE + TSS_IOPB_SIZE + 1)
1418
1419 enum {
1420         TASK_SWITCH_CALL = 0,
1421         TASK_SWITCH_IRET = 1,
1422         TASK_SWITCH_JMP = 2,
1423         TASK_SWITCH_GATE = 3,
1424 };
1425
1426 #define HF_GIF_MASK             (1 << 0)
1427 #define HF_HIF_MASK             (1 << 1)
1428 #define HF_VINTR_MASK           (1 << 2)
1429 #define HF_NMI_MASK             (1 << 3)
1430 #define HF_IRET_MASK            (1 << 4)
1431 #define HF_GUEST_MASK           (1 << 5) /* VCPU is in guest-mode */
1432 #define HF_SMM_MASK             (1 << 6)
1433 #define HF_SMM_INSIDE_NMI_MASK  (1 << 7)
1434
1435 #define __KVM_VCPU_MULTIPLE_ADDRESS_SPACE
1436 #define KVM_ADDRESS_SPACE_NUM 2
1437
1438 #define kvm_arch_vcpu_memslots_id(vcpu) ((vcpu)->arch.hflags & HF_SMM_MASK ? 1 : 0)
1439 #define kvm_memslots_for_spte_role(kvm, role) __kvm_memslots(kvm, (role).smm)
1440
1441 /*
1442  * Hardware virtualization extension instructions may fault if a
1443  * reboot turns off virtualization while processes are running.
1444  * Trap the fault and ignore the instruction if that happens.
1445  */
1446 asmlinkage void kvm_spurious_fault(void);
1447
1448 #define ____kvm_handle_fault_on_reboot(insn, cleanup_insn)      \
1449         "666: " insn "\n\t" \
1450         "668: \n\t"                           \
1451         ".pushsection .fixup, \"ax\" \n" \
1452         "667: \n\t" \
1453         cleanup_insn "\n\t"                   \
1454         "cmpb $0, kvm_rebooting \n\t"         \
1455         "jne 668b \n\t"                       \
1456         __ASM_SIZE(push) " $666b \n\t"        \
1457         "call kvm_spurious_fault \n\t"        \
1458         ".popsection \n\t" \
1459         _ASM_EXTABLE(666b, 667b)
1460
1461 #define __kvm_handle_fault_on_reboot(insn)              \
1462         ____kvm_handle_fault_on_reboot(insn, "")
1463
1464 #define KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
1465 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end);
1466 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end);
1467 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
1468 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte);
1469 int kvm_cpu_has_injectable_intr(struct kvm_vcpu *v);
1470 int kvm_cpu_has_interrupt(struct kvm_vcpu *vcpu);
1471 int kvm_arch_interrupt_allowed(struct kvm_vcpu *vcpu);
1472 int kvm_cpu_get_interrupt(struct kvm_vcpu *v);
1473 void kvm_vcpu_reset(struct kvm_vcpu *vcpu, bool init_event);
1474 void kvm_vcpu_reload_apic_access_page(struct kvm_vcpu *vcpu);
1475
1476 int kvm_pv_send_ipi(struct kvm *kvm, unsigned long ipi_bitmap_low,
1477                     unsigned long ipi_bitmap_high, u32 min,
1478                     unsigned long icr, int op_64_bit);
1479
1480 u64 kvm_get_arch_capabilities(void);
1481 void kvm_define_shared_msr(unsigned index, u32 msr);
1482 int kvm_set_shared_msr(unsigned index, u64 val, u64 mask);
1483
1484 u64 kvm_scale_tsc(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 tsc);
1485 u64 kvm_read_l1_tsc(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 host_tsc);
1486
1487 unsigned long kvm_get_linear_rip(struct kvm_vcpu *vcpu);
1488 bool kvm_is_linear_rip(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long linear_rip);
1489
1490 void kvm_make_mclock_inprogress_request(struct kvm *kvm);
1491 void kvm_make_scan_ioapic_request(struct kvm *kvm);
1492
1493 void kvm_arch_async_page_not_present(struct kvm_vcpu *vcpu,
1494                                      struct kvm_async_pf *work);
1495 void kvm_arch_async_page_present(struct kvm_vcpu *vcpu,
1496                                  struct kvm_async_pf *work);
1497 void kvm_arch_async_page_ready(struct kvm_vcpu *vcpu,
1498                                struct kvm_async_pf *work);
1499 bool kvm_arch_can_inject_async_page_present(struct kvm_vcpu *vcpu);
1500 extern bool kvm_find_async_pf_gfn(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1501
1502 int kvm_skip_emulated_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu);
1503 int kvm_complete_insn_gp(struct kvm_vcpu *vcpu, int err);
1504 void __kvm_request_immediate_exit(struct kvm_vcpu *vcpu);
1505
1506 int kvm_is_in_guest(void);
1507
1508 int __x86_set_memory_region(struct kvm *kvm, int id, gpa_t gpa, u32 size);
1509 int x86_set_memory_region(struct kvm *kvm, int id, gpa_t gpa, u32 size);
1510 bool kvm_vcpu_is_reset_bsp(struct kvm_vcpu *vcpu);
1511 bool kvm_vcpu_is_bsp(struct kvm_vcpu *vcpu);
1512
1513 bool kvm_intr_is_single_vcpu(struct kvm *kvm, struct kvm_lapic_irq *irq,
1514                              struct kvm_vcpu **dest_vcpu);
1515
1516 void kvm_set_msi_irq(struct kvm *kvm, struct kvm_kernel_irq_routing_entry *e,
1517                      struct kvm_lapic_irq *irq);
1518
1519 static inline void kvm_arch_vcpu_blocking(struct kvm_vcpu *vcpu)
1520 {
1521         if (kvm_x86_ops->vcpu_blocking)
1522                 kvm_x86_ops->vcpu_blocking(vcpu);
1523 }
1524
1525 static inline void kvm_arch_vcpu_unblocking(struct kvm_vcpu *vcpu)
1526 {
1527         if (kvm_x86_ops->vcpu_unblocking)
1528                 kvm_x86_ops->vcpu_unblocking(vcpu);
1529 }
1530
1531 static inline void kvm_arch_vcpu_block_finish(struct kvm_vcpu *vcpu) {}
1532
1533 static inline int kvm_cpu_get_apicid(int mps_cpu)
1534 {
1535 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1536         return default_cpu_present_to_apicid(mps_cpu);
1537 #else
1538         WARN_ON_ONCE(1);
1539         return BAD_APICID;
1540 #endif
1541 }
1542
1543 #define put_smstate(type, buf, offset, val)                      \
1544         *(type *)((buf) + (offset) - 0x7e00) = val
1545
1546 #endif /* _ASM_X86_KVM_HOST_H */