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         u32 hpt_order;
 241         atomic_t vcpus_running;
 242         unsigned long hpt_npte;
 243         unsigned long hpt_mask;
 244         spinlock_t slot_phys_lock;
 245         unsigned long *slot_phys[KVM_MEM_SLOTS_NUM];
 246         int slot_npages[KVM_MEM_SLOTS_NUM];
 247         unsigned short last_vcpu[NR_CPUS];
 248         struct kvmppc_vcore *vcores[KVM_MAX_VCORES];
 249         struct kvmppc_linear_info *hpt_li;
 250 #endif /* CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV */
 251 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 252         struct list_head spapr_tce_tables;
 253 #endif
 254 };
 255
 256 /*
 257  * Struct for a virtual core.
 258  * Note: entry_exit_count combines an entry count in the bottom 8 bits
 259  * and an exit count in the next 8 bits.  This is so that we can
 260  * atomically increment the entry count iff the exit count is 0
 261  * without taking the lock.
 262  */
 263 struct kvmppc_vcore {
 264         int n_runnable;
 265         int n_busy;
 266         int num_threads;
 267         int entry_exit_count;
 268         int n_woken;
 269         int nap_count;
 270         int napping_threads;
 271         u16 pcpu;
 272         u8 vcore_state;
 273         u8 in_guest;
 274         struct list_head runnable_threads;
 275         spinlock_t lock;
 276         wait_queue_head_t wq;
 277         u64 stolen_tb;
 278         u64 preempt_tb;
 279         struct kvm_vcpu *runner;
 280 };
 281
 282 #define VCORE_ENTRY_COUNT(vc)   ((vc)->entry_exit_count & 0xff)
 283 #define VCORE_EXIT_COUNT(vc)    ((vc)->entry_exit_count >> 8)
 284
 285 /* Values for vcore_state */
 286 #define VCORE_INACTIVE  0
 287 #define VCORE_RUNNING   1
 288 #define VCORE_EXITING   2
 289 #define VCORE_SLEEPING  3
 290
 291 /*
 292  * Struct used to manage memory for a virtual processor area
 293  * registered by a PAPR guest.  There are three types of area
 294  * that a guest can register.
 295  */
 296 struct kvmppc_vpa {
 297         void *pinned_addr;      /* Address in kernel linear mapping */
 298         void *pinned_end;       /* End of region */
 299         unsigned long next_gpa; /* Guest phys addr for update */
 300         unsigned long len;      /* Number of bytes required */
 301         u8 update_pending;      /* 1 => update pinned_addr from next_gpa */
 302 };
 303
 304 struct kvmppc_pte {
 305         ulong eaddr;
 306         u64 vpage;
 307         ulong raddr;
 308         bool may_read           : 1;
 309         bool may_write          : 1;
 310         bool may_execute        : 1;
 311 };
 312
 313 struct kvmppc_mmu {
 314         /* book3s_64 only */
 315         void (*slbmte)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 rb, u64 rs);
 316         u64  (*slbmfee)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
 317         u64  (*slbmfev)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
 318         void (*slbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
 319         void (*slbia)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 320         /* book3s */
 321         void (*mtsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum, ulong value);
 322         u32  (*mfsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum);
 323         int  (*xlate)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, struct kvmppc_pte *pte, bool data);
 324         void (*reset_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 325         void (*tlbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong addr, bool large);
 326         int  (*esid_to_vsid)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong esid, u64 *vsid);
 327         u64  (*ea_to_vp)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, bool data);
 328         bool (*is_dcbz32)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 329 };
 330
 331 struct kvmppc_slb {
 332         u64 esid;
 333         u64 vsid;
 334         u64 orige;
 335         u64 origv;
 336         bool valid      : 1;
 337         bool Ks         : 1;
 338         bool Kp         : 1;
 339         bool nx         : 1;
 340         bool large      : 1;    /* PTEs are 16MB */
 341         bool tb         : 1;    /* 1TB segment */
 342         bool class      : 1;
 343 };
 344
 345 struct kvm_vcpu_arch {
 346         ulong host_stack;
 347         u32 host_pid;
 348 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 349         struct kvmppc_slb slb[64];
 350         int slb_max;            /* 1 + index of last valid entry in slb[] */
 351         int slb_nr;             /* total number of entries in SLB */
 352         struct kvmppc_mmu mmu;
 353 #endif
 354
 355         ulong gpr[32];
 356
 357         u64 fpr[32];
 358         u64 fpscr;
 359
 360 #ifdef CONFIG_SPE
 361         ulong evr[32];
 362         ulong spefscr;
 363         ulong host_spefscr;
 364         u64 acc;
 365 #endif
 366 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
 367         vector128 vr[32];
 368         vector128 vscr;
 369 #endif
 370
 371 #ifdef CONFIG_VSX
 372         u64 vsr[64];
 373 #endif
 374
 375 #ifdef CONFIG_KVM_BOOKE_HV
 376         u32 host_mas4;
 377         u32 host_mas6;
 378         u32 shadow_epcr;
 379         u32 epcr;
 380         u32 shadow_msrp;
 381         u32 eplc;
 382         u32 epsc;
 383         u32 oldpir;
 384 #endif
 385
 386 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 387         /* For Gekko paired singles */
 388         u32 qpr[32];
 389 #endif
 390
 391         ulong pc;
 392         ulong ctr;
 393         ulong lr;
 394
 395         ulong xer;
 396         u32 cr;
 397
 398 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 399         ulong hflags;
 400         ulong guest_owned_ext;
 401         ulong purr;
 402         ulong spurr;
 403         ulong dscr;
 404         ulong amr;
 405         ulong uamor;
 406         u32 ctrl;
 407         ulong dabr;
 408 #endif
 409         u32 vrsave; /* also USPRG0 */
 410         u32 mmucr;
 411         /* shadow_msr is unused for BookE HV */
 412         ulong shadow_msr;
 413         ulong csrr0;
 414         ulong csrr1;
 415         ulong dsrr0;
 416         ulong dsrr1;
 417         ulong mcsrr0;
 418         ulong mcsrr1;
 419         ulong mcsr;
 420         u32 dec;
 421 #ifdef CONFIG_BOOKE
 422         u32 decar;
 423 #endif
 424         u32 tbl;
 425         u32 tbu;
 426         u32 tcr;
 427         ulong tsr; /* we need to perform set/clr_bits() which requires ulong */
 428         u32 ivor[64];
 429         ulong ivpr;
 430         u32 pvr;
 431
 432         u32 shadow_pid;
 433         u32 shadow_pid1;
 434         u32 pid;
 435         u32 swap_pid;
 436
 437         u32 ccr0;
 438         u32 ccr1;
 439         u32 dbcr0;
 440         u32 dbcr1;
 441         u32 dbsr;
 442
 443         u64 mmcr[3];
 444         u32 pmc[8];
 445
 446 #ifdef CONFIG_KVM_EXIT_TIMING
 447         struct mutex exit_timing_lock;
 448         struct kvmppc_exit_timing timing_exit;
 449         struct kvmppc_exit_timing timing_last_enter;
 450         u32 last_exit_type;
 451         u32 timing_count_type[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 452         u64 timing_sum_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 453         u64 timing_sum_quad_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 454         u64 timing_min_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 455         u64 timing_max_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 456         u64 timing_last_exit;
 457         struct dentry *debugfs_exit_timing;
 458 #endif
 459
 460 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 461         ulong fault_dar;
 462         u32 fault_dsisr;
 463 #endif
 464
 465 #ifdef CONFIG_BOOKE
 466         ulong fault_dear;
 467         ulong fault_esr;
 468         ulong queued_dear;
 469         ulong queued_esr;
 470         u32 tlbcfg[4];
 471         u32 mmucfg;
 472         u32 epr;
 473 #endif
 474         gpa_t paddr_accessed;
 475         gva_t vaddr_accessed;
 476
 477         u8 io_gpr; /* GPR used as IO source/target */
 478         u8 mmio_is_bigendian;
 479         u8 mmio_sign_extend;
 480         u8 dcr_needed;
 481         u8 dcr_is_write;
 482         u8 osi_needed;
 483         u8 osi_enabled;
 484         u8 papr_enabled;
 485         u8 sane;
 486         u8 cpu_type;
 487         u8 hcall_needed;
 488
 489         u32 cpr0_cfgaddr; /* holds the last set cpr0_cfgaddr */
 490
 491         struct hrtimer dec_timer;
 492         struct tasklet_struct tasklet;
 493         u64 dec_jiffies;
 494         u64 dec_expires;
 495         unsigned long pending_exceptions;
 496         u16 last_cpu;
 497         u8 ceded;
 498         u8 prodded;
 499         u32 last_inst;
 500
 501         wait_queue_head_t *wqp;
 502         struct kvmppc_vcore *vcore;
 503         int ret;
 504         int trap;
 505         int state;
 506         int ptid;
 507         bool timer_running;
 508         wait_queue_head_t cpu_run;
 509
 510         struct kvm_vcpu_arch_shared *shared;
 511         unsigned long magic_page_pa; /* phys addr to map the magic page to */
 512         unsigned long magic_page_ea; /* effect. addr to map the magic page to */
 513
 514 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
 515         struct kvm_vcpu_arch_shared shregs;
 516
 517         unsigned long pgfault_addr;
 518         long pgfault_index;
 519         unsigned long pgfault_hpte[2];
 520
 521         struct list_head run_list;
 522         struct task_struct *run_task;
 523         struct kvm_run *kvm_run;
 524         pgd_t *pgdir;
 525
 526         spinlock_t vpa_update_lock;
 527         struct kvmppc_vpa vpa;
 528         struct kvmppc_vpa dtl;
 529         struct dtl_entry *dtl_ptr;
 530         unsigned long dtl_index;
 531         u64 stolen_logged;
 532         struct kvmppc_vpa slb_shadow;
 533 #endif
 534 };
 535
 536 /* Values for vcpu->arch.state */
 537 #define KVMPPC_VCPU_STOPPED             0
 538 #define KVMPPC_VCPU_BUSY_IN_HOST        1
 539 #define KVMPPC_VCPU_RUNNABLE            2
 540
 541 /* Values for vcpu->arch.io_gpr */
 542 #define KVM_MMIO_REG_MASK       0x001f
 543 #define KVM_MMIO_REG_EXT_MASK   0xffe0
 544 #define KVM_MMIO_REG_GPR        0x0000
 545 #define KVM_MMIO_REG_FPR        0x0020
 546 #define KVM_MMIO_REG_QPR        0x0040
 547 #define KVM_MMIO_REG_FQPR       0x0060
 548
 549 #define __KVM_HAVE_ARCH_WQP
 550
 551 #endif /* __POWERPC_KVM_HOST_H__ */