93a2671a57cf2dc7354729c6c3b6687d1722b368
[platform/kernel/linux-starfive.git] / arch / x86 / include / asm / kvm_host.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
2 /*
3  * Kernel-based Virtual Machine driver for Linux
4  *
5  * This header defines architecture specific interfaces, x86 version
6  */
7
8 #ifndef _ASM_X86_KVM_HOST_H
9 #define _ASM_X86_KVM_HOST_H
10
11 #include <linux/types.h>
12 #include <linux/mm.h>
13 #include <linux/mmu_notifier.h>
14 #include <linux/tracepoint.h>
15 #include <linux/cpumask.h>
16 #include <linux/irq_work.h>
17 #include <linux/irq.h>
18 #include <linux/workqueue.h>
19
20 #include <linux/kvm.h>
21 #include <linux/kvm_para.h>
22 #include <linux/kvm_types.h>
23 #include <linux/perf_event.h>
24 #include <linux/pvclock_gtod.h>
25 #include <linux/clocksource.h>
26 #include <linux/irqbypass.h>
27 #include <linux/hyperv.h>
28
29 #include <asm/apic.h>
30 #include <asm/pvclock-abi.h>
31 #include <asm/desc.h>
32 #include <asm/mtrr.h>
33 #include <asm/msr-index.h>
34 #include <asm/asm.h>
35 #include <asm/kvm_page_track.h>
36 #include <asm/kvm_vcpu_regs.h>
37 #include <asm/hyperv-tlfs.h>
38
39 #define __KVM_HAVE_ARCH_VCPU_DEBUGFS
40
41 #define KVM_MAX_VCPUS 1024
42
43 /*
44  * In x86, the VCPU ID corresponds to the APIC ID, and APIC IDs
45  * might be larger than the actual number of VCPUs because the
46  * APIC ID encodes CPU topology information.
47  *
48  * In the worst case, we'll need less than one extra bit for the
49  * Core ID, and less than one extra bit for the Package (Die) ID,
50  * so ratio of 4 should be enough.
51  */
52 #define KVM_VCPU_ID_RATIO 4
53 #define KVM_MAX_VCPU_IDS (KVM_MAX_VCPUS * KVM_VCPU_ID_RATIO)
54
55 /* memory slots that are not exposed to userspace */
56 #define KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS 3
57
58 #define KVM_HALT_POLL_NS_DEFAULT 200000
59
60 #define KVM_IRQCHIP_NUM_PINS  KVM_IOAPIC_NUM_PINS
61
62 #define KVM_DIRTY_LOG_MANUAL_CAPS   (KVM_DIRTY_LOG_MANUAL_PROTECT_ENABLE | \
63                                         KVM_DIRTY_LOG_INITIALLY_SET)
64
65 #define KVM_BUS_LOCK_DETECTION_VALID_MODE       (KVM_BUS_LOCK_DETECTION_OFF | \
66                                                  KVM_BUS_LOCK_DETECTION_EXIT)
67
68 /* x86-specific vcpu->requests bit members */
69 #define KVM_REQ_MIGRATE_TIMER           KVM_ARCH_REQ(0)
70 #define KVM_REQ_REPORT_TPR_ACCESS       KVM_ARCH_REQ(1)
71 #define KVM_REQ_TRIPLE_FAULT            KVM_ARCH_REQ(2)
72 #define KVM_REQ_MMU_SYNC                KVM_ARCH_REQ(3)
73 #define KVM_REQ_CLOCK_UPDATE            KVM_ARCH_REQ(4)
74 #define KVM_REQ_LOAD_MMU_PGD            KVM_ARCH_REQ(5)
75 #define KVM_REQ_EVENT                   KVM_ARCH_REQ(6)
76 #define KVM_REQ_APF_HALT                KVM_ARCH_REQ(7)
77 #define KVM_REQ_STEAL_UPDATE            KVM_ARCH_REQ(8)
78 #define KVM_REQ_NMI                     KVM_ARCH_REQ(9)
79 #define KVM_REQ_PMU                     KVM_ARCH_REQ(10)
80 #define KVM_REQ_PMI                     KVM_ARCH_REQ(11)
81 #define KVM_REQ_SMI                     KVM_ARCH_REQ(12)
82 #define KVM_REQ_MASTERCLOCK_UPDATE      KVM_ARCH_REQ(13)
83 #define KVM_REQ_MCLOCK_INPROGRESS \
84         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(14, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
85 #define KVM_REQ_SCAN_IOAPIC \
86         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(15, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
87 #define KVM_REQ_GLOBAL_CLOCK_UPDATE     KVM_ARCH_REQ(16)
88 #define KVM_REQ_APIC_PAGE_RELOAD \
89         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(17, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
90 #define KVM_REQ_HV_CRASH                KVM_ARCH_REQ(18)
91 #define KVM_REQ_IOAPIC_EOI_EXIT         KVM_ARCH_REQ(19)
92 #define KVM_REQ_HV_RESET                KVM_ARCH_REQ(20)
93 #define KVM_REQ_HV_EXIT                 KVM_ARCH_REQ(21)
94 #define KVM_REQ_HV_STIMER               KVM_ARCH_REQ(22)
95 #define KVM_REQ_LOAD_EOI_EXITMAP        KVM_ARCH_REQ(23)
96 #define KVM_REQ_GET_NESTED_STATE_PAGES  KVM_ARCH_REQ(24)
97 #define KVM_REQ_APICV_UPDATE \
98         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(25, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
99 #define KVM_REQ_TLB_FLUSH_CURRENT       KVM_ARCH_REQ(26)
100 #define KVM_REQ_TLB_FLUSH_GUEST \
101         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(27, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
102 #define KVM_REQ_APF_READY               KVM_ARCH_REQ(28)
103 #define KVM_REQ_MSR_FILTER_CHANGED      KVM_ARCH_REQ(29)
104 #define KVM_REQ_UPDATE_CPU_DIRTY_LOGGING \
105         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(30, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
106 #define KVM_REQ_MMU_FREE_OBSOLETE_ROOTS \
107         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(31, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
108
109 #define CR0_RESERVED_BITS                                               \
110         (~(unsigned long)(X86_CR0_PE | X86_CR0_MP | X86_CR0_EM | X86_CR0_TS \
111                           | X86_CR0_ET | X86_CR0_NE | X86_CR0_WP | X86_CR0_AM \
112                           | X86_CR0_NW | X86_CR0_CD | X86_CR0_PG))
113
114 #define CR4_RESERVED_BITS                                               \
115         (~(unsigned long)(X86_CR4_VME | X86_CR4_PVI | X86_CR4_TSD | X86_CR4_DE\
116                           | X86_CR4_PSE | X86_CR4_PAE | X86_CR4_MCE     \
117                           | X86_CR4_PGE | X86_CR4_PCE | X86_CR4_OSFXSR | X86_CR4_PCIDE \
118                           | X86_CR4_OSXSAVE | X86_CR4_SMEP | X86_CR4_FSGSBASE \
119                           | X86_CR4_OSXMMEXCPT | X86_CR4_LA57 | X86_CR4_VMXE \
120                           | X86_CR4_SMAP | X86_CR4_PKE | X86_CR4_UMIP))
121
122 #define CR8_RESERVED_BITS (~(unsigned long)X86_CR8_TPR)
123
124
125
126 #define INVALID_PAGE (~(hpa_t)0)
127 #define VALID_PAGE(x) ((x) != INVALID_PAGE)
128
129 #define UNMAPPED_GVA (~(gpa_t)0)
130 #define INVALID_GPA (~(gpa_t)0)
131
132 /* KVM Hugepage definitions for x86 */
133 #define KVM_MAX_HUGEPAGE_LEVEL  PG_LEVEL_1G
134 #define KVM_NR_PAGE_SIZES       (KVM_MAX_HUGEPAGE_LEVEL - PG_LEVEL_4K + 1)
135 #define KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x)  (((x) - 1) * 9)
136 #define KVM_HPAGE_SHIFT(x)      (PAGE_SHIFT + KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x))
137 #define KVM_HPAGE_SIZE(x)       (1UL << KVM_HPAGE_SHIFT(x))
138 #define KVM_HPAGE_MASK(x)       (~(KVM_HPAGE_SIZE(x) - 1))
139 #define KVM_PAGES_PER_HPAGE(x)  (KVM_HPAGE_SIZE(x) / PAGE_SIZE)
140
141 #define KVM_MEMSLOT_PAGES_TO_MMU_PAGES_RATIO 50
142 #define KVM_MIN_ALLOC_MMU_PAGES 64UL
143 #define KVM_MMU_HASH_SHIFT 12
144 #define KVM_NUM_MMU_PAGES (1 << KVM_MMU_HASH_SHIFT)
145 #define KVM_MIN_FREE_MMU_PAGES 5
146 #define KVM_REFILL_PAGES 25
147 #define KVM_MAX_CPUID_ENTRIES 256
148 #define KVM_NR_FIXED_MTRR_REGION 88
149 #define KVM_NR_VAR_MTRR 8
150
151 #define ASYNC_PF_PER_VCPU 64
152
153 enum kvm_reg {
154         VCPU_REGS_RAX = __VCPU_REGS_RAX,
155         VCPU_REGS_RCX = __VCPU_REGS_RCX,
156         VCPU_REGS_RDX = __VCPU_REGS_RDX,
157         VCPU_REGS_RBX = __VCPU_REGS_RBX,
158         VCPU_REGS_RSP = __VCPU_REGS_RSP,
159         VCPU_REGS_RBP = __VCPU_REGS_RBP,
160         VCPU_REGS_RSI = __VCPU_REGS_RSI,
161         VCPU_REGS_RDI = __VCPU_REGS_RDI,
162 #ifdef CONFIG_X86_64
163         VCPU_REGS_R8  = __VCPU_REGS_R8,
164         VCPU_REGS_R9  = __VCPU_REGS_R9,
165         VCPU_REGS_R10 = __VCPU_REGS_R10,
166         VCPU_REGS_R11 = __VCPU_REGS_R11,
167         VCPU_REGS_R12 = __VCPU_REGS_R12,
168         VCPU_REGS_R13 = __VCPU_REGS_R13,
169         VCPU_REGS_R14 = __VCPU_REGS_R14,
170         VCPU_REGS_R15 = __VCPU_REGS_R15,
171 #endif
172         VCPU_REGS_RIP,
173         NR_VCPU_REGS,
174
175         VCPU_EXREG_PDPTR = NR_VCPU_REGS,
176         VCPU_EXREG_CR0,
177         VCPU_EXREG_CR3,
178         VCPU_EXREG_CR4,
179         VCPU_EXREG_RFLAGS,
180         VCPU_EXREG_SEGMENTS,
181         VCPU_EXREG_EXIT_INFO_1,
182         VCPU_EXREG_EXIT_INFO_2,
183 };
184
185 enum {
186         VCPU_SREG_ES,
187         VCPU_SREG_CS,
188         VCPU_SREG_SS,
189         VCPU_SREG_DS,
190         VCPU_SREG_FS,
191         VCPU_SREG_GS,
192         VCPU_SREG_TR,
193         VCPU_SREG_LDTR,
194 };
195
196 enum exit_fastpath_completion {
197         EXIT_FASTPATH_NONE,
198         EXIT_FASTPATH_REENTER_GUEST,
199         EXIT_FASTPATH_EXIT_HANDLED,
200 };
201 typedef enum exit_fastpath_completion fastpath_t;
202
203 struct x86_emulate_ctxt;
204 struct x86_exception;
205 enum x86_intercept;
206 enum x86_intercept_stage;
207
208 #define KVM_NR_DB_REGS  4
209
210 #define DR6_BUS_LOCK   (1 << 11)
211 #define DR6_BD          (1 << 13)
212 #define DR6_BS          (1 << 14)
213 #define DR6_BT          (1 << 15)
214 #define DR6_RTM         (1 << 16)
215 /*
216  * DR6_ACTIVE_LOW combines fixed-1 and active-low bits.
217  * We can regard all the bits in DR6_FIXED_1 as active_low bits;
218  * they will never be 0 for now, but when they are defined
219  * in the future it will require no code change.
220  *
221  * DR6_ACTIVE_LOW is also used as the init/reset value for DR6.
222  */
223 #define DR6_ACTIVE_LOW  0xffff0ff0
224 #define DR6_VOLATILE    0x0001e80f
225 #define DR6_FIXED_1     (DR6_ACTIVE_LOW & ~DR6_VOLATILE)
226
227 #define DR7_BP_EN_MASK  0x000000ff
228 #define DR7_GE          (1 << 9)
229 #define DR7_GD          (1 << 13)
230 #define DR7_FIXED_1     0x00000400
231 #define DR7_VOLATILE    0xffff2bff
232
233 #define KVM_GUESTDBG_VALID_MASK \
234         (KVM_GUESTDBG_ENABLE | \
235         KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP | \
236         KVM_GUESTDBG_USE_HW_BP | \
237         KVM_GUESTDBG_USE_SW_BP | \
238         KVM_GUESTDBG_INJECT_BP | \
239         KVM_GUESTDBG_INJECT_DB | \
240         KVM_GUESTDBG_BLOCKIRQ)
241
242
243 #define PFERR_PRESENT_BIT 0
244 #define PFERR_WRITE_BIT 1
245 #define PFERR_USER_BIT 2
246 #define PFERR_RSVD_BIT 3
247 #define PFERR_FETCH_BIT 4
248 #define PFERR_PK_BIT 5
249 #define PFERR_SGX_BIT 15
250 #define PFERR_GUEST_FINAL_BIT 32
251 #define PFERR_GUEST_PAGE_BIT 33
252 #define PFERR_IMPLICIT_ACCESS_BIT 48
253
254 #define PFERR_PRESENT_MASK (1U << PFERR_PRESENT_BIT)
255 #define PFERR_WRITE_MASK (1U << PFERR_WRITE_BIT)
256 #define PFERR_USER_MASK (1U << PFERR_USER_BIT)
257 #define PFERR_RSVD_MASK (1U << PFERR_RSVD_BIT)
258 #define PFERR_FETCH_MASK (1U << PFERR_FETCH_BIT)
259 #define PFERR_PK_MASK (1U << PFERR_PK_BIT)
260 #define PFERR_SGX_MASK (1U << PFERR_SGX_BIT)
261 #define PFERR_GUEST_FINAL_MASK (1ULL << PFERR_GUEST_FINAL_BIT)
262 #define PFERR_GUEST_PAGE_MASK (1ULL << PFERR_GUEST_PAGE_BIT)
263 #define PFERR_IMPLICIT_ACCESS (1ULL << PFERR_IMPLICIT_ACCESS_BIT)
264
265 #define PFERR_NESTED_GUEST_PAGE (PFERR_GUEST_PAGE_MASK |        \
266                                  PFERR_WRITE_MASK |             \
267                                  PFERR_PRESENT_MASK)
268
269 /* apic attention bits */
270 #define KVM_APIC_CHECK_VAPIC    0
271 /*
272  * The following bit is set with PV-EOI, unset on EOI.
273  * We detect PV-EOI changes by guest by comparing
274  * this bit with PV-EOI in guest memory.
275  * See the implementation in apic_update_pv_eoi.
276  */
277 #define KVM_APIC_PV_EOI_PENDING 1
278
279 struct kvm_kernel_irq_routing_entry;
280
281 /*
282  * kvm_mmu_page_role tracks the properties of a shadow page (where shadow page
283  * also includes TDP pages) to determine whether or not a page can be used in
284  * the given MMU context.  This is a subset of the overall kvm_mmu_role to
285  * minimize the size of kvm_memory_slot.arch.gfn_track, i.e. allows allocating
286  * 2 bytes per gfn instead of 4 bytes per gfn.
287  *
288  * Indirect upper-level shadow pages are tracked for write-protection via
289  * gfn_track.  As above, gfn_track is a 16 bit counter, so KVM must not create
290  * more than 2^16-1 upper-level shadow pages at a single gfn, otherwise
291  * gfn_track will overflow and explosions will ensure.
292  *
293  * A unique shadow page (SP) for a gfn is created if and only if an existing SP
294  * cannot be reused.  The ability to reuse a SP is tracked by its role, which
295  * incorporates various mode bits and properties of the SP.  Roughly speaking,
296  * the number of unique SPs that can theoretically be created is 2^n, where n
297  * is the number of bits that are used to compute the role.
298  *
299  * But, even though there are 19 bits in the mask below, not all combinations
300  * of modes and flags are possible:
301  *
302  *   - invalid shadow pages are not accounted, so the bits are effectively 18
303  *
304  *   - quadrant will only be used if has_4_byte_gpte=1 (non-PAE paging);
305  *     execonly and ad_disabled are only used for nested EPT which has
306  *     has_4_byte_gpte=0.  Therefore, 2 bits are always unused.
307  *
308  *   - the 4 bits of level are effectively limited to the values 2/3/4/5,
309  *     as 4k SPs are not tracked (allowed to go unsync).  In addition non-PAE
310  *     paging has exactly one upper level, making level completely redundant
311  *     when has_4_byte_gpte=1.
312  *
313  *   - on top of this, smep_andnot_wp and smap_andnot_wp are only set if
314  *     cr0_wp=0, therefore these three bits only give rise to 5 possibilities.
315  *
316  * Therefore, the maximum number of possible upper-level shadow pages for a
317  * single gfn is a bit less than 2^13.
318  */
319 union kvm_mmu_page_role {
320         u32 word;
321         struct {
322                 unsigned level:4;
323                 unsigned has_4_byte_gpte:1;
324                 unsigned quadrant:2;
325                 unsigned direct:1;
326                 unsigned access:3;
327                 unsigned invalid:1;
328                 unsigned efer_nx:1;
329                 unsigned cr0_wp:1;
330                 unsigned smep_andnot_wp:1;
331                 unsigned smap_andnot_wp:1;
332                 unsigned ad_disabled:1;
333                 unsigned guest_mode:1;
334                 unsigned :6;
335
336                 /*
337                  * This is left at the top of the word so that
338                  * kvm_memslots_for_spte_role can extract it with a
339                  * simple shift.  While there is room, give it a whole
340                  * byte so it is also faster to load it from memory.
341                  */
342                 unsigned smm:8;
343         };
344 };
345
346 /*
347  * kvm_mmu_extended_role complements kvm_mmu_page_role, tracking properties
348  * relevant to the current MMU configuration.   When loading CR0, CR4, or EFER,
349  * including on nested transitions, if nothing in the full role changes then
350  * MMU re-configuration can be skipped. @valid bit is set on first usage so we
351  * don't treat all-zero structure as valid data.
352  *
353  * The properties that are tracked in the extended role but not the page role
354  * are for things that either (a) do not affect the validity of the shadow page
355  * or (b) are indirectly reflected in the shadow page's role.  For example,
356  * CR4.PKE only affects permission checks for software walks of the guest page
357  * tables (because KVM doesn't support Protection Keys with shadow paging), and
358  * CR0.PG, CR4.PAE, and CR4.PSE are indirectly reflected in role.level.
359  *
360  * Note, SMEP and SMAP are not redundant with sm*p_andnot_wp in the page role.
361  * If CR0.WP=1, KVM can reuse shadow pages for the guest regardless of SMEP and
362  * SMAP, but the MMU's permission checks for software walks need to be SMEP and
363  * SMAP aware regardless of CR0.WP.
364  */
365 union kvm_mmu_extended_role {
366         u32 word;
367         struct {
368                 unsigned int valid:1;
369                 unsigned int execonly:1;
370                 unsigned int cr0_pg:1;
371                 unsigned int cr4_pae:1;
372                 unsigned int cr4_pse:1;
373                 unsigned int cr4_pke:1;
374                 unsigned int cr4_smap:1;
375                 unsigned int cr4_smep:1;
376                 unsigned int cr4_la57:1;
377                 unsigned int efer_lma:1;
378         };
379 };
380
381 union kvm_mmu_role {
382         u64 as_u64;
383         struct {
384                 union kvm_mmu_page_role base;
385                 union kvm_mmu_extended_role ext;
386         };
387 };
388
389 struct kvm_rmap_head {
390         unsigned long val;
391 };
392
393 struct kvm_pio_request {
394         unsigned long linear_rip;
395         unsigned long count;
396         int in;
397         int port;
398         int size;
399 };
400
401 #define PT64_ROOT_MAX_LEVEL 5
402
403 struct rsvd_bits_validate {
404         u64 rsvd_bits_mask[2][PT64_ROOT_MAX_LEVEL];
405         u64 bad_mt_xwr;
406 };
407
408 struct kvm_mmu_root_info {
409         gpa_t pgd;
410         hpa_t hpa;
411 };
412
413 #define KVM_MMU_ROOT_INFO_INVALID \
414         ((struct kvm_mmu_root_info) { .pgd = INVALID_PAGE, .hpa = INVALID_PAGE })
415
416 #define KVM_MMU_NUM_PREV_ROOTS 3
417
418 #define KVM_HAVE_MMU_RWLOCK
419
420 struct kvm_mmu_page;
421 struct kvm_page_fault;
422
423 /*
424  * x86 supports 4 paging modes (5-level 64-bit, 4-level 64-bit, 3-level 32-bit,
425  * and 2-level 32-bit).  The kvm_mmu structure abstracts the details of the
426  * current mmu mode.
427  */
428 struct kvm_mmu {
429         unsigned long (*get_guest_pgd)(struct kvm_vcpu *vcpu);
430         u64 (*get_pdptr)(struct kvm_vcpu *vcpu, int index);
431         int (*page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_page_fault *fault);
432         void (*inject_page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu,
433                                   struct x86_exception *fault);
434         gpa_t (*gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
435                             gpa_t gva_or_gpa, u64 access,
436                             struct x86_exception *exception);
437         int (*sync_page)(struct kvm_vcpu *vcpu,
438                          struct kvm_mmu_page *sp);
439         void (*invlpg)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, hpa_t root_hpa);
440         struct kvm_mmu_root_info root;
441         union kvm_mmu_role mmu_role;
442         u8 root_level;
443         u8 shadow_root_level;
444         u8 ept_ad;
445         bool direct_map;
446         struct kvm_mmu_root_info prev_roots[KVM_MMU_NUM_PREV_ROOTS];
447
448         /*
449          * Bitmap; bit set = permission fault
450          * Byte index: page fault error code [4:1]
451          * Bit index: pte permissions in ACC_* format
452          */
453         u8 permissions[16];
454
455         /*
456         * The pkru_mask indicates if protection key checks are needed.  It
457         * consists of 16 domains indexed by page fault error code bits [4:1],
458         * with PFEC.RSVD replaced by ACC_USER_MASK from the page tables.
459         * Each domain has 2 bits which are ANDed with AD and WD from PKRU.
460         */
461         u32 pkru_mask;
462
463         u64 *pae_root;
464         u64 *pml4_root;
465         u64 *pml5_root;
466
467         /*
468          * check zero bits on shadow page table entries, these
469          * bits include not only hardware reserved bits but also
470          * the bits spte never used.
471          */
472         struct rsvd_bits_validate shadow_zero_check;
473
474         struct rsvd_bits_validate guest_rsvd_check;
475
476         u64 pdptrs[4]; /* pae */
477 };
478
479 struct kvm_tlb_range {
480         u64 start_gfn;
481         u64 pages;
482 };
483
484 enum pmc_type {
485         KVM_PMC_GP = 0,
486         KVM_PMC_FIXED,
487 };
488
489 struct kvm_pmc {
490         enum pmc_type type;
491         u8 idx;
492         u64 counter;
493         u64 eventsel;
494         struct perf_event *perf_event;
495         struct kvm_vcpu *vcpu;
496         /*
497          * eventsel value for general purpose counters,
498          * ctrl value for fixed counters.
499          */
500         u64 current_config;
501         bool is_paused;
502         bool intr;
503 };
504
505 struct kvm_pmu {
506         unsigned nr_arch_gp_counters;
507         unsigned nr_arch_fixed_counters;
508         unsigned available_event_types;
509         u64 fixed_ctr_ctrl;
510         u64 global_ctrl;
511         u64 global_status;
512         u64 counter_bitmask[2];
513         u64 global_ctrl_mask;
514         u64 global_ovf_ctrl_mask;
515         u64 reserved_bits;
516         u64 raw_event_mask;
517         u8 version;
518         struct kvm_pmc gp_counters[INTEL_PMC_MAX_GENERIC];
519         struct kvm_pmc fixed_counters[INTEL_PMC_MAX_FIXED];
520         struct irq_work irq_work;
521         DECLARE_BITMAP(reprogram_pmi, X86_PMC_IDX_MAX);
522         DECLARE_BITMAP(all_valid_pmc_idx, X86_PMC_IDX_MAX);
523         DECLARE_BITMAP(pmc_in_use, X86_PMC_IDX_MAX);
524
525         /*
526          * The gate to release perf_events not marked in
527          * pmc_in_use only once in a vcpu time slice.
528          */
529         bool need_cleanup;
530
531         /*
532          * The total number of programmed perf_events and it helps to avoid
533          * redundant check before cleanup if guest don't use vPMU at all.
534          */
535         u8 event_count;
536 };
537
538 struct kvm_pmu_ops;
539
540 enum {
541         KVM_DEBUGREG_BP_ENABLED = 1,
542         KVM_DEBUGREG_WONT_EXIT = 2,
543 };
544
545 struct kvm_mtrr_range {
546         u64 base;
547         u64 mask;
548         struct list_head node;
549 };
550
551 struct kvm_mtrr {
552         struct kvm_mtrr_range var_ranges[KVM_NR_VAR_MTRR];
553         mtrr_type fixed_ranges[KVM_NR_FIXED_MTRR_REGION];
554         u64 deftype;
555
556         struct list_head head;
557 };
558
559 /* Hyper-V SynIC timer */
560 struct kvm_vcpu_hv_stimer {
561         struct hrtimer timer;
562         int index;
563         union hv_stimer_config config;
564         u64 count;
565         u64 exp_time;
566         struct hv_message msg;
567         bool msg_pending;
568 };
569
570 /* Hyper-V synthetic interrupt controller (SynIC)*/
571 struct kvm_vcpu_hv_synic {
572         u64 version;
573         u64 control;
574         u64 msg_page;
575         u64 evt_page;
576         atomic64_t sint[HV_SYNIC_SINT_COUNT];
577         atomic_t sint_to_gsi[HV_SYNIC_SINT_COUNT];
578         DECLARE_BITMAP(auto_eoi_bitmap, 256);
579         DECLARE_BITMAP(vec_bitmap, 256);
580         bool active;
581         bool dont_zero_synic_pages;
582 };
583
584 /* Hyper-V per vcpu emulation context */
585 struct kvm_vcpu_hv {
586         struct kvm_vcpu *vcpu;
587         u32 vp_index;
588         u64 hv_vapic;
589         s64 runtime_offset;
590         struct kvm_vcpu_hv_synic synic;
591         struct kvm_hyperv_exit exit;
592         struct kvm_vcpu_hv_stimer stimer[HV_SYNIC_STIMER_COUNT];
593         DECLARE_BITMAP(stimer_pending_bitmap, HV_SYNIC_STIMER_COUNT);
594         bool enforce_cpuid;
595         struct {
596                 u32 features_eax; /* HYPERV_CPUID_FEATURES.EAX */
597                 u32 features_ebx; /* HYPERV_CPUID_FEATURES.EBX */
598                 u32 features_edx; /* HYPERV_CPUID_FEATURES.EDX */
599                 u32 enlightenments_eax; /* HYPERV_CPUID_ENLIGHTMENT_INFO.EAX */
600                 u32 enlightenments_ebx; /* HYPERV_CPUID_ENLIGHTMENT_INFO.EBX */
601                 u32 syndbg_cap_eax; /* HYPERV_CPUID_SYNDBG_PLATFORM_CAPABILITIES.EAX */
602         } cpuid_cache;
603 };
604
605 /* Xen HVM per vcpu emulation context */
606 struct kvm_vcpu_xen {
607         u64 hypercall_rip;
608         u32 current_runstate;
609         bool vcpu_info_set;
610         bool vcpu_time_info_set;
611         bool runstate_set;
612         struct gfn_to_hva_cache vcpu_info_cache;
613         struct gfn_to_hva_cache vcpu_time_info_cache;
614         struct gfn_to_hva_cache runstate_cache;
615         u64 last_steal;
616         u64 runstate_entry_time;
617         u64 runstate_times[4];
618         unsigned long evtchn_pending_sel;
619 };
620
621 struct kvm_vcpu_arch {
622         /*
623          * rip and regs accesses must go through
624          * kvm_{register,rip}_{read,write} functions.
625          */
626         unsigned long regs[NR_VCPU_REGS];
627         u32 regs_avail;
628         u32 regs_dirty;
629
630         unsigned long cr0;
631         unsigned long cr0_guest_owned_bits;
632         unsigned long cr2;
633         unsigned long cr3;
634         unsigned long cr4;
635         unsigned long cr4_guest_owned_bits;
636         unsigned long cr4_guest_rsvd_bits;
637         unsigned long cr8;
638         u32 host_pkru;
639         u32 pkru;
640         u32 hflags;
641         u64 efer;
642         u64 apic_base;
643         struct kvm_lapic *apic;    /* kernel irqchip context */
644         bool apicv_active;
645         bool load_eoi_exitmap_pending;
646         DECLARE_BITMAP(ioapic_handled_vectors, 256);
647         unsigned long apic_attention;
648         int32_t apic_arb_prio;
649         int mp_state;
650         u64 ia32_misc_enable_msr;
651         u64 smbase;
652         u64 smi_count;
653         bool tpr_access_reporting;
654         bool xsaves_enabled;
655         bool xfd_no_write_intercept;
656         u64 ia32_xss;
657         u64 microcode_version;
658         u64 arch_capabilities;
659         u64 perf_capabilities;
660
661         /*
662          * Paging state of the vcpu
663          *
664          * If the vcpu runs in guest mode with two level paging this still saves
665          * the paging mode of the l1 guest. This context is always used to
666          * handle faults.
667          */
668         struct kvm_mmu *mmu;
669
670         /* Non-nested MMU for L1 */
671         struct kvm_mmu root_mmu;
672
673         /* L1 MMU when running nested */
674         struct kvm_mmu guest_mmu;
675
676         /*
677          * Paging state of an L2 guest (used for nested npt)
678          *
679          * This context will save all necessary information to walk page tables
680          * of an L2 guest. This context is only initialized for page table
681          * walking and not for faulting since we never handle l2 page faults on
682          * the host.
683          */
684         struct kvm_mmu nested_mmu;
685
686         /*
687          * Pointer to the mmu context currently used for
688          * gva_to_gpa translations.
689          */
690         struct kvm_mmu *walk_mmu;
691
692         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_pte_list_desc_cache;
693         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_shadow_page_cache;
694         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_gfn_array_cache;
695         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_page_header_cache;
696
697         /*
698          * QEMU userspace and the guest each have their own FPU state.
699          * In vcpu_run, we switch between the user and guest FPU contexts.
700          * While running a VCPU, the VCPU thread will have the guest FPU
701          * context.
702          *
703          * Note that while the PKRU state lives inside the fpu registers,
704          * it is switched out separately at VMENTER and VMEXIT time. The
705          * "guest_fpstate" state here contains the guest FPU context, with the
706          * host PRKU bits.
707          */
708         struct fpu_guest guest_fpu;
709
710         u64 xcr0;
711
712         struct kvm_pio_request pio;
713         void *pio_data;
714         void *sev_pio_data;
715         unsigned sev_pio_count;
716
717         u8 event_exit_inst_len;
718
719         struct kvm_queued_exception {
720                 bool pending;
721                 bool injected;
722                 bool has_error_code;
723                 u8 nr;
724                 u32 error_code;
725                 unsigned long payload;
726                 bool has_payload;
727                 u8 nested_apf;
728         } exception;
729
730         struct kvm_queued_interrupt {
731                 bool injected;
732                 bool soft;
733                 u8 nr;
734         } interrupt;
735
736         int halt_request; /* real mode on Intel only */
737
738         int cpuid_nent;
739         struct kvm_cpuid_entry2 *cpuid_entries;
740         u32 kvm_cpuid_base;
741
742         u64 reserved_gpa_bits;
743         int maxphyaddr;
744
745         /* emulate context */
746
747         struct x86_emulate_ctxt *emulate_ctxt;
748         bool emulate_regs_need_sync_to_vcpu;
749         bool emulate_regs_need_sync_from_vcpu;
750         int (*complete_userspace_io)(struct kvm_vcpu *vcpu);
751
752         gpa_t time;
753         struct pvclock_vcpu_time_info hv_clock;
754         unsigned int hw_tsc_khz;
755         struct gfn_to_hva_cache pv_time;
756         bool pv_time_enabled;
757         /* set guest stopped flag in pvclock flags field */
758         bool pvclock_set_guest_stopped_request;
759
760         struct {
761                 u8 preempted;
762                 u64 msr_val;
763                 u64 last_steal;
764                 struct gfn_to_hva_cache cache;
765         } st;
766
767         u64 l1_tsc_offset;
768         u64 tsc_offset; /* current tsc offset */
769         u64 last_guest_tsc;
770         u64 last_host_tsc;
771         u64 tsc_offset_adjustment;
772         u64 this_tsc_nsec;
773         u64 this_tsc_write;
774         u64 this_tsc_generation;
775         bool tsc_catchup;
776         bool tsc_always_catchup;
777         s8 virtual_tsc_shift;
778         u32 virtual_tsc_mult;
779         u32 virtual_tsc_khz;
780         s64 ia32_tsc_adjust_msr;
781         u64 msr_ia32_power_ctl;
782         u64 l1_tsc_scaling_ratio;
783         u64 tsc_scaling_ratio; /* current scaling ratio */
784
785         atomic_t nmi_queued;  /* unprocessed asynchronous NMIs */
786         unsigned nmi_pending; /* NMI queued after currently running handler */
787         bool nmi_injected;    /* Trying to inject an NMI this entry */
788         bool smi_pending;    /* SMI queued after currently running handler */
789         u8 handling_intr_from_guest;
790
791         struct kvm_mtrr mtrr_state;
792         u64 pat;
793
794         unsigned switch_db_regs;
795         unsigned long db[KVM_NR_DB_REGS];
796         unsigned long dr6;
797         unsigned long dr7;
798         unsigned long eff_db[KVM_NR_DB_REGS];
799         unsigned long guest_debug_dr7;
800         u64 msr_platform_info;
801         u64 msr_misc_features_enables;
802
803         u64 mcg_cap;
804         u64 mcg_status;
805         u64 mcg_ctl;
806         u64 mcg_ext_ctl;
807         u64 *mce_banks;
808
809         /* Cache MMIO info */
810         u64 mmio_gva;
811         unsigned mmio_access;
812         gfn_t mmio_gfn;
813         u64 mmio_gen;
814
815         struct kvm_pmu pmu;
816
817         /* used for guest single stepping over the given code position */
818         unsigned long singlestep_rip;
819
820         bool hyperv_enabled;
821         struct kvm_vcpu_hv *hyperv;
822         struct kvm_vcpu_xen xen;
823
824         cpumask_var_t wbinvd_dirty_mask;
825
826         unsigned long last_retry_eip;
827         unsigned long last_retry_addr;
828
829         struct {
830                 bool halted;
831                 gfn_t gfns[ASYNC_PF_PER_VCPU];
832                 struct gfn_to_hva_cache data;
833                 u64 msr_en_val; /* MSR_KVM_ASYNC_PF_EN */
834                 u64 msr_int_val; /* MSR_KVM_ASYNC_PF_INT */
835                 u16 vec;
836                 u32 id;
837                 bool send_user_only;
838                 u32 host_apf_flags;
839                 unsigned long nested_apf_token;
840                 bool delivery_as_pf_vmexit;
841                 bool pageready_pending;
842         } apf;
843
844         /* OSVW MSRs (AMD only) */
845         struct {
846                 u64 length;
847                 u64 status;
848         } osvw;
849
850         struct {
851                 u64 msr_val;
852                 struct gfn_to_hva_cache data;
853         } pv_eoi;
854
855         u64 msr_kvm_poll_control;
856
857         /*
858          * Indicates the guest is trying to write a gfn that contains one or
859          * more of the PTEs used to translate the write itself, i.e. the access
860          * is changing its own translation in the guest page tables.  KVM exits
861          * to userspace if emulation of the faulting instruction fails and this
862          * flag is set, as KVM cannot make forward progress.
863          *
864          * If emulation fails for a write to guest page tables, KVM unprotects
865          * (zaps) the shadow page for the target gfn and resumes the guest to
866          * retry the non-emulatable instruction (on hardware).  Unprotecting the
867          * gfn doesn't allow forward progress for a self-changing access because
868          * doing so also zaps the translation for the gfn, i.e. retrying the
869          * instruction will hit a !PRESENT fault, which results in a new shadow
870          * page and sends KVM back to square one.
871          */
872         bool write_fault_to_shadow_pgtable;
873
874         /* set at EPT violation at this point */
875         unsigned long exit_qualification;
876
877         /* pv related host specific info */
878         struct {
879                 bool pv_unhalted;
880         } pv;
881
882         int pending_ioapic_eoi;
883         int pending_external_vector;
884
885         /* be preempted when it's in kernel-mode(cpl=0) */
886         bool preempted_in_kernel;
887
888         /* Flush the L1 Data cache for L1TF mitigation on VMENTER */
889         bool l1tf_flush_l1d;
890
891         /* Host CPU on which VM-entry was most recently attempted */
892         int last_vmentry_cpu;
893
894         /* AMD MSRC001_0015 Hardware Configuration */
895         u64 msr_hwcr;
896
897         /* pv related cpuid info */
898         struct {
899                 /*
900                  * value of the eax register in the KVM_CPUID_FEATURES CPUID
901                  * leaf.
902                  */
903                 u32 features;
904
905                 /*
906                  * indicates whether pv emulation should be disabled if features
907                  * are not present in the guest's cpuid
908                  */
909                 bool enforce;
910         } pv_cpuid;
911
912         /* Protected Guests */
913         bool guest_state_protected;
914
915         /*
916          * Set when PDPTS were loaded directly by the userspace without
917          * reading the guest memory
918          */
919         bool pdptrs_from_userspace;
920
921 #if IS_ENABLED(CONFIG_HYPERV)
922         hpa_t hv_root_tdp;
923 #endif
924 };
925
926 struct kvm_lpage_info {
927         int disallow_lpage;
928 };
929
930 struct kvm_arch_memory_slot {
931         struct kvm_rmap_head *rmap[KVM_NR_PAGE_SIZES];
932         struct kvm_lpage_info *lpage_info[KVM_NR_PAGE_SIZES - 1];
933         unsigned short *gfn_track[KVM_PAGE_TRACK_MAX];
934 };
935
936 /*
937  * We use as the mode the number of bits allocated in the LDR for the
938  * logical processor ID.  It happens that these are all powers of two.
939  * This makes it is very easy to detect cases where the APICs are
940  * configured for multiple modes; in that case, we cannot use the map and
941  * hence cannot use kvm_irq_delivery_to_apic_fast either.
942  */
943 #define KVM_APIC_MODE_XAPIC_CLUSTER          4
944 #define KVM_APIC_MODE_XAPIC_FLAT             8
945 #define KVM_APIC_MODE_X2APIC                16
946
947 struct kvm_apic_map {
948         struct rcu_head rcu;
949         u8 mode;
950         u32 max_apic_id;
951         union {
952                 struct kvm_lapic *xapic_flat_map[8];
953                 struct kvm_lapic *xapic_cluster_map[16][4];
954         };
955         struct kvm_lapic *phys_map[];
956 };
957
958 /* Hyper-V synthetic debugger (SynDbg)*/
959 struct kvm_hv_syndbg {
960         struct {
961                 u64 control;
962                 u64 status;
963                 u64 send_page;
964                 u64 recv_page;
965                 u64 pending_page;
966         } control;
967         u64 options;
968 };
969
970 /* Current state of Hyper-V TSC page clocksource */
971 enum hv_tsc_page_status {
972         /* TSC page was not set up or disabled */
973         HV_TSC_PAGE_UNSET = 0,
974         /* TSC page MSR was written by the guest, update pending */
975         HV_TSC_PAGE_GUEST_CHANGED,
976         /* TSC page MSR was written by KVM userspace, update pending */
977         HV_TSC_PAGE_HOST_CHANGED,
978         /* TSC page was properly set up and is currently active  */
979         HV_TSC_PAGE_SET,
980         /* TSC page is currently being updated and therefore is inactive */
981         HV_TSC_PAGE_UPDATING,
982         /* TSC page was set up with an inaccessible GPA */
983         HV_TSC_PAGE_BROKEN,
984 };
985
986 /* Hyper-V emulation context */
987 struct kvm_hv {
988         struct mutex hv_lock;
989         u64 hv_guest_os_id;
990         u64 hv_hypercall;
991         u64 hv_tsc_page;
992         enum hv_tsc_page_status hv_tsc_page_status;
993
994         /* Hyper-v based guest crash (NT kernel bugcheck) parameters */
995         u64 hv_crash_param[HV_X64_MSR_CRASH_PARAMS];
996         u64 hv_crash_ctl;
997
998         struct ms_hyperv_tsc_page tsc_ref;
999
1000         struct idr conn_to_evt;
1001
1002         u64 hv_reenlightenment_control;
1003         u64 hv_tsc_emulation_control;
1004         u64 hv_tsc_emulation_status;
1005
1006         /* How many vCPUs have VP index != vCPU index */
1007         atomic_t num_mismatched_vp_indexes;
1008
1009         /*
1010          * How many SynICs use 'AutoEOI' feature
1011          * (protected by arch.apicv_update_lock)
1012          */
1013         unsigned int synic_auto_eoi_used;
1014
1015         struct hv_partition_assist_pg *hv_pa_pg;
1016         struct kvm_hv_syndbg hv_syndbg;
1017 };
1018
1019 struct msr_bitmap_range {
1020         u32 flags;
1021         u32 nmsrs;
1022         u32 base;
1023         unsigned long *bitmap;
1024 };
1025
1026 /* Xen emulation context */
1027 struct kvm_xen {
1028         bool long_mode;
1029         u8 upcall_vector;
1030         struct gfn_to_pfn_cache shinfo_cache;
1031 };
1032
1033 enum kvm_irqchip_mode {
1034         KVM_IRQCHIP_NONE,
1035         KVM_IRQCHIP_KERNEL,       /* created with KVM_CREATE_IRQCHIP */
1036         KVM_IRQCHIP_SPLIT,        /* created with KVM_CAP_SPLIT_IRQCHIP */
1037 };
1038
1039 struct kvm_x86_msr_filter {
1040         u8 count;
1041         bool default_allow:1;
1042         struct msr_bitmap_range ranges[16];
1043 };
1044
1045 enum kvm_apicv_inhibit {
1046         APICV_INHIBIT_REASON_DISABLE,
1047         APICV_INHIBIT_REASON_HYPERV,
1048         APICV_INHIBIT_REASON_NESTED,
1049         APICV_INHIBIT_REASON_IRQWIN,
1050         APICV_INHIBIT_REASON_PIT_REINJ,
1051         APICV_INHIBIT_REASON_X2APIC,
1052         APICV_INHIBIT_REASON_BLOCKIRQ,
1053         APICV_INHIBIT_REASON_ABSENT,
1054 };
1055
1056 struct kvm_arch {
1057         unsigned long n_used_mmu_pages;
1058         unsigned long n_requested_mmu_pages;
1059         unsigned long n_max_mmu_pages;
1060         unsigned int indirect_shadow_pages;
1061         u8 mmu_valid_gen;
1062         struct hlist_head mmu_page_hash[KVM_NUM_MMU_PAGES];
1063         struct list_head active_mmu_pages;
1064         struct list_head zapped_obsolete_pages;
1065         struct list_head lpage_disallowed_mmu_pages;
1066         struct kvm_page_track_notifier_node mmu_sp_tracker;
1067         struct kvm_page_track_notifier_head track_notifier_head;
1068         /*
1069          * Protects marking pages unsync during page faults, as TDP MMU page
1070          * faults only take mmu_lock for read.  For simplicity, the unsync
1071          * pages lock is always taken when marking pages unsync regardless of
1072          * whether mmu_lock is held for read or write.
1073          */
1074         spinlock_t mmu_unsync_pages_lock;
1075
1076         struct list_head assigned_dev_head;
1077         struct iommu_domain *iommu_domain;
1078         bool iommu_noncoherent;
1079 #define __KVM_HAVE_ARCH_NONCOHERENT_DMA
1080         atomic_t noncoherent_dma_count;
1081 #define __KVM_HAVE_ARCH_ASSIGNED_DEVICE
1082         atomic_t assigned_device_count;
1083         struct kvm_pic *vpic;
1084         struct kvm_ioapic *vioapic;
1085         struct kvm_pit *vpit;
1086         atomic_t vapics_in_nmi_mode;
1087         struct mutex apic_map_lock;
1088         struct kvm_apic_map __rcu *apic_map;
1089         atomic_t apic_map_dirty;
1090
1091         /* Protects apic_access_memslot_enabled and apicv_inhibit_reasons */
1092         struct rw_semaphore apicv_update_lock;
1093
1094         bool apic_access_memslot_enabled;
1095         unsigned long apicv_inhibit_reasons;
1096
1097         gpa_t wall_clock;
1098
1099         bool mwait_in_guest;
1100         bool hlt_in_guest;
1101         bool pause_in_guest;
1102         bool cstate_in_guest;
1103
1104         unsigned long irq_sources_bitmap;
1105         s64 kvmclock_offset;
1106
1107         /*
1108          * This also protects nr_vcpus_matched_tsc which is read from a
1109          * preemption-disabled region, so it must be a raw spinlock.
1110          */
1111         raw_spinlock_t tsc_write_lock;
1112         u64 last_tsc_nsec;
1113         u64 last_tsc_write;
1114         u32 last_tsc_khz;
1115         u64 last_tsc_offset;
1116         u64 cur_tsc_nsec;
1117         u64 cur_tsc_write;
1118         u64 cur_tsc_offset;
1119         u64 cur_tsc_generation;
1120         int nr_vcpus_matched_tsc;
1121
1122         seqcount_raw_spinlock_t pvclock_sc;
1123         bool use_master_clock;
1124         u64 master_kernel_ns;
1125         u64 master_cycle_now;
1126         struct delayed_work kvmclock_update_work;
1127         struct delayed_work kvmclock_sync_work;
1128
1129         struct kvm_xen_hvm_config xen_hvm_config;
1130
1131         /* reads protected by irq_srcu, writes by irq_lock */
1132         struct hlist_head mask_notifier_list;
1133
1134         struct kvm_hv hyperv;
1135         struct kvm_xen xen;
1136
1137         bool backwards_tsc_observed;
1138         bool boot_vcpu_runs_old_kvmclock;
1139         u32 bsp_vcpu_id;
1140
1141         u64 disabled_quirks;
1142         int cpu_dirty_logging_count;
1143
1144         enum kvm_irqchip_mode irqchip_mode;
1145         u8 nr_reserved_ioapic_pins;
1146
1147         bool disabled_lapic_found;
1148
1149         bool x2apic_format;
1150         bool x2apic_broadcast_quirk_disabled;
1151
1152         bool guest_can_read_msr_platform_info;
1153         bool exception_payload_enabled;
1154
1155         bool bus_lock_detection_enabled;
1156         bool enable_pmu;
1157         /*
1158          * If exit_on_emulation_error is set, and the in-kernel instruction
1159          * emulator fails to emulate an instruction, allow userspace
1160          * the opportunity to look at it.
1161          */
1162         bool exit_on_emulation_error;
1163
1164         /* Deflect RDMSR and WRMSR to user space when they trigger a #GP */
1165         u32 user_space_msr_mask;
1166         struct kvm_x86_msr_filter __rcu *msr_filter;
1167
1168         u32 hypercall_exit_enabled;
1169
1170         /* Guest can access the SGX PROVISIONKEY. */
1171         bool sgx_provisioning_allowed;
1172
1173         struct kvm_pmu_event_filter __rcu *pmu_event_filter;
1174         struct task_struct *nx_lpage_recovery_thread;
1175
1176 #ifdef CONFIG_X86_64
1177         /*
1178          * Whether the TDP MMU is enabled for this VM. This contains a
1179          * snapshot of the TDP MMU module parameter from when the VM was
1180          * created and remains unchanged for the life of the VM. If this is
1181          * true, TDP MMU handler functions will run for various MMU
1182          * operations.
1183          */
1184         bool tdp_mmu_enabled;
1185
1186         /*
1187          * List of struct kvm_mmu_pages being used as roots.
1188          * All struct kvm_mmu_pages in the list should have
1189          * tdp_mmu_page set.
1190          *
1191          * For reads, this list is protected by:
1192          *      the MMU lock in read mode + RCU or
1193          *      the MMU lock in write mode
1194          *
1195          * For writes, this list is protected by:
1196          *      the MMU lock in read mode + the tdp_mmu_pages_lock or
1197          *      the MMU lock in write mode
1198          *
1199          * Roots will remain in the list until their tdp_mmu_root_count
1200          * drops to zero, at which point the thread that decremented the
1201          * count to zero should removed the root from the list and clean
1202          * it up, freeing the root after an RCU grace period.
1203          */
1204         struct list_head tdp_mmu_roots;
1205
1206         /*
1207          * List of struct kvmp_mmu_pages not being used as roots.
1208          * All struct kvm_mmu_pages in the list should have
1209          * tdp_mmu_page set and a tdp_mmu_root_count of 0.
1210          */
1211         struct list_head tdp_mmu_pages;
1212
1213         /*
1214          * Protects accesses to the following fields when the MMU lock
1215          * is held in read mode:
1216          *  - tdp_mmu_roots (above)
1217          *  - tdp_mmu_pages (above)
1218          *  - the link field of struct kvm_mmu_pages used by the TDP MMU
1219          *  - lpage_disallowed_mmu_pages
1220          *  - the lpage_disallowed_link field of struct kvm_mmu_pages used
1221          *    by the TDP MMU
1222          * It is acceptable, but not necessary, to acquire this lock when
1223          * the thread holds the MMU lock in write mode.
1224          */
1225         spinlock_t tdp_mmu_pages_lock;
1226         struct workqueue_struct *tdp_mmu_zap_wq;
1227 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1228
1229         /*
1230          * If set, at least one shadow root has been allocated. This flag
1231          * is used as one input when determining whether certain memslot
1232          * related allocations are necessary.
1233          */
1234         bool shadow_root_allocated;
1235
1236 #if IS_ENABLED(CONFIG_HYPERV)
1237         hpa_t   hv_root_tdp;
1238         spinlock_t hv_root_tdp_lock;
1239 #endif
1240 };
1241
1242 struct kvm_vm_stat {
1243         struct kvm_vm_stat_generic generic;
1244         u64 mmu_shadow_zapped;
1245         u64 mmu_pte_write;
1246         u64 mmu_pde_zapped;
1247         u64 mmu_flooded;
1248         u64 mmu_recycled;
1249         u64 mmu_cache_miss;
1250         u64 mmu_unsync;
1251         union {
1252                 struct {
1253                         atomic64_t pages_4k;
1254                         atomic64_t pages_2m;
1255                         atomic64_t pages_1g;
1256                 };
1257                 atomic64_t pages[KVM_NR_PAGE_SIZES];
1258         };
1259         u64 nx_lpage_splits;
1260         u64 max_mmu_page_hash_collisions;
1261         u64 max_mmu_rmap_size;
1262 };
1263
1264 struct kvm_vcpu_stat {
1265         struct kvm_vcpu_stat_generic generic;
1266         u64 pf_fixed;
1267         u64 pf_guest;
1268         u64 tlb_flush;
1269         u64 invlpg;
1270
1271         u64 exits;
1272         u64 io_exits;
1273         u64 mmio_exits;
1274         u64 signal_exits;
1275         u64 irq_window_exits;
1276         u64 nmi_window_exits;
1277         u64 l1d_flush;
1278         u64 halt_exits;
1279         u64 request_irq_exits;
1280         u64 irq_exits;
1281         u64 host_state_reload;
1282         u64 fpu_reload;
1283         u64 insn_emulation;
1284         u64 insn_emulation_fail;
1285         u64 hypercalls;
1286         u64 irq_injections;
1287         u64 nmi_injections;
1288         u64 req_event;
1289         u64 nested_run;
1290         u64 directed_yield_attempted;
1291         u64 directed_yield_successful;
1292         u64 guest_mode;
1293 };
1294
1295 struct x86_instruction_info;
1296
1297 struct msr_data {
1298         bool host_initiated;
1299         u32 index;
1300         u64 data;
1301 };
1302
1303 struct kvm_lapic_irq {
1304         u32 vector;
1305         u16 delivery_mode;
1306         u16 dest_mode;
1307         bool level;
1308         u16 trig_mode;
1309         u32 shorthand;
1310         u32 dest_id;
1311         bool msi_redir_hint;
1312 };
1313
1314 static inline u16 kvm_lapic_irq_dest_mode(bool dest_mode_logical)
1315 {
1316         return dest_mode_logical ? APIC_DEST_LOGICAL : APIC_DEST_PHYSICAL;
1317 }
1318
1319 struct kvm_x86_ops {
1320         const char *name;
1321
1322         int (*hardware_enable)(void);
1323         void (*hardware_disable)(void);
1324         void (*hardware_unsetup)(void);
1325         bool (*has_emulated_msr)(struct kvm *kvm, u32 index);
1326         void (*vcpu_after_set_cpuid)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1327
1328         unsigned int vm_size;
1329         int (*vm_init)(struct kvm *kvm);
1330         void (*vm_destroy)(struct kvm *kvm);
1331
1332         /* Create, but do not attach this VCPU */
1333         int (*vcpu_create)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1334         void (*vcpu_free)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1335         void (*vcpu_reset)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool init_event);
1336
1337         void (*prepare_switch_to_guest)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1338         void (*vcpu_load)(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu);
1339         void (*vcpu_put)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1340
1341         void (*update_exception_bitmap)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1342         int (*get_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
1343         int (*set_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
1344         u64 (*get_segment_base)(struct kvm_vcpu *vcpu, int seg);
1345         void (*get_segment)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1346                             struct kvm_segment *var, int seg);
1347         int (*get_cpl)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1348         void (*set_segment)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1349                             struct kvm_segment *var, int seg);
1350         void (*get_cs_db_l_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu, int *db, int *l);
1351         void (*set_cr0)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
1352         void (*post_set_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
1353         bool (*is_valid_cr4)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
1354         void (*set_cr4)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr4);
1355         int (*set_efer)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 efer);
1356         void (*get_idt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
1357         void (*set_idt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
1358         void (*get_gdt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
1359         void (*set_gdt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
1360         void (*sync_dirty_debug_regs)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1361         void (*set_dr7)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long value);
1362         void (*cache_reg)(struct kvm_vcpu *vcpu, enum kvm_reg reg);
1363         unsigned long (*get_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1364         void (*set_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
1365         bool (*get_if_flag)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1366
1367         void (*flush_tlb_all)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1368         void (*flush_tlb_current)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1369         int  (*tlb_remote_flush)(struct kvm *kvm);
1370         int  (*tlb_remote_flush_with_range)(struct kvm *kvm,
1371                         struct kvm_tlb_range *range);
1372
1373         /*
1374          * Flush any TLB entries associated with the given GVA.
1375          * Does not need to flush GPA->HPA mappings.
1376          * Can potentially get non-canonical addresses through INVLPGs, which
1377          * the implementation may choose to ignore if appropriate.
1378          */
1379         void (*flush_tlb_gva)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr);
1380
1381         /*
1382          * Flush any TLB entries created by the guest.  Like tlb_flush_gva(),
1383          * does not need to flush GPA->HPA mappings.
1384          */
1385         void (*flush_tlb_guest)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1386
1387         int (*vcpu_pre_run)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1388         enum exit_fastpath_completion (*vcpu_run)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1389         int (*handle_exit)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1390                 enum exit_fastpath_completion exit_fastpath);
1391         int (*skip_emulated_instruction)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1392         void (*update_emulated_instruction)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1393         void (*set_interrupt_shadow)(struct kvm_vcpu *vcpu, int mask);
1394         u32 (*get_interrupt_shadow)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1395         void (*patch_hypercall)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1396                                 unsigned char *hypercall_addr);
1397         void (*inject_irq)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1398         void (*inject_nmi)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1399         void (*queue_exception)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1400         void (*cancel_injection)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1401         int (*interrupt_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool for_injection);
1402         int (*nmi_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool for_injection);
1403         bool (*get_nmi_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1404         void (*set_nmi_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool masked);
1405         void (*enable_nmi_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1406         void (*enable_irq_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1407         void (*update_cr8_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu, int tpr, int irr);
1408         bool (*check_apicv_inhibit_reasons)(enum kvm_apicv_inhibit reason);
1409         void (*refresh_apicv_exec_ctrl)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1410         void (*hwapic_irr_update)(struct kvm_vcpu *vcpu, int max_irr);
1411         void (*hwapic_isr_update)(struct kvm_vcpu *vcpu, int isr);
1412         bool (*guest_apic_has_interrupt)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1413         void (*load_eoi_exitmap)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 *eoi_exit_bitmap);
1414         void (*set_virtual_apic_mode)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1415         void (*set_apic_access_page_addr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1416         void (*deliver_interrupt)(struct kvm_lapic *apic, int delivery_mode,
1417                                   int trig_mode, int vector);
1418         int (*sync_pir_to_irr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1419         int (*set_tss_addr)(struct kvm *kvm, unsigned int addr);
1420         int (*set_identity_map_addr)(struct kvm *kvm, u64 ident_addr);
1421         u64 (*get_mt_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn, bool is_mmio);
1422
1423         void (*load_mmu_pgd)(struct kvm_vcpu *vcpu, hpa_t root_hpa,
1424                              int root_level);
1425
1426         bool (*has_wbinvd_exit)(void);
1427
1428         u64 (*get_l2_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1429         u64 (*get_l2_tsc_multiplier)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1430         void (*write_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 offset);
1431         void (*write_tsc_multiplier)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 multiplier);
1432
1433         /*
1434          * Retrieve somewhat arbitrary exit information.  Intended to
1435          * be used only from within tracepoints or error paths.
1436          */
1437         void (*get_exit_info)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 *reason,
1438                               u64 *info1, u64 *info2,
1439                               u32 *exit_int_info, u32 *exit_int_info_err_code);
1440
1441         int (*check_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1442                                struct x86_instruction_info *info,
1443                                enum x86_intercept_stage stage,
1444                                struct x86_exception *exception);
1445         void (*handle_exit_irqoff)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1446
1447         void (*request_immediate_exit)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1448
1449         void (*sched_in)(struct kvm_vcpu *kvm, int cpu);
1450
1451         /*
1452          * Size of the CPU's dirty log buffer, i.e. VMX's PML buffer.  A zero
1453          * value indicates CPU dirty logging is unsupported or disabled.
1454          */
1455         int cpu_dirty_log_size;
1456         void (*update_cpu_dirty_logging)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1457
1458         /* pmu operations of sub-arch */
1459         const struct kvm_pmu_ops *pmu_ops;
1460         const struct kvm_x86_nested_ops *nested_ops;
1461
1462         void (*vcpu_blocking)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1463         void (*vcpu_unblocking)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1464
1465         int (*pi_update_irte)(struct kvm *kvm, unsigned int host_irq,
1466                               uint32_t guest_irq, bool set);
1467         void (*pi_start_assignment)(struct kvm *kvm);
1468         void (*apicv_post_state_restore)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1469         bool (*dy_apicv_has_pending_interrupt)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1470
1471         int (*set_hv_timer)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 guest_deadline_tsc,
1472                             bool *expired);
1473         void (*cancel_hv_timer)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1474
1475         void (*setup_mce)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1476
1477         int (*smi_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool for_injection);
1478         int (*enter_smm)(struct kvm_vcpu *vcpu, char *smstate);
1479         int (*leave_smm)(struct kvm_vcpu *vcpu, const char *smstate);
1480         void (*enable_smi_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1481
1482         int (*mem_enc_ioctl)(struct kvm *kvm, void __user *argp);
1483         int (*mem_enc_register_region)(struct kvm *kvm, struct kvm_enc_region *argp);
1484         int (*mem_enc_unregister_region)(struct kvm *kvm, struct kvm_enc_region *argp);
1485         int (*vm_copy_enc_context_from)(struct kvm *kvm, unsigned int source_fd);
1486         int (*vm_move_enc_context_from)(struct kvm *kvm, unsigned int source_fd);
1487
1488         int (*get_msr_feature)(struct kvm_msr_entry *entry);
1489
1490         bool (*can_emulate_instruction)(struct kvm_vcpu *vcpu, int emul_type,
1491                                         void *insn, int insn_len);
1492
1493         bool (*apic_init_signal_blocked)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1494         int (*enable_direct_tlbflush)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1495
1496         void (*migrate_timers)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1497         void (*msr_filter_changed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1498         int (*complete_emulated_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, int err);
1499
1500         void (*vcpu_deliver_sipi_vector)(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 vector);
1501 };
1502
1503 struct kvm_x86_nested_ops {
1504         void (*leave_nested)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1505         int (*check_events)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1506         bool (*hv_timer_pending)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1507         void (*triple_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1508         int (*get_state)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1509                          struct kvm_nested_state __user *user_kvm_nested_state,
1510                          unsigned user_data_size);
1511         int (*set_state)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1512                          struct kvm_nested_state __user *user_kvm_nested_state,
1513                          struct kvm_nested_state *kvm_state);
1514         bool (*get_nested_state_pages)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1515         int (*write_log_dirty)(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t l2_gpa);
1516
1517         int (*enable_evmcs)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1518                             uint16_t *vmcs_version);
1519         uint16_t (*get_evmcs_version)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1520 };
1521
1522 struct kvm_x86_init_ops {
1523         int (*cpu_has_kvm_support)(void);
1524         int (*disabled_by_bios)(void);
1525         int (*check_processor_compatibility)(void);
1526         int (*hardware_setup)(void);
1527         unsigned int (*handle_intel_pt_intr)(void);
1528
1529         struct kvm_x86_ops *runtime_ops;
1530 };
1531
1532 struct kvm_arch_async_pf {
1533         u32 token;
1534         gfn_t gfn;
1535         unsigned long cr3;
1536         bool direct_map;
1537 };
1538
1539 extern u32 __read_mostly kvm_nr_uret_msrs;
1540 extern u64 __read_mostly host_efer;
1541 extern bool __read_mostly allow_smaller_maxphyaddr;
1542 extern bool __read_mostly enable_apicv;
1543 extern struct kvm_x86_ops kvm_x86_ops;
1544
1545 #define KVM_X86_OP(func) \
1546         DECLARE_STATIC_CALL(kvm_x86_##func, *(((struct kvm_x86_ops *)0)->func));
1547 #define KVM_X86_OP_OPTIONAL KVM_X86_OP
1548 #define KVM_X86_OP_OPTIONAL_RET0 KVM_X86_OP
1549 #include <asm/kvm-x86-ops.h>
1550
1551 static inline void kvm_ops_static_call_update(void)
1552 {
1553 #define __KVM_X86_OP(func) \
1554         static_call_update(kvm_x86_##func, kvm_x86_ops.func);
1555 #define KVM_X86_OP(func) \
1556         WARN_ON(!kvm_x86_ops.func); __KVM_X86_OP(func)
1557 #define KVM_X86_OP_OPTIONAL __KVM_X86_OP
1558 #define KVM_X86_OP_OPTIONAL_RET0(func) \
1559         static_call_update(kvm_x86_##func, (void *)kvm_x86_ops.func ? : \
1560                                            (void *)__static_call_return0);
1561 #include <asm/kvm-x86-ops.h>
1562 #undef __KVM_X86_OP
1563 }
1564
1565 #define __KVM_HAVE_ARCH_VM_ALLOC
1566 static inline struct kvm *kvm_arch_alloc_vm(void)
1567 {
1568         return __vmalloc(kvm_x86_ops.vm_size, GFP_KERNEL_ACCOUNT | __GFP_ZERO);
1569 }
1570
1571 #define __KVM_HAVE_ARCH_VM_FREE
1572 void kvm_arch_free_vm(struct kvm *kvm);
1573
1574 #define __KVM_HAVE_ARCH_FLUSH_REMOTE_TLB
1575 static inline int kvm_arch_flush_remote_tlb(struct kvm *kvm)
1576 {
1577         if (kvm_x86_ops.tlb_remote_flush &&
1578             !static_call(kvm_x86_tlb_remote_flush)(kvm))
1579                 return 0;
1580         else
1581                 return -ENOTSUPP;
1582 }
1583
1584 #define kvm_arch_pmi_in_guest(vcpu) \
1585         ((vcpu) && (vcpu)->arch.handling_intr_from_guest)
1586
1587 int kvm_mmu_module_init(void);
1588 void kvm_mmu_module_exit(void);
1589
1590 void kvm_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
1591 int kvm_mmu_create(struct kvm_vcpu *vcpu);
1592 int kvm_mmu_init_vm(struct kvm *kvm);
1593 void kvm_mmu_uninit_vm(struct kvm *kvm);
1594
1595 void kvm_mmu_after_set_cpuid(struct kvm_vcpu *vcpu);
1596 void kvm_mmu_reset_context(struct kvm_vcpu *vcpu);
1597 void kvm_mmu_slot_remove_write_access(struct kvm *kvm,
1598                                       const struct kvm_memory_slot *memslot,
1599                                       int start_level);
1600 void kvm_mmu_slot_try_split_huge_pages(struct kvm *kvm,
1601                                        const struct kvm_memory_slot *memslot,
1602                                        int target_level);
1603 void kvm_mmu_try_split_huge_pages(struct kvm *kvm,
1604                                   const struct kvm_memory_slot *memslot,
1605                                   u64 start, u64 end,
1606                                   int target_level);
1607 void kvm_mmu_zap_collapsible_sptes(struct kvm *kvm,
1608                                    const struct kvm_memory_slot *memslot);
1609 void kvm_mmu_slot_leaf_clear_dirty(struct kvm *kvm,
1610                                    const struct kvm_memory_slot *memslot);
1611 void kvm_mmu_zap_all(struct kvm *kvm);
1612 void kvm_mmu_invalidate_mmio_sptes(struct kvm *kvm, u64 gen);
1613 void kvm_mmu_change_mmu_pages(struct kvm *kvm, unsigned long kvm_nr_mmu_pages);
1614
1615 int load_pdptrs(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
1616
1617 int emulator_write_phys(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa,
1618                           const void *val, int bytes);
1619
1620 struct kvm_irq_mask_notifier {
1621         void (*func)(struct kvm_irq_mask_notifier *kimn, bool masked);
1622         int irq;
1623         struct hlist_node link;
1624 };
1625
1626 void kvm_register_irq_mask_notifier(struct kvm *kvm, int irq,
1627                                     struct kvm_irq_mask_notifier *kimn);
1628 void kvm_unregister_irq_mask_notifier(struct kvm *kvm, int irq,
1629                                       struct kvm_irq_mask_notifier *kimn);
1630 void kvm_fire_mask_notifiers(struct kvm *kvm, unsigned irqchip, unsigned pin,
1631                              bool mask);
1632
1633 extern bool tdp_enabled;
1634
1635 u64 vcpu_tsc_khz(struct kvm_vcpu *vcpu);
1636
1637 /* control of guest tsc rate supported? */
1638 extern bool kvm_has_tsc_control;
1639 /* maximum supported tsc_khz for guests */
1640 extern u32  kvm_max_guest_tsc_khz;
1641 /* number of bits of the fractional part of the TSC scaling ratio */
1642 extern u8   kvm_tsc_scaling_ratio_frac_bits;
1643 /* maximum allowed value of TSC scaling ratio */
1644 extern u64  kvm_max_tsc_scaling_ratio;
1645 /* 1ull << kvm_tsc_scaling_ratio_frac_bits */
1646 extern u64  kvm_default_tsc_scaling_ratio;
1647 /* bus lock detection supported? */
1648 extern bool kvm_has_bus_lock_exit;
1649
1650 extern u64 kvm_mce_cap_supported;
1651
1652 /*
1653  * EMULTYPE_NO_DECODE - Set when re-emulating an instruction (after completing
1654  *                      userspace I/O) to indicate that the emulation context
1655  *                      should be reused as is, i.e. skip initialization of
1656  *                      emulation context, instruction fetch and decode.
1657  *
1658  * EMULTYPE_TRAP_UD - Set when emulating an intercepted #UD from hardware.
1659  *                    Indicates that only select instructions (tagged with
1660  *                    EmulateOnUD) should be emulated (to minimize the emulator
1661  *                    attack surface).  See also EMULTYPE_TRAP_UD_FORCED.
1662  *
1663  * EMULTYPE_SKIP - Set when emulating solely to skip an instruction, i.e. to
1664  *                 decode the instruction length.  For use *only* by
1665  *                 kvm_x86_ops.skip_emulated_instruction() implementations if
1666  *                 EMULTYPE_COMPLETE_USER_EXIT is not set.
1667  *
1668  * EMULTYPE_ALLOW_RETRY_PF - Set when the emulator should resume the guest to
1669  *                           retry native execution under certain conditions,
1670  *                           Can only be set in conjunction with EMULTYPE_PF.
1671  *
1672  * EMULTYPE_TRAP_UD_FORCED - Set when emulating an intercepted #UD that was
1673  *                           triggered by KVM's magic "force emulation" prefix,
1674  *                           which is opt in via module param (off by default).
1675  *                           Bypasses EmulateOnUD restriction despite emulating
1676  *                           due to an intercepted #UD (see EMULTYPE_TRAP_UD).
1677  *                           Used to test the full emulator from userspace.
1678  *
1679  * EMULTYPE_VMWARE_GP - Set when emulating an intercepted #GP for VMware
1680  *                      backdoor emulation, which is opt in via module param.
1681  *                      VMware backdoor emulation handles select instructions
1682  *                      and reinjects the #GP for all other cases.
1683  *
1684  * EMULTYPE_PF - Set when emulating MMIO by way of an intercepted #PF, in which
1685  *               case the CR2/GPA value pass on the stack is valid.
1686  *
1687  * EMULTYPE_COMPLETE_USER_EXIT - Set when the emulator should update interruptibility
1688  *                               state and inject single-step #DBs after skipping
1689  *                               an instruction (after completing userspace I/O).
1690  */
1691 #define EMULTYPE_NO_DECODE          (1 << 0)
1692 #define EMULTYPE_TRAP_UD            (1 << 1)
1693 #define EMULTYPE_SKIP               (1 << 2)
1694 #define EMULTYPE_ALLOW_RETRY_PF     (1 << 3)
1695 #define EMULTYPE_TRAP_UD_FORCED     (1 << 4)
1696 #define EMULTYPE_VMWARE_GP          (1 << 5)
1697 #define EMULTYPE_PF                 (1 << 6)
1698 #define EMULTYPE_COMPLETE_USER_EXIT (1 << 7)
1699
1700 int kvm_emulate_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu, int emulation_type);
1701 int kvm_emulate_instruction_from_buffer(struct kvm_vcpu *vcpu,
1702                                         void *insn, int insn_len);
1703 void __kvm_prepare_emulation_failure_exit(struct kvm_vcpu *vcpu,
1704                                           u64 *data, u8 ndata);
1705 void kvm_prepare_emulation_failure_exit(struct kvm_vcpu *vcpu);
1706
1707 void kvm_enable_efer_bits(u64);
1708 bool kvm_valid_efer(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 efer);
1709 int __kvm_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 index, u64 *data, bool host_initiated);
1710 int kvm_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 index, u64 *data);
1711 int kvm_set_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 index, u64 data);
1712 int kvm_emulate_rdmsr(struct kvm_vcpu *vcpu);
1713 int kvm_emulate_wrmsr(struct kvm_vcpu *vcpu);
1714 int kvm_emulate_as_nop(struct kvm_vcpu *vcpu);
1715 int kvm_emulate_invd(struct kvm_vcpu *vcpu);
1716 int kvm_emulate_mwait(struct kvm_vcpu *vcpu);
1717 int kvm_handle_invalid_op(struct kvm_vcpu *vcpu);
1718 int kvm_emulate_monitor(struct kvm_vcpu *vcpu);
1719
1720 int kvm_fast_pio(struct kvm_vcpu *vcpu, int size, unsigned short port, int in);
1721 int kvm_emulate_cpuid(struct kvm_vcpu *vcpu);
1722 int kvm_emulate_halt(struct kvm_vcpu *vcpu);
1723 int kvm_emulate_halt_noskip(struct kvm_vcpu *vcpu);
1724 int kvm_emulate_ap_reset_hold(struct kvm_vcpu *vcpu);
1725 int kvm_emulate_wbinvd(struct kvm_vcpu *vcpu);
1726
1727 void kvm_get_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_segment *var, int seg);
1728 int kvm_load_segment_descriptor(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 selector, int seg);
1729 void kvm_vcpu_deliver_sipi_vector(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 vector);
1730
1731 int kvm_task_switch(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 tss_selector, int idt_index,
1732                     int reason, bool has_error_code, u32 error_code);
1733
1734 void kvm_post_set_cr0(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long old_cr0, unsigned long cr0);
1735 void kvm_post_set_cr4(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long old_cr4, unsigned long cr4);
1736 int kvm_set_cr0(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
1737 int kvm_set_cr3(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
1738 int kvm_set_cr4(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr4);
1739 int kvm_set_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr8);
1740 int kvm_set_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr, unsigned long val);
1741 void kvm_get_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr, unsigned long *val);
1742 unsigned long kvm_get_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu);
1743 void kvm_lmsw(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long msw);
1744 int kvm_emulate_xsetbv(struct kvm_vcpu *vcpu);
1745
1746 int kvm_get_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
1747 int kvm_set_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
1748
1749 unsigned long kvm_get_rflags(struct kvm_vcpu *vcpu);
1750 void kvm_set_rflags(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
1751 int kvm_emulate_rdpmc(struct kvm_vcpu *vcpu);
1752
1753 void kvm_queue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr);
1754 void kvm_queue_exception_e(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, u32 error_code);
1755 void kvm_queue_exception_p(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, unsigned long payload);
1756 void kvm_requeue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr);
1757 void kvm_requeue_exception_e(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, u32 error_code);
1758 void kvm_inject_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct x86_exception *fault);
1759 bool kvm_inject_emulated_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu,
1760                                     struct x86_exception *fault);
1761 bool kvm_require_cpl(struct kvm_vcpu *vcpu, int required_cpl);
1762 bool kvm_require_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr);
1763
1764 static inline int __kvm_irq_line_state(unsigned long *irq_state,
1765                                        int irq_source_id, int level)
1766 {
1767         /* Logical OR for level trig interrupt */
1768         if (level)
1769                 __set_bit(irq_source_id, irq_state);
1770         else
1771                 __clear_bit(irq_source_id, irq_state);
1772
1773         return !!(*irq_state);
1774 }
1775
1776 #define KVM_MMU_ROOT_CURRENT            BIT(0)
1777 #define KVM_MMU_ROOT_PREVIOUS(i)        BIT(1+i)
1778 #define KVM_MMU_ROOTS_ALL               (~0UL)
1779
1780 int kvm_pic_set_irq(struct kvm_pic *pic, int irq, int irq_source_id, int level);
1781 void kvm_pic_clear_all(struct kvm_pic *pic, int irq_source_id);
1782
1783 void kvm_inject_nmi(struct kvm_vcpu *vcpu);
1784
1785 void kvm_update_dr7(struct kvm_vcpu *vcpu);
1786
1787 int kvm_mmu_unprotect_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
1788 void kvm_mmu_free_roots(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu *mmu,
1789                         ulong roots_to_free);
1790 void kvm_mmu_free_guest_mode_roots(struct kvm *kvm, struct kvm_mmu *mmu);
1791 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_read(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
1792                               struct x86_exception *exception);
1793 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_fetch(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
1794                                struct x86_exception *exception);
1795 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_write(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
1796                                struct x86_exception *exception);
1797 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_system(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
1798                                 struct x86_exception *exception);
1799
1800 bool kvm_apicv_activated(struct kvm *kvm);
1801 void kvm_vcpu_update_apicv(struct kvm_vcpu *vcpu);
1802 void __kvm_set_or_clear_apicv_inhibit(struct kvm *kvm,
1803                                       enum kvm_apicv_inhibit reason, bool set);
1804 void kvm_set_or_clear_apicv_inhibit(struct kvm *kvm,
1805                                     enum kvm_apicv_inhibit reason, bool set);
1806
1807 static inline void kvm_set_apicv_inhibit(struct kvm *kvm,
1808                                          enum kvm_apicv_inhibit reason)
1809 {
1810         kvm_set_or_clear_apicv_inhibit(kvm, reason, true);
1811 }
1812
1813 static inline void kvm_clear_apicv_inhibit(struct kvm *kvm,
1814                                            enum kvm_apicv_inhibit reason)
1815 {
1816         kvm_set_or_clear_apicv_inhibit(kvm, reason, false);
1817 }
1818
1819 int kvm_emulate_hypercall(struct kvm_vcpu *vcpu);
1820
1821 int kvm_mmu_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t cr2_or_gpa, u64 error_code,
1822                        void *insn, int insn_len);
1823 void kvm_mmu_invlpg(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
1824 void kvm_mmu_invalidate_gva(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
1825                             gva_t gva, hpa_t root_hpa);
1826 void kvm_mmu_invpcid_gva(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, unsigned long pcid);
1827 void kvm_mmu_new_pgd(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t new_pgd);
1828
1829 void kvm_configure_mmu(bool enable_tdp, int tdp_forced_root_level,
1830                        int tdp_max_root_level, int tdp_huge_page_level);
1831
1832 static inline u16 kvm_read_ldt(void)
1833 {
1834         u16 ldt;
1835         asm("sldt %0" : "=g"(ldt));
1836         return ldt;
1837 }
1838
1839 static inline void kvm_load_ldt(u16 sel)
1840 {
1841         asm("lldt %0" : : "rm"(sel));
1842 }
1843
1844 #ifdef CONFIG_X86_64
1845 static inline unsigned long read_msr(unsigned long msr)
1846 {
1847         u64 value;
1848
1849         rdmsrl(msr, value);
1850         return value;
1851 }
1852 #endif
1853
1854 static inline void kvm_inject_gp(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 error_code)
1855 {
1856         kvm_queue_exception_e(vcpu, GP_VECTOR, error_code);
1857 }
1858
1859 #define TSS_IOPB_BASE_OFFSET 0x66
1860 #define TSS_BASE_SIZE 0x68
1861 #define TSS_IOPB_SIZE (65536 / 8)
1862 #define TSS_REDIRECTION_SIZE (256 / 8)
1863 #define RMODE_TSS_SIZE                                                  \
1864         (TSS_BASE_SIZE + TSS_REDIRECTION_SIZE + TSS_IOPB_SIZE + 1)
1865
1866 enum {
1867         TASK_SWITCH_CALL = 0,
1868         TASK_SWITCH_IRET = 1,
1869         TASK_SWITCH_JMP = 2,
1870         TASK_SWITCH_GATE = 3,
1871 };
1872
1873 #define HF_GIF_MASK             (1 << 0)
1874 #define HF_NMI_MASK             (1 << 3)
1875 #define HF_IRET_MASK            (1 << 4)
1876 #define HF_GUEST_MASK           (1 << 5) /* VCPU is in guest-mode */
1877 #define HF_SMM_MASK             (1 << 6)
1878 #define HF_SMM_INSIDE_NMI_MASK  (1 << 7)
1879
1880 #define __KVM_VCPU_MULTIPLE_ADDRESS_SPACE
1881 #define KVM_ADDRESS_SPACE_NUM 2
1882
1883 #define kvm_arch_vcpu_memslots_id(vcpu) ((vcpu)->arch.hflags & HF_SMM_MASK ? 1 : 0)
1884 #define kvm_memslots_for_spte_role(kvm, role) __kvm_memslots(kvm, (role).smm)
1885
1886 #define KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
1887
1888 int kvm_cpu_has_injectable_intr(struct kvm_vcpu *v);
1889 int kvm_cpu_has_interrupt(struct kvm_vcpu *vcpu);
1890 int kvm_cpu_has_extint(struct kvm_vcpu *v);
1891 int kvm_arch_interrupt_allowed(struct kvm_vcpu *vcpu);
1892 int kvm_cpu_get_interrupt(struct kvm_vcpu *v);
1893 void kvm_vcpu_reset(struct kvm_vcpu *vcpu, bool init_event);
1894
1895 int kvm_pv_send_ipi(struct kvm *kvm, unsigned long ipi_bitmap_low,
1896                     unsigned long ipi_bitmap_high, u32 min,
1897                     unsigned long icr, int op_64_bit);
1898
1899 int kvm_add_user_return_msr(u32 msr);
1900 int kvm_find_user_return_msr(u32 msr);
1901 int kvm_set_user_return_msr(unsigned index, u64 val, u64 mask);
1902
1903 static inline bool kvm_is_supported_user_return_msr(u32 msr)
1904 {
1905         return kvm_find_user_return_msr(msr) >= 0;
1906 }
1907
1908 u64 kvm_scale_tsc(u64 tsc, u64 ratio);
1909 u64 kvm_read_l1_tsc(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 host_tsc);
1910 u64 kvm_calc_nested_tsc_offset(u64 l1_offset, u64 l2_offset, u64 l2_multiplier);
1911 u64 kvm_calc_nested_tsc_multiplier(u64 l1_multiplier, u64 l2_multiplier);
1912
1913 unsigned long kvm_get_linear_rip(struct kvm_vcpu *vcpu);
1914 bool kvm_is_linear_rip(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long linear_rip);
1915
1916 void kvm_make_scan_ioapic_request(struct kvm *kvm);
1917 void kvm_make_scan_ioapic_request_mask(struct kvm *kvm,
1918                                        unsigned long *vcpu_bitmap);
1919
1920 bool kvm_arch_async_page_not_present(struct kvm_vcpu *vcpu,
1921                                      struct kvm_async_pf *work);
1922 void kvm_arch_async_page_present(struct kvm_vcpu *vcpu,
1923                                  struct kvm_async_pf *work);
1924 void kvm_arch_async_page_ready(struct kvm_vcpu *vcpu,
1925                                struct kvm_async_pf *work);
1926 void kvm_arch_async_page_present_queued(struct kvm_vcpu *vcpu);
1927 bool kvm_arch_can_dequeue_async_page_present(struct kvm_vcpu *vcpu);
1928 extern bool kvm_find_async_pf_gfn(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1929
1930 int kvm_skip_emulated_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu);
1931 int kvm_complete_insn_gp(struct kvm_vcpu *vcpu, int err);
1932 void __kvm_request_immediate_exit(struct kvm_vcpu *vcpu);
1933
1934 void __user *__x86_set_memory_region(struct kvm *kvm, int id, gpa_t gpa,
1935                                      u32 size);
1936 bool kvm_vcpu_is_reset_bsp(struct kvm_vcpu *vcpu);
1937 bool kvm_vcpu_is_bsp(struct kvm_vcpu *vcpu);
1938
1939 bool kvm_intr_is_single_vcpu(struct kvm *kvm, struct kvm_lapic_irq *irq,
1940                              struct kvm_vcpu **dest_vcpu);
1941
1942 void kvm_set_msi_irq(struct kvm *kvm, struct kvm_kernel_irq_routing_entry *e,
1943                      struct kvm_lapic_irq *irq);
1944
1945 static inline bool kvm_irq_is_postable(struct kvm_lapic_irq *irq)
1946 {
1947         /* We can only post Fixed and LowPrio IRQs */
1948         return (irq->delivery_mode == APIC_DM_FIXED ||
1949                 irq->delivery_mode == APIC_DM_LOWEST);
1950 }
1951
1952 static inline void kvm_arch_vcpu_blocking(struct kvm_vcpu *vcpu)
1953 {
1954         static_call_cond(kvm_x86_vcpu_blocking)(vcpu);
1955 }
1956
1957 static inline void kvm_arch_vcpu_unblocking(struct kvm_vcpu *vcpu)
1958 {
1959         static_call_cond(kvm_x86_vcpu_unblocking)(vcpu);
1960 }
1961
1962 static inline int kvm_cpu_get_apicid(int mps_cpu)
1963 {
1964 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1965         return default_cpu_present_to_apicid(mps_cpu);
1966 #else
1967         WARN_ON_ONCE(1);
1968         return BAD_APICID;
1969 #endif
1970 }
1971
1972 #define put_smstate(type, buf, offset, val)                      \
1973         *(type *)((buf) + (offset) - 0x7e00) = val
1974
1975 #define GET_SMSTATE(type, buf, offset)          \
1976         (*(type *)((buf) + (offset) - 0x7e00))
1977
1978 int kvm_cpu_dirty_log_size(void);
1979
1980 int memslot_rmap_alloc(struct kvm_memory_slot *slot, unsigned long npages);
1981
1982 #define KVM_CLOCK_VALID_FLAGS                                           \
1983         (KVM_CLOCK_TSC_STABLE | KVM_CLOCK_REALTIME | KVM_CLOCK_HOST_TSC)
1984
1985 #define KVM_X86_VALID_QUIRKS                    \
1986         (KVM_X86_QUIRK_LINT0_REENABLED |        \
1987          KVM_X86_QUIRK_CD_NW_CLEARED |          \
1988          KVM_X86_QUIRK_LAPIC_MMIO_HOLE |        \
1989          KVM_X86_QUIRK_OUT_7E_INC_RIP |         \
1990          KVM_X86_QUIRK_MISC_ENABLE_NO_MWAIT)
1991
1992 #endif /* _ASM_X86_KVM_HOST_H */