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 #include <asm/cacheflush.h>
  37
  38 #define KVM_MAX_VCPUS           NR_CPUS
  39 #define KVM_MAX_VCORES          NR_CPUS
  40 #define KVM_MEMORY_SLOTS 32
  41 /* memory slots that does not exposed to userspace */
  42 #define KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS 4
  43 #define KVM_MEM_SLOTS_NUM (KVM_MEMORY_SLOTS + KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS)
  44
  45 #ifdef CONFIG_KVM_MMIO
  46 #define KVM_COALESCED_MMIO_PAGE_OFFSET 1
  47 #endif
  48
  49 #if !defined(CONFIG_KVM_440)
  50 #include <linux/mmu_notifier.h>
  51
  52 #define KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
  53
  54 struct kvm;
  55 extern int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
  56 extern int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm,
  57                                unsigned long start, unsigned long end);
  58 extern int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
  59 extern int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
  60 extern void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte);
  61
  62 #endif
  63
  64 /* We don't currently support large pages. */
  65 #define KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x)  0
  66 #define KVM_NR_PAGE_SIZES       1
  67 #define KVM_PAGES_PER_HPAGE(x)  (1UL<<31)
  68
  69 #define HPTEG_CACHE_NUM                 (1 << 15)
  70 #define HPTEG_HASH_BITS_PTE             13
  71 #define HPTEG_HASH_BITS_PTE_LONG        12
  72 #define HPTEG_HASH_BITS_VPTE            13
  73 #define HPTEG_HASH_BITS_VPTE_LONG       5
  74 #define HPTEG_HASH_NUM_PTE              (1 << HPTEG_HASH_BITS_PTE)
  75 #define HPTEG_HASH_NUM_PTE_LONG         (1 << HPTEG_HASH_BITS_PTE_LONG)
  76 #define HPTEG_HASH_NUM_VPTE             (1 << HPTEG_HASH_BITS_VPTE)
  77 #define HPTEG_HASH_NUM_VPTE_LONG        (1 << HPTEG_HASH_BITS_VPTE_LONG)
  78
  79 /* Physical Address Mask - allowed range of real mode RAM access */
  80 #define KVM_PAM                 0x0fffffffffffffffULL
  81
  82 struct kvm;
  83 struct kvm_run;
  84 struct kvm_vcpu;
  85
  86 struct lppaca;
  87 struct slb_shadow;
  88 struct dtl_entry;
  89
  90 struct kvm_vm_stat {
  91         u32 remote_tlb_flush;
  92 };
  93
  94 struct kvm_vcpu_stat {
  95         u32 sum_exits;
  96         u32 mmio_exits;
  97         u32 dcr_exits;
  98         u32 signal_exits;
  99         u32 light_exits;
 100         /* Account for special types of light exits: */
 101         u32 itlb_real_miss_exits;
 102         u32 itlb_virt_miss_exits;
 103         u32 dtlb_real_miss_exits;
 104         u32 dtlb_virt_miss_exits;
 105         u32 syscall_exits;
 106         u32 isi_exits;
 107         u32 dsi_exits;
 108         u32 emulated_inst_exits;
 109         u32 dec_exits;
 110         u32 ext_intr_exits;
 111         u32 halt_wakeup;
 112         u32 dbell_exits;
 113         u32 gdbell_exits;
 114 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 115         u32 pf_storage;
 116         u32 pf_instruc;
 117         u32 sp_storage;
 118         u32 sp_instruc;
 119         u32 queue_intr;
 120         u32 ld;
 121         u32 ld_slow;
 122         u32 st;
 123         u32 st_slow;
 124 #endif
 125 };
 126
 127 enum kvm_exit_types {
 128         MMIO_EXITS,
 129         DCR_EXITS,
 130         SIGNAL_EXITS,
 131         ITLB_REAL_MISS_EXITS,
 132         ITLB_VIRT_MISS_EXITS,
 133         DTLB_REAL_MISS_EXITS,
 134         DTLB_VIRT_MISS_EXITS,
 135         SYSCALL_EXITS,
 136         ISI_EXITS,
 137         DSI_EXITS,
 138         EMULATED_INST_EXITS,
 139         EMULATED_MTMSRWE_EXITS,
 140         EMULATED_WRTEE_EXITS,
 141         EMULATED_MTSPR_EXITS,
 142         EMULATED_MFSPR_EXITS,
 143         EMULATED_MTMSR_EXITS,
 144         EMULATED_MFMSR_EXITS,
 145         EMULATED_TLBSX_EXITS,
 146         EMULATED_TLBWE_EXITS,
 147         EMULATED_RFI_EXITS,
 148         EMULATED_RFCI_EXITS,
 149         DEC_EXITS,
 150         EXT_INTR_EXITS,
 151         HALT_WAKEUP,
 152         USR_PR_INST,
 153         FP_UNAVAIL,
 154         DEBUG_EXITS,
 155         TIMEINGUEST,
 156         DBELL_EXITS,
 157         GDBELL_EXITS,
 158         __NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES
 159 };
 160
 161 /* allow access to big endian 32bit upper/lower parts and 64bit var */
 162 struct kvmppc_exit_timing {
 163         union {
 164                 u64 tv64;
 165                 struct {
 166                         u32 tbu, tbl;
 167                 } tv32;
 168         };
 169 };
 170
 171 struct kvmppc_pginfo {
 172         unsigned long pfn;
 173         atomic_t refcnt;
 174 };
 175
 176 struct kvmppc_spapr_tce_table {
 177         struct list_head list;
 178         struct kvm *kvm;
 179         u64 liobn;
 180         u32 window_size;
 181         struct page *pages[0];
 182 };
 183
 184 struct kvmppc_linear_info {
 185         void            *base_virt;
 186         unsigned long    base_pfn;
 187         unsigned long    npages;
 188         struct list_head list;
 189         atomic_t         use_count;
 190         int              type;
 191 };
 192
 193 /*
 194  * The reverse mapping array has one entry for each HPTE,
 195  * which stores the guest's view of the second word of the HPTE
 196  * (including the guest physical address of the mapping),
 197  * plus forward and backward pointers in a doubly-linked ring
 198  * of HPTEs that map the same host page.  The pointers in this
 199  * ring are 32-bit HPTE indexes, to save space.
 200  */
 201 struct revmap_entry {
 202         unsigned long guest_rpte;
 203         unsigned int forw, back;
 204 };
 205
 206 /*
 207  * We use the top bit of each memslot->arch.rmap entry as a lock bit,
 208  * and bit 32 as a present flag.  The bottom 32 bits are the
 209  * index in the guest HPT of a HPTE that points to the page.
 210  */
 211 #define KVMPPC_RMAP_LOCK_BIT    63
 212 #define KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT    32
 213 #define KVMPPC_RMAP_REFERENCED  (HPTE_R_R << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT)
 214 #define KVMPPC_RMAP_CHANGED     (HPTE_R_C << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT)
 215 #define KVMPPC_RMAP_PRESENT     0x100000000ul
 216 #define KVMPPC_RMAP_INDEX       0xfffffffful
 217
 218 /* Low-order bits in memslot->arch.slot_phys[] */
 219 #define KVMPPC_PAGE_ORDER_MASK  0x1f
 220 #define KVMPPC_PAGE_NO_CACHE    HPTE_R_I        /* 0x20 */
 221 #define KVMPPC_PAGE_WRITETHRU   HPTE_R_W        /* 0x40 */
 222 #define KVMPPC_GOT_PAGE         0x80
 223
 224 struct kvm_arch_memory_slot {
 225 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
 226         unsigned long *rmap;
 227         unsigned long *slot_phys;
 228 #endif /* CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV */
 229 };
 230
 231 struct kvm_arch {
 232         unsigned int lpid;
 233 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
 234         unsigned long hpt_virt;
 235         struct revmap_entry *revmap;
 236         unsigned int host_lpid;
 237         unsigned long host_lpcr;
 238         unsigned long sdr1;
 239         unsigned long host_sdr1;
 240         int tlbie_lock;
 241         unsigned long lpcr;
 242         unsigned long rmor;
 243         struct kvmppc_linear_info *rma;
 244         unsigned long vrma_slb_v;
 245         int rma_setup_done;
 246         int using_mmu_notifiers;
 247         u32 hpt_order;
 248         atomic_t vcpus_running;
 249         unsigned long hpt_npte;
 250         unsigned long hpt_mask;
 251         spinlock_t slot_phys_lock;
 252         unsigned short last_vcpu[NR_CPUS];
 253         struct kvmppc_vcore *vcores[KVM_MAX_VCORES];
 254         struct kvmppc_linear_info *hpt_li;
 255 #endif /* CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV */
 256 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
 257         struct list_head spapr_tce_tables;
 258 #endif
 259 };
 260
 261 /*
 262  * Struct for a virtual core.
 263  * Note: entry_exit_count combines an entry count in the bottom 8 bits
 264  * and an exit count in the next 8 bits.  This is so that we can
 265  * atomically increment the entry count iff the exit count is 0
 266  * without taking the lock.
 267  */
 268 struct kvmppc_vcore {
 269         int n_runnable;
 270         int n_busy;
 271         int num_threads;
 272         int entry_exit_count;
 273         int n_woken;
 274         int nap_count;
 275         int napping_threads;
 276         u16 pcpu;
 277         u8 vcore_state;
 278         u8 in_guest;
 279         struct list_head runnable_threads;
 280         spinlock_t lock;
 281         wait_queue_head_t wq;
 282         u64 stolen_tb;
 283         u64 preempt_tb;
 284         struct kvm_vcpu *runner;
 285 };
 286
 287 #define VCORE_ENTRY_COUNT(vc)   ((vc)->entry_exit_count & 0xff)
 288 #define VCORE_EXIT_COUNT(vc)    ((vc)->entry_exit_count >> 8)
 289
 290 /* Values for vcore_state */
 291 #define VCORE_INACTIVE  0
 292 #define VCORE_RUNNING   1
 293 #define VCORE_EXITING   2
 294 #define VCORE_SLEEPING  3
 295
 296 /*
 297  * Struct used to manage memory for a virtual processor area
 298  * registered by a PAPR guest.  There are three types of area
 299  * that a guest can register.
 300  */
 301 struct kvmppc_vpa {
 302         void *pinned_addr;      /* Address in kernel linear mapping */
 303         void *pinned_end;       /* End of region */
 304         unsigned long next_gpa; /* Guest phys addr for update */
 305         unsigned long len;      /* Number of bytes required */
 306         u8 update_pending;      /* 1 => update pinned_addr from next_gpa */
 307 };
 308
 309 struct kvmppc_pte {
 310         ulong eaddr;
 311         u64 vpage;
 312         ulong raddr;
 313         bool may_read           : 1;
 314         bool may_write          : 1;
 315         bool may_execute        : 1;
 316 };
 317
 318 struct kvmppc_mmu {
 319         /* book3s_64 only */
 320         void (*slbmte)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 rb, u64 rs);
 321         u64  (*slbmfee)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
 322         u64  (*slbmfev)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
 323         void (*slbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
 324         void (*slbia)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 325         /* book3s */
 326         void (*mtsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum, ulong value);
 327         u32  (*mfsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum);
 328         int  (*xlate)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, struct kvmppc_pte *pte, bool data);
 329         void (*reset_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 330         void (*tlbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong addr, bool large);
 331         int  (*esid_to_vsid)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong esid, u64 *vsid);
 332         u64  (*ea_to_vp)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, bool data);
 333         bool (*is_dcbz32)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 334 };
 335
 336 struct kvmppc_slb {
 337         u64 esid;
 338         u64 vsid;
 339         u64 orige;
 340         u64 origv;
 341         bool valid      : 1;
 342         bool Ks         : 1;
 343         bool Kp         : 1;
 344         bool nx         : 1;
 345         bool large      : 1;    /* PTEs are 16MB */
 346         bool tb         : 1;    /* 1TB segment */
 347         bool class      : 1;
 348 };
 349
 350 # ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
 351 #define KVMPPC_BOOKE_IAC_NUM    2
 352 #define KVMPPC_BOOKE_DAC_NUM    2
 353 # else
 354 #define KVMPPC_BOOKE_IAC_NUM    4
 355 #define KVMPPC_BOOKE_DAC_NUM    2
 356 # endif
 357 #define KVMPPC_BOOKE_MAX_IAC    4
 358 #define KVMPPC_BOOKE_MAX_DAC    2
 359
 360 struct kvmppc_booke_debug_reg {
 361         u32 dbcr0;
 362         u32 dbcr1;
 363         u32 dbcr2;
 364 #ifdef CONFIG_KVM_E500MC
 365         u32 dbcr4;
 366 #endif
 367         u64 iac[KVMPPC_BOOKE_MAX_IAC];
 368         u64 dac[KVMPPC_BOOKE_MAX_DAC];
 369 };
 370
 371 struct kvm_vcpu_arch {
 372         ulong host_stack;
 373         u32 host_pid;
 374 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 375         struct kvmppc_slb slb[64];
 376         int slb_max;            /* 1 + index of last valid entry in slb[] */
 377         int slb_nr;             /* total number of entries in SLB */
 378         struct kvmppc_mmu mmu;
 379 #endif
 380
 381         ulong gpr[32];
 382
 383         u64 fpr[32];
 384         u64 fpscr;
 385
 386 #ifdef CONFIG_SPE
 387         ulong evr[32];
 388         ulong spefscr;
 389         ulong host_spefscr;
 390         u64 acc;
 391 #endif
 392 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
 393         vector128 vr[32];
 394         vector128 vscr;
 395 #endif
 396
 397 #ifdef CONFIG_VSX
 398         u64 vsr[64];
 399 #endif
 400
 401 #ifdef CONFIG_KVM_BOOKE_HV
 402         u32 host_mas4;
 403         u32 host_mas6;
 404         u32 shadow_epcr;
 405         u32 epcr;
 406         u32 shadow_msrp;
 407         u32 eplc;
 408         u32 epsc;
 409         u32 oldpir;
 410 #endif
 411
 412 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 413         /* For Gekko paired singles */
 414         u32 qpr[32];
 415 #endif
 416
 417         ulong pc;
 418         ulong ctr;
 419         ulong lr;
 420
 421         ulong xer;
 422         u32 cr;
 423
 424 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 425         ulong hflags;
 426         ulong guest_owned_ext;
 427         ulong purr;
 428         ulong spurr;
 429         ulong dscr;
 430         ulong amr;
 431         ulong uamor;
 432         u32 ctrl;
 433         ulong dabr;
 434 #endif
 435         u32 vrsave; /* also USPRG0 */
 436         u32 mmucr;
 437         /* shadow_msr is unused for BookE HV */
 438         ulong shadow_msr;
 439         ulong csrr0;
 440         ulong csrr1;
 441         ulong dsrr0;
 442         ulong dsrr1;
 443         ulong mcsrr0;
 444         ulong mcsrr1;
 445         ulong mcsr;
 446         u32 dec;
 447 #ifdef CONFIG_BOOKE
 448         u32 decar;
 449 #endif
 450         u32 tbl;
 451         u32 tbu;
 452         u32 tcr;
 453         ulong tsr; /* we need to perform set/clr_bits() which requires ulong */
 454         u32 ivor[64];
 455         ulong ivpr;
 456         u32 pvr;
 457
 458         u32 shadow_pid;
 459         u32 shadow_pid1;
 460         u32 pid;
 461         u32 swap_pid;
 462
 463         u32 ccr0;
 464         u32 ccr1;
 465         u32 dbsr;
 466
 467         u64 mmcr[3];
 468         u32 pmc[8];
 469
 470 #ifdef CONFIG_KVM_EXIT_TIMING
 471         struct mutex exit_timing_lock;
 472         struct kvmppc_exit_timing timing_exit;
 473         struct kvmppc_exit_timing timing_last_enter;
 474         u32 last_exit_type;
 475         u32 timing_count_type[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 476         u64 timing_sum_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 477         u64 timing_sum_quad_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 478         u64 timing_min_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 479         u64 timing_max_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
 480         u64 timing_last_exit;
 481         struct dentry *debugfs_exit_timing;
 482 #endif
 483
 484 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 485         ulong fault_dar;
 486         u32 fault_dsisr;
 487 #endif
 488
 489 #ifdef CONFIG_BOOKE
 490         ulong fault_dear;
 491         ulong fault_esr;
 492         ulong queued_dear;
 493         ulong queued_esr;
 494         spinlock_t wdt_lock;
 495         struct timer_list wdt_timer;
 496         u32 tlbcfg[4];
 497         u32 mmucfg;
 498         u32 epr;
 499         struct kvmppc_booke_debug_reg dbg_reg;
 500 #endif
 501         gpa_t paddr_accessed;
 502         gva_t vaddr_accessed;
 503
 504         u8 io_gpr; /* GPR used as IO source/target */
 505         u8 mmio_is_bigendian;
 506         u8 mmio_sign_extend;
 507         u8 dcr_needed;
 508         u8 dcr_is_write;
 509         u8 osi_needed;
 510         u8 osi_enabled;
 511         u8 papr_enabled;
 512         u8 watchdog_enabled;
 513         u8 sane;
 514         u8 cpu_type;
 515         u8 hcall_needed;
 516
 517         u32 cpr0_cfgaddr; /* holds the last set cpr0_cfgaddr */
 518
 519         struct hrtimer dec_timer;
 520         struct tasklet_struct tasklet;
 521         u64 dec_jiffies;
 522         u64 dec_expires;
 523         unsigned long pending_exceptions;
 524         u16 last_cpu;
 525         u8 ceded;
 526         u8 prodded;
 527         u32 last_inst;
 528
 529         wait_queue_head_t *wqp;
 530         struct kvmppc_vcore *vcore;
 531         int ret;
 532         int trap;
 533         int state;
 534         int ptid;
 535         bool timer_running;
 536         wait_queue_head_t cpu_run;
 537
 538         struct kvm_vcpu_arch_shared *shared;
 539         unsigned long magic_page_pa; /* phys addr to map the magic page to */
 540         unsigned long magic_page_ea; /* effect. addr to map the magic page to */
 541
 542 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
 543         struct kvm_vcpu_arch_shared shregs;
 544
 545         unsigned long pgfault_addr;
 546         long pgfault_index;
 547         unsigned long pgfault_hpte[2];
 548
 549         struct list_head run_list;
 550         struct task_struct *run_task;
 551         struct kvm_run *kvm_run;
 552         pgd_t *pgdir;
 553
 554         spinlock_t vpa_update_lock;
 555         struct kvmppc_vpa vpa;
 556         struct kvmppc_vpa dtl;
 557         struct dtl_entry *dtl_ptr;
 558         unsigned long dtl_index;
 559         u64 stolen_logged;
 560         struct kvmppc_vpa slb_shadow;
 561 #endif
 562 };
 563
 564 /* Values for vcpu->arch.state */
 565 #define KVMPPC_VCPU_STOPPED             0
 566 #define KVMPPC_VCPU_BUSY_IN_HOST        1
 567 #define KVMPPC_VCPU_RUNNABLE            2
 568
 569 /* Values for vcpu->arch.io_gpr */
 570 #define KVM_MMIO_REG_MASK       0x001f
 571 #define KVM_MMIO_REG_EXT_MASK   0xffe0
 572 #define KVM_MMIO_REG_GPR        0x0000
 573 #define KVM_MMIO_REG_FPR        0x0020
 574 #define KVM_MMIO_REG_QPR        0x0040
 575 #define KVM_MMIO_REG_FQPR       0x0060
 576
 577 #define __KVM_HAVE_ARCH_WQP
 578
 579 #endif /* __POWERPC_KVM_HOST_H__ */