arch/powerpc/kvm/book3s_hv_builtin.c

   1 /*
   2  * Copyright 2011 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  */
   8
   9 #include <linux/cpu.h>
  10 #include <linux/kvm_host.h>
  11 #include <linux/preempt.h>
  12 #include <linux/export.h>
  13 #include <linux/sched.h>
  14 #include <linux/spinlock.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/memblock.h>
  17 #include <linux/sizes.h>
  18 #include <linux/cma.h>
  19 #include <linux/bitops.h>
  20
  21 #include <asm/cputable.h>
  22 #include <asm/kvm_ppc.h>
  23 #include <asm/kvm_book3s.h>
  24 #include <asm/archrandom.h>
  25 #include <asm/xics.h>
  26 #include <asm/xive.h>
  27 #include <asm/dbell.h>
  28 #include <asm/cputhreads.h>
  29 #include <asm/io.h>
  30 #include <asm/opal.h>
  31 #include <asm/smp.h>
  32
  33 #define KVM_CMA_CHUNK_ORDER     18
  34
  35 #include "book3s_xics.h"
  36 #include "book3s_xive.h"
  37
  38 /*
  39  * The XIVE module will populate these when it loads
  40  */
  41 unsigned long (*__xive_vm_h_xirr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
  42 unsigned long (*__xive_vm_h_ipoll)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long server);
  43 int (*__xive_vm_h_ipi)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long server,
  44                        unsigned long mfrr);
  45 int (*__xive_vm_h_cppr)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cppr);
  46 int (*__xive_vm_h_eoi)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long xirr);
  47 EXPORT_SYMBOL_GPL(__xive_vm_h_xirr);
  48 EXPORT_SYMBOL_GPL(__xive_vm_h_ipoll);
  49 EXPORT_SYMBOL_GPL(__xive_vm_h_ipi);
  50 EXPORT_SYMBOL_GPL(__xive_vm_h_cppr);
  51 EXPORT_SYMBOL_GPL(__xive_vm_h_eoi);
  52
  53 /*
  54  * Hash page table alignment on newer cpus(CPU_FTR_ARCH_206)
  55  * should be power of 2.
  56  */
  57 #define HPT_ALIGN_PAGES         ((1 << 18) >> PAGE_SHIFT) /* 256k */
  58 /*
  59  * By default we reserve 5% of memory for hash pagetable allocation.
  60  */
  61 static unsigned long kvm_cma_resv_ratio = 5;
  62
  63 static struct cma *kvm_cma;
  64
  65 static int __init early_parse_kvm_cma_resv(char *p)
  66 {
  67         pr_debug("%s(%s)\n", __func__, p);
  68         if (!p)
  69                 return -EINVAL;
  70         return kstrtoul(p, 0, &kvm_cma_resv_ratio);
  71 }
  72 early_param("kvm_cma_resv_ratio", early_parse_kvm_cma_resv);
  73
  74 struct page *kvm_alloc_hpt_cma(unsigned long nr_pages)
  75 {
  76         VM_BUG_ON(order_base_2(nr_pages) < KVM_CMA_CHUNK_ORDER - PAGE_SHIFT);
  77
  78         return cma_alloc(kvm_cma, nr_pages, order_base_2(HPT_ALIGN_PAGES),
  79                          GFP_KERNEL);
  80 }
  81 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_alloc_hpt_cma);
  82
  83 void kvm_free_hpt_cma(struct page *page, unsigned long nr_pages)
  84 {
  85         cma_release(kvm_cma, page, nr_pages);
  86 }
  87 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_free_hpt_cma);
  88
  89 /**
  90  * kvm_cma_reserve() - reserve area for kvm hash pagetable
  91  *
  92  * This function reserves memory from early allocator. It should be
  93  * called by arch specific code once the memblock allocator
  94  * has been activated and all other subsystems have already allocated/reserved
  95  * memory.
  96  */
  97 void __init kvm_cma_reserve(void)
  98 {
  99         unsigned long align_size;
 100         struct memblock_region *reg;
 101         phys_addr_t selected_size = 0;
 102
 103         /*
 104          * We need CMA reservation only when we are in HV mode
 105          */
 106         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 107                 return;
 108         /*
 109          * We cannot use memblock_phys_mem_size() here, because
 110          * memblock_analyze() has not been called yet.
 111          */
 112         for_each_memblock(memory, reg)
 113                 selected_size += memblock_region_memory_end_pfn(reg) -
 114                                  memblock_region_memory_base_pfn(reg);
 115
 116         selected_size = (selected_size * kvm_cma_resv_ratio / 100) << PAGE_SHIFT;
 117         if (selected_size) {
 118                 pr_debug("%s: reserving %ld MiB for global area\n", __func__,
 119                          (unsigned long)selected_size / SZ_1M);
 120                 align_size = HPT_ALIGN_PAGES << PAGE_SHIFT;
 121                 cma_declare_contiguous(0, selected_size, 0, align_size,
 122                         KVM_CMA_CHUNK_ORDER - PAGE_SHIFT, false, "kvm_cma",
 123                         &kvm_cma);
 124         }
 125 }
 126
 127 /*
 128  * Real-mode H_CONFER implementation.
 129  * We check if we are the only vcpu out of this virtual core
 130  * still running in the guest and not ceded.  If so, we pop up
 131  * to the virtual-mode implementation; if not, just return to
 132  * the guest.
 133  */
 134 long int kvmppc_rm_h_confer(struct kvm_vcpu *vcpu, int target,
 135                             unsigned int yield_count)
 136 {
 137         struct kvmppc_vcore *vc = local_paca->kvm_hstate.kvm_vcore;
 138         int ptid = local_paca->kvm_hstate.ptid;
 139         int threads_running;
 140         int threads_ceded;
 141         int threads_conferring;
 142         u64 stop = get_tb() + 10 * tb_ticks_per_usec;
 143         int rv = H_SUCCESS; /* => don't yield */
 144
 145         set_bit(ptid, &vc->conferring_threads);
 146         while ((get_tb() < stop) && !VCORE_IS_EXITING(vc)) {
 147                 threads_running = VCORE_ENTRY_MAP(vc);
 148                 threads_ceded = vc->napping_threads;
 149                 threads_conferring = vc->conferring_threads;
 150                 if ((threads_ceded | threads_conferring) == threads_running) {
 151                         rv = H_TOO_HARD; /* => do yield */
 152                         break;
 153                 }
 154         }
 155         clear_bit(ptid, &vc->conferring_threads);
 156         return rv;
 157 }
 158
 159 /*
 160  * When running HV mode KVM we need to block certain operations while KVM VMs
 161  * exist in the system. We use a counter of VMs to track this.
 162  *
 163  * One of the operations we need to block is onlining of secondaries, so we
 164  * protect hv_vm_count with get/put_online_cpus().
 165  */
 166 static atomic_t hv_vm_count;
 167
 168 void kvm_hv_vm_activated(void)
 169 {
 170         get_online_cpus();
 171         atomic_inc(&hv_vm_count);
 172         put_online_cpus();
 173 }
 174 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_hv_vm_activated);
 175
 176 void kvm_hv_vm_deactivated(void)
 177 {
 178         get_online_cpus();
 179         atomic_dec(&hv_vm_count);
 180         put_online_cpus();
 181 }
 182 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_hv_vm_deactivated);
 183
 184 bool kvm_hv_mode_active(void)
 185 {
 186         return atomic_read(&hv_vm_count) != 0;
 187 }
 188
 189 extern int hcall_real_table[], hcall_real_table_end[];
 190
 191 int kvmppc_hcall_impl_hv_realmode(unsigned long cmd)
 192 {
 193         cmd /= 4;
 194         if (cmd < hcall_real_table_end - hcall_real_table &&
 195             hcall_real_table[cmd])
 196                 return 1;
 197
 198         return 0;
 199 }
 200 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_hcall_impl_hv_realmode);
 201
 202 int kvmppc_hwrng_present(void)
 203 {
 204         return powernv_hwrng_present();
 205 }
 206 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_hwrng_present);
 207
 208 long kvmppc_h_random(struct kvm_vcpu *vcpu)
 209 {
 210         if (powernv_get_random_real_mode(&vcpu->arch.gpr[4]))
 211                 return H_SUCCESS;
 212
 213         return H_HARDWARE;
 214 }
 215
 216 /*
 217  * Send an interrupt or message to another CPU.
 218  * The caller needs to include any barrier needed to order writes
 219  * to memory vs. the IPI/message.
 220  */
 221 void kvmhv_rm_send_ipi(int cpu)
 222 {
 223         void __iomem *xics_phys;
 224         unsigned long msg = PPC_DBELL_TYPE(PPC_DBELL_SERVER);
 225
 226         /* On POWER9 we can use msgsnd for any destination cpu. */
 227         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300)) {
 228                 msg |= get_hard_smp_processor_id(cpu);
 229                 __asm__ __volatile__ (PPC_MSGSND(%0) : : "r" (msg));
 230                 return;
 231         }
 232
 233         /* On POWER8 for IPIs to threads in the same core, use msgsnd. */
 234         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_207S) &&
 235             cpu_first_thread_sibling(cpu) ==
 236             cpu_first_thread_sibling(raw_smp_processor_id())) {
 237                 msg |= cpu_thread_in_core(cpu);
 238                 __asm__ __volatile__ (PPC_MSGSND(%0) : : "r" (msg));
 239                 return;
 240         }
 241
 242         /* We should never reach this */
 243         if (WARN_ON_ONCE(xive_enabled()))
 244             return;
 245
 246         /* Else poke the target with an IPI */
 247         xics_phys = paca[cpu].kvm_hstate.xics_phys;
 248         if (xics_phys)
 249                 __raw_rm_writeb(IPI_PRIORITY, xics_phys + XICS_MFRR);
 250         else
 251                 opal_int_set_mfrr(get_hard_smp_processor_id(cpu), IPI_PRIORITY);
 252 }
 253
 254 /*
 255  * The following functions are called from the assembly code
 256  * in book3s_hv_rmhandlers.S.
 257  */
 258 static void kvmhv_interrupt_vcore(struct kvmppc_vcore *vc, int active)
 259 {
 260         int cpu = vc->pcpu;
 261
 262         /* Order setting of exit map vs. msgsnd/IPI */
 263         smp_mb();
 264         for (; active; active >>= 1, ++cpu)
 265                 if (active & 1)
 266                         kvmhv_rm_send_ipi(cpu);
 267 }
 268
 269 void kvmhv_commence_exit(int trap)
 270 {
 271         struct kvmppc_vcore *vc = local_paca->kvm_hstate.kvm_vcore;
 272         int ptid = local_paca->kvm_hstate.ptid;
 273         struct kvm_split_mode *sip = local_paca->kvm_hstate.kvm_split_mode;
 274         int me, ee, i;
 275
 276         /* Set our bit in the threads-exiting-guest map in the 0xff00
 277            bits of vcore->entry_exit_map */
 278         me = 0x100 << ptid;
 279         do {
 280                 ee = vc->entry_exit_map;
 281         } while (cmpxchg(&vc->entry_exit_map, ee, ee | me) != ee);
 282
 283         /* Are we the first here? */
 284         if ((ee >> 8) != 0)
 285                 return;
 286
 287         /*
 288          * Trigger the other threads in this vcore to exit the guest.
 289          * If this is a hypervisor decrementer interrupt then they
 290          * will be already on their way out of the guest.
 291          */
 292         if (trap != BOOK3S_INTERRUPT_HV_DECREMENTER)
 293                 kvmhv_interrupt_vcore(vc, ee & ~(1 << ptid));
 294
 295         /*
 296          * If we are doing dynamic micro-threading, interrupt the other
 297          * subcores to pull them out of their guests too.
 298          */
 299         if (!sip)
 300                 return;
 301
 302         for (i = 0; i < MAX_SUBCORES; ++i) {
 303                 vc = sip->master_vcs[i];
 304                 if (!vc)
 305                         break;
 306                 do {
 307                         ee = vc->entry_exit_map;
 308                         /* Already asked to exit? */
 309                         if ((ee >> 8) != 0)
 310                                 break;
 311                 } while (cmpxchg(&vc->entry_exit_map, ee,
 312                                  ee | VCORE_EXIT_REQ) != ee);
 313                 if ((ee >> 8) == 0)
 314                         kvmhv_interrupt_vcore(vc, ee);
 315         }
 316 }
 317
 318 struct kvmppc_host_rm_ops *kvmppc_host_rm_ops_hv;
 319 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_host_rm_ops_hv);
 320
 321 #ifdef CONFIG_KVM_XICS
 322 static struct kvmppc_irq_map *get_irqmap(struct kvmppc_passthru_irqmap *pimap,
 323                                          u32 xisr)
 324 {
 325         int i;
 326
 327         /*
 328          * We access the mapped array here without a lock.  That
 329          * is safe because we never reduce the number of entries
 330          * in the array and we never change the v_hwirq field of
 331          * an entry once it is set.
 332          *
 333          * We have also carefully ordered the stores in the writer
 334          * and the loads here in the reader, so that if we find a matching
 335          * hwirq here, the associated GSI and irq_desc fields are valid.
 336          */
 337         for (i = 0; i < pimap->n_mapped; i++)  {
 338                 if (xisr == pimap->mapped[i].r_hwirq) {
 339                         /*
 340                          * Order subsequent reads in the caller to serialize
 341                          * with the writer.
 342                          */
 343                         smp_rmb();
 344                         return &pimap->mapped[i];
 345                 }
 346         }
 347         return NULL;
 348 }
 349
 350 /*
 351  * If we have an interrupt that's not an IPI, check if we have a
 352  * passthrough adapter and if so, check if this external interrupt
 353  * is for the adapter.
 354  * We will attempt to deliver the IRQ directly to the target VCPU's
 355  * ICP, the virtual ICP (based on affinity - the xive value in ICS).
 356  *
 357  * If the delivery fails or if this is not for a passthrough adapter,
 358  * return to the host to handle this interrupt. We earlier
 359  * saved a copy of the XIRR in the PACA, it will be picked up by
 360  * the host ICP driver.
 361  */
 362 static int kvmppc_check_passthru(u32 xisr, __be32 xirr, bool *again)
 363 {
 364         struct kvmppc_passthru_irqmap *pimap;
 365         struct kvmppc_irq_map *irq_map;
 366         struct kvm_vcpu *vcpu;
 367
 368         vcpu = local_paca->kvm_hstate.kvm_vcpu;
 369         if (!vcpu)
 370                 return 1;
 371         pimap = kvmppc_get_passthru_irqmap(vcpu->kvm);
 372         if (!pimap)
 373                 return 1;
 374         irq_map = get_irqmap(pimap, xisr);
 375         if (!irq_map)
 376                 return 1;
 377
 378         /* We're handling this interrupt, generic code doesn't need to */
 379         local_paca->kvm_hstate.saved_xirr = 0;
 380
 381         return kvmppc_deliver_irq_passthru(vcpu, xirr, irq_map, pimap, again);
 382 }
 383
 384 #else
 385 static inline int kvmppc_check_passthru(u32 xisr, __be32 xirr, bool *again)
 386 {
 387         return 1;
 388 }
 389 #endif
 390
 391 /*
 392  * Determine what sort of external interrupt is pending (if any).
 393  * Returns:
 394  *      0 if no interrupt is pending
 395  *      1 if an interrupt is pending that needs to be handled by the host
 396  *      2 Passthrough that needs completion in the host
 397  *      -1 if there was a guest wakeup IPI (which has now been cleared)
 398  *      -2 if there is PCI passthrough external interrupt that was handled
 399  */
 400 static long kvmppc_read_one_intr(bool *again);
 401
 402 long kvmppc_read_intr(void)
 403 {
 404         long ret = 0;
 405         long rc;
 406         bool again;
 407
 408         if (xive_enabled())
 409                 return 1;
 410
 411         do {
 412                 again = false;
 413                 rc = kvmppc_read_one_intr(&again);
 414                 if (rc && (ret == 0 || rc > ret))
 415                         ret = rc;
 416         } while (again);
 417         return ret;
 418 }
 419
 420 static long kvmppc_read_one_intr(bool *again)
 421 {
 422         void __iomem *xics_phys;
 423         u32 h_xirr;
 424         __be32 xirr;
 425         u32 xisr;
 426         u8 host_ipi;
 427         int64_t rc;
 428
 429         if (xive_enabled())
 430                 return 1;
 431
 432         /* see if a host IPI is pending */
 433         host_ipi = local_paca->kvm_hstate.host_ipi;
 434         if (host_ipi)
 435                 return 1;
 436
 437         /* Now read the interrupt from the ICP */
 438         xics_phys = local_paca->kvm_hstate.xics_phys;
 439         rc = 0;
 440         if (!xics_phys)
 441                 rc = opal_int_get_xirr(&xirr, false);
 442         else
 443                 xirr = __raw_rm_readl(xics_phys + XICS_XIRR);
 444         if (rc < 0)
 445                 return 1;
 446
 447         /*
 448          * Save XIRR for later. Since we get control in reverse endian
 449          * on LE systems, save it byte reversed and fetch it back in
 450          * host endian. Note that xirr is the value read from the
 451          * XIRR register, while h_xirr is the host endian version.
 452          */
 453         h_xirr = be32_to_cpu(xirr);
 454         local_paca->kvm_hstate.saved_xirr = h_xirr;
 455         xisr = h_xirr & 0xffffff;
 456         /*
 457          * Ensure that the store/load complete to guarantee all side
 458          * effects of loading from XIRR has completed
 459          */
 460         smp_mb();
 461
 462         /* if nothing pending in the ICP */
 463         if (!xisr)
 464                 return 0;
 465
 466         /* We found something in the ICP...
 467          *
 468          * If it is an IPI, clear the MFRR and EOI it.
 469          */
 470         if (xisr == XICS_IPI) {
 471                 rc = 0;
 472                 if (xics_phys) {
 473                         __raw_rm_writeb(0xff, xics_phys + XICS_MFRR);
 474                         __raw_rm_writel(xirr, xics_phys + XICS_XIRR);
 475                 } else {
 476                         opal_int_set_mfrr(hard_smp_processor_id(), 0xff);
 477                         rc = opal_int_eoi(h_xirr);
 478                 }
 479                 /* If rc > 0, there is another interrupt pending */
 480                 *again = rc > 0;
 481
 482                 /*
 483                  * Need to ensure side effects of above stores
 484                  * complete before proceeding.
 485                  */
 486                 smp_mb();
 487
 488                 /*
 489                  * We need to re-check host IPI now in case it got set in the
 490                  * meantime. If it's clear, we bounce the interrupt to the
 491                  * guest
 492                  */
 493                 host_ipi = local_paca->kvm_hstate.host_ipi;
 494                 if (unlikely(host_ipi != 0)) {
 495                         /* We raced with the host,
 496                          * we need to resend that IPI, bummer
 497                          */
 498                         if (xics_phys)
 499                                 __raw_rm_writeb(IPI_PRIORITY,
 500                                                 xics_phys + XICS_MFRR);
 501                         else
 502                                 opal_int_set_mfrr(hard_smp_processor_id(),
 503                                                   IPI_PRIORITY);
 504                         /* Let side effects complete */
 505                         smp_mb();
 506                         return 1;
 507                 }
 508
 509                 /* OK, it's an IPI for us */
 510                 local_paca->kvm_hstate.saved_xirr = 0;
 511                 return -1;
 512         }
 513
 514         return kvmppc_check_passthru(xisr, xirr, again);
 515 }
 516
 517 #ifdef CONFIG_KVM_XICS
 518 static inline bool is_rm(void)
 519 {
 520         return !(mfmsr() & MSR_DR);
 521 }
 522
 523 unsigned long kvmppc_rm_h_xirr(struct kvm_vcpu *vcpu)
 524 {
 525         if (xive_enabled()) {
 526                 if (is_rm())
 527                         return xive_rm_h_xirr(vcpu);
 528                 if (unlikely(!__xive_vm_h_xirr))
 529                         return H_NOT_AVAILABLE;
 530                 return __xive_vm_h_xirr(vcpu);
 531         } else
 532                 return xics_rm_h_xirr(vcpu);
 533 }
 534
 535 unsigned long kvmppc_rm_h_xirr_x(struct kvm_vcpu *vcpu)
 536 {
 537         vcpu->arch.gpr[5] = get_tb();
 538         if (xive_enabled()) {
 539                 if (is_rm())
 540                         return xive_rm_h_xirr(vcpu);
 541                 if (unlikely(!__xive_vm_h_xirr))
 542                         return H_NOT_AVAILABLE;
 543                 return __xive_vm_h_xirr(vcpu);
 544         } else
 545                 return xics_rm_h_xirr(vcpu);
 546 }
 547
 548 unsigned long kvmppc_rm_h_ipoll(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long server)
 549 {
 550         if (xive_enabled()) {
 551                 if (is_rm())
 552                         return xive_rm_h_ipoll(vcpu, server);
 553                 if (unlikely(!__xive_vm_h_ipoll))
 554                         return H_NOT_AVAILABLE;
 555                 return __xive_vm_h_ipoll(vcpu, server);
 556         } else
 557                 return H_TOO_HARD;
 558 }
 559
 560 int kvmppc_rm_h_ipi(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long server,
 561                     unsigned long mfrr)
 562 {
 563         if (xive_enabled()) {
 564                 if (is_rm())
 565                         return xive_rm_h_ipi(vcpu, server, mfrr);
 566                 if (unlikely(!__xive_vm_h_ipi))
 567                         return H_NOT_AVAILABLE;
 568                 return __xive_vm_h_ipi(vcpu, server, mfrr);
 569         } else
 570                 return xics_rm_h_ipi(vcpu, server, mfrr);
 571 }
 572
 573 int kvmppc_rm_h_cppr(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cppr)
 574 {
 575         if (xive_enabled()) {
 576                 if (is_rm())
 577                         return xive_rm_h_cppr(vcpu, cppr);
 578                 if (unlikely(!__xive_vm_h_cppr))
 579                         return H_NOT_AVAILABLE;
 580                 return __xive_vm_h_cppr(vcpu, cppr);
 581         } else
 582                 return xics_rm_h_cppr(vcpu, cppr);
 583 }
 584
 585 int kvmppc_rm_h_eoi(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long xirr)
 586 {
 587         if (xive_enabled()) {
 588                 if (is_rm())
 589                         return xive_rm_h_eoi(vcpu, xirr);
 590                 if (unlikely(!__xive_vm_h_eoi))
 591                         return H_NOT_AVAILABLE;
 592                 return __xive_vm_h_eoi(vcpu, xirr);
 593         } else
 594                 return xics_rm_h_eoi(vcpu, xirr);
 595 }
 596 #endif /* CONFIG_KVM_XICS */