arch/powerpc/kvm/book3s_mmu_hpte.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2010 SUSE Linux Products GmbH. All rights reserved.
   3  *
   4  * Authors:
   5  *     Alexander Graf <agraf@suse.de>
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  19  */
  20
  21 #include <linux/kvm_host.h>
  22 #include <linux/hash.h>
  23 #include <linux/slab.h>
  24
  25 #include <asm/kvm_ppc.h>
  26 #include <asm/kvm_book3s.h>
  27 #include <asm/machdep.h>
  28 #include <asm/mmu_context.h>
  29 #include <asm/hw_irq.h>
  30
  31 #define PTE_SIZE        12
  32
  33 /* #define DEBUG_MMU */
  34
  35 #ifdef DEBUG_MMU
  36 #define dprintk_mmu(a, ...) printk(KERN_INFO a, __VA_ARGS__)
  37 #else
  38 #define dprintk_mmu(a, ...) do { } while(0)
  39 #endif
  40
  41 static struct kmem_cache *hpte_cache;
  42
  43 static inline u64 kvmppc_mmu_hash_pte(u64 eaddr)
  44 {
  45         return hash_64(eaddr >> PTE_SIZE, HPTEG_HASH_BITS_PTE);
  46 }
  47
  48 static inline u64 kvmppc_mmu_hash_pte_long(u64 eaddr)
  49 {
  50         return hash_64((eaddr & 0x0ffff000) >> PTE_SIZE,
  51                        HPTEG_HASH_BITS_PTE_LONG);
  52 }
  53
  54 static inline u64 kvmppc_mmu_hash_vpte(u64 vpage)
  55 {
  56         return hash_64(vpage & 0xfffffffffULL, HPTEG_HASH_BITS_VPTE);
  57 }
  58
  59 static inline u64 kvmppc_mmu_hash_vpte_long(u64 vpage)
  60 {
  61         return hash_64((vpage & 0xffffff000ULL) >> 12,
  62                        HPTEG_HASH_BITS_VPTE_LONG);
  63 }
  64
  65 void kvmppc_mmu_hpte_cache_map(struct kvm_vcpu *vcpu, struct hpte_cache *pte)
  66 {
  67         u64 index;
  68
  69         spin_lock(&vcpu->arch.mmu_lock);
  70
  71         /* Add to ePTE list */
  72         index = kvmppc_mmu_hash_pte(pte->pte.eaddr);
  73         hlist_add_head_rcu(&pte->list_pte, &vcpu->arch.hpte_hash_pte[index]);
  74
  75         /* Add to ePTE_long list */
  76         index = kvmppc_mmu_hash_pte_long(pte->pte.eaddr);
  77         hlist_add_head_rcu(&pte->list_pte_long,
  78                            &vcpu->arch.hpte_hash_pte_long[index]);
  79
  80         /* Add to vPTE list */
  81         index = kvmppc_mmu_hash_vpte(pte->pte.vpage);
  82         hlist_add_head_rcu(&pte->list_vpte, &vcpu->arch.hpte_hash_vpte[index]);
  83
  84         /* Add to vPTE_long list */
  85         index = kvmppc_mmu_hash_vpte_long(pte->pte.vpage);
  86         hlist_add_head_rcu(&pte->list_vpte_long,
  87                            &vcpu->arch.hpte_hash_vpte_long[index]);
  88
  89         spin_unlock(&vcpu->arch.mmu_lock);
  90 }
  91
  92 static void free_pte_rcu(struct rcu_head *head)
  93 {
  94         struct hpte_cache *pte = container_of(head, struct hpte_cache, rcu_head);
  95         kmem_cache_free(hpte_cache, pte);
  96 }
  97
  98 static void invalidate_pte(struct kvm_vcpu *vcpu, struct hpte_cache *pte)
  99 {
 100         /* pte already invalidated? */
 101         if (hlist_unhashed(&pte->list_pte))
 102                 return;
 103
 104         dprintk_mmu("KVM: Flushing SPT: 0x%lx (0x%llx) -> 0x%llx\n",
 105                     pte->pte.eaddr, pte->pte.vpage, pte->host_va);
 106
 107         /* Different for 32 and 64 bit */
 108         kvmppc_mmu_invalidate_pte(vcpu, pte);
 109
 110         spin_lock(&vcpu->arch.mmu_lock);
 111
 112         hlist_del_init_rcu(&pte->list_pte);
 113         hlist_del_init_rcu(&pte->list_pte_long);
 114         hlist_del_init_rcu(&pte->list_vpte);
 115         hlist_del_init_rcu(&pte->list_vpte_long);
 116
 117         spin_unlock(&vcpu->arch.mmu_lock);
 118
 119         if (pte->pte.may_write)
 120                 kvm_release_pfn_dirty(pte->pfn);
 121         else
 122                 kvm_release_pfn_clean(pte->pfn);
 123
 124         vcpu->arch.hpte_cache_count--;
 125         call_rcu(&pte->rcu_head, free_pte_rcu);
 126 }
 127
 128 static void kvmppc_mmu_pte_flush_all(struct kvm_vcpu *vcpu)
 129 {
 130         struct hpte_cache *pte;
 131         struct hlist_node *node;
 132         int i;
 133
 134         rcu_read_lock();
 135
 136         for (i = 0; i < HPTEG_HASH_NUM_VPTE_LONG; i++) {
 137                 struct hlist_head *list = &vcpu->arch.hpte_hash_vpte_long[i];
 138
 139                 hlist_for_each_entry_rcu(pte, node, list, list_vpte_long)
 140                         invalidate_pte(vcpu, pte);
 141         }
 142
 143         rcu_read_unlock();
 144 }
 145
 146 static void kvmppc_mmu_pte_flush_page(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong guest_ea)
 147 {
 148         struct hlist_head *list;
 149         struct hlist_node *node;
 150         struct hpte_cache *pte;
 151
 152         /* Find the list of entries in the map */
 153         list = &vcpu->arch.hpte_hash_pte[kvmppc_mmu_hash_pte(guest_ea)];
 154
 155         rcu_read_lock();
 156
 157         /* Check the list for matching entries and invalidate */
 158         hlist_for_each_entry_rcu(pte, node, list, list_pte)
 159                 if ((pte->pte.eaddr & ~0xfffUL) == guest_ea)
 160                         invalidate_pte(vcpu, pte);
 161
 162         rcu_read_unlock();
 163 }
 164
 165 static void kvmppc_mmu_pte_flush_long(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong guest_ea)
 166 {
 167         struct hlist_head *list;
 168         struct hlist_node *node;
 169         struct hpte_cache *pte;
 170
 171         /* Find the list of entries in the map */
 172         list = &vcpu->arch.hpte_hash_pte_long[
 173                         kvmppc_mmu_hash_pte_long(guest_ea)];
 174
 175         rcu_read_lock();
 176
 177         /* Check the list for matching entries and invalidate */
 178         hlist_for_each_entry_rcu(pte, node, list, list_pte_long)
 179                 if ((pte->pte.eaddr & 0x0ffff000UL) == guest_ea)
 180                         invalidate_pte(vcpu, pte);
 181
 182         rcu_read_unlock();
 183 }
 184
 185 void kvmppc_mmu_pte_flush(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong guest_ea, ulong ea_mask)
 186 {
 187         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow PTEs: 0x%lx & 0x%lx\n",
 188                     vcpu->arch.hpte_cache_count, guest_ea, ea_mask);
 189
 190         guest_ea &= ea_mask;
 191
 192         switch (ea_mask) {
 193         case ~0xfffUL:
 194                 kvmppc_mmu_pte_flush_page(vcpu, guest_ea);
 195                 break;
 196         case 0x0ffff000:
 197                 kvmppc_mmu_pte_flush_long(vcpu, guest_ea);
 198                 break;
 199         case 0:
 200                 /* Doing a complete flush -> start from scratch */
 201                 kvmppc_mmu_pte_flush_all(vcpu);
 202                 break;
 203         default:
 204                 WARN_ON(1);
 205                 break;
 206         }
 207 }
 208
 209 /* Flush with mask 0xfffffffff */
 210 static void kvmppc_mmu_pte_vflush_short(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 guest_vp)
 211 {
 212         struct hlist_head *list;
 213         struct hlist_node *node;
 214         struct hpte_cache *pte;
 215         u64 vp_mask = 0xfffffffffULL;
 216
 217         list = &vcpu->arch.hpte_hash_vpte[kvmppc_mmu_hash_vpte(guest_vp)];
 218
 219         rcu_read_lock();
 220
 221         /* Check the list for matching entries and invalidate */
 222         hlist_for_each_entry_rcu(pte, node, list, list_vpte)
 223                 if ((pte->pte.vpage & vp_mask) == guest_vp)
 224                         invalidate_pte(vcpu, pte);
 225
 226         rcu_read_unlock();
 227 }
 228
 229 /* Flush with mask 0xffffff000 */
 230 static void kvmppc_mmu_pte_vflush_long(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 guest_vp)
 231 {
 232         struct hlist_head *list;
 233         struct hlist_node *node;
 234         struct hpte_cache *pte;
 235         u64 vp_mask = 0xffffff000ULL;
 236
 237         list = &vcpu->arch.hpte_hash_vpte_long[
 238                 kvmppc_mmu_hash_vpte_long(guest_vp)];
 239
 240         rcu_read_lock();
 241
 242         /* Check the list for matching entries and invalidate */
 243         hlist_for_each_entry_rcu(pte, node, list, list_vpte_long)
 244                 if ((pte->pte.vpage & vp_mask) == guest_vp)
 245                         invalidate_pte(vcpu, pte);
 246
 247         rcu_read_unlock();
 248 }
 249
 250 void kvmppc_mmu_pte_vflush(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 guest_vp, u64 vp_mask)
 251 {
 252         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow vPTEs: 0x%llx & 0x%llx\n",
 253                     vcpu->arch.hpte_cache_count, guest_vp, vp_mask);
 254         guest_vp &= vp_mask;
 255
 256         switch(vp_mask) {
 257         case 0xfffffffffULL:
 258                 kvmppc_mmu_pte_vflush_short(vcpu, guest_vp);
 259                 break;
 260         case 0xffffff000ULL:
 261                 kvmppc_mmu_pte_vflush_long(vcpu, guest_vp);
 262                 break;
 263         default:
 264                 WARN_ON(1);
 265                 return;
 266         }
 267 }
 268
 269 void kvmppc_mmu_pte_pflush(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong pa_start, ulong pa_end)
 270 {
 271         struct hlist_node *node;
 272         struct hpte_cache *pte;
 273         int i;
 274
 275         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow pPTEs: 0x%lx - 0x%lx\n",
 276                     vcpu->arch.hpte_cache_count, pa_start, pa_end);
 277
 278         rcu_read_lock();
 279
 280         for (i = 0; i < HPTEG_HASH_NUM_VPTE_LONG; i++) {
 281                 struct hlist_head *list = &vcpu->arch.hpte_hash_vpte_long[i];
 282
 283                 hlist_for_each_entry_rcu(pte, node, list, list_vpte_long)
 284                         if ((pte->pte.raddr >= pa_start) &&
 285                             (pte->pte.raddr < pa_end))
 286                                 invalidate_pte(vcpu, pte);
 287         }
 288
 289         rcu_read_unlock();
 290 }
 291
 292 struct hpte_cache *kvmppc_mmu_hpte_cache_next(struct kvm_vcpu *vcpu)
 293 {
 294         struct hpte_cache *pte;
 295
 296         pte = kmem_cache_zalloc(hpte_cache, GFP_KERNEL);
 297         vcpu->arch.hpte_cache_count++;
 298
 299         if (vcpu->arch.hpte_cache_count == HPTEG_CACHE_NUM)
 300                 kvmppc_mmu_pte_flush_all(vcpu);
 301
 302         return pte;
 303 }
 304
 305 void kvmppc_mmu_hpte_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu)
 306 {
 307         kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 308 }
 309
 310 static void kvmppc_mmu_hpte_init_hash(struct hlist_head *hash_list, int len)
 311 {
 312         int i;
 313
 314         for (i = 0; i < len; i++)
 315                 INIT_HLIST_HEAD(&hash_list[i]);
 316 }
 317
 318 int kvmppc_mmu_hpte_init(struct kvm_vcpu *vcpu)
 319 {
 320         /* init hpte lookup hashes */
 321         kvmppc_mmu_hpte_init_hash(vcpu->arch.hpte_hash_pte,
 322                                   ARRAY_SIZE(vcpu->arch.hpte_hash_pte));
 323         kvmppc_mmu_hpte_init_hash(vcpu->arch.hpte_hash_pte_long,
 324                                   ARRAY_SIZE(vcpu->arch.hpte_hash_pte_long));
 325         kvmppc_mmu_hpte_init_hash(vcpu->arch.hpte_hash_vpte,
 326                                   ARRAY_SIZE(vcpu->arch.hpte_hash_vpte));
 327         kvmppc_mmu_hpte_init_hash(vcpu->arch.hpte_hash_vpte_long,
 328                                   ARRAY_SIZE(vcpu->arch.hpte_hash_vpte_long));
 329
 330         spin_lock_init(&vcpu->arch.mmu_lock);
 331
 332         return 0;
 333 }
 334
 335 int kvmppc_mmu_hpte_sysinit(void)
 336 {
 337         /* init hpte slab cache */
 338         hpte_cache = kmem_cache_create("kvm-spt", sizeof(struct hpte_cache),
 339                                        sizeof(struct hpte_cache), 0, NULL);
 340
 341         return 0;
 342 }
 343
 344 void kvmppc_mmu_hpte_sysexit(void)
 345 {
 346         kmem_cache_destroy(hpte_cache);
 347 }