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