arch/powerpc/kvm/book3s_hv_rm_mmu.c

   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  * Copyright 2010-2011 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
   7  */
   8
   9 #include <linux/types.h>
  10 #include <linux/string.h>
  11 #include <linux/kvm.h>
  12 #include <linux/kvm_host.h>
  13 #include <linux/hugetlb.h>
  14
  15 #include <asm/tlbflush.h>
  16 #include <asm/kvm_ppc.h>
  17 #include <asm/kvm_book3s.h>
  18 #include <asm/mmu-hash64.h>
  19 #include <asm/hvcall.h>
  20 #include <asm/synch.h>
  21 #include <asm/ppc-opcode.h>
  22
  23 /* For now use fixed-size 16MB page table */
  24 #define HPT_ORDER       24
  25 #define HPT_NPTEG       (1ul << (HPT_ORDER - 7))        /* 128B per pteg */
  26 #define HPT_HASH_MASK   (HPT_NPTEG - 1)
  27
  28 #define HPTE_V_HVLOCK   0x40UL
  29
  30 static inline long lock_hpte(unsigned long *hpte, unsigned long bits)
  31 {
  32         unsigned long tmp, old;
  33
  34         asm volatile("  ldarx   %0,0,%2\n"
  35                      "  and.    %1,%0,%3\n"
  36                      "  bne     2f\n"
  37                      "  ori     %0,%0,%4\n"
  38                      "  stdcx.  %0,0,%2\n"
  39                      "  beq+    2f\n"
  40                      "  li      %1,%3\n"
  41                      "2:        isync"
  42                      : "=&r" (tmp), "=&r" (old)
  43                      : "r" (hpte), "r" (bits), "i" (HPTE_V_HVLOCK)
  44                      : "cc", "memory");
  45         return old == 0;
  46 }
  47
  48 long kvmppc_h_enter(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
  49                     long pte_index, unsigned long pteh, unsigned long ptel)
  50 {
  51         unsigned long porder;
  52         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
  53         unsigned long i, lpn, pa;
  54         unsigned long *hpte;
  55
  56         /* only handle 4k, 64k and 16M pages for now */
  57         porder = 12;
  58         if (pteh & HPTE_V_LARGE) {
  59                 if ((ptel & 0xf000) == 0x1000) {
  60                         /* 64k page */
  61                         porder = 16;
  62                 } else if ((ptel & 0xff000) == 0) {
  63                         /* 16M page */
  64                         porder = 24;
  65                         /* lowest AVA bit must be 0 for 16M pages */
  66                         if (pteh & 0x80)
  67                                 return H_PARAMETER;
  68                 } else
  69                         return H_PARAMETER;
  70         }
  71         lpn = (ptel & HPTE_R_RPN) >> kvm->arch.ram_porder;
  72         if (lpn >= kvm->arch.ram_npages || porder > kvm->arch.ram_porder)
  73                 return H_PARAMETER;
  74         pa = kvm->arch.ram_pginfo[lpn].pfn << PAGE_SHIFT;
  75         if (!pa)
  76                 return H_PARAMETER;
  77         /* Check WIMG */
  78         if ((ptel & HPTE_R_WIMG) != HPTE_R_M &&
  79             (ptel & HPTE_R_WIMG) != (HPTE_R_W | HPTE_R_I | HPTE_R_M))
  80                 return H_PARAMETER;
  81         pteh &= ~0x60UL;
  82         ptel &= ~(HPTE_R_PP0 - kvm->arch.ram_psize);
  83         ptel |= pa;
  84         if (pte_index >= (HPT_NPTEG << 3))
  85                 return H_PARAMETER;
  86         if (likely((flags & H_EXACT) == 0)) {
  87                 pte_index &= ~7UL;
  88                 hpte = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
  89                 for (i = 0; ; ++i) {
  90                         if (i == 8)
  91                                 return H_PTEG_FULL;
  92                         if ((*hpte & HPTE_V_VALID) == 0 &&
  93                             lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_VALID))
  94                                 break;
  95                         hpte += 2;
  96                 }
  97         } else {
  98                 i = 0;
  99                 hpte = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 100                 if (!lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_VALID))
 101                         return H_PTEG_FULL;
 102         }
 103         hpte[1] = ptel;
 104         eieio();
 105         hpte[0] = pteh;
 106         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 107         atomic_inc(&kvm->arch.ram_pginfo[lpn].refcnt);
 108         vcpu->arch.gpr[4] = pte_index + i;
 109         return H_SUCCESS;
 110 }
 111
 112 static unsigned long compute_tlbie_rb(unsigned long v, unsigned long r,
 113                                       unsigned long pte_index)
 114 {
 115         unsigned long rb, va_low;
 116
 117         rb = (v & ~0x7fUL) << 16;               /* AVA field */
 118         va_low = pte_index >> 3;
 119         if (v & HPTE_V_SECONDARY)
 120                 va_low = ~va_low;
 121         /* xor vsid from AVA */
 122         if (!(v & HPTE_V_1TB_SEG))
 123                 va_low ^= v >> 12;
 124         else
 125                 va_low ^= v >> 24;
 126         va_low &= 0x7ff;
 127         if (v & HPTE_V_LARGE) {
 128                 rb |= 1;                        /* L field */
 129                 if (r & 0xff000) {
 130                         /* non-16MB large page, must be 64k */
 131                         /* (masks depend on page size) */
 132                         rb |= 0x1000;           /* page encoding in LP field */
 133                         rb |= (va_low & 0x7f) << 16; /* 7b of VA in AVA/LP field */
 134                         rb |= (va_low & 0xfe);  /* AVAL field (P7 doesn't seem to care) */
 135                 }
 136         } else {
 137                 /* 4kB page */
 138                 rb |= (va_low & 0x7ff) << 12;   /* remaining 11b of VA */
 139         }
 140         rb |= (v >> 54) & 0x300;                /* B field */
 141         return rb;
 142 }
 143
 144 #define LOCK_TOKEN      (*(u32 *)(&get_paca()->lock_token))
 145
 146 static inline int try_lock_tlbie(unsigned int *lock)
 147 {
 148         unsigned int tmp, old;
 149         unsigned int token = LOCK_TOKEN;
 150
 151         asm volatile("1:lwarx   %1,0,%2\n"
 152                      "  cmpwi   cr0,%1,0\n"
 153                      "  bne     2f\n"
 154                      "  stwcx.  %3,0,%2\n"
 155                      "  bne-    1b\n"
 156                      "  isync\n"
 157                      "2:"
 158                      : "=&r" (tmp), "=&r" (old)
 159                      : "r" (lock), "r" (token)
 160                      : "cc", "memory");
 161         return old == 0;
 162 }
 163
 164 long kvmppc_h_remove(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 165                      unsigned long pte_index, unsigned long avpn,
 166                      unsigned long va)
 167 {
 168         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 169         unsigned long *hpte;
 170         unsigned long v, r, rb;
 171
 172         if (pte_index >= (HPT_NPTEG << 3))
 173                 return H_PARAMETER;
 174         hpte = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 175         while (!lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
 176                 cpu_relax();
 177         if ((hpte[0] & HPTE_V_VALID) == 0 ||
 178             ((flags & H_AVPN) && (hpte[0] & ~0x7fUL) != avpn) ||
 179             ((flags & H_ANDCOND) && (hpte[0] & avpn) != 0)) {
 180                 hpte[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 181                 return H_NOT_FOUND;
 182         }
 183         if (atomic_read(&kvm->online_vcpus) == 1)
 184                 flags |= H_LOCAL;
 185         vcpu->arch.gpr[4] = v = hpte[0] & ~HPTE_V_HVLOCK;
 186         vcpu->arch.gpr[5] = r = hpte[1];
 187         rb = compute_tlbie_rb(v, r, pte_index);
 188         hpte[0] = 0;
 189         if (!(flags & H_LOCAL)) {
 190                 while(!try_lock_tlbie(&kvm->arch.tlbie_lock))
 191                         cpu_relax();
 192                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 193                 asm volatile(PPC_TLBIE(%1,%0)"; eieio; tlbsync"
 194                              : : "r" (rb), "r" (kvm->arch.lpid));
 195                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 196                 kvm->arch.tlbie_lock = 0;
 197         } else {
 198                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 199                 asm volatile("tlbiel %0" : : "r" (rb));
 200                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 201         }
 202         return H_SUCCESS;
 203 }
 204
 205 long kvmppc_h_bulk_remove(struct kvm_vcpu *vcpu)
 206 {
 207         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 208         unsigned long *args = &vcpu->arch.gpr[4];
 209         unsigned long *hp, tlbrb[4];
 210         long int i, found;
 211         long int n_inval = 0;
 212         unsigned long flags, req, pte_index;
 213         long int local = 0;
 214         long int ret = H_SUCCESS;
 215
 216         if (atomic_read(&kvm->online_vcpus) == 1)
 217                 local = 1;
 218         for (i = 0; i < 4; ++i) {
 219                 pte_index = args[i * 2];
 220                 flags = pte_index >> 56;
 221                 pte_index &= ((1ul << 56) - 1);
 222                 req = flags >> 6;
 223                 flags &= 3;
 224                 if (req == 3)
 225                         break;
 226                 if (req != 1 || flags == 3 ||
 227                     pte_index >= (HPT_NPTEG << 3)) {
 228                         /* parameter error */
 229                         args[i * 2] = ((0xa0 | flags) << 56) + pte_index;
 230                         ret = H_PARAMETER;
 231                         break;
 232                 }
 233                 hp = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 234                 while (!lock_hpte(hp, HPTE_V_HVLOCK))
 235                         cpu_relax();
 236                 found = 0;
 237                 if (hp[0] & HPTE_V_VALID) {
 238                         switch (flags & 3) {
 239                         case 0:         /* absolute */
 240                                 found = 1;
 241                                 break;
 242                         case 1:         /* andcond */
 243                                 if (!(hp[0] & args[i * 2 + 1]))
 244                                         found = 1;
 245                                 break;
 246                         case 2:         /* AVPN */
 247                                 if ((hp[0] & ~0x7fUL) == args[i * 2 + 1])
 248                                         found = 1;
 249                                 break;
 250                         }
 251                 }
 252                 if (!found) {
 253                         hp[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 254                         args[i * 2] = ((0x90 | flags) << 56) + pte_index;
 255                         continue;
 256                 }
 257                 /* insert R and C bits from PTE */
 258                 flags |= (hp[1] >> 5) & 0x0c;
 259                 args[i * 2] = ((0x80 | flags) << 56) + pte_index;
 260                 tlbrb[n_inval++] = compute_tlbie_rb(hp[0], hp[1], pte_index);
 261                 hp[0] = 0;
 262         }
 263         if (n_inval == 0)
 264                 return ret;
 265
 266         if (!local) {
 267                 while(!try_lock_tlbie(&kvm->arch.tlbie_lock))
 268                         cpu_relax();
 269                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 270                 for (i = 0; i < n_inval; ++i)
 271                         asm volatile(PPC_TLBIE(%1,%0)
 272                                      : : "r" (tlbrb[i]), "r" (kvm->arch.lpid));
 273                 asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
 274                 kvm->arch.tlbie_lock = 0;
 275         } else {
 276                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 277                 for (i = 0; i < n_inval; ++i)
 278                         asm volatile("tlbiel %0" : : "r" (tlbrb[i]));
 279                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 280         }
 281         return ret;
 282 }
 283
 284 long kvmppc_h_protect(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 285                       unsigned long pte_index, unsigned long avpn,
 286                       unsigned long va)
 287 {
 288         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 289         unsigned long *hpte;
 290         unsigned long v, r, rb;
 291
 292         if (pte_index >= (HPT_NPTEG << 3))
 293                 return H_PARAMETER;
 294         hpte = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 295         while (!lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
 296                 cpu_relax();
 297         if ((hpte[0] & HPTE_V_VALID) == 0 ||
 298             ((flags & H_AVPN) && (hpte[0] & ~0x7fUL) != avpn)) {
 299                 hpte[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
 300                 return H_NOT_FOUND;
 301         }
 302         if (atomic_read(&kvm->online_vcpus) == 1)
 303                 flags |= H_LOCAL;
 304         v = hpte[0];
 305         r = hpte[1] & ~(HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP | HPTE_R_N |
 306                         HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO);
 307         r |= (flags << 55) & HPTE_R_PP0;
 308         r |= (flags << 48) & HPTE_R_KEY_HI;
 309         r |= flags & (HPTE_R_PP | HPTE_R_N | HPTE_R_KEY_LO);
 310         rb = compute_tlbie_rb(v, r, pte_index);
 311         hpte[0] = v & ~HPTE_V_VALID;
 312         if (!(flags & H_LOCAL)) {
 313                 while(!try_lock_tlbie(&kvm->arch.tlbie_lock))
 314                         cpu_relax();
 315                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 316                 asm volatile(PPC_TLBIE(%1,%0)"; eieio; tlbsync"
 317                              : : "r" (rb), "r" (kvm->arch.lpid));
 318                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 319                 kvm->arch.tlbie_lock = 0;
 320         } else {
 321                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 322                 asm volatile("tlbiel %0" : : "r" (rb));
 323                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 324         }
 325         hpte[1] = r;
 326         eieio();
 327         hpte[0] = v & ~HPTE_V_HVLOCK;
 328         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
 329         return H_SUCCESS;
 330 }
 331
 332 static unsigned long reverse_xlate(struct kvm *kvm, unsigned long realaddr)
 333 {
 334         long int i;
 335         unsigned long offset, rpn;
 336
 337         offset = realaddr & (kvm->arch.ram_psize - 1);
 338         rpn = (realaddr - offset) >> PAGE_SHIFT;
 339         for (i = 0; i < kvm->arch.ram_npages; ++i)
 340                 if (rpn == kvm->arch.ram_pginfo[i].pfn)
 341                         return (i << PAGE_SHIFT) + offset;
 342         return HPTE_R_RPN;      /* all 1s in the RPN field */
 343 }
 344
 345 long kvmppc_h_read(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
 346                    unsigned long pte_index)
 347 {
 348         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
 349         unsigned long *hpte, r;
 350         int i, n = 1;
 351
 352         if (pte_index >= (HPT_NPTEG << 3))
 353                 return H_PARAMETER;
 354         if (flags & H_READ_4) {
 355                 pte_index &= ~3;
 356                 n = 4;
 357         }
 358         for (i = 0; i < n; ++i, ++pte_index) {
 359                 hpte = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
 360                 r = hpte[1];
 361                 if ((flags & H_R_XLATE) && (hpte[0] & HPTE_V_VALID))
 362                         r = reverse_xlate(kvm, r & HPTE_R_RPN) |
 363                                 (r & ~HPTE_R_RPN);
 364                 vcpu->arch.gpr[4 + i * 2] = hpte[0];
 365                 vcpu->arch.gpr[5 + i * 2] = r;
 366         }
 367         return H_SUCCESS;
 368 }