arch/powerpc/kvm/e500_tlb.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2008-2011 Freescale Semiconductor, Inc. All rights reserved.
   3  *
   4  * Author: Yu Liu, yu.liu@freescale.com
   5  *
   6  * Description:
   7  * This file is based on arch/powerpc/kvm/44x_tlb.c,
   8  * by Hollis Blanchard <hollisb@us.ibm.com>.
   9  *
  10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  11  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
  12  * published by the Free Software Foundation.
  13  */
  14
  15 #include <linux/types.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/string.h>
  18 #include <linux/kvm.h>
  19 #include <linux/kvm_host.h>
  20 #include <linux/highmem.h>
  21 #include <asm/kvm_ppc.h>
  22 #include <asm/kvm_e500.h>
  23
  24 #include "../mm/mmu_decl.h"
  25 #include "e500_tlb.h"
  26 #include "trace.h"
  27 #include "timing.h"
  28
  29 #define to_htlb1_esel(esel) (tlb1_entry_num - (esel) - 1)
  30
  31 struct id {
  32         unsigned long val;
  33         struct id **pentry;
  34 };
  35
  36 #define NUM_TIDS 256
  37
  38 /*
  39  * This table provide mappings from:
  40  * (guestAS,guestTID,guestPR) --> ID of physical cpu
  41  * guestAS      [0..1]
  42  * guestTID     [0..255]
  43  * guestPR      [0..1]
  44  * ID           [1..255]
  45  * Each vcpu keeps one vcpu_id_table.
  46  */
  47 struct vcpu_id_table {
  48         struct id id[2][NUM_TIDS][2];
  49 };
  50
  51 /*
  52  * This table provide reversed mappings of vcpu_id_table:
  53  * ID --> address of vcpu_id_table item.
  54  * Each physical core has one pcpu_id_table.
  55  */
  56 struct pcpu_id_table {
  57         struct id *entry[NUM_TIDS];
  58 };
  59
  60 static DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_id_table, pcpu_sids);
  61
  62 /* This variable keeps last used shadow ID on local core.
  63  * The valid range of shadow ID is [1..255] */
  64 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, pcpu_last_used_sid);
  65
  66 static unsigned int tlb1_entry_num;
  67
  68 /*
  69  * Allocate a free shadow id and setup a valid sid mapping in given entry.
  70  * A mapping is only valid when vcpu_id_table and pcpu_id_table are match.
  71  *
  72  * The caller must have preemption disabled, and keep it that way until
  73  * it has finished with the returned shadow id (either written into the
  74  * TLB or arch.shadow_pid, or discarded).
  75  */
  76 static inline int local_sid_setup_one(struct id *entry)
  77 {
  78         unsigned long sid;
  79         int ret = -1;
  80
  81         sid = ++(__get_cpu_var(pcpu_last_used_sid));
  82         if (sid < NUM_TIDS) {
  83                 __get_cpu_var(pcpu_sids).entry[sid] = entry;
  84                 entry->val = sid;
  85                 entry->pentry = &__get_cpu_var(pcpu_sids).entry[sid];
  86                 ret = sid;
  87         }
  88
  89         /*
  90          * If sid == NUM_TIDS, we've run out of sids.  We return -1, and
  91          * the caller will invalidate everything and start over.
  92          *
  93          * sid > NUM_TIDS indicates a race, which we disable preemption to
  94          * avoid.
  95          */
  96         WARN_ON(sid > NUM_TIDS);
  97
  98         return ret;
  99 }
 100
 101 /*
 102  * Check if given entry contain a valid shadow id mapping.
 103  * An ID mapping is considered valid only if
 104  * both vcpu and pcpu know this mapping.
 105  *
 106  * The caller must have preemption disabled, and keep it that way until
 107  * it has finished with the returned shadow id (either written into the
 108  * TLB or arch.shadow_pid, or discarded).
 109  */
 110 static inline int local_sid_lookup(struct id *entry)
 111 {
 112         if (entry && entry->val != 0 &&
 113             __get_cpu_var(pcpu_sids).entry[entry->val] == entry &&
 114             entry->pentry == &__get_cpu_var(pcpu_sids).entry[entry->val])
 115                 return entry->val;
 116         return -1;
 117 }
 118
 119 /* Invalidate all id mappings on local core */
 120 static inline void local_sid_destroy_all(void)
 121 {
 122         preempt_disable();
 123         __get_cpu_var(pcpu_last_used_sid) = 0;
 124         memset(&__get_cpu_var(pcpu_sids), 0, sizeof(__get_cpu_var(pcpu_sids)));
 125         preempt_enable();
 126 }
 127
 128 static void *kvmppc_e500_id_table_alloc(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
 129 {
 130         vcpu_e500->idt = kzalloc(sizeof(struct vcpu_id_table), GFP_KERNEL);
 131         return vcpu_e500->idt;
 132 }
 133
 134 static void kvmppc_e500_id_table_free(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
 135 {
 136         kfree(vcpu_e500->idt);
 137 }
 138
 139 /* Invalidate all mappings on vcpu */
 140 static void kvmppc_e500_id_table_reset_all(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
 141 {
 142         memset(vcpu_e500->idt, 0, sizeof(struct vcpu_id_table));
 143
 144         /* Update shadow pid when mappings are changed */
 145         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
 146 }
 147
 148 /* Invalidate one ID mapping on vcpu */
 149 static inline void kvmppc_e500_id_table_reset_one(
 150                                struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 151                                int as, int pid, int pr)
 152 {
 153         struct vcpu_id_table *idt = vcpu_e500->idt;
 154
 155         BUG_ON(as >= 2);
 156         BUG_ON(pid >= NUM_TIDS);
 157         BUG_ON(pr >= 2);
 158
 159         idt->id[as][pid][pr].val = 0;
 160         idt->id[as][pid][pr].pentry = NULL;
 161
 162         /* Update shadow pid when mappings are changed */
 163         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
 164 }
 165
 166 /*
 167  * Map guest (vcpu,AS,ID,PR) to physical core shadow id.
 168  * This function first lookup if a valid mapping exists,
 169  * if not, then creates a new one.
 170  *
 171  * The caller must have preemption disabled, and keep it that way until
 172  * it has finished with the returned shadow id (either written into the
 173  * TLB or arch.shadow_pid, or discarded).
 174  */
 175 static unsigned int kvmppc_e500_get_sid(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 176                                         unsigned int as, unsigned int gid,
 177                                         unsigned int pr, int avoid_recursion)
 178 {
 179         struct vcpu_id_table *idt = vcpu_e500->idt;
 180         int sid;
 181
 182         BUG_ON(as >= 2);
 183         BUG_ON(gid >= NUM_TIDS);
 184         BUG_ON(pr >= 2);
 185
 186         sid = local_sid_lookup(&idt->id[as][gid][pr]);
 187
 188         while (sid <= 0) {
 189                 /* No mapping yet */
 190                 sid = local_sid_setup_one(&idt->id[as][gid][pr]);
 191                 if (sid <= 0) {
 192                         _tlbil_all();
 193                         local_sid_destroy_all();
 194                 }
 195
 196                 /* Update shadow pid when mappings are changed */
 197                 if (!avoid_recursion)
 198                         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
 199         }
 200
 201         return sid;
 202 }
 203
 204 /* Map guest pid to shadow.
 205  * We use PID to keep shadow of current guest non-zero PID,
 206  * and use PID1 to keep shadow of guest zero PID.
 207  * So that guest tlbe with TID=0 can be accessed at any time */
 208 void kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
 209 {
 210         preempt_disable();
 211         vcpu_e500->vcpu.arch.shadow_pid = kvmppc_e500_get_sid(vcpu_e500,
 212                         get_cur_as(&vcpu_e500->vcpu),
 213                         get_cur_pid(&vcpu_e500->vcpu),
 214                         get_cur_pr(&vcpu_e500->vcpu), 1);
 215         vcpu_e500->vcpu.arch.shadow_pid1 = kvmppc_e500_get_sid(vcpu_e500,
 216                         get_cur_as(&vcpu_e500->vcpu), 0,
 217                         get_cur_pr(&vcpu_e500->vcpu), 1);
 218         preempt_enable();
 219 }
 220
 221 void kvmppc_dump_tlbs(struct kvm_vcpu *vcpu)
 222 {
 223         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 224         struct tlbe *tlbe;
 225         int i, tlbsel;
 226
 227         printk("| %8s | %8s | %8s | %8s | %8s |\n",
 228                         "nr", "mas1", "mas2", "mas3", "mas7");
 229
 230         for (tlbsel = 0; tlbsel < 2; tlbsel++) {
 231                 printk("Guest TLB%d:\n", tlbsel);
 232                 for (i = 0; i < vcpu_e500->gtlb_size[tlbsel]; i++) {
 233                         tlbe = &vcpu_e500->gtlb_arch[tlbsel][i];
 234                         if (tlbe->mas1 & MAS1_VALID)
 235                                 printk(" G[%d][%3d] |  %08X | %08X | %08X | %08X |\n",
 236                                         tlbsel, i, tlbe->mas1, tlbe->mas2,
 237                                         tlbe->mas3, tlbe->mas7);
 238                 }
 239         }
 240 }
 241
 242 static inline unsigned int tlb0_get_next_victim(
 243                 struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
 244 {
 245         unsigned int victim;
 246
 247         victim = vcpu_e500->gtlb_nv[0]++;
 248         if (unlikely(vcpu_e500->gtlb_nv[0] >= KVM_E500_TLB0_WAY_NUM))
 249                 vcpu_e500->gtlb_nv[0] = 0;
 250
 251         return victim;
 252 }
 253
 254 static inline unsigned int tlb1_max_shadow_size(void)
 255 {
 256         /* reserve one entry for magic page */
 257         return tlb1_entry_num - tlbcam_index - 1;
 258 }
 259
 260 static inline int tlbe_is_writable(struct tlbe *tlbe)
 261 {
 262         return tlbe->mas3 & (MAS3_SW|MAS3_UW);
 263 }
 264
 265 static inline u32 e500_shadow_mas3_attrib(u32 mas3, int usermode)
 266 {
 267         /* Mask off reserved bits. */
 268         mas3 &= MAS3_ATTRIB_MASK;
 269
 270         if (!usermode) {
 271                 /* Guest is in supervisor mode,
 272                  * so we need to translate guest
 273                  * supervisor permissions into user permissions. */
 274                 mas3 &= ~E500_TLB_USER_PERM_MASK;
 275                 mas3 |= (mas3 & E500_TLB_SUPER_PERM_MASK) << 1;
 276         }
 277
 278         return mas3 | E500_TLB_SUPER_PERM_MASK;
 279 }
 280
 281 static inline u32 e500_shadow_mas2_attrib(u32 mas2, int usermode)
 282 {
 283 #ifdef CONFIG_SMP
 284         return (mas2 & MAS2_ATTRIB_MASK) | MAS2_M;
 285 #else
 286         return mas2 & MAS2_ATTRIB_MASK;
 287 #endif
 288 }
 289
 290 /*
 291  * writing shadow tlb entry to host TLB
 292  */
 293 static inline void __write_host_tlbe(struct tlbe *stlbe, uint32_t mas0)
 294 {
 295         unsigned long flags;
 296
 297         local_irq_save(flags);
 298         mtspr(SPRN_MAS0, mas0);
 299         mtspr(SPRN_MAS1, stlbe->mas1);
 300         mtspr(SPRN_MAS2, stlbe->mas2);
 301         mtspr(SPRN_MAS3, stlbe->mas3);
 302         mtspr(SPRN_MAS7, stlbe->mas7);
 303         asm volatile("isync; tlbwe" : : : "memory");
 304         local_irq_restore(flags);
 305 }
 306
 307 static inline void write_host_tlbe(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 308                 int tlbsel, int esel, struct tlbe *stlbe)
 309 {
 310         if (tlbsel == 0) {
 311                 __write_host_tlbe(stlbe,
 312                                   MAS0_TLBSEL(0) |
 313                                   MAS0_ESEL(esel & (KVM_E500_TLB0_WAY_NUM - 1)));
 314         } else {
 315                 __write_host_tlbe(stlbe,
 316                                   MAS0_TLBSEL(1) |
 317                                   MAS0_ESEL(to_htlb1_esel(esel)));
 318         }
 319         trace_kvm_stlb_write(index_of(tlbsel, esel), stlbe->mas1, stlbe->mas2,
 320                              stlbe->mas3, stlbe->mas7);
 321 }
 322
 323 void kvmppc_map_magic(struct kvm_vcpu *vcpu)
 324 {
 325         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 326         struct tlbe magic;
 327         ulong shared_page = ((ulong)vcpu->arch.shared) & PAGE_MASK;
 328         unsigned int stid;
 329         pfn_t pfn;
 330
 331         pfn = (pfn_t)virt_to_phys((void *)shared_page) >> PAGE_SHIFT;
 332         get_page(pfn_to_page(pfn));
 333
 334         preempt_disable();
 335         stid = kvmppc_e500_get_sid(vcpu_e500, 0, 0, 0, 0);
 336
 337         magic.mas1 = MAS1_VALID | MAS1_TS | MAS1_TID(stid) |
 338                      MAS1_TSIZE(BOOK3E_PAGESZ_4K);
 339         magic.mas2 = vcpu->arch.magic_page_ea | MAS2_M;
 340         magic.mas3 = (pfn << PAGE_SHIFT) |
 341                      MAS3_SW | MAS3_SR | MAS3_UW | MAS3_UR;
 342         magic.mas7 = pfn >> (32 - PAGE_SHIFT);
 343
 344         __write_host_tlbe(&magic, MAS0_TLBSEL(1) | MAS0_ESEL(tlbcam_index));
 345         preempt_enable();
 346 }
 347
 348 void kvmppc_e500_tlb_load(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu)
 349 {
 350         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 351
 352         /* Shadow PID may be expired on local core */
 353         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
 354 }
 355
 356 void kvmppc_e500_tlb_put(struct kvm_vcpu *vcpu)
 357 {
 358 }
 359
 360 static void kvmppc_e500_stlbe_invalidate(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 361                                          int tlbsel, int esel)
 362 {
 363         struct tlbe *gtlbe = &vcpu_e500->gtlb_arch[tlbsel][esel];
 364         struct vcpu_id_table *idt = vcpu_e500->idt;
 365         unsigned int pr, tid, ts, pid;
 366         u32 val, eaddr;
 367         unsigned long flags;
 368
 369         ts = get_tlb_ts(gtlbe);
 370         tid = get_tlb_tid(gtlbe);
 371
 372         preempt_disable();
 373
 374         /* One guest ID may be mapped to two shadow IDs */
 375         for (pr = 0; pr < 2; pr++) {
 376                 /*
 377                  * The shadow PID can have a valid mapping on at most one
 378                  * host CPU.  In the common case, it will be valid on this
 379                  * CPU, in which case (for TLB0) we do a local invalidation
 380                  * of the specific address.
 381                  *
 382                  * If the shadow PID is not valid on the current host CPU, or
 383                  * if we're invalidating a TLB1 entry, we invalidate the
 384                  * entire shadow PID.
 385                  */
 386                 if (tlbsel == 1 ||
 387                     (pid = local_sid_lookup(&idt->id[ts][tid][pr])) <= 0) {
 388                         kvmppc_e500_id_table_reset_one(vcpu_e500, ts, tid, pr);
 389                         continue;
 390                 }
 391
 392                 /*
 393                  * The guest is invalidating a TLB0 entry which is in a PID
 394                  * that has a valid shadow mapping on this host CPU.  We
 395                  * search host TLB0 to invalidate it's shadow TLB entry,
 396                  * similar to __tlbil_va except that we need to look in AS1.
 397                  */
 398                 val = (pid << MAS6_SPID_SHIFT) | MAS6_SAS;
 399                 eaddr = get_tlb_eaddr(gtlbe);
 400
 401                 local_irq_save(flags);
 402
 403                 mtspr(SPRN_MAS6, val);
 404                 asm volatile("tlbsx 0, %[eaddr]" : : [eaddr] "r" (eaddr));
 405                 val = mfspr(SPRN_MAS1);
 406                 if (val & MAS1_VALID) {
 407                         mtspr(SPRN_MAS1, val & ~MAS1_VALID);
 408                         asm volatile("tlbwe");
 409                 }
 410
 411                 local_irq_restore(flags);
 412         }
 413
 414         preempt_enable();
 415 }
 416
 417 /* Search the guest TLB for a matching entry. */
 418 static int kvmppc_e500_tlb_index(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 419                 gva_t eaddr, int tlbsel, unsigned int pid, int as)
 420 {
 421         int size = vcpu_e500->gtlb_size[tlbsel];
 422         int set_base;
 423         int i;
 424
 425         if (tlbsel == 0) {
 426                 int mask = size / KVM_E500_TLB0_WAY_NUM - 1;
 427                 set_base = (eaddr >> PAGE_SHIFT) & mask;
 428                 set_base *= KVM_E500_TLB0_WAY_NUM;
 429                 size = KVM_E500_TLB0_WAY_NUM;
 430         } else {
 431                 set_base = 0;
 432         }
 433
 434         for (i = 0; i < size; i++) {
 435                 struct tlbe *tlbe = &vcpu_e500->gtlb_arch[tlbsel][set_base + i];
 436                 unsigned int tid;
 437
 438                 if (eaddr < get_tlb_eaddr(tlbe))
 439                         continue;
 440
 441                 if (eaddr > get_tlb_end(tlbe))
 442                         continue;
 443
 444                 tid = get_tlb_tid(tlbe);
 445                 if (tid && (tid != pid))
 446                         continue;
 447
 448                 if (!get_tlb_v(tlbe))
 449                         continue;
 450
 451                 if (get_tlb_ts(tlbe) != as && as != -1)
 452                         continue;
 453
 454                 return set_base + i;
 455         }
 456
 457         return -1;
 458 }
 459
 460 static inline void kvmppc_e500_priv_setup(struct tlbe_priv *priv,
 461                                           struct tlbe *gtlbe,
 462                                           pfn_t pfn)
 463 {
 464         priv->pfn = pfn;
 465         priv->flags = E500_TLB_VALID;
 466
 467         if (tlbe_is_writable(gtlbe))
 468                 priv->flags |= E500_TLB_DIRTY;
 469 }
 470
 471 static inline void kvmppc_e500_priv_release(struct tlbe_priv *priv)
 472 {
 473         if (priv->flags & E500_TLB_VALID) {
 474                 if (priv->flags & E500_TLB_DIRTY)
 475                         kvm_release_pfn_dirty(priv->pfn);
 476                 else
 477                         kvm_release_pfn_clean(priv->pfn);
 478
 479                 priv->flags = 0;
 480         }
 481 }
 482
 483 static inline void kvmppc_e500_deliver_tlb_miss(struct kvm_vcpu *vcpu,
 484                 unsigned int eaddr, int as)
 485 {
 486         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 487         unsigned int victim, pidsel, tsized;
 488         int tlbsel;
 489
 490         /* since we only have two TLBs, only lower bit is used. */
 491         tlbsel = (vcpu_e500->mas4 >> 28) & 0x1;
 492         victim = (tlbsel == 0) ? tlb0_get_next_victim(vcpu_e500) : 0;
 493         pidsel = (vcpu_e500->mas4 >> 16) & 0xf;
 494         tsized = (vcpu_e500->mas4 >> 7) & 0x1f;
 495
 496         vcpu_e500->mas0 = MAS0_TLBSEL(tlbsel) | MAS0_ESEL(victim)
 497                 | MAS0_NV(vcpu_e500->gtlb_nv[tlbsel]);
 498         vcpu_e500->mas1 = MAS1_VALID | (as ? MAS1_TS : 0)
 499                 | MAS1_TID(vcpu_e500->pid[pidsel])
 500                 | MAS1_TSIZE(tsized);
 501         vcpu_e500->mas2 = (eaddr & MAS2_EPN)
 502                 | (vcpu_e500->mas4 & MAS2_ATTRIB_MASK);
 503         vcpu_e500->mas3 &= MAS3_U0 | MAS3_U1 | MAS3_U2 | MAS3_U3;
 504         vcpu_e500->mas6 = (vcpu_e500->mas6 & MAS6_SPID1)
 505                 | (get_cur_pid(vcpu) << 16)
 506                 | (as ? MAS6_SAS : 0);
 507         vcpu_e500->mas7 = 0;
 508 }
 509
 510 static inline void kvmppc_e500_setup_stlbe(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 511                                            struct tlbe *gtlbe, int tsize,
 512                                            struct tlbe_priv *priv,
 513                                            u64 gvaddr, struct tlbe *stlbe)
 514 {
 515         pfn_t pfn = priv->pfn;
 516         unsigned int stid;
 517
 518         stid = kvmppc_e500_get_sid(vcpu_e500, get_tlb_ts(gtlbe),
 519                                    get_tlb_tid(gtlbe),
 520                                    get_cur_pr(&vcpu_e500->vcpu), 0);
 521
 522         /* Force TS=1 IPROT=0 for all guest mappings. */
 523         stlbe->mas1 = MAS1_TSIZE(tsize)
 524                 | MAS1_TID(stid) | MAS1_TS | MAS1_VALID;
 525         stlbe->mas2 = (gvaddr & MAS2_EPN)
 526                 | e500_shadow_mas2_attrib(gtlbe->mas2,
 527                                 vcpu_e500->vcpu.arch.shared->msr & MSR_PR);
 528         stlbe->mas3 = ((pfn << PAGE_SHIFT) & MAS3_RPN)
 529                 | e500_shadow_mas3_attrib(gtlbe->mas3,
 530                                 vcpu_e500->vcpu.arch.shared->msr & MSR_PR);
 531         stlbe->mas7 = (pfn >> (32 - PAGE_SHIFT)) & MAS7_RPN;
 532 }
 533
 534
 535 static inline void kvmppc_e500_shadow_map(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 536         u64 gvaddr, gfn_t gfn, struct tlbe *gtlbe, int tlbsel, int esel,
 537         struct tlbe *stlbe)
 538 {
 539         struct kvm_memory_slot *slot;
 540         unsigned long pfn, hva;
 541         int pfnmap = 0;
 542         int tsize = BOOK3E_PAGESZ_4K;
 543         struct tlbe_priv *priv;
 544
 545         /*
 546          * Translate guest physical to true physical, acquiring
 547          * a page reference if it is normal, non-reserved memory.
 548          *
 549          * gfn_to_memslot() must succeed because otherwise we wouldn't
 550          * have gotten this far.  Eventually we should just pass the slot
 551          * pointer through from the first lookup.
 552          */
 553         slot = gfn_to_memslot(vcpu_e500->vcpu.kvm, gfn);
 554         hva = gfn_to_hva_memslot(slot, gfn);
 555
 556         if (tlbsel == 1) {
 557                 struct vm_area_struct *vma;
 558                 down_read(&current->mm->mmap_sem);
 559
 560                 vma = find_vma(current->mm, hva);
 561                 if (vma && hva >= vma->vm_start &&
 562                     (vma->vm_flags & VM_PFNMAP)) {
 563                         /*
 564                          * This VMA is a physically contiguous region (e.g.
 565                          * /dev/mem) that bypasses normal Linux page
 566                          * management.  Find the overlap between the
 567                          * vma and the memslot.
 568                          */
 569
 570                         unsigned long start, end;
 571                         unsigned long slot_start, slot_end;
 572
 573                         pfnmap = 1;
 574
 575                         start = vma->vm_pgoff;
 576                         end = start +
 577                               ((vma->vm_end - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 578
 579                         pfn = start + ((hva - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT);
 580
 581                         slot_start = pfn - (gfn - slot->base_gfn);
 582                         slot_end = slot_start + slot->npages;
 583
 584                         if (start < slot_start)
 585                                 start = slot_start;
 586                         if (end > slot_end)
 587                                 end = slot_end;
 588
 589                         tsize = (gtlbe->mas1 & MAS1_TSIZE_MASK) >>
 590                                 MAS1_TSIZE_SHIFT;
 591
 592                         /*
 593                          * e500 doesn't implement the lowest tsize bit,
 594                          * or 1K pages.
 595                          */
 596                         tsize = max(BOOK3E_PAGESZ_4K, tsize & ~1);
 597
 598                         /*
 599                          * Now find the largest tsize (up to what the guest
 600                          * requested) that will cover gfn, stay within the
 601                          * range, and for which gfn and pfn are mutually
 602                          * aligned.
 603                          */
 604
 605                         for (; tsize > BOOK3E_PAGESZ_4K; tsize -= 2) {
 606                                 unsigned long gfn_start, gfn_end, tsize_pages;
 607                                 tsize_pages = 1 << (tsize - 2);
 608
 609                                 gfn_start = gfn & ~(tsize_pages - 1);
 610                                 gfn_end = gfn_start + tsize_pages;
 611
 612                                 if (gfn_start + pfn - gfn < start)
 613                                         continue;
 614                                 if (gfn_end + pfn - gfn > end)
 615                                         continue;
 616                                 if ((gfn & (tsize_pages - 1)) !=
 617                                     (pfn & (tsize_pages - 1)))
 618                                         continue;
 619
 620                                 gvaddr &= ~((tsize_pages << PAGE_SHIFT) - 1);
 621                                 pfn &= ~(tsize_pages - 1);
 622                                 break;
 623                         }
 624                 }
 625
 626                 up_read(&current->mm->mmap_sem);
 627         }
 628
 629         if (likely(!pfnmap)) {
 630                 pfn = gfn_to_pfn_memslot(vcpu_e500->vcpu.kvm, slot, gfn);
 631                 if (is_error_pfn(pfn)) {
 632                         printk(KERN_ERR "Couldn't get real page for gfn %lx!\n",
 633                                         (long)gfn);
 634                         kvm_release_pfn_clean(pfn);
 635                         return;
 636                 }
 637         }
 638
 639         /* Drop old priv and setup new one. */
 640         priv = &vcpu_e500->gtlb_priv[tlbsel][esel];
 641         kvmppc_e500_priv_release(priv);
 642         kvmppc_e500_priv_setup(priv, gtlbe, pfn);
 643
 644         kvmppc_e500_setup_stlbe(vcpu_e500, gtlbe, tsize, priv, gvaddr, stlbe);
 645 }
 646
 647 /* XXX only map the one-one case, for now use TLB0 */
 648 static int kvmppc_e500_tlb0_map(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 649                                 int esel, struct tlbe *stlbe)
 650 {
 651         struct tlbe *gtlbe;
 652
 653         gtlbe = &vcpu_e500->gtlb_arch[0][esel];
 654
 655         kvmppc_e500_shadow_map(vcpu_e500, get_tlb_eaddr(gtlbe),
 656                         get_tlb_raddr(gtlbe) >> PAGE_SHIFT,
 657                         gtlbe, 0, esel, stlbe);
 658
 659         return esel;
 660 }
 661
 662 /* Caller must ensure that the specified guest TLB entry is safe to insert into
 663  * the shadow TLB. */
 664 /* XXX for both one-one and one-to-many , for now use TLB1 */
 665 static int kvmppc_e500_tlb1_map(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 666                 u64 gvaddr, gfn_t gfn, struct tlbe *gtlbe, struct tlbe *stlbe)
 667 {
 668         unsigned int victim;
 669
 670         victim = vcpu_e500->gtlb_nv[1]++;
 671
 672         if (unlikely(vcpu_e500->gtlb_nv[1] >= tlb1_max_shadow_size()))
 673                 vcpu_e500->gtlb_nv[1] = 0;
 674
 675         kvmppc_e500_shadow_map(vcpu_e500, gvaddr, gfn, gtlbe, 1, victim, stlbe);
 676
 677         return victim;
 678 }
 679
 680 void kvmppc_mmu_msr_notify(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 old_msr)
 681 {
 682         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 683
 684         /* Recalc shadow pid since MSR changes */
 685         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
 686 }
 687
 688 static inline int kvmppc_e500_gtlbe_invalidate(
 689                                 struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 690                                 int tlbsel, int esel)
 691 {
 692         struct tlbe *gtlbe = &vcpu_e500->gtlb_arch[tlbsel][esel];
 693
 694         if (unlikely(get_tlb_iprot(gtlbe)))
 695                 return -1;
 696
 697         gtlbe->mas1 = 0;
 698
 699         return 0;
 700 }
 701
 702 int kvmppc_e500_emul_mt_mmucsr0(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500, ulong value)
 703 {
 704         int esel;
 705
 706         if (value & MMUCSR0_TLB0FI)
 707                 for (esel = 0; esel < vcpu_e500->gtlb_size[0]; esel++)
 708                         kvmppc_e500_gtlbe_invalidate(vcpu_e500, 0, esel);
 709         if (value & MMUCSR0_TLB1FI)
 710                 for (esel = 0; esel < vcpu_e500->gtlb_size[1]; esel++)
 711                         kvmppc_e500_gtlbe_invalidate(vcpu_e500, 1, esel);
 712
 713         /* Invalidate all vcpu id mappings */
 714         kvmppc_e500_id_table_reset_all(vcpu_e500);
 715
 716         return EMULATE_DONE;
 717 }
 718
 719 int kvmppc_e500_emul_tlbivax(struct kvm_vcpu *vcpu, int ra, int rb)
 720 {
 721         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 722         unsigned int ia;
 723         int esel, tlbsel;
 724         gva_t ea;
 725
 726         ea = ((ra) ? kvmppc_get_gpr(vcpu, ra) : 0) + kvmppc_get_gpr(vcpu, rb);
 727
 728         ia = (ea >> 2) & 0x1;
 729
 730         /* since we only have two TLBs, only lower bit is used. */
 731         tlbsel = (ea >> 3) & 0x1;
 732
 733         if (ia) {
 734                 /* invalidate all entries */
 735                 for (esel = 0; esel < vcpu_e500->gtlb_size[tlbsel]; esel++)
 736                         kvmppc_e500_gtlbe_invalidate(vcpu_e500, tlbsel, esel);
 737         } else {
 738                 ea &= 0xfffff000;
 739                 esel = kvmppc_e500_tlb_index(vcpu_e500, ea, tlbsel,
 740                                 get_cur_pid(vcpu), -1);
 741                 if (esel >= 0)
 742                         kvmppc_e500_gtlbe_invalidate(vcpu_e500, tlbsel, esel);
 743         }
 744
 745         /* Invalidate all vcpu id mappings */
 746         kvmppc_e500_id_table_reset_all(vcpu_e500);
 747
 748         return EMULATE_DONE;
 749 }
 750
 751 int kvmppc_e500_emul_tlbre(struct kvm_vcpu *vcpu)
 752 {
 753         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 754         int tlbsel, esel;
 755         struct tlbe *gtlbe;
 756
 757         tlbsel = get_tlb_tlbsel(vcpu_e500);
 758         esel = get_tlb_esel(vcpu_e500, tlbsel);
 759
 760         gtlbe = &vcpu_e500->gtlb_arch[tlbsel][esel];
 761         vcpu_e500->mas0 &= ~MAS0_NV(~0);
 762         vcpu_e500->mas0 |= MAS0_NV(vcpu_e500->gtlb_nv[tlbsel]);
 763         vcpu_e500->mas1 = gtlbe->mas1;
 764         vcpu_e500->mas2 = gtlbe->mas2;
 765         vcpu_e500->mas3 = gtlbe->mas3;
 766         vcpu_e500->mas7 = gtlbe->mas7;
 767
 768         return EMULATE_DONE;
 769 }
 770
 771 int kvmppc_e500_emul_tlbsx(struct kvm_vcpu *vcpu, int rb)
 772 {
 773         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 774         int as = !!get_cur_sas(vcpu_e500);
 775         unsigned int pid = get_cur_spid(vcpu_e500);
 776         int esel, tlbsel;
 777         struct tlbe *gtlbe = NULL;
 778         gva_t ea;
 779
 780         ea = kvmppc_get_gpr(vcpu, rb);
 781
 782         for (tlbsel = 0; tlbsel < 2; tlbsel++) {
 783                 esel = kvmppc_e500_tlb_index(vcpu_e500, ea, tlbsel, pid, as);
 784                 if (esel >= 0) {
 785                         gtlbe = &vcpu_e500->gtlb_arch[tlbsel][esel];
 786                         break;
 787                 }
 788         }
 789
 790         if (gtlbe) {
 791                 vcpu_e500->mas0 = MAS0_TLBSEL(tlbsel) | MAS0_ESEL(esel)
 792                         | MAS0_NV(vcpu_e500->gtlb_nv[tlbsel]);
 793                 vcpu_e500->mas1 = gtlbe->mas1;
 794                 vcpu_e500->mas2 = gtlbe->mas2;
 795                 vcpu_e500->mas3 = gtlbe->mas3;
 796                 vcpu_e500->mas7 = gtlbe->mas7;
 797         } else {
 798                 int victim;
 799
 800                 /* since we only have two TLBs, only lower bit is used. */
 801                 tlbsel = vcpu_e500->mas4 >> 28 & 0x1;
 802                 victim = (tlbsel == 0) ? tlb0_get_next_victim(vcpu_e500) : 0;
 803
 804                 vcpu_e500->mas0 = MAS0_TLBSEL(tlbsel) | MAS0_ESEL(victim)
 805                         | MAS0_NV(vcpu_e500->gtlb_nv[tlbsel]);
 806                 vcpu_e500->mas1 = (vcpu_e500->mas6 & MAS6_SPID0)
 807                         | (vcpu_e500->mas6 & (MAS6_SAS ? MAS1_TS : 0))
 808                         | (vcpu_e500->mas4 & MAS4_TSIZED(~0));
 809                 vcpu_e500->mas2 &= MAS2_EPN;
 810                 vcpu_e500->mas2 |= vcpu_e500->mas4 & MAS2_ATTRIB_MASK;
 811                 vcpu_e500->mas3 &= MAS3_U0 | MAS3_U1 | MAS3_U2 | MAS3_U3;
 812                 vcpu_e500->mas7 = 0;
 813         }
 814
 815         kvmppc_set_exit_type(vcpu, EMULATED_TLBSX_EXITS);
 816         return EMULATE_DONE;
 817 }
 818
 819 int kvmppc_e500_emul_tlbwe(struct kvm_vcpu *vcpu)
 820 {
 821         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 822         struct tlbe *gtlbe;
 823         int tlbsel, esel;
 824
 825         tlbsel = get_tlb_tlbsel(vcpu_e500);
 826         esel = get_tlb_esel(vcpu_e500, tlbsel);
 827
 828         gtlbe = &vcpu_e500->gtlb_arch[tlbsel][esel];
 829
 830         if (get_tlb_v(gtlbe))
 831                 kvmppc_e500_stlbe_invalidate(vcpu_e500, tlbsel, esel);
 832
 833         gtlbe->mas1 = vcpu_e500->mas1;
 834         gtlbe->mas2 = vcpu_e500->mas2;
 835         gtlbe->mas3 = vcpu_e500->mas3;
 836         gtlbe->mas7 = vcpu_e500->mas7;
 837
 838         trace_kvm_gtlb_write(vcpu_e500->mas0, gtlbe->mas1, gtlbe->mas2,
 839                              gtlbe->mas3, gtlbe->mas7);
 840
 841         /* Invalidate shadow mappings for the about-to-be-clobbered TLBE. */
 842         if (tlbe_is_host_safe(vcpu, gtlbe)) {
 843                 struct tlbe stlbe;
 844                 int stlbsel, sesel;
 845                 u64 eaddr;
 846                 u64 raddr;
 847
 848                 preempt_disable();
 849                 switch (tlbsel) {
 850                 case 0:
 851                         /* TLB0 */
 852                         gtlbe->mas1 &= ~MAS1_TSIZE(~0);
 853                         gtlbe->mas1 |= MAS1_TSIZE(BOOK3E_PAGESZ_4K);
 854
 855                         stlbsel = 0;
 856                         sesel = kvmppc_e500_tlb0_map(vcpu_e500, esel, &stlbe);
 857
 858                         break;
 859
 860                 case 1:
 861                         /* TLB1 */
 862                         eaddr = get_tlb_eaddr(gtlbe);
 863                         raddr = get_tlb_raddr(gtlbe);
 864
 865                         /* Create a 4KB mapping on the host.
 866                          * If the guest wanted a large page,
 867                          * only the first 4KB is mapped here and the rest
 868                          * are mapped on the fly. */
 869                         stlbsel = 1;
 870                         sesel = kvmppc_e500_tlb1_map(vcpu_e500, eaddr,
 871                                         raddr >> PAGE_SHIFT, gtlbe, &stlbe);
 872                         break;
 873
 874                 default:
 875                         BUG();
 876                 }
 877                 write_host_tlbe(vcpu_e500, stlbsel, sesel, &stlbe);
 878                 preempt_enable();
 879         }
 880
 881         kvmppc_set_exit_type(vcpu, EMULATED_TLBWE_EXITS);
 882         return EMULATE_DONE;
 883 }
 884
 885 int kvmppc_mmu_itlb_index(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr)
 886 {
 887         unsigned int as = !!(vcpu->arch.shared->msr & MSR_IS);
 888
 889         return kvmppc_e500_tlb_search(vcpu, eaddr, get_cur_pid(vcpu), as);
 890 }
 891
 892 int kvmppc_mmu_dtlb_index(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr)
 893 {
 894         unsigned int as = !!(vcpu->arch.shared->msr & MSR_DS);
 895
 896         return kvmppc_e500_tlb_search(vcpu, eaddr, get_cur_pid(vcpu), as);
 897 }
 898
 899 void kvmppc_mmu_itlb_miss(struct kvm_vcpu *vcpu)
 900 {
 901         unsigned int as = !!(vcpu->arch.shared->msr & MSR_IS);
 902
 903         kvmppc_e500_deliver_tlb_miss(vcpu, vcpu->arch.pc, as);
 904 }
 905
 906 void kvmppc_mmu_dtlb_miss(struct kvm_vcpu *vcpu)
 907 {
 908         unsigned int as = !!(vcpu->arch.shared->msr & MSR_DS);
 909
 910         kvmppc_e500_deliver_tlb_miss(vcpu, vcpu->arch.fault_dear, as);
 911 }
 912
 913 gpa_t kvmppc_mmu_xlate(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned int index,
 914                         gva_t eaddr)
 915 {
 916         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 917         struct tlbe *gtlbe =
 918                 &vcpu_e500->gtlb_arch[tlbsel_of(index)][esel_of(index)];
 919         u64 pgmask = get_tlb_bytes(gtlbe) - 1;
 920
 921         return get_tlb_raddr(gtlbe) | (eaddr & pgmask);
 922 }
 923
 924 void kvmppc_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu)
 925 {
 926 }
 927
 928 void kvmppc_mmu_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 eaddr, gpa_t gpaddr,
 929                         unsigned int index)
 930 {
 931         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 932         struct tlbe_priv *priv;
 933         struct tlbe *gtlbe, stlbe;
 934         int tlbsel = tlbsel_of(index);
 935         int esel = esel_of(index);
 936         int stlbsel, sesel;
 937
 938         gtlbe = &vcpu_e500->gtlb_arch[tlbsel][esel];
 939
 940         preempt_disable();
 941         switch (tlbsel) {
 942         case 0:
 943                 stlbsel = 0;
 944                 sesel = esel;
 945                 priv = &vcpu_e500->gtlb_priv[stlbsel][sesel];
 946
 947                 kvmppc_e500_setup_stlbe(vcpu_e500, gtlbe, BOOK3E_PAGESZ_4K,
 948                                         priv, eaddr, &stlbe);
 949                 break;
 950
 951         case 1: {
 952                 gfn_t gfn = gpaddr >> PAGE_SHIFT;
 953
 954                 stlbsel = 1;
 955                 sesel = kvmppc_e500_tlb1_map(vcpu_e500, eaddr, gfn,
 956                                              gtlbe, &stlbe);
 957                 break;
 958         }
 959
 960         default:
 961                 BUG();
 962                 break;
 963         }
 964
 965         write_host_tlbe(vcpu_e500, stlbsel, sesel, &stlbe);
 966         preempt_enable();
 967 }
 968
 969 int kvmppc_e500_tlb_search(struct kvm_vcpu *vcpu,
 970                                 gva_t eaddr, unsigned int pid, int as)
 971 {
 972         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 973         int esel, tlbsel;
 974
 975         for (tlbsel = 0; tlbsel < 2; tlbsel++) {
 976                 esel = kvmppc_e500_tlb_index(vcpu_e500, eaddr, tlbsel, pid, as);
 977                 if (esel >= 0)
 978                         return index_of(tlbsel, esel);
 979         }
 980
 981         return -1;
 982 }
 983
 984 void kvmppc_set_pid(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 pid)
 985 {
 986         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 987
 988         if (vcpu->arch.pid != pid) {
 989                 vcpu_e500->pid[0] = vcpu->arch.pid = pid;
 990                 kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
 991         }
 992 }
 993
 994 void kvmppc_e500_tlb_setup(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
 995 {
 996         struct tlbe *tlbe;
 997
 998         /* Insert large initial mapping for guest. */
 999         tlbe = &vcpu_e500->gtlb_arch[1][0];
1000         tlbe->mas1 = MAS1_VALID | MAS1_TSIZE(BOOK3E_PAGESZ_256M);
1001         tlbe->mas2 = 0;
1002         tlbe->mas3 = E500_TLB_SUPER_PERM_MASK;
1003         tlbe->mas7 = 0;
1004
1005         /* 4K map for serial output. Used by kernel wrapper. */
1006         tlbe = &vcpu_e500->gtlb_arch[1][1];
1007         tlbe->mas1 = MAS1_VALID | MAS1_TSIZE(BOOK3E_PAGESZ_4K);
1008         tlbe->mas2 = (0xe0004500 & 0xFFFFF000) | MAS2_I | MAS2_G;
1009         tlbe->mas3 = (0xe0004500 & 0xFFFFF000) | E500_TLB_SUPER_PERM_MASK;
1010         tlbe->mas7 = 0;
1011 }
1012
1013 int kvmppc_e500_tlb_init(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
1014 {
1015         tlb1_entry_num = mfspr(SPRN_TLB1CFG) & 0xFFF;
1016
1017         vcpu_e500->gtlb_size[0] = KVM_E500_TLB0_SIZE;
1018         vcpu_e500->gtlb_arch[0] =
1019                 kzalloc(sizeof(struct tlbe) * KVM_E500_TLB0_SIZE, GFP_KERNEL);
1020         if (vcpu_e500->gtlb_arch[0] == NULL)
1021                 goto err_out;
1022
1023         vcpu_e500->gtlb_size[1] = KVM_E500_TLB1_SIZE;
1024         vcpu_e500->gtlb_arch[1] =
1025                 kzalloc(sizeof(struct tlbe) * KVM_E500_TLB1_SIZE, GFP_KERNEL);
1026         if (vcpu_e500->gtlb_arch[1] == NULL)
1027                 goto err_out_guest0;
1028
1029         vcpu_e500->gtlb_priv[0] = (struct tlbe_priv *)
1030                 kzalloc(sizeof(struct tlbe_priv) * KVM_E500_TLB0_SIZE, GFP_KERNEL);
1031         if (vcpu_e500->gtlb_priv[0] == NULL)
1032                 goto err_out_guest1;
1033         vcpu_e500->gtlb_priv[1] = (struct tlbe_priv *)
1034                 kzalloc(sizeof(struct tlbe_priv) * KVM_E500_TLB1_SIZE, GFP_KERNEL);
1035
1036         if (vcpu_e500->gtlb_priv[1] == NULL)
1037                 goto err_out_priv0;
1038
1039         if (kvmppc_e500_id_table_alloc(vcpu_e500) == NULL)
1040                 goto err_out_priv1;
1041
1042         /* Init TLB configuration register */
1043         vcpu_e500->tlb0cfg = mfspr(SPRN_TLB0CFG) & ~0xfffUL;
1044         vcpu_e500->tlb0cfg |= vcpu_e500->gtlb_size[0];
1045         vcpu_e500->tlb1cfg = mfspr(SPRN_TLB1CFG) & ~0xfffUL;
1046         vcpu_e500->tlb1cfg |= vcpu_e500->gtlb_size[1];
1047
1048         return 0;
1049
1050 err_out_priv1:
1051         kfree(vcpu_e500->gtlb_priv[1]);
1052 err_out_priv0:
1053         kfree(vcpu_e500->gtlb_priv[0]);
1054 err_out_guest1:
1055         kfree(vcpu_e500->gtlb_arch[1]);
1056 err_out_guest0:
1057         kfree(vcpu_e500->gtlb_arch[0]);
1058 err_out:
1059         return -1;
1060 }
1061
1062 void kvmppc_e500_tlb_uninit(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
1063 {
1064         int stlbsel, i;
1065
1066         /* release all privs */
1067         for (stlbsel = 0; stlbsel < 2; stlbsel++)
1068                 for (i = 0; i < vcpu_e500->gtlb_size[stlbsel]; i++) {
1069                         struct tlbe_priv *priv =
1070                                 &vcpu_e500->gtlb_priv[stlbsel][i];
1071                         kvmppc_e500_priv_release(priv);
1072                 }
1073
1074         kvmppc_e500_id_table_free(vcpu_e500);
1075         kfree(vcpu_e500->gtlb_arch[1]);
1076         kfree(vcpu_e500->gtlb_arch[0]);
1077 }