arch/powerpc/kvm/book3s_32_mmu_host.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
  23 #include <asm/kvm_ppc.h>
  24 #include <asm/kvm_book3s.h>
  25 #include <asm/mmu-hash32.h>
  26 #include <asm/machdep.h>
  27 #include <asm/mmu_context.h>
  28 #include <asm/hw_irq.h>
  29
  30 /* #define DEBUG_MMU */
  31 /* #define DEBUG_SR */
  32
  33 #ifdef DEBUG_MMU
  34 #define dprintk_mmu(a, ...) printk(KERN_INFO a, __VA_ARGS__)
  35 #else
  36 #define dprintk_mmu(a, ...) do { } while(0)
  37 #endif
  38
  39 #ifdef DEBUG_SR
  40 #define dprintk_sr(a, ...) printk(KERN_INFO a, __VA_ARGS__)
  41 #else
  42 #define dprintk_sr(a, ...) do { } while(0)
  43 #endif
  44
  45 #if PAGE_SHIFT != 12
  46 #error Unknown page size
  47 #endif
  48
  49 #ifdef CONFIG_SMP
  50 #error XXX need to grab mmu_hash_lock
  51 #endif
  52
  53 #ifdef CONFIG_PTE_64BIT
  54 #error Only 32 bit pages are supported for now
  55 #endif
  56
  57 static ulong htab;
  58 static u32 htabmask;
  59
  60 static void invalidate_pte(struct kvm_vcpu *vcpu, struct hpte_cache *pte)
  61 {
  62         volatile u32 *pteg;
  63
  64         dprintk_mmu("KVM: Flushing SPTE: 0x%llx (0x%llx) -> 0x%llx\n",
  65                     pte->pte.eaddr, pte->pte.vpage, pte->host_va);
  66
  67         pteg = (u32*)pte->slot;
  68
  69         pteg[0] = 0;
  70         asm volatile ("sync");
  71         asm volatile ("tlbie %0" : : "r" (pte->pte.eaddr) : "memory");
  72         asm volatile ("sync");
  73         asm volatile ("tlbsync");
  74
  75         pte->host_va = 0;
  76
  77         if (pte->pte.may_write)
  78                 kvm_release_pfn_dirty(pte->pfn);
  79         else
  80                 kvm_release_pfn_clean(pte->pfn);
  81 }
  82
  83 void kvmppc_mmu_pte_flush(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong guest_ea, ulong ea_mask)
  84 {
  85         int i;
  86
  87         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow PTEs: 0x%x & 0x%x\n",
  88                     vcpu->arch.hpte_cache_offset, guest_ea, ea_mask);
  89         BUG_ON(vcpu->arch.hpte_cache_offset > HPTEG_CACHE_NUM);
  90
  91         guest_ea &= ea_mask;
  92         for (i = 0; i < vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
  93                 struct hpte_cache *pte;
  94
  95                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
  96                 if (!pte->host_va)
  97                         continue;
  98
  99                 if ((pte->pte.eaddr & ea_mask) == guest_ea) {
 100                         invalidate_pte(vcpu, pte);
 101                 }
 102         }
 103
 104         /* Doing a complete flush -> start from scratch */
 105         if (!ea_mask)
 106                 vcpu->arch.hpte_cache_offset = 0;
 107 }
 108
 109 void kvmppc_mmu_pte_vflush(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 guest_vp, u64 vp_mask)
 110 {
 111         int i;
 112
 113         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow vPTEs: 0x%llx & 0x%llx\n",
 114                     vcpu->arch.hpte_cache_offset, guest_vp, vp_mask);
 115         BUG_ON(vcpu->arch.hpte_cache_offset > HPTEG_CACHE_NUM);
 116
 117         guest_vp &= vp_mask;
 118         for (i = 0; i < vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
 119                 struct hpte_cache *pte;
 120
 121                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
 122                 if (!pte->host_va)
 123                         continue;
 124
 125                 if ((pte->pte.vpage & vp_mask) == guest_vp) {
 126                         invalidate_pte(vcpu, pte);
 127                 }
 128         }
 129 }
 130
 131 void kvmppc_mmu_pte_pflush(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong pa_start, ulong pa_end)
 132 {
 133         int i;
 134
 135         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow pPTEs: 0x%llx & 0x%llx\n",
 136                     vcpu->arch.hpte_cache_offset, pa_start, pa_end);
 137         BUG_ON(vcpu->arch.hpte_cache_offset > HPTEG_CACHE_NUM);
 138
 139         for (i = 0; i < vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
 140                 struct hpte_cache *pte;
 141
 142                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
 143                 if (!pte->host_va)
 144                         continue;
 145
 146                 if ((pte->pte.raddr >= pa_start) &&
 147                     (pte->pte.raddr < pa_end)) {
 148                         invalidate_pte(vcpu, pte);
 149                 }
 150         }
 151 }
 152
 153 struct kvmppc_pte *kvmppc_mmu_find_pte(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 ea, bool data)
 154 {
 155         int i;
 156         u64 guest_vp;
 157
 158         guest_vp = vcpu->arch.mmu.ea_to_vp(vcpu, ea, false);
 159         for (i=0; i<vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
 160                 struct hpte_cache *pte;
 161
 162                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
 163                 if (!pte->host_va)
 164                         continue;
 165
 166                 if (pte->pte.vpage == guest_vp)
 167                         return &pte->pte;
 168         }
 169
 170         return NULL;
 171 }
 172
 173 static int kvmppc_mmu_hpte_cache_next(struct kvm_vcpu *vcpu)
 174 {
 175         if (vcpu->arch.hpte_cache_offset == HPTEG_CACHE_NUM)
 176                 kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 177
 178         return vcpu->arch.hpte_cache_offset++;
 179 }
 180
 181 /* We keep 512 gvsid->hvsid entries, mapping the guest ones to the array using
 182  * a hash, so we don't waste cycles on looping */
 183 static u16 kvmppc_sid_hash(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 184 {
 185         return (u16)(((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 7)) & SID_MAP_MASK) ^
 186                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 6)) & SID_MAP_MASK) ^
 187                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 5)) & SID_MAP_MASK) ^
 188                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 4)) & SID_MAP_MASK) ^
 189                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 3)) & SID_MAP_MASK) ^
 190                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 2)) & SID_MAP_MASK) ^
 191                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 1)) & SID_MAP_MASK) ^
 192                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 0)) & SID_MAP_MASK));
 193 }
 194
 195
 196 static struct kvmppc_sid_map *find_sid_vsid(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 197 {
 198         struct kvmppc_sid_map *map;
 199         u16 sid_map_mask;
 200
 201         if (vcpu->arch.msr & MSR_PR)
 202                 gvsid |= VSID_PR;
 203
 204         sid_map_mask = kvmppc_sid_hash(vcpu, gvsid);
 205         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[sid_map_mask];
 206         if (map->guest_vsid == gvsid) {
 207                 dprintk_sr("SR: Searching 0x%llx -> 0x%llx\n",
 208                             gvsid, map->host_vsid);
 209                 return map;
 210         }
 211
 212         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[SID_MAP_MASK - sid_map_mask];
 213         if (map->guest_vsid == gvsid) {
 214                 dprintk_sr("SR: Searching 0x%llx -> 0x%llx\n",
 215                             gvsid, map->host_vsid);
 216                 return map;
 217         }
 218
 219         dprintk_sr("SR: Searching 0x%llx -> not found\n", gvsid);
 220         return NULL;
 221 }
 222
 223 static u32 *kvmppc_mmu_get_pteg(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 vsid, u32 eaddr,
 224                                 bool primary)
 225 {
 226         u32 page, hash;
 227         ulong pteg = htab;
 228
 229         page = (eaddr & ~ESID_MASK) >> 12;
 230
 231         hash = ((vsid ^ page) << 6);
 232         if (!primary)
 233                 hash = ~hash;
 234
 235         hash &= htabmask;
 236
 237         pteg |= hash;
 238
 239         dprintk_mmu("htab: %lx | hash: %x | htabmask: %x | pteg: %lx\n",
 240                 htab, hash, htabmask, pteg);
 241
 242         return (u32*)pteg;
 243 }
 244
 245 extern char etext[];
 246
 247 int kvmppc_mmu_map_page(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvmppc_pte *orig_pte)
 248 {
 249         pfn_t hpaddr;
 250         u64 va;
 251         u64 vsid;
 252         struct kvmppc_sid_map *map;
 253         volatile u32 *pteg;
 254         u32 eaddr = orig_pte->eaddr;
 255         u32 pteg0, pteg1;
 256         register int rr = 0;
 257         bool primary = false;
 258         bool evict = false;
 259         int hpte_id;
 260         struct hpte_cache *pte;
 261
 262         /* Get host physical address for gpa */
 263         hpaddr = gfn_to_pfn(vcpu->kvm, orig_pte->raddr >> PAGE_SHIFT);
 264         if (kvm_is_error_hva(hpaddr)) {
 265                 printk(KERN_INFO "Couldn't get guest page for gfn %lx!\n",
 266                                  orig_pte->eaddr);
 267                 return -EINVAL;
 268         }
 269         hpaddr <<= PAGE_SHIFT;
 270
 271         /* and write the mapping ea -> hpa into the pt */
 272         vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, orig_pte->eaddr >> SID_SHIFT, &vsid);
 273         map = find_sid_vsid(vcpu, vsid);
 274         if (!map) {
 275                 kvmppc_mmu_map_segment(vcpu, eaddr);
 276                 map = find_sid_vsid(vcpu, vsid);
 277         }
 278         BUG_ON(!map);
 279
 280         vsid = map->host_vsid;
 281         va = (vsid << SID_SHIFT) | (eaddr & ~ESID_MASK);
 282
 283 next_pteg:
 284         if (rr == 16) {
 285                 primary = !primary;
 286                 evict = true;
 287                 rr = 0;
 288         }
 289
 290         pteg = kvmppc_mmu_get_pteg(vcpu, vsid, eaddr, primary);
 291
 292         /* not evicting yet */
 293         if (!evict && (pteg[rr] & PTE_V)) {
 294                 rr += 2;
 295                 goto next_pteg;
 296         }
 297
 298         dprintk_mmu("KVM: old PTEG: %p (%d)\n", pteg, rr);
 299         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[0], pteg[1]);
 300         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[2], pteg[3]);
 301         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[4], pteg[5]);
 302         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[6], pteg[7]);
 303         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[8], pteg[9]);
 304         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[10], pteg[11]);
 305         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[12], pteg[13]);
 306         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[14], pteg[15]);
 307
 308         pteg0 = ((eaddr & 0x0fffffff) >> 22) | (vsid << 7) | PTE_V |
 309                 (primary ? 0 : PTE_SEC);
 310         pteg1 = hpaddr | PTE_M | PTE_R | PTE_C;
 311
 312         if (orig_pte->may_write) {
 313                 pteg1 |= PP_RWRW;
 314                 mark_page_dirty(vcpu->kvm, orig_pte->raddr >> PAGE_SHIFT);
 315         } else {
 316                 pteg1 |= PP_RWRX;
 317         }
 318
 319         local_irq_disable();
 320
 321         if (pteg[rr]) {
 322                 pteg[rr] = 0;
 323                 asm volatile ("sync");
 324         }
 325         pteg[rr + 1] = pteg1;
 326         pteg[rr] = pteg0;
 327         asm volatile ("sync");
 328
 329         local_irq_enable();
 330
 331         dprintk_mmu("KVM: new PTEG: %p\n", pteg);
 332         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[0], pteg[1]);
 333         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[2], pteg[3]);
 334         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[4], pteg[5]);
 335         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[6], pteg[7]);
 336         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[8], pteg[9]);
 337         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[10], pteg[11]);
 338         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[12], pteg[13]);
 339         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[14], pteg[15]);
 340
 341
 342         /* Now tell our Shadow PTE code about the new page */
 343
 344         hpte_id = kvmppc_mmu_hpte_cache_next(vcpu);
 345         pte = &vcpu->arch.hpte_cache[hpte_id];
 346
 347         dprintk_mmu("KVM: %c%c Map 0x%llx: [%lx] 0x%llx (0x%llx) -> %lx\n",
 348                     orig_pte->may_write ? 'w' : '-',
 349                     orig_pte->may_execute ? 'x' : '-',
 350                     orig_pte->eaddr, (ulong)pteg, va,
 351                     orig_pte->vpage, hpaddr);
 352
 353         pte->slot = (ulong)&pteg[rr];
 354         pte->host_va = va;
 355         pte->pte = *orig_pte;
 356         pte->pfn = hpaddr >> PAGE_SHIFT;
 357
 358         return 0;
 359 }
 360
 361 static struct kvmppc_sid_map *create_sid_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 362 {
 363         struct kvmppc_sid_map *map;
 364         struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu_book3s = to_book3s(vcpu);
 365         u16 sid_map_mask;
 366         static int backwards_map = 0;
 367
 368         if (vcpu->arch.msr & MSR_PR)
 369                 gvsid |= VSID_PR;
 370
 371         /* We might get collisions that trap in preceding order, so let's
 372            map them differently */
 373
 374         sid_map_mask = kvmppc_sid_hash(vcpu, gvsid);
 375         if (backwards_map)
 376                 sid_map_mask = SID_MAP_MASK - sid_map_mask;
 377
 378         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[sid_map_mask];
 379
 380         /* Make sure we're taking the other map next time */
 381         backwards_map = !backwards_map;
 382
 383         /* Uh-oh ... out of mappings. Let's flush! */
 384         if (vcpu_book3s->vsid_next >= vcpu_book3s->vsid_max) {
 385                 vcpu_book3s->vsid_next = vcpu_book3s->vsid_first;
 386                 memset(vcpu_book3s->sid_map, 0,
 387                        sizeof(struct kvmppc_sid_map) * SID_MAP_NUM);
 388                 kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 389                 kvmppc_mmu_flush_segments(vcpu);
 390         }
 391         map->host_vsid = vcpu_book3s->vsid_next;
 392
 393         /* Would have to be 111 to be completely aligned with the rest of
 394            Linux, but that is just way too little space! */
 395         vcpu_book3s->vsid_next+=1;
 396
 397         map->guest_vsid = gvsid;
 398         map->valid = true;
 399
 400         return map;
 401 }
 402
 403 int kvmppc_mmu_map_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong eaddr)
 404 {
 405         u32 esid = eaddr >> SID_SHIFT;
 406         u64 gvsid;
 407         u32 sr;
 408         struct kvmppc_sid_map *map;
 409         struct kvmppc_book3s_shadow_vcpu *svcpu = to_svcpu(vcpu);
 410
 411         if (vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, esid, &gvsid)) {
 412                 /* Invalidate an entry */
 413                 svcpu->sr[esid] = SR_INVALID;
 414                 return -ENOENT;
 415         }
 416
 417         map = find_sid_vsid(vcpu, gvsid);
 418         if (!map)
 419                 map = create_sid_map(vcpu, gvsid);
 420
 421         map->guest_esid = esid;
 422         sr = map->host_vsid | SR_KP;
 423         svcpu->sr[esid] = sr;
 424
 425         dprintk_sr("MMU: mtsr %d, 0x%x\n", esid, sr);
 426
 427         return 0;
 428 }
 429
 430 void kvmppc_mmu_flush_segments(struct kvm_vcpu *vcpu)
 431 {
 432         int i;
 433         struct kvmppc_book3s_shadow_vcpu *svcpu = to_svcpu(vcpu);
 434
 435         dprintk_sr("MMU: flushing all segments (%d)\n", ARRAY_SIZE(svcpu->sr));
 436         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(svcpu->sr); i++)
 437                 svcpu->sr[i] = SR_INVALID;
 438 }
 439
 440 void kvmppc_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu)
 441 {
 442         kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 443         preempt_disable();
 444         __destroy_context(to_book3s(vcpu)->context_id);
 445         preempt_enable();
 446 }
 447
 448 /* From mm/mmu_context_hash32.c */
 449 #define CTX_TO_VSID(ctx) (((ctx) * (897 * 16)) & 0xffffff)
 450
 451 int kvmppc_mmu_init(struct kvm_vcpu *vcpu)
 452 {
 453         struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu3s = to_book3s(vcpu);
 454         int err;
 455         ulong sdr1;
 456
 457         err = __init_new_context();
 458         if (err < 0)
 459                 return -1;
 460         vcpu3s->context_id = err;
 461
 462         vcpu3s->vsid_max = CTX_TO_VSID(vcpu3s->context_id + 1) - 1;
 463         vcpu3s->vsid_first = CTX_TO_VSID(vcpu3s->context_id);
 464
 465 #if 0 /* XXX still doesn't guarantee uniqueness */
 466         /* We could collide with the Linux vsid space because the vsid
 467          * wraps around at 24 bits. We're safe if we do our own space
 468          * though, so let's always set the highest bit. */
 469
 470         vcpu3s->vsid_max |= 0x00800000;
 471         vcpu3s->vsid_first |= 0x00800000;
 472 #endif
 473         BUG_ON(vcpu3s->vsid_max < vcpu3s->vsid_first);
 474
 475         vcpu3s->vsid_next = vcpu3s->vsid_first;
 476
 477         /* Remember where the HTAB is */
 478         asm ( "mfsdr1 %0" : "=r"(sdr1) );
 479         htabmask = ((sdr1 & 0x1FF) << 16) | 0xFFC0;
 480         htab = (ulong)__va(sdr1 & 0xffff0000);
 481
 482         return 0;
 483 }