arch/powerpc/kvm/book3s_64_mmu_host.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2009 SUSE Linux Products GmbH. All rights reserved.
   3  *
   4  * Authors:
   5  *     Alexander Graf <agraf@suse.de>
   6  *     Kevin Wolf <mail@kevin-wolf.de>
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
  10  * published by the Free Software Foundation.
  11  *
  12  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15  * GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with this program; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  20  */
  21
  22 #include <linux/kvm_host.h>
  23
  24 #include <asm/kvm_ppc.h>
  25 #include <asm/kvm_book3s.h>
  26 #include <asm/mmu-hash64.h>
  27 #include <asm/machdep.h>
  28 #include <asm/mmu_context.h>
  29 #include <asm/hw_irq.h>
  30
  31 #define PTE_SIZE 12
  32 #define VSID_ALL 0
  33
  34 /* #define DEBUG_MMU */
  35 /* #define DEBUG_SLB */
  36
  37 #ifdef DEBUG_MMU
  38 #define dprintk_mmu(a, ...) printk(KERN_INFO a, __VA_ARGS__)
  39 #else
  40 #define dprintk_mmu(a, ...) do { } while(0)
  41 #endif
  42
  43 #ifdef DEBUG_SLB
  44 #define dprintk_slb(a, ...) printk(KERN_INFO a, __VA_ARGS__)
  45 #else
  46 #define dprintk_slb(a, ...) do { } while(0)
  47 #endif
  48
  49 static void invalidate_pte(struct hpte_cache *pte)
  50 {
  51         dprintk_mmu("KVM: Flushing SPT: 0x%lx (0x%llx) -> 0x%llx\n",
  52                     pte->pte.eaddr, pte->pte.vpage, pte->host_va);
  53
  54         ppc_md.hpte_invalidate(pte->slot, pte->host_va,
  55                                MMU_PAGE_4K, MMU_SEGSIZE_256M,
  56                                false);
  57         pte->host_va = 0;
  58
  59         if (pte->pte.may_write)
  60                 kvm_release_pfn_dirty(pte->pfn);
  61         else
  62                 kvm_release_pfn_clean(pte->pfn);
  63 }
  64
  65 void kvmppc_mmu_pte_flush(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong guest_ea, ulong ea_mask)
  66 {
  67         int i;
  68
  69         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow PTEs: 0x%lx & 0x%lx\n",
  70                     vcpu->arch.hpte_cache_offset, guest_ea, ea_mask);
  71         BUG_ON(vcpu->arch.hpte_cache_offset > HPTEG_CACHE_NUM);
  72
  73         guest_ea &= ea_mask;
  74         for (i = 0; i < vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
  75                 struct hpte_cache *pte;
  76
  77                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
  78                 if (!pte->host_va)
  79                         continue;
  80
  81                 if ((pte->pte.eaddr & ea_mask) == guest_ea) {
  82                         invalidate_pte(pte);
  83                 }
  84         }
  85
  86         /* Doing a complete flush -> start from scratch */
  87         if (!ea_mask)
  88                 vcpu->arch.hpte_cache_offset = 0;
  89 }
  90
  91 void kvmppc_mmu_pte_vflush(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 guest_vp, u64 vp_mask)
  92 {
  93         int i;
  94
  95         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow vPTEs: 0x%llx & 0x%llx\n",
  96                     vcpu->arch.hpte_cache_offset, guest_vp, vp_mask);
  97         BUG_ON(vcpu->arch.hpte_cache_offset > HPTEG_CACHE_NUM);
  98
  99         guest_vp &= vp_mask;
 100         for (i = 0; i < vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
 101                 struct hpte_cache *pte;
 102
 103                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
 104                 if (!pte->host_va)
 105                         continue;
 106
 107                 if ((pte->pte.vpage & vp_mask) == guest_vp) {
 108                         invalidate_pte(pte);
 109                 }
 110         }
 111 }
 112
 113 void kvmppc_mmu_pte_pflush(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong pa_start, ulong pa_end)
 114 {
 115         int i;
 116
 117         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow pPTEs: 0x%lx & 0x%lx\n",
 118                     vcpu->arch.hpte_cache_offset, pa_start, pa_end);
 119         BUG_ON(vcpu->arch.hpte_cache_offset > HPTEG_CACHE_NUM);
 120
 121         for (i = 0; i < vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
 122                 struct hpte_cache *pte;
 123
 124                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
 125                 if (!pte->host_va)
 126                         continue;
 127
 128                 if ((pte->pte.raddr >= pa_start) &&
 129                     (pte->pte.raddr < pa_end)) {
 130                         invalidate_pte(pte);
 131                 }
 132         }
 133 }
 134
 135 struct kvmppc_pte *kvmppc_mmu_find_pte(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 ea, bool data)
 136 {
 137         int i;
 138         u64 guest_vp;
 139
 140         guest_vp = vcpu->arch.mmu.ea_to_vp(vcpu, ea, false);
 141         for (i=0; i<vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
 142                 struct hpte_cache *pte;
 143
 144                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
 145                 if (!pte->host_va)
 146                         continue;
 147
 148                 if (pte->pte.vpage == guest_vp)
 149                         return &pte->pte;
 150         }
 151
 152         return NULL;
 153 }
 154
 155 static int kvmppc_mmu_hpte_cache_next(struct kvm_vcpu *vcpu)
 156 {
 157         if (vcpu->arch.hpte_cache_offset == HPTEG_CACHE_NUM)
 158                 kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 159
 160         return vcpu->arch.hpte_cache_offset++;
 161 }
 162
 163 /* We keep 512 gvsid->hvsid entries, mapping the guest ones to the array using
 164  * a hash, so we don't waste cycles on looping */
 165 static u16 kvmppc_sid_hash(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 166 {
 167         return (u16)(((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 7)) & SID_MAP_MASK) ^
 168                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 6)) & SID_MAP_MASK) ^
 169                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 5)) & SID_MAP_MASK) ^
 170                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 4)) & SID_MAP_MASK) ^
 171                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 3)) & SID_MAP_MASK) ^
 172                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 2)) & SID_MAP_MASK) ^
 173                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 1)) & SID_MAP_MASK) ^
 174                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 0)) & SID_MAP_MASK));
 175 }
 176
 177
 178 static struct kvmppc_sid_map *find_sid_vsid(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 179 {
 180         struct kvmppc_sid_map *map;
 181         u16 sid_map_mask;
 182
 183         if (vcpu->arch.msr & MSR_PR)
 184                 gvsid |= VSID_PR;
 185
 186         sid_map_mask = kvmppc_sid_hash(vcpu, gvsid);
 187         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[sid_map_mask];
 188         if (map->guest_vsid == gvsid) {
 189                 dprintk_slb("SLB: Searching: 0x%llx -> 0x%llx\n",
 190                             gvsid, map->host_vsid);
 191                 return map;
 192         }
 193
 194         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[SID_MAP_MASK - sid_map_mask];
 195         if (map->guest_vsid == gvsid) {
 196                 dprintk_slb("SLB: Searching 0x%llx -> 0x%llx\n",
 197                             gvsid, map->host_vsid);
 198                 return map;
 199         }
 200
 201         dprintk_slb("SLB: Searching %d/%d: 0x%llx -> not found\n",
 202                     sid_map_mask, SID_MAP_MASK - sid_map_mask, gvsid);
 203         return NULL;
 204 }
 205
 206 int kvmppc_mmu_map_page(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvmppc_pte *orig_pte)
 207 {
 208         pfn_t hpaddr;
 209         ulong hash, hpteg, va;
 210         u64 vsid;
 211         int ret;
 212         int rflags = 0x192;
 213         int vflags = 0;
 214         int attempt = 0;
 215         struct kvmppc_sid_map *map;
 216
 217         /* Get host physical address for gpa */
 218         hpaddr = gfn_to_pfn(vcpu->kvm, orig_pte->raddr >> PAGE_SHIFT);
 219         if (kvm_is_error_hva(hpaddr)) {
 220                 printk(KERN_INFO "Couldn't get guest page for gfn %lx!\n", orig_pte->eaddr);
 221                 return -EINVAL;
 222         }
 223         hpaddr <<= PAGE_SHIFT;
 224 #if PAGE_SHIFT == 12
 225 #elif PAGE_SHIFT == 16
 226         hpaddr |= orig_pte->raddr & 0xf000;
 227 #else
 228 #error Unknown page size
 229 #endif
 230
 231         /* and write the mapping ea -> hpa into the pt */
 232         vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, orig_pte->eaddr >> SID_SHIFT, &vsid);
 233         map = find_sid_vsid(vcpu, vsid);
 234         if (!map) {
 235                 ret = kvmppc_mmu_map_segment(vcpu, orig_pte->eaddr);
 236                 WARN_ON(ret < 0);
 237                 map = find_sid_vsid(vcpu, vsid);
 238         }
 239         if (!map) {
 240                 printk(KERN_ERR "KVM: Segment map for 0x%llx (0x%lx) failed\n",
 241                                 vsid, orig_pte->eaddr);
 242                 WARN_ON(true);
 243                 return -EINVAL;
 244         }
 245
 246         vsid = map->host_vsid;
 247         va = hpt_va(orig_pte->eaddr, vsid, MMU_SEGSIZE_256M);
 248
 249         if (!orig_pte->may_write)
 250                 rflags |= HPTE_R_PP;
 251         else
 252                 mark_page_dirty(vcpu->kvm, orig_pte->raddr >> PAGE_SHIFT);
 253
 254         if (!orig_pte->may_execute)
 255                 rflags |= HPTE_R_N;
 256
 257         hash = hpt_hash(va, PTE_SIZE, MMU_SEGSIZE_256M);
 258
 259 map_again:
 260         hpteg = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP);
 261
 262         /* In case we tried normal mapping already, let's nuke old entries */
 263         if (attempt > 1)
 264                 if (ppc_md.hpte_remove(hpteg) < 0)
 265                         return -1;
 266
 267         ret = ppc_md.hpte_insert(hpteg, va, hpaddr, rflags, vflags, MMU_PAGE_4K, MMU_SEGSIZE_256M);
 268
 269         if (ret < 0) {
 270                 /* If we couldn't map a primary PTE, try a secondary */
 271                 hash = ~hash;
 272                 vflags ^= HPTE_V_SECONDARY;
 273                 attempt++;
 274                 goto map_again;
 275         } else {
 276                 int hpte_id = kvmppc_mmu_hpte_cache_next(vcpu);
 277                 struct hpte_cache *pte = &vcpu->arch.hpte_cache[hpte_id];
 278
 279                 dprintk_mmu("KVM: %c%c Map 0x%lx: [%lx] 0x%lx (0x%llx) -> %lx\n",
 280                             ((rflags & HPTE_R_PP) == 3) ? '-' : 'w',
 281                             (rflags & HPTE_R_N) ? '-' : 'x',
 282                             orig_pte->eaddr, hpteg, va, orig_pte->vpage, hpaddr);
 283
 284                 /* The ppc_md code may give us a secondary entry even though we
 285                    asked for a primary. Fix up. */
 286                 if ((ret & _PTEIDX_SECONDARY) && !(vflags & HPTE_V_SECONDARY)) {
 287                         hash = ~hash;
 288                         hpteg = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP);
 289                 }
 290
 291                 pte->slot = hpteg + (ret & 7);
 292                 pte->host_va = va;
 293                 pte->pte = *orig_pte;
 294                 pte->pfn = hpaddr >> PAGE_SHIFT;
 295         }
 296
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 static struct kvmppc_sid_map *create_sid_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 301 {
 302         struct kvmppc_sid_map *map;
 303         struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu_book3s = to_book3s(vcpu);
 304         u16 sid_map_mask;
 305         static int backwards_map = 0;
 306
 307         if (vcpu->arch.msr & MSR_PR)
 308                 gvsid |= VSID_PR;
 309
 310         /* We might get collisions that trap in preceding order, so let's
 311            map them differently */
 312
 313         sid_map_mask = kvmppc_sid_hash(vcpu, gvsid);
 314         if (backwards_map)
 315                 sid_map_mask = SID_MAP_MASK - sid_map_mask;
 316
 317         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[sid_map_mask];
 318
 319         /* Make sure we're taking the other map next time */
 320         backwards_map = !backwards_map;
 321
 322         /* Uh-oh ... out of mappings. Let's flush! */
 323         if (vcpu_book3s->vsid_next == vcpu_book3s->vsid_max) {
 324                 vcpu_book3s->vsid_next = vcpu_book3s->vsid_first;
 325                 memset(vcpu_book3s->sid_map, 0,
 326                        sizeof(struct kvmppc_sid_map) * SID_MAP_NUM);
 327                 kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 328                 kvmppc_mmu_flush_segments(vcpu);
 329         }
 330         map->host_vsid = vcpu_book3s->vsid_next++;
 331
 332         map->guest_vsid = gvsid;
 333         map->valid = true;
 334
 335         dprintk_slb("SLB: New mapping at %d: 0x%llx -> 0x%llx\n",
 336                     sid_map_mask, gvsid, map->host_vsid);
 337
 338         return map;
 339 }
 340
 341 static int kvmppc_mmu_next_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong esid)
 342 {
 343         int i;
 344         int max_slb_size = 64;
 345         int found_inval = -1;
 346         int r;
 347
 348         if (!to_svcpu(vcpu)->slb_max)
 349                 to_svcpu(vcpu)->slb_max = 1;
 350
 351         /* Are we overwriting? */
 352         for (i = 1; i < to_svcpu(vcpu)->slb_max; i++) {
 353                 if (!(to_svcpu(vcpu)->slb[i].esid & SLB_ESID_V))
 354                         found_inval = i;
 355                 else if ((to_svcpu(vcpu)->slb[i].esid & ESID_MASK) == esid)
 356                         return i;
 357         }
 358
 359         /* Found a spare entry that was invalidated before */
 360         if (found_inval > 0)
 361                 return found_inval;
 362
 363         /* No spare invalid entry, so create one */
 364
 365         if (mmu_slb_size < 64)
 366                 max_slb_size = mmu_slb_size;
 367
 368         /* Overflowing -> purge */
 369         if ((to_svcpu(vcpu)->slb_max) == max_slb_size)
 370                 kvmppc_mmu_flush_segments(vcpu);
 371
 372         r = to_svcpu(vcpu)->slb_max;
 373         to_svcpu(vcpu)->slb_max++;
 374
 375         return r;
 376 }
 377
 378 int kvmppc_mmu_map_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong eaddr)
 379 {
 380         u64 esid = eaddr >> SID_SHIFT;
 381         u64 slb_esid = (eaddr & ESID_MASK) | SLB_ESID_V;
 382         u64 slb_vsid = SLB_VSID_USER;
 383         u64 gvsid;
 384         int slb_index;
 385         struct kvmppc_sid_map *map;
 386
 387         slb_index = kvmppc_mmu_next_segment(vcpu, eaddr & ESID_MASK);
 388
 389         if (vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, esid, &gvsid)) {
 390                 /* Invalidate an entry */
 391                 to_svcpu(vcpu)->slb[slb_index].esid = 0;
 392                 return -ENOENT;
 393         }
 394
 395         map = find_sid_vsid(vcpu, gvsid);
 396         if (!map)
 397                 map = create_sid_map(vcpu, gvsid);
 398
 399         map->guest_esid = esid;
 400
 401         slb_vsid |= (map->host_vsid << 12);
 402         slb_vsid &= ~SLB_VSID_KP;
 403         slb_esid |= slb_index;
 404
 405         to_svcpu(vcpu)->slb[slb_index].esid = slb_esid;
 406         to_svcpu(vcpu)->slb[slb_index].vsid = slb_vsid;
 407
 408         dprintk_slb("slbmte %#llx, %#llx\n", slb_vsid, slb_esid);
 409
 410         return 0;
 411 }
 412
 413 void kvmppc_mmu_flush_segments(struct kvm_vcpu *vcpu)
 414 {
 415         to_svcpu(vcpu)->slb_max = 1;
 416         to_svcpu(vcpu)->slb[0].esid = 0;
 417 }
 418
 419 void kvmppc_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu)
 420 {
 421         kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 422         __destroy_context(to_book3s(vcpu)->context_id);
 423 }
 424
 425 int kvmppc_mmu_init(struct kvm_vcpu *vcpu)
 426 {
 427         struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu3s = to_book3s(vcpu);
 428         int err;
 429
 430         err = __init_new_context();
 431         if (err < 0)
 432                 return -1;
 433         vcpu3s->context_id = err;
 434
 435         vcpu3s->vsid_max = ((vcpu3s->context_id + 1) << USER_ESID_BITS) - 1;
 436         vcpu3s->vsid_first = vcpu3s->context_id << USER_ESID_BITS;
 437         vcpu3s->vsid_next = vcpu3s->vsid_first;
 438
 439         return 0;
 440 }