]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - arch/powerpc/include/asm/kvm_host.h
KVM: PPC: Book3S PR: Allocate kvm_vcpu structs from kvm_vcpu_cache
[~andy/linux] / 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_USER_MEM_SLOTS 32
41 #define KVM_MEM_SLOTS_NUM KVM_USER_MEM_SLOTS
42
43 #ifdef CONFIG_KVM_MMIO
44 #define KVM_COALESCED_MMIO_PAGE_OFFSET 1
45 #endif
46
47 /* These values are internal and can be increased later */
48 #define KVM_NR_IRQCHIPS          1
49 #define KVM_IRQCHIP_NUM_PINS     256
50
51 #if !defined(CONFIG_KVM_440)
52 #include <linux/mmu_notifier.h>
53
54 #define KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
55
56 struct kvm;
57 extern int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
58 extern int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm,
59                                unsigned long start, unsigned long end);
60 extern int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
61 extern int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
62 extern void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte);
63
64 #endif
65
66 #define HPTEG_CACHE_NUM                 (1 << 15)
67 #define HPTEG_HASH_BITS_PTE             13
68 #define HPTEG_HASH_BITS_PTE_LONG        12
69 #define HPTEG_HASH_BITS_VPTE            13
70 #define HPTEG_HASH_BITS_VPTE_LONG       5
71 #define HPTEG_HASH_BITS_VPTE_64K        11
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 #define HPTEG_HASH_NUM_VPTE_64K         (1 << HPTEG_HASH_BITS_VPTE_64K)
77
78 /* Physical Address Mask - allowed range of real mode RAM access */
79 #define KVM_PAM                 0x0fffffffffffffffULL
80
81 struct kvm;
82 struct kvm_run;
83 struct kvm_vcpu;
84
85 struct lppaca;
86 struct slb_shadow;
87 struct dtl_entry;
88
89 struct kvmppc_vcpu_book3s;
90 struct kvmppc_book3s_shadow_vcpu;
91
92 struct kvm_vm_stat {
93         u32 remote_tlb_flush;
94 };
95
96 struct kvm_vcpu_stat {
97         u32 sum_exits;
98         u32 mmio_exits;
99         u32 dcr_exits;
100         u32 signal_exits;
101         u32 light_exits;
102         /* Account for special types of light exits: */
103         u32 itlb_real_miss_exits;
104         u32 itlb_virt_miss_exits;
105         u32 dtlb_real_miss_exits;
106         u32 dtlb_virt_miss_exits;
107         u32 syscall_exits;
108         u32 isi_exits;
109         u32 dsi_exits;
110         u32 emulated_inst_exits;
111         u32 dec_exits;
112         u32 ext_intr_exits;
113         u32 halt_wakeup;
114         u32 dbell_exits;
115         u32 gdbell_exits;
116 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
117         u32 pf_storage;
118         u32 pf_instruc;
119         u32 sp_storage;
120         u32 sp_instruc;
121         u32 queue_intr;
122         u32 ld;
123         u32 ld_slow;
124         u32 st;
125         u32 st_slow;
126 #endif
127 };
128
129 enum kvm_exit_types {
130         MMIO_EXITS,
131         DCR_EXITS,
132         SIGNAL_EXITS,
133         ITLB_REAL_MISS_EXITS,
134         ITLB_VIRT_MISS_EXITS,
135         DTLB_REAL_MISS_EXITS,
136         DTLB_VIRT_MISS_EXITS,
137         SYSCALL_EXITS,
138         ISI_EXITS,
139         DSI_EXITS,
140         EMULATED_INST_EXITS,
141         EMULATED_MTMSRWE_EXITS,
142         EMULATED_WRTEE_EXITS,
143         EMULATED_MTSPR_EXITS,
144         EMULATED_MFSPR_EXITS,
145         EMULATED_MTMSR_EXITS,
146         EMULATED_MFMSR_EXITS,
147         EMULATED_TLBSX_EXITS,
148         EMULATED_TLBWE_EXITS,
149         EMULATED_RFI_EXITS,
150         EMULATED_RFCI_EXITS,
151         DEC_EXITS,
152         EXT_INTR_EXITS,
153         HALT_WAKEUP,
154         USR_PR_INST,
155         FP_UNAVAIL,
156         DEBUG_EXITS,
157         TIMEINGUEST,
158         DBELL_EXITS,
159         GDBELL_EXITS,
160         __NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES
161 };
162
163 /* allow access to big endian 32bit upper/lower parts and 64bit var */
164 struct kvmppc_exit_timing {
165         union {
166                 u64 tv64;
167                 struct {
168                         u32 tbu, tbl;
169                 } tv32;
170         };
171 };
172
173 struct kvmppc_pginfo {
174         unsigned long pfn;
175         atomic_t refcnt;
176 };
177
178 struct kvmppc_spapr_tce_table {
179         struct list_head list;
180         struct kvm *kvm;
181         u64 liobn;
182         u32 window_size;
183         struct page *pages[0];
184 };
185
186 struct kvm_rma_info {
187         atomic_t use_count;
188         unsigned long base_pfn;
189 };
190
191 /* XICS components, defined in book3s_xics.c */
192 struct kvmppc_xics;
193 struct kvmppc_icp;
194
195 /*
196  * The reverse mapping array has one entry for each HPTE,
197  * which stores the guest's view of the second word of the HPTE
198  * (including the guest physical address of the mapping),
199  * plus forward and backward pointers in a doubly-linked ring
200  * of HPTEs that map the same host page.  The pointers in this
201  * ring are 32-bit HPTE indexes, to save space.
202  */
203 struct revmap_entry {
204         unsigned long guest_rpte;
205         unsigned int forw, back;
206 };
207
208 /*
209  * We use the top bit of each memslot->arch.rmap entry as a lock bit,
210  * and bit 32 as a present flag.  The bottom 32 bits are the
211  * index in the guest HPT of a HPTE that points to the page.
212  */
213 #define KVMPPC_RMAP_LOCK_BIT    63
214 #define KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT    32
215 #define KVMPPC_RMAP_REFERENCED  (HPTE_R_R << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT)
216 #define KVMPPC_RMAP_CHANGED     (HPTE_R_C << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT)
217 #define KVMPPC_RMAP_PRESENT     0x100000000ul
218 #define KVMPPC_RMAP_INDEX       0xfffffffful
219
220 /* Low-order bits in memslot->arch.slot_phys[] */
221 #define KVMPPC_PAGE_ORDER_MASK  0x1f
222 #define KVMPPC_PAGE_NO_CACHE    HPTE_R_I        /* 0x20 */
223 #define KVMPPC_PAGE_WRITETHRU   HPTE_R_W        /* 0x40 */
224 #define KVMPPC_GOT_PAGE         0x80
225
226 struct kvm_arch_memory_slot {
227 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
228         unsigned long *rmap;
229         unsigned long *slot_phys;
230 #endif /* CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV */
231 };
232
233 struct kvm_arch {
234         unsigned int lpid;
235 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
236         unsigned long hpt_virt;
237         struct revmap_entry *revmap;
238         unsigned int host_lpid;
239         unsigned long host_lpcr;
240         unsigned long sdr1;
241         unsigned long host_sdr1;
242         int tlbie_lock;
243         unsigned long lpcr;
244         unsigned long rmor;
245         struct kvm_rma_info *rma;
246         unsigned long vrma_slb_v;
247         int rma_setup_done;
248         int using_mmu_notifiers;
249         u32 hpt_order;
250         atomic_t vcpus_running;
251         u32 online_vcores;
252         unsigned long hpt_npte;
253         unsigned long hpt_mask;
254         atomic_t hpte_mod_interest;
255         spinlock_t slot_phys_lock;
256         cpumask_t need_tlb_flush;
257         struct kvmppc_vcore *vcores[KVM_MAX_VCORES];
258         int hpt_cma_alloc;
259 #endif /* CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV */
260 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_PR
261         struct mutex hpt_mutex;
262 #endif
263 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
264         struct list_head spapr_tce_tables;
265         struct list_head rtas_tokens;
266 #endif
267 #ifdef CONFIG_KVM_MPIC
268         struct openpic *mpic;
269 #endif
270 #ifdef CONFIG_KVM_XICS
271         struct kvmppc_xics *xics;
272 #endif
273 };
274
275 /*
276  * Struct for a virtual core.
277  * Note: entry_exit_count combines an entry count in the bottom 8 bits
278  * and an exit count in the next 8 bits.  This is so that we can
279  * atomically increment the entry count iff the exit count is 0
280  * without taking the lock.
281  */
282 struct kvmppc_vcore {
283         int n_runnable;
284         int n_busy;
285         int num_threads;
286         int entry_exit_count;
287         int n_woken;
288         int nap_count;
289         int napping_threads;
290         u16 pcpu;
291         u16 last_cpu;
292         u8 vcore_state;
293         u8 in_guest;
294         struct list_head runnable_threads;
295         spinlock_t lock;
296         wait_queue_head_t wq;
297         u64 stolen_tb;
298         u64 preempt_tb;
299         struct kvm_vcpu *runner;
300         u64 tb_offset;          /* guest timebase - host timebase */
301         ulong lpcr;
302         u32 arch_compat;
303         ulong pcr;
304 };
305
306 #define VCORE_ENTRY_COUNT(vc)   ((vc)->entry_exit_count & 0xff)
307 #define VCORE_EXIT_COUNT(vc)    ((vc)->entry_exit_count >> 8)
308
309 /* Values for vcore_state */
310 #define VCORE_INACTIVE  0
311 #define VCORE_SLEEPING  1
312 #define VCORE_STARTING  2
313 #define VCORE_RUNNING   3
314 #define VCORE_EXITING   4
315
316 /*
317  * Struct used to manage memory for a virtual processor area
318  * registered by a PAPR guest.  There are three types of area
319  * that a guest can register.
320  */
321 struct kvmppc_vpa {
322         unsigned long gpa;      /* Current guest phys addr */
323         void *pinned_addr;      /* Address in kernel linear mapping */
324         void *pinned_end;       /* End of region */
325         unsigned long next_gpa; /* Guest phys addr for update */
326         unsigned long len;      /* Number of bytes required */
327         u8 update_pending;      /* 1 => update pinned_addr from next_gpa */
328         bool dirty;             /* true => area has been modified by kernel */
329 };
330
331 struct kvmppc_pte {
332         ulong eaddr;
333         u64 vpage;
334         ulong raddr;
335         bool may_read           : 1;
336         bool may_write          : 1;
337         bool may_execute        : 1;
338         u8 page_size;           /* MMU_PAGE_xxx */
339 };
340
341 struct kvmppc_mmu {
342         /* book3s_64 only */
343         void (*slbmte)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 rb, u64 rs);
344         u64  (*slbmfee)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
345         u64  (*slbmfev)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
346         void (*slbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
347         void (*slbia)(struct kvm_vcpu *vcpu);
348         /* book3s */
349         void (*mtsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum, ulong value);
350         u32  (*mfsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum);
351         int  (*xlate)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, struct kvmppc_pte *pte, bool data);
352         void (*reset_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
353         void (*tlbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong addr, bool large);
354         int  (*esid_to_vsid)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong esid, u64 *vsid);
355         u64  (*ea_to_vp)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, bool data);
356         bool (*is_dcbz32)(struct kvm_vcpu *vcpu);
357 };
358
359 struct kvmppc_slb {
360         u64 esid;
361         u64 vsid;
362         u64 orige;
363         u64 origv;
364         bool valid      : 1;
365         bool Ks         : 1;
366         bool Kp         : 1;
367         bool nx         : 1;
368         bool large      : 1;    /* PTEs are 16MB */
369         bool tb         : 1;    /* 1TB segment */
370         bool class      : 1;
371         u8 base_page_size;      /* MMU_PAGE_xxx */
372 };
373
374 # ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
375 #define KVMPPC_BOOKE_IAC_NUM    2
376 #define KVMPPC_BOOKE_DAC_NUM    2
377 # else
378 #define KVMPPC_BOOKE_IAC_NUM    4
379 #define KVMPPC_BOOKE_DAC_NUM    2
380 # endif
381 #define KVMPPC_BOOKE_MAX_IAC    4
382 #define KVMPPC_BOOKE_MAX_DAC    2
383
384 /* KVMPPC_EPR_USER takes precedence over KVMPPC_EPR_KERNEL */
385 #define KVMPPC_EPR_NONE         0 /* EPR not supported */
386 #define KVMPPC_EPR_USER         1 /* exit to userspace to fill EPR */
387 #define KVMPPC_EPR_KERNEL       2 /* in-kernel irqchip */
388
389 struct kvmppc_booke_debug_reg {
390         u32 dbcr0;
391         u32 dbcr1;
392         u32 dbcr2;
393 #ifdef CONFIG_KVM_E500MC
394         u32 dbcr4;
395 #endif
396         u64 iac[KVMPPC_BOOKE_MAX_IAC];
397         u64 dac[KVMPPC_BOOKE_MAX_DAC];
398 };
399
400 #define KVMPPC_IRQ_DEFAULT      0
401 #define KVMPPC_IRQ_MPIC         1
402 #define KVMPPC_IRQ_XICS         2
403
404 struct openpic;
405
406 struct kvm_vcpu_arch {
407         ulong host_stack;
408         u32 host_pid;
409 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
410         struct kvmppc_slb slb[64];
411         int slb_max;            /* 1 + index of last valid entry in slb[] */
412         int slb_nr;             /* total number of entries in SLB */
413         struct kvmppc_mmu mmu;
414         struct kvmppc_vcpu_book3s *book3s;
415 #endif
416 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_32
417         struct kvmppc_book3s_shadow_vcpu *shadow_vcpu;
418 #endif
419
420         ulong gpr[32];
421
422         u64 fpr[32];
423         u64 fpscr;
424
425 #ifdef CONFIG_SPE
426         ulong evr[32];
427         ulong spefscr;
428         ulong host_spefscr;
429         u64 acc;
430 #endif
431 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
432         vector128 vr[32];
433         vector128 vscr;
434 #endif
435
436 #ifdef CONFIG_VSX
437         u64 vsr[64];
438 #endif
439
440 #ifdef CONFIG_KVM_BOOKE_HV
441         u32 host_mas4;
442         u32 host_mas6;
443         u32 shadow_epcr;
444         u32 shadow_msrp;
445         u32 eplc;
446         u32 epsc;
447         u32 oldpir;
448 #endif
449
450 #if defined(CONFIG_BOOKE)
451 #if defined(CONFIG_KVM_BOOKE_HV) || defined(CONFIG_64BIT)
452         u32 epcr;
453 #endif
454 #endif
455
456 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
457         /* For Gekko paired singles */
458         u32 qpr[32];
459 #endif
460
461         ulong pc;
462         ulong ctr;
463         ulong lr;
464
465         ulong xer;
466         u32 cr;
467
468 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
469         ulong hflags;
470         ulong guest_owned_ext;
471         ulong purr;
472         ulong spurr;
473         ulong dscr;
474         ulong amr;
475         ulong uamor;
476         u32 ctrl;
477         ulong dabr;
478         ulong cfar;
479         ulong ppr;
480         ulong shadow_srr1;
481 #endif
482         u32 vrsave; /* also USPRG0 */
483         u32 mmucr;
484         /* shadow_msr is unused for BookE HV */
485         ulong shadow_msr;
486         ulong csrr0;
487         ulong csrr1;
488         ulong dsrr0;
489         ulong dsrr1;
490         ulong mcsrr0;
491         ulong mcsrr1;
492         ulong mcsr;
493         u32 dec;
494 #ifdef CONFIG_BOOKE
495         u32 decar;
496 #endif
497         u32 tbl;
498         u32 tbu;
499         u32 tcr;
500         ulong tsr; /* we need to perform set/clr_bits() which requires ulong */
501         u32 ivor[64];
502         ulong ivpr;
503         u32 pvr;
504
505         u32 shadow_pid;
506         u32 shadow_pid1;
507         u32 pid;
508         u32 swap_pid;
509
510         u32 ccr0;
511         u32 ccr1;
512         u32 dbsr;
513
514         u64 mmcr[3];
515         u32 pmc[8];
516         u64 siar;
517         u64 sdar;
518
519 #ifdef CONFIG_KVM_EXIT_TIMING
520         struct mutex exit_timing_lock;
521         struct kvmppc_exit_timing timing_exit;
522         struct kvmppc_exit_timing timing_last_enter;
523         u32 last_exit_type;
524         u32 timing_count_type[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
525         u64 timing_sum_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
526         u64 timing_sum_quad_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
527         u64 timing_min_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
528         u64 timing_max_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
529         u64 timing_last_exit;
530         struct dentry *debugfs_exit_timing;
531 #endif
532
533 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
534         ulong fault_dar;
535         u32 fault_dsisr;
536 #endif
537
538 #ifdef CONFIG_BOOKE
539         ulong fault_dear;
540         ulong fault_esr;
541         ulong queued_dear;
542         ulong queued_esr;
543         spinlock_t wdt_lock;
544         struct timer_list wdt_timer;
545         u32 tlbcfg[4];
546         u32 tlbps[4];
547         u32 mmucfg;
548         u32 eptcfg;
549         u32 epr;
550         u32 crit_save;
551         struct kvmppc_booke_debug_reg dbg_reg;
552 #endif
553         gpa_t paddr_accessed;
554         gva_t vaddr_accessed;
555
556         u8 io_gpr; /* GPR used as IO source/target */
557         u8 mmio_is_bigendian;
558         u8 mmio_sign_extend;
559         u8 dcr_needed;
560         u8 dcr_is_write;
561         u8 osi_needed;
562         u8 osi_enabled;
563         u8 papr_enabled;
564         u8 watchdog_enabled;
565         u8 sane;
566         u8 cpu_type;
567         u8 hcall_needed;
568         u8 epr_flags; /* KVMPPC_EPR_xxx */
569         u8 epr_needed;
570
571         u32 cpr0_cfgaddr; /* holds the last set cpr0_cfgaddr */
572
573         struct hrtimer dec_timer;
574         struct tasklet_struct tasklet;
575         u64 dec_jiffies;
576         u64 dec_expires;
577         unsigned long pending_exceptions;
578         u8 ceded;
579         u8 prodded;
580         u32 last_inst;
581
582         wait_queue_head_t *wqp;
583         struct kvmppc_vcore *vcore;
584         int ret;
585         int trap;
586         int state;
587         int ptid;
588         bool timer_running;
589         wait_queue_head_t cpu_run;
590
591         struct kvm_vcpu_arch_shared *shared;
592         unsigned long magic_page_pa; /* phys addr to map the magic page to */
593         unsigned long magic_page_ea; /* effect. addr to map the magic page to */
594
595         int irq_type;           /* one of KVM_IRQ_* */
596         int irq_cpu_id;
597         struct openpic *mpic;   /* KVM_IRQ_MPIC */
598 #ifdef CONFIG_KVM_XICS
599         struct kvmppc_icp *icp; /* XICS presentation controller */
600 #endif
601
602 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
603         struct kvm_vcpu_arch_shared shregs;
604
605         unsigned long pgfault_addr;
606         long pgfault_index;
607         unsigned long pgfault_hpte[2];
608
609         struct list_head run_list;
610         struct task_struct *run_task;
611         struct kvm_run *kvm_run;
612         pgd_t *pgdir;
613
614         spinlock_t vpa_update_lock;
615         struct kvmppc_vpa vpa;
616         struct kvmppc_vpa dtl;
617         struct dtl_entry *dtl_ptr;
618         unsigned long dtl_index;
619         u64 stolen_logged;
620         struct kvmppc_vpa slb_shadow;
621
622         spinlock_t tbacct_lock;
623         u64 busy_stolen;
624         u64 busy_preempt;
625 #endif
626 };
627
628 /* Values for vcpu->arch.state */
629 #define KVMPPC_VCPU_NOTREADY            0
630 #define KVMPPC_VCPU_RUNNABLE            1
631 #define KVMPPC_VCPU_BUSY_IN_HOST        2
632
633 /* Values for vcpu->arch.io_gpr */
634 #define KVM_MMIO_REG_MASK       0x001f
635 #define KVM_MMIO_REG_EXT_MASK   0xffe0
636 #define KVM_MMIO_REG_GPR        0x0000
637 #define KVM_MMIO_REG_FPR        0x0020
638 #define KVM_MMIO_REG_QPR        0x0040
639 #define KVM_MMIO_REG_FQPR       0x0060
640
641 #define __KVM_HAVE_ARCH_WQP
642 #define __KVM_HAVE_CREATE_DEVICE
643
644 #endif /* __POWERPC_KVM_HOST_H__ */