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