Pileus Git - ~andy/linux/blob - arch/powerpc/kernel/kvm.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 #include <linux/init.h>
  23 #include <linux/kvm_para.h>
  24 #include <linux/slab.h>
  25 #include <linux/of.h>
  26
  27 #include <asm/reg.h>
  28 #include <asm/kvm_ppc.h>
  29 #include <asm/sections.h>
  30 #include <asm/cacheflush.h>
  31 #include <asm/disassemble.h>
  32
  33 #define KVM_MAGIC_PAGE          (-4096L)
  34 #define magic_var(x) KVM_MAGIC_PAGE + offsetof(struct kvm_vcpu_arch_shared, x)
  35
  36 #define KVM_INST_LWZ            0x80000000
  37 #define KVM_INST_STW            0x90000000
  38 #define KVM_INST_LD             0xe8000000
  39 #define KVM_INST_STD            0xf8000000
  40 #define KVM_INST_NOP            0x60000000
  41 #define KVM_INST_B              0x48000000
  42 #define KVM_INST_B_MASK         0x03ffffff
  43 #define KVM_INST_B_MAX          0x01ffffff
  44
  45 #define KVM_MASK_RT             0x03e00000
  46 #define KVM_INST_MFMSR          0x7c0000a6
  47 #define KVM_INST_MFSPR_SPRG0    0x7c1042a6
  48 #define KVM_INST_MFSPR_SPRG1    0x7c1142a6
  49 #define KVM_INST_MFSPR_SPRG2    0x7c1242a6
  50 #define KVM_INST_MFSPR_SPRG3    0x7c1342a6
  51 #define KVM_INST_MFSPR_SRR0     0x7c1a02a6
  52 #define KVM_INST_MFSPR_SRR1     0x7c1b02a6
  53 #define KVM_INST_MFSPR_DAR      0x7c1302a6
  54 #define KVM_INST_MFSPR_DSISR    0x7c1202a6
  55
  56 #define KVM_INST_MTSPR_SPRG0    0x7c1043a6
  57 #define KVM_INST_MTSPR_SPRG1    0x7c1143a6
  58 #define KVM_INST_MTSPR_SPRG2    0x7c1243a6
  59 #define KVM_INST_MTSPR_SPRG3    0x7c1343a6
  60 #define KVM_INST_MTSPR_SRR0     0x7c1a03a6
  61 #define KVM_INST_MTSPR_SRR1     0x7c1b03a6
  62 #define KVM_INST_MTSPR_DAR      0x7c1303a6
  63 #define KVM_INST_MTSPR_DSISR    0x7c1203a6
  64
  65 #define KVM_INST_TLBSYNC        0x7c00046c
  66 #define KVM_INST_MTMSRD_L1      0x7c010164
  67
  68 static bool kvm_patching_worked = true;
  69 static char kvm_tmp[1024 * 1024];
  70 static int kvm_tmp_index;
  71
  72 static inline void kvm_patch_ins(u32 *inst, u32 new_inst)
  73 {
  74         *inst = new_inst;
  75         flush_icache_range((ulong)inst, (ulong)inst + 4);
  76 }
  77
  78 static void kvm_patch_ins_ld(u32 *inst, long addr, u32 rt)
  79 {
  80 #ifdef CONFIG_64BIT
  81         kvm_patch_ins(inst, KVM_INST_LD | rt | (addr & 0x0000fffc));
  82 #else
  83         kvm_patch_ins(inst, KVM_INST_LWZ | rt | ((addr + 4) & 0x0000fffc));
  84 #endif
  85 }
  86
  87 static void kvm_patch_ins_lwz(u32 *inst, long addr, u32 rt)
  88 {
  89         kvm_patch_ins(inst, KVM_INST_LWZ | rt | (addr & 0x0000ffff));
  90 }
  91
  92 static void kvm_patch_ins_std(u32 *inst, long addr, u32 rt)
  93 {
  94 #ifdef CONFIG_64BIT
  95         kvm_patch_ins(inst, KVM_INST_STD | rt | (addr & 0x0000fffc));
  96 #else
  97         kvm_patch_ins(inst, KVM_INST_STW | rt | ((addr + 4) & 0x0000fffc));
  98 #endif
  99 }
 100
 101 static void kvm_patch_ins_stw(u32 *inst, long addr, u32 rt)
 102 {
 103         kvm_patch_ins(inst, KVM_INST_STW | rt | (addr & 0x0000fffc));
 104 }
 105
 106 static void kvm_patch_ins_nop(u32 *inst)
 107 {
 108         kvm_patch_ins(inst, KVM_INST_NOP);
 109 }
 110
 111 static void kvm_patch_ins_b(u32 *inst, int addr)
 112 {
 113 #ifdef CONFIG_RELOCATABLE
 114         /* On relocatable kernels interrupts handlers and our code
 115            can be in different regions, so we don't patch them */
 116
 117         extern u32 __end_interrupts;
 118         if ((ulong)inst < (ulong)&__end_interrupts)
 119                 return;
 120 #endif
 121
 122         kvm_patch_ins(inst, KVM_INST_B | (addr & KVM_INST_B_MASK));
 123 }
 124
 125 static u32 *kvm_alloc(int len)
 126 {
 127         u32 *p;
 128
 129         if ((kvm_tmp_index + len) > ARRAY_SIZE(kvm_tmp)) {
 130                 printk(KERN_ERR "KVM: No more space (%d + %d)\n",
 131                                 kvm_tmp_index, len);
 132                 kvm_patching_worked = false;
 133                 return NULL;
 134         }
 135
 136         p = (void*)&kvm_tmp[kvm_tmp_index];
 137         kvm_tmp_index += len;
 138
 139         return p;
 140 }
 141
 142 extern u32 kvm_emulate_mtmsrd_branch_offs;
 143 extern u32 kvm_emulate_mtmsrd_reg_offs;
 144 extern u32 kvm_emulate_mtmsrd_len;
 145 extern u32 kvm_emulate_mtmsrd[];
 146
 147 static void kvm_patch_ins_mtmsrd(u32 *inst, u32 rt)
 148 {
 149         u32 *p;
 150         int distance_start;
 151         int distance_end;
 152         ulong next_inst;
 153
 154         p = kvm_alloc(kvm_emulate_mtmsrd_len * 4);
 155         if (!p)
 156                 return;
 157
 158         /* Find out where we are and put everything there */
 159         distance_start = (ulong)p - (ulong)inst;
 160         next_inst = ((ulong)inst + 4);
 161         distance_end = next_inst - (ulong)&p[kvm_emulate_mtmsrd_branch_offs];
 162
 163         /* Make sure we only write valid b instructions */
 164         if (distance_start > KVM_INST_B_MAX) {
 165                 kvm_patching_worked = false;
 166                 return;
 167         }
 168
 169         /* Modify the chunk to fit the invocation */
 170         memcpy(p, kvm_emulate_mtmsrd, kvm_emulate_mtmsrd_len * 4);
 171         p[kvm_emulate_mtmsrd_branch_offs] |= distance_end & KVM_INST_B_MASK;
 172         p[kvm_emulate_mtmsrd_reg_offs] |= rt;
 173         flush_icache_range((ulong)p, (ulong)p + kvm_emulate_mtmsrd_len * 4);
 174
 175         /* Patch the invocation */
 176         kvm_patch_ins_b(inst, distance_start);
 177 }
 178
 179 static void kvm_map_magic_page(void *data)
 180 {
 181         kvm_hypercall2(KVM_HC_PPC_MAP_MAGIC_PAGE,
 182                        KVM_MAGIC_PAGE,  /* Physical Address */
 183                        KVM_MAGIC_PAGE); /* Effective Address */
 184 }
 185
 186 static void kvm_check_ins(u32 *inst)
 187 {
 188         u32 _inst = *inst;
 189         u32 inst_no_rt = _inst & ~KVM_MASK_RT;
 190         u32 inst_rt = _inst & KVM_MASK_RT;
 191
 192         switch (inst_no_rt) {
 193         /* Loads */
 194         case KVM_INST_MFMSR:
 195                 kvm_patch_ins_ld(inst, magic_var(msr), inst_rt);
 196                 break;
 197         case KVM_INST_MFSPR_SPRG0:
 198                 kvm_patch_ins_ld(inst, magic_var(sprg0), inst_rt);
 199                 break;
 200         case KVM_INST_MFSPR_SPRG1:
 201                 kvm_patch_ins_ld(inst, magic_var(sprg1), inst_rt);
 202                 break;
 203         case KVM_INST_MFSPR_SPRG2:
 204                 kvm_patch_ins_ld(inst, magic_var(sprg2), inst_rt);
 205                 break;
 206         case KVM_INST_MFSPR_SPRG3:
 207                 kvm_patch_ins_ld(inst, magic_var(sprg3), inst_rt);
 208                 break;
 209         case KVM_INST_MFSPR_SRR0:
 210                 kvm_patch_ins_ld(inst, magic_var(srr0), inst_rt);
 211                 break;
 212         case KVM_INST_MFSPR_SRR1:
 213                 kvm_patch_ins_ld(inst, magic_var(srr1), inst_rt);
 214                 break;
 215         case KVM_INST_MFSPR_DAR:
 216                 kvm_patch_ins_ld(inst, magic_var(dar), inst_rt);
 217                 break;
 218         case KVM_INST_MFSPR_DSISR:
 219                 kvm_patch_ins_lwz(inst, magic_var(dsisr), inst_rt);
 220                 break;
 221
 222         /* Stores */
 223         case KVM_INST_MTSPR_SPRG0:
 224                 kvm_patch_ins_std(inst, magic_var(sprg0), inst_rt);
 225                 break;
 226         case KVM_INST_MTSPR_SPRG1:
 227                 kvm_patch_ins_std(inst, magic_var(sprg1), inst_rt);
 228                 break;
 229         case KVM_INST_MTSPR_SPRG2:
 230                 kvm_patch_ins_std(inst, magic_var(sprg2), inst_rt);
 231                 break;
 232         case KVM_INST_MTSPR_SPRG3:
 233                 kvm_patch_ins_std(inst, magic_var(sprg3), inst_rt);
 234                 break;
 235         case KVM_INST_MTSPR_SRR0:
 236                 kvm_patch_ins_std(inst, magic_var(srr0), inst_rt);
 237                 break;
 238         case KVM_INST_MTSPR_SRR1:
 239                 kvm_patch_ins_std(inst, magic_var(srr1), inst_rt);
 240                 break;
 241         case KVM_INST_MTSPR_DAR:
 242                 kvm_patch_ins_std(inst, magic_var(dar), inst_rt);
 243                 break;
 244         case KVM_INST_MTSPR_DSISR:
 245                 kvm_patch_ins_stw(inst, magic_var(dsisr), inst_rt);
 246                 break;
 247
 248         /* Nops */
 249         case KVM_INST_TLBSYNC:
 250                 kvm_patch_ins_nop(inst);
 251                 break;
 252
 253         /* Rewrites */
 254         case KVM_INST_MTMSRD_L1:
 255                 /* We use r30 and r31 during the hook */
 256                 if (get_rt(inst_rt) < 30)
 257                         kvm_patch_ins_mtmsrd(inst, inst_rt);
 258                 break;
 259         }
 260
 261         switch (_inst) {
 262         }
 263 }
 264
 265 static void kvm_use_magic_page(void)
 266 {
 267         u32 *p;
 268         u32 *start, *end;
 269         u32 tmp;
 270
 271         /* Tell the host to map the magic page to -4096 on all CPUs */
 272         on_each_cpu(kvm_map_magic_page, NULL, 1);
 273
 274         /* Quick self-test to see if the mapping works */
 275         if (__get_user(tmp, (u32*)KVM_MAGIC_PAGE)) {
 276                 kvm_patching_worked = false;
 277                 return;
 278         }
 279
 280         /* Now loop through all code and find instructions */
 281         start = (void*)_stext;
 282         end = (void*)_etext;
 283
 284         for (p = start; p < end; p++)
 285                 kvm_check_ins(p);
 286
 287         printk(KERN_INFO "KVM: Live patching for a fast VM %s\n",
 288                          kvm_patching_worked ? "worked" : "failed");
 289 }
 290
 291 unsigned long kvm_hypercall(unsigned long *in,
 292                             unsigned long *out,
 293                             unsigned long nr)
 294 {
 295         unsigned long register r0 asm("r0");
 296         unsigned long register r3 asm("r3") = in[0];
 297         unsigned long register r4 asm("r4") = in[1];
 298         unsigned long register r5 asm("r5") = in[2];
 299         unsigned long register r6 asm("r6") = in[3];
 300         unsigned long register r7 asm("r7") = in[4];
 301         unsigned long register r8 asm("r8") = in[5];
 302         unsigned long register r9 asm("r9") = in[6];
 303         unsigned long register r10 asm("r10") = in[7];
 304         unsigned long register r11 asm("r11") = nr;
 305         unsigned long register r12 asm("r12");
 306
 307         asm volatile("bl        kvm_hypercall_start"
 308                      : "=r"(r0), "=r"(r3), "=r"(r4), "=r"(r5), "=r"(r6),
 309                        "=r"(r7), "=r"(r8), "=r"(r9), "=r"(r10), "=r"(r11),
 310                        "=r"(r12)
 311                      : "r"(r3), "r"(r4), "r"(r5), "r"(r6), "r"(r7), "r"(r8),
 312                        "r"(r9), "r"(r10), "r"(r11)
 313                      : "memory", "cc", "xer", "ctr", "lr");
 314
 315         out[0] = r4;
 316         out[1] = r5;
 317         out[2] = r6;
 318         out[3] = r7;
 319         out[4] = r8;
 320         out[5] = r9;
 321         out[6] = r10;
 322         out[7] = r11;
 323
 324         return r3;
 325 }
 326 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_hypercall);
 327
 328 static int kvm_para_setup(void)
 329 {
 330         extern u32 kvm_hypercall_start;
 331         struct device_node *hyper_node;
 332         u32 *insts;
 333         int len, i;
 334
 335         hyper_node = of_find_node_by_path("/hypervisor");
 336         if (!hyper_node)
 337                 return -1;
 338
 339         insts = (u32*)of_get_property(hyper_node, "hcall-instructions", &len);
 340         if (len % 4)
 341                 return -1;
 342         if (len > (4 * 4))
 343                 return -1;
 344
 345         for (i = 0; i < (len / 4); i++)
 346                 kvm_patch_ins(&(&kvm_hypercall_start)[i], insts[i]);
 347
 348         return 0;
 349 }
 350
 351 static __init void kvm_free_tmp(void)
 352 {
 353         unsigned long start, end;
 354
 355         start = (ulong)&kvm_tmp[kvm_tmp_index + (PAGE_SIZE - 1)] & PAGE_MASK;
 356         end = (ulong)&kvm_tmp[ARRAY_SIZE(kvm_tmp)] & PAGE_MASK;
 357
 358         /* Free the tmp space we don't need */
 359         for (; start < end; start += PAGE_SIZE) {
 360                 ClearPageReserved(virt_to_page(start));
 361                 init_page_count(virt_to_page(start));
 362                 free_page(start);
 363                 totalram_pages++;
 364         }
 365 }
 366
 367 static int __init kvm_guest_init(void)
 368 {
 369         if (!kvm_para_available())
 370                 goto free_tmp;
 371
 372         if (kvm_para_setup())
 373                 goto free_tmp;
 374
 375         if (kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_MAGIC_PAGE))
 376                 kvm_use_magic_page();
 377
 378 free_tmp:
 379         kvm_free_tmp();
 380
 381         return 0;
 382 }
 383
 384 postcore_initcall(kvm_guest_init);