Pileus Git - ~andy/linux/blob - 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 #include <linux/hash.h>
  24
  25 #include <asm/kvm_ppc.h>
  26 #include <asm/kvm_book3s.h>
  27 #include <asm/mmu-hash64.h>
  28 #include <asm/machdep.h>
  29 #include <asm/mmu_context.h>
  30 #include <asm/hw_irq.h>
  31
  32 #define PTE_SIZE 12
  33 #define VSID_ALL 0
  34
  35 /* #define DEBUG_MMU */
  36 /* #define DEBUG_SLB */
  37
  38 #ifdef DEBUG_MMU
  39 #define dprintk_mmu(a, ...) printk(KERN_INFO a, __VA_ARGS__)
  40 #else
  41 #define dprintk_mmu(a, ...) do { } while(0)
  42 #endif
  43
  44 #ifdef DEBUG_SLB
  45 #define dprintk_slb(a, ...) printk(KERN_INFO a, __VA_ARGS__)
  46 #else
  47 #define dprintk_slb(a, ...) do { } while(0)
  48 #endif
  49
  50 static void invalidate_pte(struct hpte_cache *pte)
  51 {
  52         dprintk_mmu("KVM: Flushing SPT: 0x%lx (0x%llx) -> 0x%llx\n",
  53                     pte->pte.eaddr, pte->pte.vpage, pte->host_va);
  54
  55         ppc_md.hpte_invalidate(pte->slot, pte->host_va,
  56                                MMU_PAGE_4K, MMU_SEGSIZE_256M,
  57                                false);
  58         pte->host_va = 0;
  59
  60         if (pte->pte.may_write)
  61                 kvm_release_pfn_dirty(pte->pfn);
  62         else
  63                 kvm_release_pfn_clean(pte->pfn);
  64 }
  65
  66 void kvmppc_mmu_pte_flush(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong guest_ea, ulong ea_mask)
  67 {
  68         int i;
  69
  70         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow PTEs: 0x%lx & 0x%lx\n",
  71                     vcpu->arch.hpte_cache_offset, guest_ea, ea_mask);
  72         BUG_ON(vcpu->arch.hpte_cache_offset > HPTEG_CACHE_NUM);
  73
  74         guest_ea &= ea_mask;
  75         for (i = 0; i < vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
  76                 struct hpte_cache *pte;
  77
  78                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
  79                 if (!pte->host_va)
  80                         continue;
  81
  82                 if ((pte->pte.eaddr & ea_mask) == guest_ea) {
  83                         invalidate_pte(pte);
  84                 }
  85         }
  86
  87         /* Doing a complete flush -> start from scratch */
  88         if (!ea_mask)
  89                 vcpu->arch.hpte_cache_offset = 0;
  90 }
  91
  92 void kvmppc_mmu_pte_vflush(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 guest_vp, u64 vp_mask)
  93 {
  94         int i;
  95
  96         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow vPTEs: 0x%llx & 0x%llx\n",
  97                     vcpu->arch.hpte_cache_offset, guest_vp, vp_mask);
  98         BUG_ON(vcpu->arch.hpte_cache_offset > HPTEG_CACHE_NUM);
  99
 100         guest_vp &= vp_mask;
 101         for (i = 0; i < vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
 102                 struct hpte_cache *pte;
 103
 104                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
 105                 if (!pte->host_va)
 106                         continue;
 107
 108                 if ((pte->pte.vpage & vp_mask) == guest_vp) {
 109                         invalidate_pte(pte);
 110                 }
 111         }
 112 }
 113
 114 void kvmppc_mmu_pte_pflush(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong pa_start, ulong pa_end)
 115 {
 116         int i;
 117
 118         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow pPTEs: 0x%lx & 0x%lx\n",
 119                     vcpu->arch.hpte_cache_offset, pa_start, pa_end);
 120         BUG_ON(vcpu->arch.hpte_cache_offset > HPTEG_CACHE_NUM);
 121
 122         for (i = 0; i < vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
 123                 struct hpte_cache *pte;
 124
 125                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
 126                 if (!pte->host_va)
 127                         continue;
 128
 129                 if ((pte->pte.raddr >= pa_start) &&
 130                     (pte->pte.raddr < pa_end)) {
 131                         invalidate_pte(pte);
 132                 }
 133         }
 134 }
 135
 136 static int kvmppc_mmu_hpte_cache_next(struct kvm_vcpu *vcpu)
 137 {
 138         if (vcpu->arch.hpte_cache_offset == HPTEG_CACHE_NUM)
 139                 kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 140
 141         return vcpu->arch.hpte_cache_offset++;
 142 }
 143
 144 /* We keep 512 gvsid->hvsid entries, mapping the guest ones to the array using
 145  * a hash, so we don't waste cycles on looping */
 146 static u16 kvmppc_sid_hash(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 147 {
 148         return hash_64(gvsid, SID_MAP_BITS);
 149 }
 150
 151 static struct kvmppc_sid_map *find_sid_vsid(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 152 {
 153         struct kvmppc_sid_map *map;
 154         u16 sid_map_mask;
 155
 156         if (vcpu->arch.msr & MSR_PR)
 157                 gvsid |= VSID_PR;
 158
 159         sid_map_mask = kvmppc_sid_hash(vcpu, gvsid);
 160         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[sid_map_mask];
 161         if (map->guest_vsid == gvsid) {
 162                 dprintk_slb("SLB: Searching: 0x%llx -> 0x%llx\n",
 163                             gvsid, map->host_vsid);
 164                 return map;
 165         }
 166
 167         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[SID_MAP_MASK - sid_map_mask];
 168         if (map->guest_vsid == gvsid) {
 169                 dprintk_slb("SLB: Searching 0x%llx -> 0x%llx\n",
 170                             gvsid, map->host_vsid);
 171                 return map;
 172         }
 173
 174         dprintk_slb("SLB: Searching %d/%d: 0x%llx -> not found\n",
 175                     sid_map_mask, SID_MAP_MASK - sid_map_mask, gvsid);
 176         return NULL;
 177 }
 178
 179 int kvmppc_mmu_map_page(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvmppc_pte *orig_pte)
 180 {
 181         pfn_t hpaddr;
 182         ulong hash, hpteg, va;
 183         u64 vsid;
 184         int ret;
 185         int rflags = 0x192;
 186         int vflags = 0;
 187         int attempt = 0;
 188         struct kvmppc_sid_map *map;
 189
 190         /* Get host physical address for gpa */
 191         hpaddr = gfn_to_pfn(vcpu->kvm, orig_pte->raddr >> PAGE_SHIFT);
 192         if (kvm_is_error_hva(hpaddr)) {
 193                 printk(KERN_INFO "Couldn't get guest page for gfn %lx!\n", orig_pte->eaddr);
 194                 return -EINVAL;
 195         }
 196         hpaddr <<= PAGE_SHIFT;
 197 #if PAGE_SHIFT == 12
 198 #elif PAGE_SHIFT == 16
 199         hpaddr |= orig_pte->raddr & 0xf000;
 200 #else
 201 #error Unknown page size
 202 #endif
 203
 204         /* and write the mapping ea -> hpa into the pt */
 205         vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, orig_pte->eaddr >> SID_SHIFT, &vsid);
 206         map = find_sid_vsid(vcpu, vsid);
 207         if (!map) {
 208                 ret = kvmppc_mmu_map_segment(vcpu, orig_pte->eaddr);
 209                 WARN_ON(ret < 0);
 210                 map = find_sid_vsid(vcpu, vsid);
 211         }
 212         if (!map) {
 213                 printk(KERN_ERR "KVM: Segment map for 0x%llx (0x%lx) failed\n",
 214                                 vsid, orig_pte->eaddr);
 215                 WARN_ON(true);
 216                 return -EINVAL;
 217         }
 218
 219         vsid = map->host_vsid;
 220         va = hpt_va(orig_pte->eaddr, vsid, MMU_SEGSIZE_256M);
 221
 222         if (!orig_pte->may_write)
 223                 rflags |= HPTE_R_PP;
 224         else
 225                 mark_page_dirty(vcpu->kvm, orig_pte->raddr >> PAGE_SHIFT);
 226
 227         if (!orig_pte->may_execute)
 228                 rflags |= HPTE_R_N;
 229
 230         hash = hpt_hash(va, PTE_SIZE, MMU_SEGSIZE_256M);
 231
 232 map_again:
 233         hpteg = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP);
 234
 235         /* In case we tried normal mapping already, let's nuke old entries */
 236         if (attempt > 1)
 237                 if (ppc_md.hpte_remove(hpteg) < 0)
 238                         return -1;
 239
 240         ret = ppc_md.hpte_insert(hpteg, va, hpaddr, rflags, vflags, MMU_PAGE_4K, MMU_SEGSIZE_256M);
 241
 242         if (ret < 0) {
 243                 /* If we couldn't map a primary PTE, try a secondary */
 244                 hash = ~hash;
 245                 vflags ^= HPTE_V_SECONDARY;
 246                 attempt++;
 247                 goto map_again;
 248         } else {
 249                 int hpte_id = kvmppc_mmu_hpte_cache_next(vcpu);
 250                 struct hpte_cache *pte = &vcpu->arch.hpte_cache[hpte_id];
 251
 252                 dprintk_mmu("KVM: %c%c Map 0x%lx: [%lx] 0x%lx (0x%llx) -> %lx\n",
 253                             ((rflags & HPTE_R_PP) == 3) ? '-' : 'w',
 254                             (rflags & HPTE_R_N) ? '-' : 'x',
 255                             orig_pte->eaddr, hpteg, va, orig_pte->vpage, hpaddr);
 256
 257                 /* The ppc_md code may give us a secondary entry even though we
 258                    asked for a primary. Fix up. */
 259                 if ((ret & _PTEIDX_SECONDARY) && !(vflags & HPTE_V_SECONDARY)) {
 260                         hash = ~hash;
 261                         hpteg = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP);
 262                 }
 263
 264                 pte->slot = hpteg + (ret & 7);
 265                 pte->host_va = va;
 266                 pte->pte = *orig_pte;
 267                 pte->pfn = hpaddr >> PAGE_SHIFT;
 268         }
 269
 270         return 0;
 271 }
 272
 273 static struct kvmppc_sid_map *create_sid_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 274 {
 275         struct kvmppc_sid_map *map;
 276         struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu_book3s = to_book3s(vcpu);
 277         u16 sid_map_mask;
 278         static int backwards_map = 0;
 279
 280         if (vcpu->arch.msr & MSR_PR)
 281                 gvsid |= VSID_PR;
 282
 283         /* We might get collisions that trap in preceding order, so let's
 284            map them differently */
 285
 286         sid_map_mask = kvmppc_sid_hash(vcpu, gvsid);
 287         if (backwards_map)
 288                 sid_map_mask = SID_MAP_MASK - sid_map_mask;
 289
 290         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[sid_map_mask];
 291
 292         /* Make sure we're taking the other map next time */
 293         backwards_map = !backwards_map;
 294
 295         /* Uh-oh ... out of mappings. Let's flush! */
 296         if (vcpu_book3s->vsid_next == vcpu_book3s->vsid_max) {
 297                 vcpu_book3s->vsid_next = vcpu_book3s->vsid_first;
 298                 memset(vcpu_book3s->sid_map, 0,
 299                        sizeof(struct kvmppc_sid_map) * SID_MAP_NUM);
 300                 kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 301                 kvmppc_mmu_flush_segments(vcpu);
 302         }
 303         map->host_vsid = vcpu_book3s->vsid_next++;
 304
 305         map->guest_vsid = gvsid;
 306         map->valid = true;
 307
 308         dprintk_slb("SLB: New mapping at %d: 0x%llx -> 0x%llx\n",
 309                     sid_map_mask, gvsid, map->host_vsid);
 310
 311         return map;
 312 }
 313
 314 static int kvmppc_mmu_next_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong esid)
 315 {
 316         int i;
 317         int max_slb_size = 64;
 318         int found_inval = -1;
 319         int r;
 320
 321         if (!to_svcpu(vcpu)->slb_max)
 322                 to_svcpu(vcpu)->slb_max = 1;
 323
 324         /* Are we overwriting? */
 325         for (i = 1; i < to_svcpu(vcpu)->slb_max; i++) {
 326                 if (!(to_svcpu(vcpu)->slb[i].esid & SLB_ESID_V))
 327                         found_inval = i;
 328                 else if ((to_svcpu(vcpu)->slb[i].esid & ESID_MASK) == esid)
 329                         return i;
 330         }
 331
 332         /* Found a spare entry that was invalidated before */
 333         if (found_inval > 0)
 334                 return found_inval;
 335
 336         /* No spare invalid entry, so create one */
 337
 338         if (mmu_slb_size < 64)
 339                 max_slb_size = mmu_slb_size;
 340
 341         /* Overflowing -> purge */
 342         if ((to_svcpu(vcpu)->slb_max) == max_slb_size)
 343                 kvmppc_mmu_flush_segments(vcpu);
 344
 345         r = to_svcpu(vcpu)->slb_max;
 346         to_svcpu(vcpu)->slb_max++;
 347
 348         return r;
 349 }
 350
 351 int kvmppc_mmu_map_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong eaddr)
 352 {
 353         u64 esid = eaddr >> SID_SHIFT;
 354         u64 slb_esid = (eaddr & ESID_MASK) | SLB_ESID_V;
 355         u64 slb_vsid = SLB_VSID_USER;
 356         u64 gvsid;
 357         int slb_index;
 358         struct kvmppc_sid_map *map;
 359
 360         slb_index = kvmppc_mmu_next_segment(vcpu, eaddr & ESID_MASK);
 361
 362         if (vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, esid, &gvsid)) {
 363                 /* Invalidate an entry */
 364                 to_svcpu(vcpu)->slb[slb_index].esid = 0;
 365                 return -ENOENT;
 366         }
 367
 368         map = find_sid_vsid(vcpu, gvsid);
 369         if (!map)
 370                 map = create_sid_map(vcpu, gvsid);
 371
 372         map->guest_esid = esid;
 373
 374         slb_vsid |= (map->host_vsid << 12);
 375         slb_vsid &= ~SLB_VSID_KP;
 376         slb_esid |= slb_index;
 377
 378         to_svcpu(vcpu)->slb[slb_index].esid = slb_esid;
 379         to_svcpu(vcpu)->slb[slb_index].vsid = slb_vsid;
 380
 381         dprintk_slb("slbmte %#llx, %#llx\n", slb_vsid, slb_esid);
 382
 383         return 0;
 384 }
 385
 386 void kvmppc_mmu_flush_segments(struct kvm_vcpu *vcpu)
 387 {
 388         to_svcpu(vcpu)->slb_max = 1;
 389         to_svcpu(vcpu)->slb[0].esid = 0;
 390 }
 391
 392 void kvmppc_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu)
 393 {
 394         kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 395         __destroy_context(to_book3s(vcpu)->context_id);
 396 }
 397
 398 int kvmppc_mmu_init(struct kvm_vcpu *vcpu)
 399 {
 400         struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu3s = to_book3s(vcpu);
 401         int err;
 402
 403         err = __init_new_context();
 404         if (err < 0)
 405                 return -1;
 406         vcpu3s->context_id = err;
 407
 408         vcpu3s->vsid_max = ((vcpu3s->context_id + 1) << USER_ESID_BITS) - 1;
 409         vcpu3s->vsid_first = vcpu3s->context_id << USER_ESID_BITS;
 410         vcpu3s->vsid_next = vcpu3s->vsid_first;
 411
 412         return 0;
 413 }