6eabffcb1c3cd322814e8c1d2e2d0f7021386e63
[linux.git] / 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_NUM_PTE              (1 << HPTEG_HASH_BITS_PTE)
72 #define HPTEG_HASH_NUM_PTE_LONG         (1 << HPTEG_HASH_BITS_PTE_LONG)
73 #define HPTEG_HASH_NUM_VPTE             (1 << HPTEG_HASH_BITS_VPTE)
74 #define HPTEG_HASH_NUM_VPTE_LONG        (1 << HPTEG_HASH_BITS_VPTE_LONG)
75
76 /* Physical Address Mask - allowed range of real mode RAM access */
77 #define KVM_PAM                 0x0fffffffffffffffULL
78
79 struct kvm;
80 struct kvm_run;
81 struct kvm_vcpu;
82
83 struct lppaca;
84 struct slb_shadow;
85 struct dtl_entry;
86
87 struct kvm_vm_stat {
88         u32 remote_tlb_flush;
89 };
90
91 struct kvm_vcpu_stat {
92         u32 sum_exits;
93         u32 mmio_exits;
94         u32 dcr_exits;
95         u32 signal_exits;
96         u32 light_exits;
97         /* Account for special types of light exits: */
98         u32 itlb_real_miss_exits;
99         u32 itlb_virt_miss_exits;
100         u32 dtlb_real_miss_exits;
101         u32 dtlb_virt_miss_exits;
102         u32 syscall_exits;
103         u32 isi_exits;
104         u32 dsi_exits;
105         u32 emulated_inst_exits;
106         u32 dec_exits;
107         u32 ext_intr_exits;
108         u32 halt_wakeup;
109         u32 dbell_exits;
110         u32 gdbell_exits;
111 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
112         u32 pf_storage;
113         u32 pf_instruc;
114         u32 sp_storage;
115         u32 sp_instruc;
116         u32 queue_intr;
117         u32 ld;
118         u32 ld_slow;
119         u32 st;
120         u32 st_slow;
121 #endif
122 };
123
124 enum kvm_exit_types {
125         MMIO_EXITS,
126         DCR_EXITS,
127         SIGNAL_EXITS,
128         ITLB_REAL_MISS_EXITS,
129         ITLB_VIRT_MISS_EXITS,
130         DTLB_REAL_MISS_EXITS,
131         DTLB_VIRT_MISS_EXITS,
132         SYSCALL_EXITS,
133         ISI_EXITS,
134         DSI_EXITS,
135         EMULATED_INST_EXITS,
136         EMULATED_MTMSRWE_EXITS,
137         EMULATED_WRTEE_EXITS,
138         EMULATED_MTSPR_EXITS,
139         EMULATED_MFSPR_EXITS,
140         EMULATED_MTMSR_EXITS,
141         EMULATED_MFMSR_EXITS,
142         EMULATED_TLBSX_EXITS,
143         EMULATED_TLBWE_EXITS,
144         EMULATED_RFI_EXITS,
145         EMULATED_RFCI_EXITS,
146         DEC_EXITS,
147         EXT_INTR_EXITS,
148         HALT_WAKEUP,
149         USR_PR_INST,
150         FP_UNAVAIL,
151         DEBUG_EXITS,
152         TIMEINGUEST,
153         DBELL_EXITS,
154         GDBELL_EXITS,
155         __NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES
156 };
157
158 /* allow access to big endian 32bit upper/lower parts and 64bit var */
159 struct kvmppc_exit_timing {
160         union {
161                 u64 tv64;
162                 struct {
163                         u32 tbu, tbl;
164                 } tv32;
165         };
166 };
167
168 struct kvmppc_pginfo {
169         unsigned long pfn;
170         atomic_t refcnt;
171 };
172
173 struct kvmppc_spapr_tce_table {
174         struct list_head list;
175         struct kvm *kvm;
176         u64 liobn;
177         u32 window_size;
178         struct page *pages[0];
179 };
180
181 struct kvm_rma_info {
182         atomic_t use_count;
183         unsigned long base_pfn;
184 };
185
186 /* XICS components, defined in book3s_xics.c */
187 struct kvmppc_xics;
188 struct kvmppc_icp;
189
190 /*
191  * The reverse mapping array has one entry for each HPTE,
192  * which stores the guest's view of the second word of the HPTE
193  * (including the guest physical address of the mapping),
194  * plus forward and backward pointers in a doubly-linked ring
195  * of HPTEs that map the same host page.  The pointers in this
196  * ring are 32-bit HPTE indexes, to save space.
197  */
198 struct revmap_entry {
199         unsigned long guest_rpte;
200         unsigned int forw, back;
201 };
202
203 /*
204  * We use the top bit of each memslot->arch.rmap entry as a lock bit,
205  * and bit 32 as a present flag.  The bottom 32 bits are the
206  * index in the guest HPT of a HPTE that points to the page.
207  */
208 #define KVMPPC_RMAP_LOCK_BIT    63
209 #define KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT    32
210 #define KVMPPC_RMAP_REFERENCED  (HPTE_R_R << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT)
211 #define KVMPPC_RMAP_CHANGED     (HPTE_R_C << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT)
212 #define KVMPPC_RMAP_PRESENT     0x100000000ul
213 #define KVMPPC_RMAP_INDEX       0xfffffffful
214
215 /* Low-order bits in memslot->arch.slot_phys[] */
216 #define KVMPPC_PAGE_ORDER_MASK  0x1f
217 #define KVMPPC_PAGE_NO_CACHE    HPTE_R_I        /* 0x20 */
218 #define KVMPPC_PAGE_WRITETHRU   HPTE_R_W        /* 0x40 */
219 #define KVMPPC_GOT_PAGE         0x80
220
221 struct kvm_arch_memory_slot {
222 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
223         unsigned long *rmap;
224         unsigned long *slot_phys;
225 #endif /* CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV */
226 };
227
228 struct kvm_arch {
229         unsigned int lpid;
230 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
231         unsigned long hpt_virt;
232         struct revmap_entry *revmap;
233         unsigned int host_lpid;
234         unsigned long host_lpcr;
235         unsigned long sdr1;
236         unsigned long host_sdr1;
237         int tlbie_lock;
238         unsigned long lpcr;
239         unsigned long rmor;
240         struct kvm_rma_info *rma;
241         unsigned long vrma_slb_v;
242         int rma_setup_done;
243         int using_mmu_notifiers;
244         u32 hpt_order;
245         atomic_t vcpus_running;
246         u32 online_vcores;
247         unsigned long hpt_npte;
248         unsigned long hpt_mask;
249         atomic_t hpte_mod_interest;
250         spinlock_t slot_phys_lock;
251         cpumask_t need_tlb_flush;
252         struct kvmppc_vcore *vcores[KVM_MAX_VCORES];
253         int hpt_cma_alloc;
254 #endif /* CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV */
255 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
256         struct list_head spapr_tce_tables;
257         struct list_head rtas_tokens;
258 #endif
259 #ifdef CONFIG_KVM_MPIC
260         struct openpic *mpic;
261 #endif
262 #ifdef CONFIG_KVM_XICS
263         struct kvmppc_xics *xics;
264 #endif
265 };
266
267 /*
268  * Struct for a virtual core.
269  * Note: entry_exit_count combines an entry count in the bottom 8 bits
270  * and an exit count in the next 8 bits.  This is so that we can
271  * atomically increment the entry count iff the exit count is 0
272  * without taking the lock.
273  */
274 struct kvmppc_vcore {
275         int n_runnable;
276         int n_busy;
277         int num_threads;
278         int entry_exit_count;
279         int n_woken;
280         int nap_count;
281         int napping_threads;
282         u16 pcpu;
283         u16 last_cpu;
284         u8 vcore_state;
285         u8 in_guest;
286         struct list_head runnable_threads;
287         spinlock_t lock;
288         wait_queue_head_t wq;
289         u64 stolen_tb;
290         u64 preempt_tb;
291         struct kvm_vcpu *runner;
292         u64 tb_offset;          /* guest timebase - host timebase */
293         ulong lpcr;
294 };
295
296 #define VCORE_ENTRY_COUNT(vc)   ((vc)->entry_exit_count & 0xff)
297 #define VCORE_EXIT_COUNT(vc)    ((vc)->entry_exit_count >> 8)
298
299 /* Values for vcore_state */
300 #define VCORE_INACTIVE  0
301 #define VCORE_SLEEPING  1
302 #define VCORE_STARTING  2
303 #define VCORE_RUNNING   3
304 #define VCORE_EXITING   4
305
306 /*
307  * Struct used to manage memory for a virtual processor area
308  * registered by a PAPR guest.  There are three types of area
309  * that a guest can register.
310  */
311 struct kvmppc_vpa {
312         unsigned long gpa;      /* Current guest phys addr */
313         void *pinned_addr;      /* Address in kernel linear mapping */
314         void *pinned_end;       /* End of region */
315         unsigned long next_gpa; /* Guest phys addr for update */
316         unsigned long len;      /* Number of bytes required */
317         u8 update_pending;      /* 1 => update pinned_addr from next_gpa */
318         bool dirty;             /* true => area has been modified by kernel */
319 };
320
321 struct kvmppc_pte {
322         ulong eaddr;
323         u64 vpage;
324         ulong raddr;
325         bool may_read           : 1;
326         bool may_write          : 1;
327         bool may_execute        : 1;
328 };
329
330 struct kvmppc_mmu {
331         /* book3s_64 only */
332         void (*slbmte)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 rb, u64 rs);
333         u64  (*slbmfee)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
334         u64  (*slbmfev)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
335         void (*slbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
336         void (*slbia)(struct kvm_vcpu *vcpu);
337         /* book3s */
338         void (*mtsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum, ulong value);
339         u32  (*mfsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum);
340         int  (*xlate)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, struct kvmppc_pte *pte, bool data);
341         void (*reset_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
342         void (*tlbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong addr, bool large);
343         int  (*esid_to_vsid)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong esid, u64 *vsid);
344         u64  (*ea_to_vp)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, bool data);
345         bool (*is_dcbz32)(struct kvm_vcpu *vcpu);
346 };
347
348 struct kvmppc_slb {
349         u64 esid;
350         u64 vsid;
351         u64 orige;
352         u64 origv;
353         bool valid      : 1;
354         bool Ks         : 1;
355         bool Kp         : 1;
356         bool nx         : 1;
357         bool large      : 1;    /* PTEs are 16MB */
358         bool tb         : 1;    /* 1TB segment */
359         bool class      : 1;
360 };
361
362 # ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
363 #define KVMPPC_BOOKE_IAC_NUM    2
364 #define KVMPPC_BOOKE_DAC_NUM    2
365 # else
366 #define KVMPPC_BOOKE_IAC_NUM    4
367 #define KVMPPC_BOOKE_DAC_NUM    2
368 # endif
369 #define KVMPPC_BOOKE_MAX_IAC    4
370 #define KVMPPC_BOOKE_MAX_DAC    2
371
372 /* KVMPPC_EPR_USER takes precedence over KVMPPC_EPR_KERNEL */
373 #define KVMPPC_EPR_NONE         0 /* EPR not supported */
374 #define KVMPPC_EPR_USER         1 /* exit to userspace to fill EPR */
375 #define KVMPPC_EPR_KERNEL       2 /* in-kernel irqchip */
376
377 struct kvmppc_booke_debug_reg {
378         u32 dbcr0;
379         u32 dbcr1;
380         u32 dbcr2;
381 #ifdef CONFIG_KVM_E500MC
382         u32 dbcr4;
383 #endif
384         u64 iac[KVMPPC_BOOKE_MAX_IAC];
385         u64 dac[KVMPPC_BOOKE_MAX_DAC];
386 };
387
388 #define KVMPPC_IRQ_DEFAULT      0
389 #define KVMPPC_IRQ_MPIC         1
390 #define KVMPPC_IRQ_XICS         2
391
392 struct openpic;
393
394 struct kvm_vcpu_arch {
395         ulong host_stack;
396         u32 host_pid;
397 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
398         struct kvmppc_slb slb[64];
399         int slb_max;            /* 1 + index of last valid entry in slb[] */
400         int slb_nr;             /* total number of entries in SLB */
401         struct kvmppc_mmu mmu;
402 #endif
403
404         ulong gpr[32];
405
406         u64 fpr[32];
407         u64 fpscr;
408
409 #ifdef CONFIG_SPE
410         ulong evr[32];
411         ulong spefscr;
412         ulong host_spefscr;
413         u64 acc;
414 #endif
415 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
416         vector128 vr[32];
417         vector128 vscr;
418 #endif
419
420 #ifdef CONFIG_VSX
421         u64 vsr[64];
422 #endif
423
424 #ifdef CONFIG_KVM_BOOKE_HV
425         u32 host_mas4;
426         u32 host_mas6;
427         u32 shadow_epcr;
428         u32 shadow_msrp;
429         u32 eplc;
430         u32 epsc;
431         u32 oldpir;
432 #endif
433
434 #if defined(CONFIG_BOOKE)
435 #if defined(CONFIG_KVM_BOOKE_HV) || defined(CONFIG_64BIT)
436         u32 epcr;
437 #endif
438 #endif
439
440 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
441         /* For Gekko paired singles */
442         u32 qpr[32];
443 #endif
444
445         ulong pc;
446         ulong ctr;
447         ulong lr;
448
449         ulong xer;
450         u32 cr;
451
452 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
453         ulong hflags;
454         ulong guest_owned_ext;
455         ulong purr;
456         ulong spurr;
457         ulong dscr;
458         ulong amr;
459         ulong uamor;
460         u32 ctrl;
461         ulong dabr;
462         ulong cfar;
463 #endif
464         u32 vrsave; /* also USPRG0 */
465         u32 mmucr;
466         /* shadow_msr is unused for BookE HV */
467         ulong shadow_msr;
468         ulong csrr0;
469         ulong csrr1;
470         ulong dsrr0;
471         ulong dsrr1;
472         ulong mcsrr0;
473         ulong mcsrr1;
474         ulong mcsr;
475         u32 dec;
476 #ifdef CONFIG_BOOKE
477         u32 decar;
478 #endif
479         u32 tbl;
480         u32 tbu;
481         u32 tcr;
482         ulong tsr; /* we need to perform set/clr_bits() which requires ulong */
483         u32 ivor[64];
484         ulong ivpr;
485         u32 pvr;
486
487         u32 shadow_pid;
488         u32 shadow_pid1;
489         u32 pid;
490         u32 swap_pid;
491
492         u32 ccr0;
493         u32 ccr1;
494         u32 dbsr;
495
496         u64 mmcr[3];
497         u32 pmc[8];
498         u64 siar;
499         u64 sdar;
500
501 #ifdef CONFIG_KVM_EXIT_TIMING
502         struct mutex exit_timing_lock;
503         struct kvmppc_exit_timing timing_exit;
504         struct kvmppc_exit_timing timing_last_enter;
505         u32 last_exit_type;
506         u32 timing_count_type[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
507         u64 timing_sum_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
508         u64 timing_sum_quad_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
509         u64 timing_min_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
510         u64 timing_max_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
511         u64 timing_last_exit;
512         struct dentry *debugfs_exit_timing;
513 #endif
514
515 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
516         ulong fault_dar;
517         u32 fault_dsisr;
518 #endif
519
520 #ifdef CONFIG_BOOKE
521         ulong fault_dear;
522         ulong fault_esr;
523         ulong queued_dear;
524         ulong queued_esr;
525         spinlock_t wdt_lock;
526         struct timer_list wdt_timer;
527         u32 tlbcfg[4];
528         u32 tlbps[4];
529         u32 mmucfg;
530         u32 eptcfg;
531         u32 epr;
532         u32 crit_save;
533         struct kvmppc_booke_debug_reg dbg_reg;
534 #endif
535         gpa_t paddr_accessed;
536         gva_t vaddr_accessed;
537
538         u8 io_gpr; /* GPR used as IO source/target */
539         u8 mmio_is_bigendian;
540         u8 mmio_sign_extend;
541         u8 dcr_needed;
542         u8 dcr_is_write;
543         u8 osi_needed;
544         u8 osi_enabled;
545         u8 papr_enabled;
546         u8 watchdog_enabled;
547         u8 sane;
548         u8 cpu_type;
549         u8 hcall_needed;
550         u8 epr_flags; /* KVMPPC_EPR_xxx */
551         u8 epr_needed;
552
553         u32 cpr0_cfgaddr; /* holds the last set cpr0_cfgaddr */
554
555         struct hrtimer dec_timer;
556         struct tasklet_struct tasklet;
557         u64 dec_jiffies;
558         u64 dec_expires;
559         unsigned long pending_exceptions;
560         u8 ceded;
561         u8 prodded;
562         u32 last_inst;
563
564         wait_queue_head_t *wqp;
565         struct kvmppc_vcore *vcore;
566         int ret;
567         int trap;
568         int state;
569         int ptid;
570         bool timer_running;
571         wait_queue_head_t cpu_run;
572
573         struct kvm_vcpu_arch_shared *shared;
574         unsigned long magic_page_pa; /* phys addr to map the magic page to */
575         unsigned long magic_page_ea; /* effect. addr to map the magic page to */
576
577         int irq_type;           /* one of KVM_IRQ_* */
578         int irq_cpu_id;
579         struct openpic *mpic;   /* KVM_IRQ_MPIC */
580 #ifdef CONFIG_KVM_XICS
581         struct kvmppc_icp *icp; /* XICS presentation controller */
582 #endif
583
584 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
585         struct kvm_vcpu_arch_shared shregs;
586
587         unsigned long pgfault_addr;
588         long pgfault_index;
589         unsigned long pgfault_hpte[2];
590
591         struct list_head run_list;
592         struct task_struct *run_task;
593         struct kvm_run *kvm_run;
594         pgd_t *pgdir;
595
596         spinlock_t vpa_update_lock;
597         struct kvmppc_vpa vpa;
598         struct kvmppc_vpa dtl;
599         struct dtl_entry *dtl_ptr;
600         unsigned long dtl_index;
601         u64 stolen_logged;
602         struct kvmppc_vpa slb_shadow;
603
604         spinlock_t tbacct_lock;
605         u64 busy_stolen;
606         u64 busy_preempt;
607 #endif
608 };
609
610 /* Values for vcpu->arch.state */
611 #define KVMPPC_VCPU_NOTREADY            0
612 #define KVMPPC_VCPU_RUNNABLE            1
613 #define KVMPPC_VCPU_BUSY_IN_HOST        2
614
615 /* Values for vcpu->arch.io_gpr */
616 #define KVM_MMIO_REG_MASK       0x001f
617 #define KVM_MMIO_REG_EXT_MASK   0xffe0
618 #define KVM_MMIO_REG_GPR        0x0000
619 #define KVM_MMIO_REG_FPR        0x0020
620 #define KVM_MMIO_REG_QPR        0x0040
621 #define KVM_MMIO_REG_FQPR       0x0060
622
623 #define __KVM_HAVE_ARCH_WQP
624 #define __KVM_HAVE_CREATE_DEVICE
625
626 #endif /* __POWERPC_KVM_HOST_H__ */