SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - arch/powerpc/kvm/44x_tlb.c

   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 #include <linux/types.h>
  21 #include <linux/string.h>
  22 #include <linux/kvm.h>
  23 #include <linux/kvm_host.h>
  24 #include <linux/highmem.h>
  25 #include <asm/mmu-44x.h>
  26 #include <asm/kvm_ppc.h>
  27
  28 #include "44x_tlb.h"
  29
  30 #define PPC44x_TLB_USER_PERM_MASK (PPC44x_TLB_UX|PPC44x_TLB_UR|PPC44x_TLB_UW)
  31 #define PPC44x_TLB_SUPER_PERM_MASK (PPC44x_TLB_SX|PPC44x_TLB_SR|PPC44x_TLB_SW)
  32
  33 static unsigned int kvmppc_tlb_44x_pos;
  34
  35 #ifdef DEBUG
  36 void kvmppc_dump_tlbs(struct kvm_vcpu *vcpu)
  37 {
  38         struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe;
  39         int i;
  40
  41         printk("vcpu %d TLB dump:\n", vcpu->vcpu_id);
  42         printk("| %2s | %3s | %8s | %8s | %8s |\n",
  43                         "nr", "tid", "word0", "word1", "word2");
  44
  45         for (i = 0; i < PPC44x_TLB_SIZE; i++) {
  46                 tlbe = &vcpu->arch.guest_tlb[i];
  47                 if (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_VALID)
  48                         printk(" G%2d |  %02X | %08X | %08X | %08X |\n",
  49                                i, tlbe->tid, tlbe->word0, tlbe->word1,
  50                                tlbe->word2);
  51         }
  52
  53         for (i = 0; i < PPC44x_TLB_SIZE; i++) {
  54                 tlbe = &vcpu->arch.shadow_tlb[i];
  55                 if (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_VALID)
  56                         printk(" S%2d | %02X | %08X | %08X | %08X |\n",
  57                                i, tlbe->tid, tlbe->word0, tlbe->word1,
  58                                tlbe->word2);
  59         }
  60 }
  61 #endif
  62
  63 static u32 kvmppc_44x_tlb_shadow_attrib(u32 attrib, int usermode)
  64 {
  65         /* Mask off reserved bits. */
  66         attrib &= PPC44x_TLB_PERM_MASK|PPC44x_TLB_ATTR_MASK;
  67
  68         if (!usermode) {
  69                 /* Guest is in supervisor mode, so we need to translate guest
  70                  * supervisor permissions into user permissions. */
  71                 attrib &= ~PPC44x_TLB_USER_PERM_MASK;
  72                 attrib |= (attrib & PPC44x_TLB_SUPER_PERM_MASK) << 3;
  73         }
  74
  75         /* Make sure host can always access this memory. */
  76         attrib |= PPC44x_TLB_SX|PPC44x_TLB_SR|PPC44x_TLB_SW;
  77
  78         return attrib;
  79 }
  80
  81 /* Search the guest TLB for a matching entry. */
  82 int kvmppc_44x_tlb_index(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, unsigned int pid,
  83                          unsigned int as)
  84 {
  85         int i;
  86
  87         /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
  88         for (i = 0; i < PPC44x_TLB_SIZE; i++) {
  89                 struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe = &vcpu->arch.guest_tlb[i];
  90                 unsigned int tid;
  91
  92                 if (eaddr < get_tlb_eaddr(tlbe))
  93                         continue;
  94
  95                 if (eaddr > get_tlb_end(tlbe))
  96                         continue;
  97
  98                 tid = get_tlb_tid(tlbe);
  99                 if (tid && (tid != pid))
 100                         continue;
 101
 102                 if (!get_tlb_v(tlbe))
 103                         continue;
 104
 105                 if (get_tlb_ts(tlbe) != as)
 106                         continue;
 107
 108                 return i;
 109         }
 110
 111         return -1;
 112 }
 113
 114 struct kvmppc_44x_tlbe *kvmppc_44x_itlb_search(struct kvm_vcpu *vcpu,
 115                                                gva_t eaddr)
 116 {
 117         unsigned int as = !!(vcpu->arch.msr & MSR_IS);
 118         unsigned int index;
 119
 120         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, eaddr, vcpu->arch.pid, as);
 121         if (index == -1)
 122                 return NULL;
 123         return &vcpu->arch.guest_tlb[index];
 124 }
 125
 126 struct kvmppc_44x_tlbe *kvmppc_44x_dtlb_search(struct kvm_vcpu *vcpu,
 127                                                gva_t eaddr)
 128 {
 129         unsigned int as = !!(vcpu->arch.msr & MSR_DS);
 130         unsigned int index;
 131
 132         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, eaddr, vcpu->arch.pid, as);
 133         if (index == -1)
 134                 return NULL;
 135         return &vcpu->arch.guest_tlb[index];
 136 }
 137
 138 static int kvmppc_44x_tlbe_is_writable(struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe)
 139 {
 140         return tlbe->word2 & (PPC44x_TLB_SW|PPC44x_TLB_UW);
 141 }
 142
 143 static void kvmppc_44x_shadow_release(struct kvm_vcpu *vcpu,
 144                                       unsigned int index)
 145 {
 146         struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe = &vcpu->arch.shadow_tlb[index];
 147         struct page *page = vcpu->arch.shadow_pages[index];
 148
 149         if (get_tlb_v(stlbe)) {
 150                 if (kvmppc_44x_tlbe_is_writable(stlbe))
 151                         kvm_release_page_dirty(page);
 152                 else
 153                         kvm_release_page_clean(page);
 154         }
 155 }
 156
 157 void kvmppc_core_destroy_mmu(struct kvm_vcpu *vcpu)
 158 {
 159         int i;
 160
 161         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++)
 162                 kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
 163 }
 164
 165 void kvmppc_tlbe_set_modified(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned int i)
 166 {
 167     vcpu->arch.shadow_tlb_mod[i] = 1;
 168 }
 169
 170 /* Caller must ensure that the specified guest TLB entry is safe to insert into
 171  * the shadow TLB. */
 172 void kvmppc_mmu_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvaddr, gfn_t gfn, u64 asid,
 173                     u32 flags)
 174 {
 175         struct page *new_page;
 176         struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe;
 177         hpa_t hpaddr;
 178         unsigned int victim;
 179
 180         /* Future optimization: don't overwrite the TLB entry containing the
 181          * current PC (or stack?). */
 182         victim = kvmppc_tlb_44x_pos++;
 183         if (kvmppc_tlb_44x_pos > tlb_44x_hwater)
 184                 kvmppc_tlb_44x_pos = 0;
 185         stlbe = &vcpu->arch.shadow_tlb[victim];
 186
 187         /* Get reference to new page. */
 188         new_page = gfn_to_page(vcpu->kvm, gfn);
 189         if (is_error_page(new_page)) {
 190                 printk(KERN_ERR "Couldn't get guest page for gfn %lx!\n", gfn);
 191                 kvm_release_page_clean(new_page);
 192                 return;
 193         }
 194         hpaddr = page_to_phys(new_page);
 195
 196         /* Drop reference to old page. */
 197         kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, victim);
 198
 199         vcpu->arch.shadow_pages[victim] = new_page;
 200
 201         /* XXX Make sure (va, size) doesn't overlap any other
 202          * entries. 440x6 user manual says the result would be
 203          * "undefined." */
 204
 205         /* XXX what about AS? */
 206
 207         stlbe->tid = !(asid & 0xff);
 208
 209         /* Force TS=1 for all guest mappings. */
 210         /* For now we hardcode 4KB mappings, but it will be important to
 211          * use host large pages in the future. */
 212         stlbe->word0 = (gvaddr & PAGE_MASK) | PPC44x_TLB_VALID | PPC44x_TLB_TS
 213                        | PPC44x_TLB_4K;
 214         stlbe->word1 = (hpaddr & 0xfffffc00) | ((hpaddr >> 32) & 0xf);
 215         stlbe->word2 = kvmppc_44x_tlb_shadow_attrib(flags,
 216                                                     vcpu->arch.msr & MSR_PR);
 217         kvmppc_tlbe_set_modified(vcpu, victim);
 218
 219         KVMTRACE_5D(STLB_WRITE, vcpu, victim,
 220                         stlbe->tid, stlbe->word0, stlbe->word1, stlbe->word2,
 221                         handler);
 222 }
 223
 224 static void kvmppc_mmu_invalidate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 225                                   gva_t eend, u32 asid)
 226 {
 227         unsigned int pid = !(asid & 0xff);
 228         int i;
 229
 230         /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
 231         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++) {
 232                 struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe = &vcpu->arch.shadow_tlb[i];
 233                 unsigned int tid;
 234
 235                 if (!get_tlb_v(stlbe))
 236                         continue;
 237
 238                 if (eend < get_tlb_eaddr(stlbe))
 239                         continue;
 240
 241                 if (eaddr > get_tlb_end(stlbe))
 242                         continue;
 243
 244                 tid = get_tlb_tid(stlbe);
 245                 if (tid && (tid != pid))
 246                         continue;
 247
 248                 kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
 249                 stlbe->word0 = 0;
 250                 kvmppc_tlbe_set_modified(vcpu, i);
 251                 KVMTRACE_5D(STLB_INVAL, vcpu, i,
 252                                 stlbe->tid, stlbe->word0, stlbe->word1,
 253                                 stlbe->word2, handler);
 254         }
 255 }
 256
 257 /* Invalidate all mappings on the privilege switch after PID has been changed.
 258  * The guest always runs with PID=1, so we must clear the entire TLB when
 259  * switching address spaces. */
 260 void kvmppc_mmu_priv_switch(struct kvm_vcpu *vcpu, int usermode)
 261 {
 262         int i;
 263
 264         if (vcpu->arch.swap_pid) {
 265                 /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
 266                 for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++) {
 267                         struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe = &vcpu->arch.shadow_tlb[i];
 268
 269                         /* Future optimization: clear only userspace mappings. */
 270                         kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
 271                         stlbe->word0 = 0;
 272                         kvmppc_tlbe_set_modified(vcpu, i);
 273                         KVMTRACE_5D(STLB_INVAL, vcpu, i,
 274                                     stlbe->tid, stlbe->word0, stlbe->word1,
 275                                     stlbe->word2, handler);
 276                 }
 277                 vcpu->arch.swap_pid = 0;
 278         }
 279
 280         vcpu->arch.shadow_pid = !usermode;
 281 }
 282
 283 static int tlbe_is_host_safe(const struct kvm_vcpu *vcpu,
 284                              const struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe)
 285 {
 286         gpa_t gpa;
 287
 288         if (!get_tlb_v(tlbe))
 289                 return 0;
 290
 291         /* Does it match current guest AS? */
 292         /* XXX what about IS != DS? */
 293         if (get_tlb_ts(tlbe) != !!(vcpu->arch.msr & MSR_IS))
 294                 return 0;
 295
 296         gpa = get_tlb_raddr(tlbe);
 297         if (!gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gpa >> PAGE_SHIFT))
 298                 /* Mapping is not for RAM. */
 299                 return 0;
 300
 301         return 1;
 302 }
 303
 304 int kvmppc_emul_tlbwe(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 ra, u8 rs, u8 ws)
 305 {
 306         u64 eaddr;
 307         u64 raddr;
 308         u64 asid;
 309         u32 flags;
 310         struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe;
 311         unsigned int index;
 312
 313         index = vcpu->arch.gpr[ra];
 314         if (index > PPC44x_TLB_SIZE) {
 315                 printk("%s: index %d\n", __func__, index);
 316                 kvmppc_dump_vcpu(vcpu);
 317                 return EMULATE_FAIL;
 318         }
 319
 320         tlbe = &vcpu->arch.guest_tlb[index];
 321
 322         /* Invalidate shadow mappings for the about-to-be-clobbered TLBE. */
 323         if (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_VALID) {
 324                 eaddr = get_tlb_eaddr(tlbe);
 325                 asid = (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_TS) | tlbe->tid;
 326                 kvmppc_mmu_invalidate(vcpu, eaddr, get_tlb_end(tlbe), asid);
 327         }
 328
 329         switch (ws) {
 330         case PPC44x_TLB_PAGEID:
 331                 tlbe->tid = vcpu->arch.mmucr & 0xff;
 332                 tlbe->word0 = vcpu->arch.gpr[rs];
 333                 break;
 334
 335         case PPC44x_TLB_XLAT:
 336                 tlbe->word1 = vcpu->arch.gpr[rs];
 337                 break;
 338
 339         case PPC44x_TLB_ATTRIB:
 340                 tlbe->word2 = vcpu->arch.gpr[rs];
 341                 break;
 342
 343         default:
 344                 return EMULATE_FAIL;
 345         }
 346
 347         if (tlbe_is_host_safe(vcpu, tlbe)) {
 348                 eaddr = get_tlb_eaddr(tlbe);
 349                 raddr = get_tlb_raddr(tlbe);
 350                 asid = (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_TS) | tlbe->tid;
 351                 flags = tlbe->word2 & 0xffff;
 352
 353                 /* Create a 4KB mapping on the host. If the guest wanted a
 354                  * large page, only the first 4KB is mapped here and the rest
 355                  * are mapped on the fly. */
 356                 kvmppc_mmu_map(vcpu, eaddr, raddr >> PAGE_SHIFT, asid, flags);
 357         }
 358
 359         KVMTRACE_5D(GTLB_WRITE, vcpu, index,
 360                     tlbe->tid, tlbe->word0, tlbe->word1, tlbe->word2,
 361                     handler);
 362
 363         return EMULATE_DONE;
 364 }
 365
 366 int kvmppc_emul_tlbsx(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 rt, u8 ra, u8 rb, u8 rc)
 367 {
 368         u32 ea;
 369         int index;
 370         unsigned int as = get_mmucr_sts(vcpu);
 371         unsigned int pid = get_mmucr_stid(vcpu);
 372
 373         ea = vcpu->arch.gpr[rb];
 374         if (ra)
 375                 ea += vcpu->arch.gpr[ra];
 376
 377         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, ea, pid, as);
 378         if (rc) {
 379                 if (index < 0)
 380                         vcpu->arch.cr &= ~0x20000000;
 381                 else
 382                         vcpu->arch.cr |= 0x20000000;
 383         }
 384         vcpu->arch.gpr[rt] = index;
 385
 386         return EMULATE_DONE;
 387 }