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 #include <asm/kvm_44x.h>
  28
  29 #include "44x_tlb.h"
  30
  31 #define PPC44x_TLB_UATTR_MASK \
  32         (PPC44x_TLB_U0|PPC44x_TLB_U1|PPC44x_TLB_U2|PPC44x_TLB_U3)
  33 #define PPC44x_TLB_USER_PERM_MASK (PPC44x_TLB_UX|PPC44x_TLB_UR|PPC44x_TLB_UW)
  34 #define PPC44x_TLB_SUPER_PERM_MASK (PPC44x_TLB_SX|PPC44x_TLB_SR|PPC44x_TLB_SW)
  35
  36 static unsigned int kvmppc_tlb_44x_pos;
  37
  38 #ifdef DEBUG
  39 void kvmppc_dump_tlbs(struct kvm_vcpu *vcpu)
  40 {
  41         struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe;
  42         int i;
  43
  44         printk("vcpu %d TLB dump:\n", vcpu->vcpu_id);
  45         printk("| %2s | %3s | %8s | %8s | %8s |\n",
  46                         "nr", "tid", "word0", "word1", "word2");
  47
  48         for (i = 0; i < PPC44x_TLB_SIZE; i++) {
  49                 tlbe = &vcpu_44x->guest_tlb[i];
  50                 if (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_VALID)
  51                         printk(" G%2d |  %02X | %08X | %08X | %08X |\n",
  52                                i, tlbe->tid, tlbe->word0, tlbe->word1,
  53                                tlbe->word2);
  54         }
  55
  56         for (i = 0; i < PPC44x_TLB_SIZE; i++) {
  57                 tlbe = &vcpu_44x->shadow_tlb[i];
  58                 if (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_VALID)
  59                         printk(" S%2d | %02X | %08X | %08X | %08X |\n",
  60                                i, tlbe->tid, tlbe->word0, tlbe->word1,
  61                                tlbe->word2);
  62         }
  63 }
  64 #endif
  65
  66 static u32 kvmppc_44x_tlb_shadow_attrib(u32 attrib, int usermode)
  67 {
  68         /* We only care about the guest's permission and user bits. */
  69         attrib &= PPC44x_TLB_PERM_MASK|PPC44x_TLB_UATTR_MASK;
  70
  71         if (!usermode) {
  72                 /* Guest is in supervisor mode, so we need to translate guest
  73                  * supervisor permissions into user permissions. */
  74                 attrib &= ~PPC44x_TLB_USER_PERM_MASK;
  75                 attrib |= (attrib & PPC44x_TLB_SUPER_PERM_MASK) << 3;
  76         }
  77
  78         /* Make sure host can always access this memory. */
  79         attrib |= PPC44x_TLB_SX|PPC44x_TLB_SR|PPC44x_TLB_SW;
  80
  81         /* WIMGE = 0b00100 */
  82         attrib |= PPC44x_TLB_M;
  83
  84         return attrib;
  85 }
  86
  87 /* Search the guest TLB for a matching entry. */
  88 int kvmppc_44x_tlb_index(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, unsigned int pid,
  89                          unsigned int as)
  90 {
  91         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
  92         int i;
  93
  94         /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
  95         for (i = 0; i < PPC44x_TLB_SIZE; i++) {
  96                 struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe = &vcpu_44x->guest_tlb[i];
  97                 unsigned int tid;
  98
  99                 if (eaddr < get_tlb_eaddr(tlbe))
 100                         continue;
 101
 102                 if (eaddr > get_tlb_end(tlbe))
 103                         continue;
 104
 105                 tid = get_tlb_tid(tlbe);
 106                 if (tid && (tid != pid))
 107                         continue;
 108
 109                 if (!get_tlb_v(tlbe))
 110                         continue;
 111
 112                 if (get_tlb_ts(tlbe) != as)
 113                         continue;
 114
 115                 return i;
 116         }
 117
 118         return -1;
 119 }
 120
 121 struct kvmppc_44x_tlbe *kvmppc_44x_itlb_search(struct kvm_vcpu *vcpu,
 122                                                gva_t eaddr)
 123 {
 124         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 125         unsigned int as = !!(vcpu->arch.msr & MSR_IS);
 126         unsigned int index;
 127
 128         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, eaddr, vcpu->arch.pid, as);
 129         if (index == -1)
 130                 return NULL;
 131         return &vcpu_44x->guest_tlb[index];
 132 }
 133
 134 struct kvmppc_44x_tlbe *kvmppc_44x_dtlb_search(struct kvm_vcpu *vcpu,
 135                                                gva_t eaddr)
 136 {
 137         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 138         unsigned int as = !!(vcpu->arch.msr & MSR_DS);
 139         unsigned int index;
 140
 141         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, eaddr, vcpu->arch.pid, as);
 142         if (index == -1)
 143                 return NULL;
 144         return &vcpu_44x->guest_tlb[index];
 145 }
 146
 147 static int kvmppc_44x_tlbe_is_writable(struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe)
 148 {
 149         return tlbe->word2 & (PPC44x_TLB_SW|PPC44x_TLB_UW);
 150 }
 151
 152 static void kvmppc_44x_shadow_release(struct kvm_vcpu *vcpu,
 153                                       unsigned int index)
 154 {
 155         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 156         struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe = &vcpu_44x->shadow_tlb[index];
 157         struct page *page = vcpu_44x->shadow_pages[index];
 158
 159         if (get_tlb_v(stlbe)) {
 160                 if (kvmppc_44x_tlbe_is_writable(stlbe))
 161                         kvm_release_page_dirty(page);
 162                 else
 163                         kvm_release_page_clean(page);
 164         }
 165 }
 166
 167 void kvmppc_core_destroy_mmu(struct kvm_vcpu *vcpu)
 168 {
 169         int i;
 170
 171         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++)
 172                 kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
 173 }
 174
 175 void kvmppc_tlbe_set_modified(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned int i)
 176 {
 177         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 178
 179         vcpu_44x->shadow_tlb_mod[i] = 1;
 180 }
 181
 182 /* Caller must ensure that the specified guest TLB entry is safe to insert into
 183  * the shadow TLB. */
 184 void kvmppc_mmu_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvaddr, gfn_t gfn, u64 asid,
 185                     u32 flags)
 186 {
 187         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 188         struct page *new_page;
 189         struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe;
 190         hpa_t hpaddr;
 191         unsigned int victim;
 192
 193         /* Future optimization: don't overwrite the TLB entry containing the
 194          * current PC (or stack?). */
 195         victim = kvmppc_tlb_44x_pos++;
 196         if (kvmppc_tlb_44x_pos > tlb_44x_hwater)
 197                 kvmppc_tlb_44x_pos = 0;
 198         stlbe = &vcpu_44x->shadow_tlb[victim];
 199
 200         /* Get reference to new page. */
 201         new_page = gfn_to_page(vcpu->kvm, gfn);
 202         if (is_error_page(new_page)) {
 203                 printk(KERN_ERR "Couldn't get guest page for gfn %lx!\n", gfn);
 204                 kvm_release_page_clean(new_page);
 205                 return;
 206         }
 207         hpaddr = page_to_phys(new_page);
 208
 209         /* Drop reference to old page. */
 210         kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, victim);
 211
 212         vcpu_44x->shadow_pages[victim] = new_page;
 213
 214         /* XXX Make sure (va, size) doesn't overlap any other
 215          * entries. 440x6 user manual says the result would be
 216          * "undefined." */
 217
 218         /* XXX what about AS? */
 219
 220         stlbe->tid = !(asid & 0xff);
 221
 222         /* Force TS=1 for all guest mappings. */
 223         /* For now we hardcode 4KB mappings, but it will be important to
 224          * use host large pages in the future. */
 225         stlbe->word0 = (gvaddr & PAGE_MASK) | PPC44x_TLB_VALID | PPC44x_TLB_TS
 226                        | PPC44x_TLB_4K;
 227         stlbe->word1 = (hpaddr & 0xfffffc00) | ((hpaddr >> 32) & 0xf);
 228         stlbe->word2 = kvmppc_44x_tlb_shadow_attrib(flags,
 229                                                     vcpu->arch.msr & MSR_PR);
 230         kvmppc_tlbe_set_modified(vcpu, victim);
 231
 232         KVMTRACE_5D(STLB_WRITE, vcpu, victim,
 233                         stlbe->tid, stlbe->word0, stlbe->word1, stlbe->word2,
 234                         handler);
 235 }
 236
 237 static void kvmppc_mmu_invalidate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 238                                   gva_t eend, u32 asid)
 239 {
 240         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 241         unsigned int pid = !(asid & 0xff);
 242         int i;
 243
 244         /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
 245         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++) {
 246                 struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe = &vcpu_44x->shadow_tlb[i];
 247                 unsigned int tid;
 248
 249                 if (!get_tlb_v(stlbe))
 250                         continue;
 251
 252                 if (eend < get_tlb_eaddr(stlbe))
 253                         continue;
 254
 255                 if (eaddr > get_tlb_end(stlbe))
 256                         continue;
 257
 258                 tid = get_tlb_tid(stlbe);
 259                 if (tid && (tid != pid))
 260                         continue;
 261
 262                 kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
 263                 stlbe->word0 = 0;
 264                 kvmppc_tlbe_set_modified(vcpu, i);
 265                 KVMTRACE_5D(STLB_INVAL, vcpu, i,
 266                                 stlbe->tid, stlbe->word0, stlbe->word1,
 267                                 stlbe->word2, handler);
 268         }
 269 }
 270
 271 /* Invalidate all mappings on the privilege switch after PID has been changed.
 272  * The guest always runs with PID=1, so we must clear the entire TLB when
 273  * switching address spaces. */
 274 void kvmppc_mmu_priv_switch(struct kvm_vcpu *vcpu, int usermode)
 275 {
 276         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 277         int i;
 278
 279         if (vcpu->arch.swap_pid) {
 280                 /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
 281                 for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++) {
 282                         struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe = &vcpu_44x->shadow_tlb[i];
 283
 284                         /* Future optimization: clear only userspace mappings. */
 285                         kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
 286                         stlbe->word0 = 0;
 287                         kvmppc_tlbe_set_modified(vcpu, i);
 288                         KVMTRACE_5D(STLB_INVAL, vcpu, i,
 289                                     stlbe->tid, stlbe->word0, stlbe->word1,
 290                                     stlbe->word2, handler);
 291                 }
 292                 vcpu->arch.swap_pid = 0;
 293         }
 294
 295         vcpu->arch.shadow_pid = !usermode;
 296 }
 297
 298 static int tlbe_is_host_safe(const struct kvm_vcpu *vcpu,
 299                              const struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe)
 300 {
 301         gpa_t gpa;
 302
 303         if (!get_tlb_v(tlbe))
 304                 return 0;
 305
 306         /* Does it match current guest AS? */
 307         /* XXX what about IS != DS? */
 308         if (get_tlb_ts(tlbe) != !!(vcpu->arch.msr & MSR_IS))
 309                 return 0;
 310
 311         gpa = get_tlb_raddr(tlbe);
 312         if (!gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gpa >> PAGE_SHIFT))
 313                 /* Mapping is not for RAM. */
 314                 return 0;
 315
 316         return 1;
 317 }
 318
 319 int kvmppc_44x_emul_tlbwe(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 ra, u8 rs, u8 ws)
 320 {
 321         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 322         u64 eaddr;
 323         u64 raddr;
 324         u64 asid;
 325         u32 flags;
 326         struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe;
 327         unsigned int index;
 328
 329         index = vcpu->arch.gpr[ra];
 330         if (index > PPC44x_TLB_SIZE) {
 331                 printk("%s: index %d\n", __func__, index);
 332                 kvmppc_dump_vcpu(vcpu);
 333                 return EMULATE_FAIL;
 334         }
 335
 336         tlbe = &vcpu_44x->guest_tlb[index];
 337
 338         /* Invalidate shadow mappings for the about-to-be-clobbered TLBE. */
 339         if (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_VALID) {
 340                 eaddr = get_tlb_eaddr(tlbe);
 341                 asid = (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_TS) | tlbe->tid;
 342                 kvmppc_mmu_invalidate(vcpu, eaddr, get_tlb_end(tlbe), asid);
 343         }
 344
 345         switch (ws) {
 346         case PPC44x_TLB_PAGEID:
 347                 tlbe->tid = get_mmucr_stid(vcpu);
 348                 tlbe->word0 = vcpu->arch.gpr[rs];
 349                 break;
 350
 351         case PPC44x_TLB_XLAT:
 352                 tlbe->word1 = vcpu->arch.gpr[rs];
 353                 break;
 354
 355         case PPC44x_TLB_ATTRIB:
 356                 tlbe->word2 = vcpu->arch.gpr[rs];
 357                 break;
 358
 359         default:
 360                 return EMULATE_FAIL;
 361         }
 362
 363         if (tlbe_is_host_safe(vcpu, tlbe)) {
 364                 eaddr = get_tlb_eaddr(tlbe);
 365                 raddr = get_tlb_raddr(tlbe);
 366                 asid = (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_TS) | tlbe->tid;
 367                 flags = tlbe->word2 & 0xffff;
 368
 369                 /* Create a 4KB mapping on the host. If the guest wanted a
 370                  * large page, only the first 4KB is mapped here and the rest
 371                  * are mapped on the fly. */
 372                 kvmppc_mmu_map(vcpu, eaddr, raddr >> PAGE_SHIFT, asid, flags);
 373         }
 374
 375         KVMTRACE_5D(GTLB_WRITE, vcpu, index,
 376                     tlbe->tid, tlbe->word0, tlbe->word1, tlbe->word2,
 377                     handler);
 378
 379         return EMULATE_DONE;
 380 }
 381
 382 int kvmppc_44x_emul_tlbsx(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 rt, u8 ra, u8 rb, u8 rc)
 383 {
 384         u32 ea;
 385         int index;
 386         unsigned int as = get_mmucr_sts(vcpu);
 387         unsigned int pid = get_mmucr_stid(vcpu);
 388
 389         ea = vcpu->arch.gpr[rb];
 390         if (ra)
 391                 ea += vcpu->arch.gpr[ra];
 392
 393         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, ea, pid, as);
 394         if (rc) {
 395                 if (index < 0)
 396                         vcpu->arch.cr &= ~0x20000000;
 397                 else
 398                         vcpu->arch.cr |= 0x20000000;
 399         }
 400         vcpu->arch.gpr[rt] = index;
 401
 402         return EMULATE_DONE;
 403 }