SAFE public projects git trees. - safe/jmp/linux-2.6/blob - arch/powerpc/kvm/book3s_32_mmu_host.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
  23 #include <asm/kvm_ppc.h>
  24 #include <asm/kvm_book3s.h>
  25 #include <asm/mmu-hash32.h>
  26 #include <asm/machdep.h>
  27 #include <asm/mmu_context.h>
  28 #include <asm/hw_irq.h>
  29
  30 /* #define DEBUG_MMU */
  31 /* #define DEBUG_SR */
  32
  33 #ifdef DEBUG_MMU
  34 #define dprintk_mmu(a, ...) printk(KERN_INFO a, __VA_ARGS__)
  35 #else
  36 #define dprintk_mmu(a, ...) do { } while(0)
  37 #endif
  38
  39 #ifdef DEBUG_SR
  40 #define dprintk_sr(a, ...) printk(KERN_INFO a, __VA_ARGS__)
  41 #else
  42 #define dprintk_sr(a, ...) do { } while(0)
  43 #endif
  44
  45 #if PAGE_SHIFT != 12
  46 #error Unknown page size
  47 #endif
  48
  49 #ifdef CONFIG_SMP
  50 #error XXX need to grab mmu_hash_lock
  51 #endif
  52
  53 #ifdef CONFIG_PTE_64BIT
  54 #error Only 32 bit pages are supported for now
  55 #endif
  56
  57 static void invalidate_pte(struct kvm_vcpu *vcpu, struct hpte_cache *pte)
  58 {
  59         volatile u32 *pteg;
  60
  61         dprintk_mmu("KVM: Flushing SPTE: 0x%llx (0x%llx) -> 0x%llx\n",
  62                     pte->pte.eaddr, pte->pte.vpage, pte->host_va);
  63
  64         pteg = (u32*)pte->slot;
  65
  66         pteg[0] = 0;
  67         asm volatile ("sync");
  68         asm volatile ("tlbie %0" : : "r" (pte->pte.eaddr) : "memory");
  69         asm volatile ("sync");
  70         asm volatile ("tlbsync");
  71
  72         pte->host_va = 0;
  73
  74         if (pte->pte.may_write)
  75                 kvm_release_pfn_dirty(pte->pfn);
  76         else
  77                 kvm_release_pfn_clean(pte->pfn);
  78 }
  79
  80 void kvmppc_mmu_pte_flush(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 _guest_ea, u64 _ea_mask)
  81 {
  82         int i;
  83         u32 guest_ea = _guest_ea;
  84         u32 ea_mask = _ea_mask;
  85
  86         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow PTEs: 0x%x & 0x%x\n",
  87                     vcpu->arch.hpte_cache_offset, guest_ea, ea_mask);
  88         BUG_ON(vcpu->arch.hpte_cache_offset > HPTEG_CACHE_NUM);
  89
  90         guest_ea &= ea_mask;
  91         for (i = 0; i < vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
  92                 struct hpte_cache *pte;
  93
  94                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
  95                 if (!pte->host_va)
  96                         continue;
  97
  98                 if ((pte->pte.eaddr & ea_mask) == guest_ea) {
  99                         invalidate_pte(vcpu, pte);
 100                 }
 101         }
 102
 103         /* Doing a complete flush -> start from scratch */
 104         if (!ea_mask)
 105                 vcpu->arch.hpte_cache_offset = 0;
 106 }
 107
 108 void kvmppc_mmu_pte_vflush(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 guest_vp, u64 vp_mask)
 109 {
 110         int i;
 111
 112         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow vPTEs: 0x%llx & 0x%llx\n",
 113                     vcpu->arch.hpte_cache_offset, guest_vp, vp_mask);
 114         BUG_ON(vcpu->arch.hpte_cache_offset > HPTEG_CACHE_NUM);
 115
 116         guest_vp &= vp_mask;
 117         for (i = 0; i < vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
 118                 struct hpte_cache *pte;
 119
 120                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
 121                 if (!pte->host_va)
 122                         continue;
 123
 124                 if ((pte->pte.vpage & vp_mask) == guest_vp) {
 125                         invalidate_pte(vcpu, pte);
 126                 }
 127         }
 128 }
 129
 130 void kvmppc_mmu_pte_pflush(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 pa_start, u64 pa_end)
 131 {
 132         int i;
 133
 134         dprintk_mmu("KVM: Flushing %d Shadow pPTEs: 0x%llx & 0x%llx\n",
 135                     vcpu->arch.hpte_cache_offset, pa_start, pa_end);
 136         BUG_ON(vcpu->arch.hpte_cache_offset > HPTEG_CACHE_NUM);
 137
 138         for (i = 0; i < vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
 139                 struct hpte_cache *pte;
 140
 141                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
 142                 if (!pte->host_va)
 143                         continue;
 144
 145                 if ((pte->pte.raddr >= pa_start) &&
 146                     (pte->pte.raddr < pa_end)) {
 147                         invalidate_pte(vcpu, pte);
 148                 }
 149         }
 150 }
 151
 152 struct kvmppc_pte *kvmppc_mmu_find_pte(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 ea, bool data)
 153 {
 154         int i;
 155         u64 guest_vp;
 156
 157         guest_vp = vcpu->arch.mmu.ea_to_vp(vcpu, ea, false);
 158         for (i=0; i<vcpu->arch.hpte_cache_offset; i++) {
 159                 struct hpte_cache *pte;
 160
 161                 pte = &vcpu->arch.hpte_cache[i];
 162                 if (!pte->host_va)
 163                         continue;
 164
 165                 if (pte->pte.vpage == guest_vp)
 166                         return &pte->pte;
 167         }
 168
 169         return NULL;
 170 }
 171
 172 static int kvmppc_mmu_hpte_cache_next(struct kvm_vcpu *vcpu)
 173 {
 174         if (vcpu->arch.hpte_cache_offset == HPTEG_CACHE_NUM)
 175                 kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 176
 177         return vcpu->arch.hpte_cache_offset++;
 178 }
 179
 180 /* We keep 512 gvsid->hvsid entries, mapping the guest ones to the array using
 181  * a hash, so we don't waste cycles on looping */
 182 static u16 kvmppc_sid_hash(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 183 {
 184         return (u16)(((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 7)) & SID_MAP_MASK) ^
 185                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 6)) & SID_MAP_MASK) ^
 186                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 5)) & SID_MAP_MASK) ^
 187                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 4)) & SID_MAP_MASK) ^
 188                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 3)) & SID_MAP_MASK) ^
 189                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 2)) & SID_MAP_MASK) ^
 190                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 1)) & SID_MAP_MASK) ^
 191                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 0)) & SID_MAP_MASK));
 192 }
 193
 194
 195 static struct kvmppc_sid_map *find_sid_vsid(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 196 {
 197         struct kvmppc_sid_map *map;
 198         u16 sid_map_mask;
 199
 200         if (vcpu->arch.msr & MSR_PR)
 201                 gvsid |= VSID_PR;
 202
 203         sid_map_mask = kvmppc_sid_hash(vcpu, gvsid);
 204         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[sid_map_mask];
 205         if (map->guest_vsid == gvsid) {
 206                 dprintk_sr("SR: Searching 0x%llx -> 0x%llx\n",
 207                             gvsid, map->host_vsid);
 208                 return map;
 209         }
 210
 211         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[SID_MAP_MASK - sid_map_mask];
 212         if (map->guest_vsid == gvsid) {
 213                 dprintk_sr("SR: Searching 0x%llx -> 0x%llx\n",
 214                             gvsid, map->host_vsid);
 215                 return map;
 216         }
 217
 218         dprintk_sr("SR: Searching 0x%llx -> not found\n", gvsid);
 219         return NULL;
 220 }
 221
 222 extern struct hash_pte *Hash;
 223 extern unsigned long _SDR1;
 224
 225 static u32 *kvmppc_mmu_get_pteg(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 vsid, u32 eaddr,
 226                                 bool primary)
 227 {
 228         u32 page, hash, htabmask;
 229         ulong pteg = (ulong)Hash;
 230
 231         page = (eaddr & ~ESID_MASK) >> 12;
 232
 233         hash = ((vsid ^ page) << 6);
 234         if (!primary)
 235                 hash = ~hash;
 236
 237         htabmask = ((_SDR1 & 0x1FF) << 16) | 0xFFC0;
 238         hash &= htabmask;
 239
 240         pteg |= hash;
 241
 242         dprintk_mmu("htab: %p | hash: %x | htabmask: %x | pteg: %lx\n",
 243                 Hash, hash, htabmask, pteg);
 244
 245         return (u32*)pteg;
 246 }
 247
 248 extern char etext[];
 249
 250 int kvmppc_mmu_map_page(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvmppc_pte *orig_pte)
 251 {
 252         pfn_t hpaddr;
 253         u64 va;
 254         u64 vsid;
 255         struct kvmppc_sid_map *map;
 256         volatile u32 *pteg;
 257         u32 eaddr = orig_pte->eaddr;
 258         u32 pteg0, pteg1;
 259         register int rr = 0;
 260         bool primary = false;
 261         bool evict = false;
 262         int hpte_id;
 263         struct hpte_cache *pte;
 264
 265         /* Get host physical address for gpa */
 266         hpaddr = gfn_to_pfn(vcpu->kvm, orig_pte->raddr >> PAGE_SHIFT);
 267         if (kvm_is_error_hva(hpaddr)) {
 268                 printk(KERN_INFO "Couldn't get guest page for gfn %llx!\n",
 269                                  orig_pte->eaddr);
 270                 return -EINVAL;
 271         }
 272         hpaddr <<= PAGE_SHIFT;
 273
 274         /* and write the mapping ea -> hpa into the pt */
 275         vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, orig_pte->eaddr >> SID_SHIFT, &vsid);
 276         map = find_sid_vsid(vcpu, vsid);
 277         if (!map) {
 278                 kvmppc_mmu_map_segment(vcpu, eaddr);
 279                 map = find_sid_vsid(vcpu, vsid);
 280         }
 281         BUG_ON(!map);
 282
 283         vsid = map->host_vsid;
 284         va = (vsid << SID_SHIFT) | (eaddr & ~ESID_MASK);
 285
 286 next_pteg:
 287         if (rr == 16) {
 288                 primary = !primary;
 289                 evict = true;
 290                 rr = 0;
 291         }
 292
 293         pteg = kvmppc_mmu_get_pteg(vcpu, vsid, eaddr, primary);
 294
 295         /* not evicting yet */
 296         if (!evict && (pteg[rr] & PTE_V)) {
 297                 rr += 2;
 298                 goto next_pteg;
 299         }
 300
 301         dprintk_mmu("KVM: old PTEG: %p (%d)\n", pteg, rr);
 302         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[0], pteg[1]);
 303         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[2], pteg[3]);
 304         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[4], pteg[5]);
 305         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[6], pteg[7]);
 306         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[8], pteg[9]);
 307         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[10], pteg[11]);
 308         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[12], pteg[13]);
 309         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[14], pteg[15]);
 310
 311         pteg0 = ((eaddr & 0x0fffffff) >> 22) | (vsid << 7) | PTE_V |
 312                 (primary ? 0 : PTE_SEC);
 313         pteg1 = hpaddr | PTE_M | PTE_R | PTE_C;
 314
 315         if (orig_pte->may_write) {
 316                 pteg1 |= PP_RWRW;
 317                 mark_page_dirty(vcpu->kvm, orig_pte->raddr >> PAGE_SHIFT);
 318         } else {
 319                 pteg1 |= PP_RWRX;
 320         }
 321
 322         local_irq_disable();
 323
 324         if (pteg[rr]) {
 325                 pteg[rr] = 0;
 326                 asm volatile ("sync");
 327         }
 328         pteg[rr + 1] = pteg1;
 329         pteg[rr] = pteg0;
 330         asm volatile ("sync");
 331
 332         local_irq_enable();
 333
 334         dprintk_mmu("KVM: new PTEG: %p\n", pteg);
 335         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[0], pteg[1]);
 336         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[2], pteg[3]);
 337         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[4], pteg[5]);
 338         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[6], pteg[7]);
 339         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[8], pteg[9]);
 340         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[10], pteg[11]);
 341         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[12], pteg[13]);
 342         dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[14], pteg[15]);
 343
 344
 345         /* Now tell our Shadow PTE code about the new page */
 346
 347         hpte_id = kvmppc_mmu_hpte_cache_next(vcpu);
 348         pte = &vcpu->arch.hpte_cache[hpte_id];
 349
 350         dprintk_mmu("KVM: %c%c Map 0x%llx: [%lx] 0x%llx (0x%llx) -> %lx\n",
 351                     orig_pte->may_write ? 'w' : '-',
 352                     orig_pte->may_execute ? 'x' : '-',
 353                     orig_pte->eaddr, (ulong)pteg, va,
 354                     orig_pte->vpage, hpaddr);
 355
 356         pte->slot = (ulong)&pteg[rr];
 357         pte->host_va = va;
 358         pte->pte = *orig_pte;
 359         pte->pfn = hpaddr >> PAGE_SHIFT;
 360
 361         return 0;
 362 }
 363
 364 static struct kvmppc_sid_map *create_sid_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 365 {
 366         struct kvmppc_sid_map *map;
 367         struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu_book3s = to_book3s(vcpu);
 368         u16 sid_map_mask;
 369         static int backwards_map = 0;
 370
 371         if (vcpu->arch.msr & MSR_PR)
 372                 gvsid |= VSID_PR;
 373
 374         /* We might get collisions that trap in preceding order, so let's
 375            map them differently */
 376
 377         sid_map_mask = kvmppc_sid_hash(vcpu, gvsid);
 378         if (backwards_map)
 379                 sid_map_mask = SID_MAP_MASK - sid_map_mask;
 380
 381         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[sid_map_mask];
 382
 383         /* Make sure we're taking the other map next time */
 384         backwards_map = !backwards_map;
 385
 386         /* Uh-oh ... out of mappings. Let's flush! */
 387         if (vcpu_book3s->vsid_next >= vcpu_book3s->vsid_max) {
 388                 vcpu_book3s->vsid_next = vcpu_book3s->vsid_first;
 389                 memset(vcpu_book3s->sid_map, 0,
 390                        sizeof(struct kvmppc_sid_map) * SID_MAP_NUM);
 391                 kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 392                 kvmppc_mmu_flush_segments(vcpu);
 393         }
 394         map->host_vsid = vcpu_book3s->vsid_next;
 395
 396         /* Would have to be 111 to be completely aligned with the rest of
 397            Linux, but that is just way too little space! */
 398         vcpu_book3s->vsid_next+=1;
 399
 400         map->guest_vsid = gvsid;
 401         map->valid = true;
 402
 403         return map;
 404 }
 405
 406 int kvmppc_mmu_map_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong eaddr)
 407 {
 408         u32 esid = eaddr >> SID_SHIFT;
 409         u64 gvsid;
 410         u32 sr;
 411         struct kvmppc_sid_map *map;
 412         struct kvmppc_book3s_shadow_vcpu *svcpu = to_svcpu(vcpu);
 413
 414         if (vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, esid, &gvsid)) {
 415                 /* Invalidate an entry */
 416                 svcpu->sr[esid] = SR_INVALID;
 417                 return -ENOENT;
 418         }
 419
 420         map = find_sid_vsid(vcpu, gvsid);
 421         if (!map)
 422                 map = create_sid_map(vcpu, gvsid);
 423
 424         map->guest_esid = esid;
 425         sr = map->host_vsid | SR_KP;
 426         svcpu->sr[esid] = sr;
 427
 428         dprintk_sr("MMU: mtsr %d, 0x%x\n", esid, sr);
 429
 430         return 0;
 431 }
 432
 433 void kvmppc_mmu_flush_segments(struct kvm_vcpu *vcpu)
 434 {
 435         int i;
 436         struct kvmppc_book3s_shadow_vcpu *svcpu = to_svcpu(vcpu);
 437
 438         dprintk_sr("MMU: flushing all segments (%d)\n", ARRAY_SIZE(svcpu->sr));
 439         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(svcpu->sr); i++)
 440                 svcpu->sr[i] = SR_INVALID;
 441 }
 442
 443 void kvmppc_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu)
 444 {
 445         kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 446         preempt_disable();
 447         __destroy_context(to_book3s(vcpu)->context_id);
 448         preempt_enable();
 449 }
 450
 451 /* From mm/mmu_context_hash32.c */
 452 #define CTX_TO_VSID(ctx) (((ctx) * (897 * 16)) & 0xffffff)
 453
 454 int kvmppc_mmu_init(struct kvm_vcpu *vcpu)
 455 {
 456         struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu3s = to_book3s(vcpu);
 457         int err;
 458
 459         err = __init_new_context();
 460         if (err < 0)
 461                 return -1;
 462         vcpu3s->context_id = err;
 463
 464         vcpu3s->vsid_max = CTX_TO_VSID(vcpu3s->context_id + 1) - 1;
 465         vcpu3s->vsid_first = CTX_TO_VSID(vcpu3s->context_id);
 466
 467 #if 0 /* XXX still doesn't guarantee uniqueness */
 468         /* We could collide with the Linux vsid space because the vsid
 469          * wraps around at 24 bits. We're safe if we do our own space
 470          * though, so let's always set the highest bit. */
 471
 472         vcpu3s->vsid_max |= 0x00800000;
 473         vcpu3s->vsid_first |= 0x00800000;
 474 #endif
 475         BUG_ON(vcpu3s->vsid_max < vcpu3s->vsid_first);
 476
 477         vcpu3s->vsid_next = vcpu3s->vsid_first;
 478
 479         return 0;
 480 }