KVM: Allocate userspace memory for older userspace
[safe/jmp/linux-2.6] / drivers / kvm / kvm.h
index e92c84b..eb006ed 100644 (file)
@@ -7,12 +7,14 @@
  */
 
 #include <linux/types.h>
+#include <linux/hardirq.h>
 #include <linux/list.h>
 #include <linux/mutex.h>
 #include <linux/spinlock.h>
 #include <linux/signal.h>
 #include <linux/sched.h>
 #include <linux/mm.h>
+#include <linux/preempt.h>
 #include <asm/signal.h>
 
 #include <linux/kvm.h>
 
 #define KVM_MAX_VCPUS 4
 #define KVM_ALIAS_SLOTS 4
-#define KVM_MEMORY_SLOTS 4
+#define KVM_MEMORY_SLOTS 8
+#define KVM_PERMILLE_MMU_PAGES 20
+#define KVM_MIN_ALLOC_MMU_PAGES 64
 #define KVM_NUM_MMU_PAGES 1024
 #define KVM_MIN_FREE_MMU_PAGES 5
 #define KVM_REFILL_PAGES 25
 #define KVM_MAX_CPUID_ENTRIES 40
 
-#define FX_IMAGE_SIZE 512
-#define FX_IMAGE_ALIGN 16
-#define FX_BUF_SIZE (2 * FX_IMAGE_SIZE + FX_IMAGE_ALIGN)
-
 #define DE_VECTOR 0
+#define UD_VECTOR 6
 #define NM_VECTOR 7
 #define DF_VECTOR 8
 #define TS_VECTOR 10
@@ -67,7 +68,7 @@
 /*
  * vcpu->requests bit members
  */
-#define KVM_TLB_FLUSH 0
+#define KVM_REQ_TLB_FLUSH          0
 
 /*
  * Address types:
@@ -128,6 +129,8 @@ struct kvm_mmu_page {
        union kvm_mmu_page_role role;
 
        u64 *spt;
+       /* hold the gfn of each spte inside spt */
+       gfn_t *gfns;
        unsigned long slot_bitmap; /* One bit set per slot which has memory
                                    * in this shadow page.
                                    */
@@ -140,6 +143,7 @@ struct kvm_mmu_page {
 };
 
 struct kvm_vcpu;
+extern struct kmem_cache *kvm_vcpu_cache;
 
 /*
  * x86 supports 3 paging modes (4-level 64-bit, 3-level 64-bit, and 2-level
@@ -151,6 +155,8 @@ struct kvm_mmu {
        int (*page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u32 err);
        void (*free)(struct kvm_vcpu *vcpu);
        gpa_t (*gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
+       void (*prefetch_page)(struct kvm_vcpu *vcpu,
+                             struct kvm_mmu_page *page);
        hpa_t root_hpa;
        int root_level;
        int shadow_root_level;
@@ -158,7 +164,7 @@ struct kvm_mmu {
        u64 *pae_root;
 };
 
-#define KVM_NR_MEM_OBJS 20
+#define KVM_NR_MEM_OBJS 40
 
 struct kvm_mmu_memory_cache {
        int nobjs;
@@ -208,6 +214,8 @@ enum {
        VCPU_SREG_LDTR,
 };
 
+#include "x86_emulate.h"
+
 struct kvm_pio_request {
        unsigned long count;
        int cur_count;
@@ -233,6 +241,7 @@ struct kvm_stat {
        u32 signal_exits;
        u32 irq_window_exits;
        u32 halt_exits;
+       u32 halt_wakeup;
        u32 request_irq_exits;
        u32 irq_exits;
        u32 light_exits;
@@ -301,6 +310,7 @@ void kvm_io_bus_register_dev(struct kvm_io_bus *bus,
 
 struct kvm_vcpu {
        struct kvm *kvm;
+       struct preempt_notifier preempt_notifier;
        int vcpu_id;
        struct mutex mutex;
        int   cpu;
@@ -317,14 +327,19 @@ struct kvm_vcpu {
        unsigned long cr0;
        unsigned long cr2;
        unsigned long cr3;
-       gpa_t para_state_gpa;
-       struct page *para_state_page;
-       gpa_t hypercall_gpa;
        unsigned long cr4;
        unsigned long cr8;
        u64 pdptrs[4]; /* pae */
        u64 shadow_efer;
        u64 apic_base;
+       struct kvm_lapic *apic;    /* kernel irqchip context */
+#define VCPU_MP_STATE_RUNNABLE          0
+#define VCPU_MP_STATE_UNINITIALIZED     1
+#define VCPU_MP_STATE_INIT_RECEIVED     2
+#define VCPU_MP_STATE_SIPI_RECEIVED     3
+#define VCPU_MP_STATE_HALTED            4
+       int mp_state;
+       int sipi_vector;
        u64 ia32_misc_enable_msr;
 
        struct kvm_mmu mmu;
@@ -336,12 +351,12 @@ struct kvm_vcpu {
 
        gfn_t last_pt_write_gfn;
        int   last_pt_write_count;
+       u64  *last_pte_updated;
 
        struct kvm_guest_debug guest_debug;
 
-       char fx_buf[FX_BUF_SIZE];
-       char *host_fx_image;
-       char *guest_fx_image;
+       struct i387_fxsave_struct host_fx_image;
+       struct i387_fxsave_struct guest_fx_image;
        int fpu_active;
        int guest_fpu_loaded;
 
@@ -354,6 +369,7 @@ struct kvm_vcpu {
        gva_t mmio_fault_cr2;
        struct kvm_pio_request pio;
        void *pio_data;
+       wait_queue_head_t wq;
 
        int sigset_active;
        sigset_t sigset;
@@ -374,6 +390,10 @@ struct kvm_vcpu {
 
        int cpuid_nent;
        struct kvm_cpuid_entry cpuid_entries[KVM_MAX_CPUID_ENTRIES];
+
+       /* emulate context */
+
+       struct x86_emulate_ctxt emulate_ctxt;
 };
 
 struct kvm_mem_alias {
@@ -386,12 +406,13 @@ struct kvm_memory_slot {
        gfn_t base_gfn;
        unsigned long npages;
        unsigned long flags;
-       struct page **phys_mem;
+       unsigned long *rmap;
        unsigned long *dirty_bitmap;
+       unsigned long userspace_addr;
 };
 
 struct kvm {
-       spinlock_t lock; /* protects everything except vcpus */
+       struct mutex lock; /* protects everything except vcpus */
        int naliases;
        struct kvm_mem_alias aliases[KVM_ALIAS_SLOTS];
        int nmemslots;
@@ -400,41 +421,63 @@ struct kvm {
         * Hash table of struct kvm_mmu_page.
         */
        struct list_head active_mmu_pages;
-       int n_free_mmu_pages;
+       unsigned int n_free_mmu_pages;
+       unsigned int n_requested_mmu_pages;
+       unsigned int n_alloc_mmu_pages;
        struct hlist_head mmu_page_hash[KVM_NUM_MMU_PAGES];
        struct kvm_vcpu *vcpus[KVM_MAX_VCPUS];
-       int memory_config_version;
-       int busy;
        unsigned long rmap_overflow;
        struct list_head vm_list;
        struct file *filp;
        struct kvm_io_bus mmio_bus;
        struct kvm_io_bus pio_bus;
+       struct kvm_pic *vpic;
+       struct kvm_ioapic *vioapic;
+       int round_robin_prev_vcpu;
 };
 
+static inline struct kvm_pic *pic_irqchip(struct kvm *kvm)
+{
+       return kvm->vpic;
+}
+
+static inline struct kvm_ioapic *ioapic_irqchip(struct kvm *kvm)
+{
+       return kvm->vioapic;
+}
+
+static inline int irqchip_in_kernel(struct kvm *kvm)
+{
+       return pic_irqchip(kvm) != 0;
+}
+
 struct descriptor_table {
        u16 limit;
        unsigned long base;
 } __attribute__((packed));
 
-struct kvm_arch_ops {
+struct kvm_x86_ops {
        int (*cpu_has_kvm_support)(void);          /* __init */
        int (*disabled_by_bios)(void);             /* __init */
        void (*hardware_enable)(void *dummy);      /* __init */
        void (*hardware_disable)(void *dummy);
+       void (*check_processor_compatibility)(void *rtn);
        int (*hardware_setup)(void);               /* __init */
        void (*hardware_unsetup)(void);            /* __exit */
 
        /* Create, but do not attach this VCPU */
        struct kvm_vcpu *(*vcpu_create)(struct kvm *kvm, unsigned id);
        void (*vcpu_free)(struct kvm_vcpu *vcpu);
+       void (*vcpu_reset)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 
-       void (*vcpu_load)(struct kvm_vcpu *vcpu);
+       void (*prepare_guest_switch)(struct kvm_vcpu *vcpu);
+       void (*vcpu_load)(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu);
        void (*vcpu_put)(struct kvm_vcpu *vcpu);
        void (*vcpu_decache)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 
        int (*set_guest_debug)(struct kvm_vcpu *vcpu,
                               struct kvm_debug_guest *dbg);
+       void (*guest_debug_pre)(struct kvm_vcpu *vcpu);
        int (*get_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 *pdata);
        int (*set_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 data);
        u64 (*get_segment_base)(struct kvm_vcpu *vcpu, int seg);
@@ -460,20 +503,33 @@ struct kvm_arch_ops {
        unsigned long (*get_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu);
        void (*set_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
 
-       void (*invlpg)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr);
        void (*tlb_flush)(struct kvm_vcpu *vcpu);
        void (*inject_page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu,
                                  unsigned long addr, u32 err_code);
 
        void (*inject_gp)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned err_code);
 
-       int (*run)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run);
+       void (*run)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run);
+       int (*handle_exit)(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu);
        void (*skip_emulated_instruction)(struct kvm_vcpu *vcpu);
        void (*patch_hypercall)(struct kvm_vcpu *vcpu,
                                unsigned char *hypercall_addr);
+       int (*get_irq)(struct kvm_vcpu *vcpu);
+       void (*set_irq)(struct kvm_vcpu *vcpu, int vec);
+       void (*inject_pending_irq)(struct kvm_vcpu *vcpu);
+       void (*inject_pending_vectors)(struct kvm_vcpu *vcpu,
+                                      struct kvm_run *run);
 };
 
-extern struct kvm_arch_ops *kvm_arch_ops;
+extern struct kvm_x86_ops *kvm_x86_ops;
+
+/* The guest did something we don't support. */
+#define pr_unimpl(vcpu, fmt, ...)                                      \
+ do {                                                                  \
+       if (printk_ratelimit())                                         \
+               printk(KERN_ERR "kvm: %i: cpu%i " fmt,                  \
+                      current->tgid, (vcpu)->vcpu_id , ## __VA_ARGS__); \
+ } while (0)
 
 #define kvm_printf(kvm, fmt ...) printk(KERN_DEBUG fmt)
 #define vcpu_printf(vcpu, fmt...) kvm_printf(vcpu->kvm, fmt)
@@ -481,8 +537,13 @@ extern struct kvm_arch_ops *kvm_arch_ops;
 int kvm_vcpu_init(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm *kvm, unsigned id);
 void kvm_vcpu_uninit(struct kvm_vcpu *vcpu);
 
-int kvm_init_arch(struct kvm_arch_ops *ops, struct module *module);
-void kvm_exit_arch(void);
+void vcpu_load(struct kvm_vcpu *vcpu);
+void vcpu_put(struct kvm_vcpu *vcpu);
+
+
+int kvm_init_x86(struct kvm_x86_ops *ops, unsigned int vcpu_size,
+                 struct module *module);
+void kvm_exit_x86(void);
 
 int kvm_mmu_module_init(void);
 void kvm_mmu_module_exit(void);
@@ -490,23 +551,35 @@ void kvm_mmu_module_exit(void);
 void kvm_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
 int kvm_mmu_create(struct kvm_vcpu *vcpu);
 int kvm_mmu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu);
+void kvm_mmu_set_nonpresent_ptes(u64 trap_pte, u64 notrap_pte);
 
 int kvm_mmu_reset_context(struct kvm_vcpu *vcpu);
 void kvm_mmu_slot_remove_write_access(struct kvm *kvm, int slot);
 void kvm_mmu_zap_all(struct kvm *kvm);
+void kvm_mmu_change_mmu_pages(struct kvm *kvm, unsigned int kvm_nr_mmu_pages);
 
-hpa_t gpa_to_hpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa);
+hpa_t gpa_to_hpa(struct kvm *kvm, gpa_t gpa);
 #define HPA_MSB ((sizeof(hpa_t) * 8) - 1)
 #define HPA_ERR_MASK ((hpa_t)1 << HPA_MSB)
 static inline int is_error_hpa(hpa_t hpa) { return hpa >> HPA_MSB; }
 hpa_t gva_to_hpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
 struct page *gva_to_page(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
 
-void kvm_emulator_want_group7_invlpg(void);
-
-extern hpa_t bad_page_address;
+extern struct page *bad_page;
 
+int is_error_page(struct page *page);
+gfn_t unalias_gfn(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
 struct page *gfn_to_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
+void kvm_release_page(struct page *page);
+int kvm_read_guest_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, void *data, int offset,
+                       int len);
+int kvm_read_guest(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data, unsigned long len);
+int kvm_write_guest_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, const void *data,
+                        int offset, int len);
+int kvm_write_guest(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, const void *data,
+                   unsigned long len);
+int kvm_clear_guest_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, int offset, int len);
+int kvm_clear_guest(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, unsigned long len);
 struct kvm_memory_slot *gfn_to_memslot(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
 void mark_page_dirty(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
 
@@ -517,7 +590,8 @@ enum emulation_result {
 };
 
 int emulate_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run,
-                       unsigned long cr2, u16 error_code);
+                       unsigned long cr2, u16 error_code, int no_decode);
+void kvm_report_emulation_failure(struct kvm_vcpu *cvpu, const char *context);
 void realmode_lgdt(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 size, unsigned long address);
 void realmode_lidt(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 size, unsigned long address);
 void realmode_lmsw(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long msw,
@@ -531,14 +605,16 @@ int kvm_set_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 data);
 
 struct x86_emulate_ctxt;
 
-int kvm_setup_pio(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run, int in,
-                 int size, unsigned long count, int string, int down,
-                 gva_t address, int rep, unsigned port);
+int kvm_emulate_pio(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run, int in,
+                    int size, unsigned port);
+int kvm_emulate_pio_string(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run, int in,
+                          int size, unsigned long count, int down,
+                           gva_t address, int rep, unsigned port);
 void kvm_emulate_cpuid(struct kvm_vcpu *vcpu);
 int kvm_emulate_halt(struct kvm_vcpu *vcpu);
 int emulate_invlpg(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t address);
 int emulate_clts(struct kvm_vcpu *vcpu);
-int emulator_get_dr(struct x86_emulate_ctxtctxt, int dr,
+int emulator_get_dr(struct x86_emulate_ctxt *ctxt, int dr,
                    unsigned long *dest);
 int emulator_set_dr(struct x86_emulate_ctxt *ctxt, int dr,
                    unsigned long value);
@@ -547,7 +623,9 @@ void set_cr0(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
 void set_cr3(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
 void set_cr4(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
 void set_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
+unsigned long get_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu);
 void lmsw(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long msw);
+void kvm_get_cs_db_l_bits(struct kvm_vcpu *vcpu, int *db, int *l);
 
 int kvm_get_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr, u64 *pdata);
 int kvm_set_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr, u64 data);
@@ -559,15 +637,14 @@ void kvm_load_guest_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu);
 void kvm_put_guest_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu);
 void kvm_flush_remote_tlbs(struct kvm *kvm);
 
-int kvm_read_guest(struct kvm_vcpu *vcpu,
-              gva_t addr,
-              unsigned long size,
-              void *dest);
-
-int kvm_write_guest(struct kvm_vcpu *vcpu,
-               gva_t addr,
-               unsigned long size,
-               void *data);
+int emulator_read_std(unsigned long addr,
+                     void *val,
+                     unsigned int bytes,
+                     struct kvm_vcpu *vcpu);
+int emulator_write_emulated(unsigned long addr,
+                           const void *val,
+                           unsigned int bytes,
+                           struct kvm_vcpu *vcpu);
 
 unsigned long segment_base(u16 selector);
 
@@ -578,7 +655,30 @@ void __kvm_mmu_free_some_pages(struct kvm_vcpu *vcpu);
 int kvm_mmu_load(struct kvm_vcpu *vcpu);
 void kvm_mmu_unload(struct kvm_vcpu *vcpu);
 
-int kvm_hypercall(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run);
+int kvm_emulate_hypercall(struct kvm_vcpu *vcpu);
+
+int kvm_fix_hypercall(struct kvm_vcpu *vcpu);
+
+long kvm_arch_dev_ioctl(struct file *filp,
+                       unsigned int ioctl, unsigned long arg);
+long kvm_arch_vcpu_ioctl(struct file *filp,
+                        unsigned int ioctl, unsigned long arg);
+void kvm_arch_vcpu_load(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu);
+void kvm_arch_vcpu_put(struct kvm_vcpu *vcpu);
+
+__init void kvm_arch_init(void);
+
+static inline void kvm_guest_enter(void)
+{
+       account_system_vtime(current);
+       current->flags |= PF_VCPU;
+}
+
+static inline void kvm_guest_exit(void)
+{
+       account_system_vtime(current);
+       current->flags &= ~PF_VCPU;
+}
 
 static inline int kvm_mmu_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
                                     u32 error_code)
@@ -639,55 +739,55 @@ static inline struct kvm_mmu_page *page_header(hpa_t shadow_page)
 static inline u16 read_fs(void)
 {
        u16 seg;
-       asm ("mov %%fs, %0" : "=g"(seg));
+       asm("mov %%fs, %0" : "=g"(seg));
        return seg;
 }
 
 static inline u16 read_gs(void)
 {
        u16 seg;
-       asm ("mov %%gs, %0" : "=g"(seg));
+       asm("mov %%gs, %0" : "=g"(seg));
        return seg;
 }
 
 static inline u16 read_ldt(void)
 {
        u16 ldt;
-       asm ("sldt %0" : "=g"(ldt));
+       asm("sldt %0" : "=g"(ldt));
        return ldt;
 }
 
 static inline void load_fs(u16 sel)
 {
-       asm ("mov %0, %%fs" : : "rm"(sel));
+       asm("mov %0, %%fs" : : "rm"(sel));
 }
 
 static inline void load_gs(u16 sel)
 {
-       asm ("mov %0, %%gs" : : "rm"(sel));
+       asm("mov %0, %%gs" : : "rm"(sel));
 }
 
 #ifndef load_ldt
 static inline void load_ldt(u16 sel)
 {
-       asm ("lldt %0" : : "rm"(sel));
+       asm("lldt %0" : : "rm"(sel));
 }
 #endif
 
 static inline void get_idt(struct descriptor_table *table)
 {
-       asm ("sidt %0" : "=m"(*table));
+       asm("sidt %0" : "=m"(*table));
 }
 
 static inline void get_gdt(struct descriptor_table *table)
 {
-       asm ("sgdt %0" : "=m"(*table));
+       asm("sgdt %0" : "=m"(*table));
 }
 
 static inline unsigned long read_tr_base(void)
 {
        u16 tr;
-       asm ("str %0" : "=g"(tr));
+       asm("str %0" : "=g"(tr));
        return segment_base(tr);
 }
 
@@ -701,19 +801,19 @@ static inline unsigned long read_msr(unsigned long msr)
 }
 #endif
 
-static inline void fx_save(void *image)
+static inline void fx_save(struct i387_fxsave_struct *image)
 {
-       asm ("fxsave (%0)":: "r" (image));
+       asm("fxsave (%0)":: "r" (image));
 }
 
-static inline void fx_restore(void *image)
+static inline void fx_restore(struct i387_fxsave_struct *image)
 {
-       asm ("fxrstor (%0)":: "r" (image));
+       asm("fxrstor (%0)":: "r" (image));
 }
 
 static inline void fpu_init(void)
 {
-       asm ("finit");
+       asm("finit");
 }
 
 static inline u32 get_rdx_init_val(void)