arch/powerpc/kvm/powerpc.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  *          Christian Ehrhardt <ehrhardt@linux.vnet.ibm.com>
  19  */
  20
  21 #include <linux/errno.h>
  22 #include <linux/err.h>
  23 #include <linux/kvm_host.h>
  24 #include <linux/module.h>
  25 #include <linux/vmalloc.h>
  26 #include <linux/hrtimer.h>
  27 #include <linux/fs.h>
  28 #include <linux/slab.h>
  29 #include <asm/cputable.h>
  30 #include <asm/uaccess.h>
  31 #include <asm/kvm_ppc.h>
  32 #include <asm/tlbflush.h>
  33 #include "timing.h"
  34 #include "../mm/mmu_decl.h"
  35
  36 #define CREATE_TRACE_POINTS
  37 #include "trace.h"
  38
  39 int kvm_arch_vcpu_runnable(struct kvm_vcpu *v)
  40 {
  41         return !(v->arch.shared->msr & MSR_WE) ||
  42                !!(v->arch.pending_exceptions);
  43 }
  44
  45 int kvmppc_kvm_pv(struct kvm_vcpu *vcpu)
  46 {
  47         int nr = kvmppc_get_gpr(vcpu, 11);
  48         int r;
  49         unsigned long __maybe_unused param1 = kvmppc_get_gpr(vcpu, 3);
  50         unsigned long __maybe_unused param2 = kvmppc_get_gpr(vcpu, 4);
  51         unsigned long __maybe_unused param3 = kvmppc_get_gpr(vcpu, 5);
  52         unsigned long __maybe_unused param4 = kvmppc_get_gpr(vcpu, 6);
  53         unsigned long r2 = 0;
  54
  55         if (!(vcpu->arch.shared->msr & MSR_SF)) {
  56                 /* 32 bit mode */
  57                 param1 &= 0xffffffff;
  58                 param2 &= 0xffffffff;
  59                 param3 &= 0xffffffff;
  60                 param4 &= 0xffffffff;
  61         }
  62
  63         switch (nr) {
  64         case HC_VENDOR_KVM | KVM_HC_PPC_MAP_MAGIC_PAGE:
  65         {
  66                 vcpu->arch.magic_page_pa = param1;
  67                 vcpu->arch.magic_page_ea = param2;
  68
  69                 r2 = KVM_MAGIC_FEAT_SR;
  70
  71                 r = HC_EV_SUCCESS;
  72                 break;
  73         }
  74         case HC_VENDOR_KVM | KVM_HC_FEATURES:
  75                 r = HC_EV_SUCCESS;
  76 #if defined(CONFIG_PPC_BOOK3S) /* XXX Missing magic page on BookE */
  77                 r2 |= (1 << KVM_FEATURE_MAGIC_PAGE);
  78 #endif
  79
  80                 /* Second return value is in r4 */
  81                 break;
  82         default:
  83                 r = HC_EV_UNIMPLEMENTED;
  84                 break;
  85         }
  86
  87         kvmppc_set_gpr(vcpu, 4, r2);
  88
  89         return r;
  90 }
  91
  92 int kvmppc_emulate_mmio(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu)
  93 {
  94         enum emulation_result er;
  95         int r;
  96
  97         er = kvmppc_emulate_instruction(run, vcpu);
  98         switch (er) {
  99         case EMULATE_DONE:
 100                 /* Future optimization: only reload non-volatiles if they were
 101                  * actually modified. */
 102                 r = RESUME_GUEST_NV;
 103                 break;
 104         case EMULATE_DO_MMIO:
 105                 run->exit_reason = KVM_EXIT_MMIO;
 106                 /* We must reload nonvolatiles because "update" load/store
 107                  * instructions modify register state. */
 108                 /* Future optimization: only reload non-volatiles if they were
 109                  * actually modified. */
 110                 r = RESUME_HOST_NV;
 111                 break;
 112         case EMULATE_FAIL:
 113                 /* XXX Deliver Program interrupt to guest. */
 114                 printk(KERN_EMERG "%s: emulation failed (%08x)\n", __func__,
 115                        kvmppc_get_last_inst(vcpu));
 116                 r = RESUME_HOST;
 117                 break;
 118         default:
 119                 BUG();
 120         }
 121
 122         return r;
 123 }
 124
 125 int kvm_arch_hardware_enable(void *garbage)
 126 {
 127         return 0;
 128 }
 129
 130 void kvm_arch_hardware_disable(void *garbage)
 131 {
 132 }
 133
 134 int kvm_arch_hardware_setup(void)
 135 {
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 void kvm_arch_hardware_unsetup(void)
 140 {
 141 }
 142
 143 void kvm_arch_check_processor_compat(void *rtn)
 144 {
 145         *(int *)rtn = kvmppc_core_check_processor_compat();
 146 }
 147
 148 int kvm_arch_init_vm(struct kvm *kvm)
 149 {
 150         return 0;
 151 }
 152
 153 void kvm_arch_destroy_vm(struct kvm *kvm)
 154 {
 155         unsigned int i;
 156         struct kvm_vcpu *vcpu;
 157
 158         kvm_for_each_vcpu(i, vcpu, kvm)
 159                 kvm_arch_vcpu_free(vcpu);
 160
 161         mutex_lock(&kvm->lock);
 162         for (i = 0; i < atomic_read(&kvm->online_vcpus); i++)
 163                 kvm->vcpus[i] = NULL;
 164
 165         atomic_set(&kvm->online_vcpus, 0);
 166         mutex_unlock(&kvm->lock);
 167 }
 168
 169 void kvm_arch_sync_events(struct kvm *kvm)
 170 {
 171 }
 172
 173 int kvm_dev_ioctl_check_extension(long ext)
 174 {
 175         int r;
 176
 177         switch (ext) {
 178         case KVM_CAP_PPC_SEGSTATE:
 179         case KVM_CAP_PPC_PAIRED_SINGLES:
 180         case KVM_CAP_PPC_UNSET_IRQ:
 181         case KVM_CAP_PPC_IRQ_LEVEL:
 182         case KVM_CAP_ENABLE_CAP:
 183         case KVM_CAP_PPC_OSI:
 184         case KVM_CAP_PPC_GET_PVINFO:
 185                 r = 1;
 186                 break;
 187         case KVM_CAP_COALESCED_MMIO:
 188                 r = KVM_COALESCED_MMIO_PAGE_OFFSET;
 189                 break;
 190         default:
 191                 r = 0;
 192                 break;
 193         }
 194         return r;
 195
 196 }
 197
 198 long kvm_arch_dev_ioctl(struct file *filp,
 199                         unsigned int ioctl, unsigned long arg)
 200 {
 201         return -EINVAL;
 202 }
 203
 204 int kvm_arch_prepare_memory_region(struct kvm *kvm,
 205                                    struct kvm_memory_slot *memslot,
 206                                    struct kvm_memory_slot old,
 207                                    struct kvm_userspace_memory_region *mem,
 208                                    int user_alloc)
 209 {
 210         return 0;
 211 }
 212
 213 void kvm_arch_commit_memory_region(struct kvm *kvm,
 214                struct kvm_userspace_memory_region *mem,
 215                struct kvm_memory_slot old,
 216                int user_alloc)
 217 {
 218        return;
 219 }
 220
 221
 222 void kvm_arch_flush_shadow(struct kvm *kvm)
 223 {
 224 }
 225
 226 struct kvm_vcpu *kvm_arch_vcpu_create(struct kvm *kvm, unsigned int id)
 227 {
 228         struct kvm_vcpu *vcpu;
 229         vcpu = kvmppc_core_vcpu_create(kvm, id);
 230         if (!IS_ERR(vcpu))
 231                 kvmppc_create_vcpu_debugfs(vcpu, id);
 232         return vcpu;
 233 }
 234
 235 void kvm_arch_vcpu_free(struct kvm_vcpu *vcpu)
 236 {
 237         /* Make sure we're not using the vcpu anymore */
 238         hrtimer_cancel(&vcpu->arch.dec_timer);
 239         tasklet_kill(&vcpu->arch.tasklet);
 240
 241         kvmppc_remove_vcpu_debugfs(vcpu);
 242         kvmppc_core_vcpu_free(vcpu);
 243 }
 244
 245 void kvm_arch_vcpu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu)
 246 {
 247         kvm_arch_vcpu_free(vcpu);
 248 }
 249
 250 int kvm_cpu_has_pending_timer(struct kvm_vcpu *vcpu)
 251 {
 252         return kvmppc_core_pending_dec(vcpu);
 253 }
 254
 255 static void kvmppc_decrementer_func(unsigned long data)
 256 {
 257         struct kvm_vcpu *vcpu = (struct kvm_vcpu *)data;
 258
 259         kvmppc_core_queue_dec(vcpu);
 260
 261         if (waitqueue_active(&vcpu->wq)) {
 262                 wake_up_interruptible(&vcpu->wq);
 263                 vcpu->stat.halt_wakeup++;
 264         }
 265 }
 266
 267 /*
 268  * low level hrtimer wake routine. Because this runs in hardirq context
 269  * we schedule a tasklet to do the real work.
 270  */
 271 enum hrtimer_restart kvmppc_decrementer_wakeup(struct hrtimer *timer)
 272 {
 273         struct kvm_vcpu *vcpu;
 274
 275         vcpu = container_of(timer, struct kvm_vcpu, arch.dec_timer);
 276         tasklet_schedule(&vcpu->arch.tasklet);
 277
 278         return HRTIMER_NORESTART;
 279 }
 280
 281 int kvm_arch_vcpu_init(struct kvm_vcpu *vcpu)
 282 {
 283         hrtimer_init(&vcpu->arch.dec_timer, CLOCK_REALTIME, HRTIMER_MODE_ABS);
 284         tasklet_init(&vcpu->arch.tasklet, kvmppc_decrementer_func, (ulong)vcpu);
 285         vcpu->arch.dec_timer.function = kvmppc_decrementer_wakeup;
 286
 287 #ifdef CONFIG_KVM_EXIT_TIMING
 288         mutex_init(&vcpu->arch.exit_timing_lock);
 289 #endif
 290
 291         return 0;
 292 }
 293
 294 void kvm_arch_vcpu_uninit(struct kvm_vcpu *vcpu)
 295 {
 296         kvmppc_mmu_destroy(vcpu);
 297 }
 298
 299 void kvm_arch_vcpu_load(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu)
 300 {
 301         kvmppc_core_vcpu_load(vcpu, cpu);
 302 }
 303
 304 void kvm_arch_vcpu_put(struct kvm_vcpu *vcpu)
 305 {
 306         kvmppc_core_vcpu_put(vcpu);
 307 }
 308
 309 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug(struct kvm_vcpu *vcpu,
 310                                         struct kvm_guest_debug *dbg)
 311 {
 312         return -EINVAL;
 313 }
 314
 315 static void kvmppc_complete_dcr_load(struct kvm_vcpu *vcpu,
 316                                      struct kvm_run *run)
 317 {
 318         kvmppc_set_gpr(vcpu, vcpu->arch.io_gpr, run->dcr.data);
 319 }
 320
 321 static void kvmppc_complete_mmio_load(struct kvm_vcpu *vcpu,
 322                                       struct kvm_run *run)
 323 {
 324         u64 uninitialized_var(gpr);
 325
 326         if (run->mmio.len > sizeof(gpr)) {
 327                 printk(KERN_ERR "bad MMIO length: %d\n", run->mmio.len);
 328                 return;
 329         }
 330
 331         if (vcpu->arch.mmio_is_bigendian) {
 332                 switch (run->mmio.len) {
 333                 case 8: gpr = *(u64 *)run->mmio.data; break;
 334                 case 4: gpr = *(u32 *)run->mmio.data; break;
 335                 case 2: gpr = *(u16 *)run->mmio.data; break;
 336                 case 1: gpr = *(u8 *)run->mmio.data; break;
 337                 }
 338         } else {
 339                 /* Convert BE data from userland back to LE. */
 340                 switch (run->mmio.len) {
 341                 case 4: gpr = ld_le32((u32 *)run->mmio.data); break;
 342                 case 2: gpr = ld_le16((u16 *)run->mmio.data); break;
 343                 case 1: gpr = *(u8 *)run->mmio.data; break;
 344                 }
 345         }
 346
 347         if (vcpu->arch.mmio_sign_extend) {
 348                 switch (run->mmio.len) {
 349 #ifdef CONFIG_PPC64
 350                 case 4:
 351                         gpr = (s64)(s32)gpr;
 352                         break;
 353 #endif
 354                 case 2:
 355                         gpr = (s64)(s16)gpr;
 356                         break;
 357                 case 1:
 358                         gpr = (s64)(s8)gpr;
 359                         break;
 360                 }
 361         }
 362
 363         kvmppc_set_gpr(vcpu, vcpu->arch.io_gpr, gpr);
 364
 365         switch (vcpu->arch.io_gpr & KVM_REG_EXT_MASK) {
 366         case KVM_REG_GPR:
 367                 kvmppc_set_gpr(vcpu, vcpu->arch.io_gpr, gpr);
 368                 break;
 369         case KVM_REG_FPR:
 370                 vcpu->arch.fpr[vcpu->arch.io_gpr & KVM_REG_MASK] = gpr;
 371                 break;
 372 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
 373         case KVM_REG_QPR:
 374                 vcpu->arch.qpr[vcpu->arch.io_gpr & KVM_REG_MASK] = gpr;
 375                 break;
 376         case KVM_REG_FQPR:
 377                 vcpu->arch.fpr[vcpu->arch.io_gpr & KVM_REG_MASK] = gpr;
 378                 vcpu->arch.qpr[vcpu->arch.io_gpr & KVM_REG_MASK] = gpr;
 379                 break;
 380 #endif
 381         default:
 382                 BUG();
 383         }
 384 }
 385
 386 int kvmppc_handle_load(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 387                        unsigned int rt, unsigned int bytes, int is_bigendian)
 388 {
 389         if (bytes > sizeof(run->mmio.data)) {
 390                 printk(KERN_ERR "%s: bad MMIO length: %d\n", __func__,
 391                        run->mmio.len);
 392         }
 393
 394         run->mmio.phys_addr = vcpu->arch.paddr_accessed;
 395         run->mmio.len = bytes;
 396         run->mmio.is_write = 0;
 397
 398         vcpu->arch.io_gpr = rt;
 399         vcpu->arch.mmio_is_bigendian = is_bigendian;
 400         vcpu->mmio_needed = 1;
 401         vcpu->mmio_is_write = 0;
 402         vcpu->arch.mmio_sign_extend = 0;
 403
 404         return EMULATE_DO_MMIO;
 405 }
 406
 407 /* Same as above, but sign extends */
 408 int kvmppc_handle_loads(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 409                         unsigned int rt, unsigned int bytes, int is_bigendian)
 410 {
 411         int r;
 412
 413         r = kvmppc_handle_load(run, vcpu, rt, bytes, is_bigendian);
 414         vcpu->arch.mmio_sign_extend = 1;
 415
 416         return r;
 417 }
 418
 419 int kvmppc_handle_store(struct kvm_run *run, struct kvm_vcpu *vcpu,
 420                         u64 val, unsigned int bytes, int is_bigendian)
 421 {
 422         void *data = run->mmio.data;
 423
 424         if (bytes > sizeof(run->mmio.data)) {
 425                 printk(KERN_ERR "%s: bad MMIO length: %d\n", __func__,
 426                        run->mmio.len);
 427         }
 428
 429         run->mmio.phys_addr = vcpu->arch.paddr_accessed;
 430         run->mmio.len = bytes;
 431         run->mmio.is_write = 1;
 432         vcpu->mmio_needed = 1;
 433         vcpu->mmio_is_write = 1;
 434
 435         /* Store the value at the lowest bytes in 'data'. */
 436         if (is_bigendian) {
 437                 switch (bytes) {
 438                 case 8: *(u64 *)data = val; break;
 439                 case 4: *(u32 *)data = val; break;
 440                 case 2: *(u16 *)data = val; break;
 441                 case 1: *(u8  *)data = val; break;
 442                 }
 443         } else {
 444                 /* Store LE value into 'data'. */
 445                 switch (bytes) {
 446                 case 4: st_le32(data, val); break;
 447                 case 2: st_le16(data, val); break;
 448                 case 1: *(u8 *)data = val; break;
 449                 }
 450         }
 451
 452         return EMULATE_DO_MMIO;
 453 }
 454
 455 int kvm_arch_vcpu_ioctl_run(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run)
 456 {
 457         int r;
 458         sigset_t sigsaved;
 459
 460         if (vcpu->sigset_active)
 461                 sigprocmask(SIG_SETMASK, &vcpu->sigset, &sigsaved);
 462
 463         if (vcpu->mmio_needed) {
 464                 if (!vcpu->mmio_is_write)
 465                         kvmppc_complete_mmio_load(vcpu, run);
 466                 vcpu->mmio_needed = 0;
 467         } else if (vcpu->arch.dcr_needed) {
 468                 if (!vcpu->arch.dcr_is_write)
 469                         kvmppc_complete_dcr_load(vcpu, run);
 470                 vcpu->arch.dcr_needed = 0;
 471         } else if (vcpu->arch.osi_needed) {
 472                 u64 *gprs = run->osi.gprs;
 473                 int i;
 474
 475                 for (i = 0; i < 32; i++)
 476                         kvmppc_set_gpr(vcpu, i, gprs[i]);
 477                 vcpu->arch.osi_needed = 0;
 478         }
 479
 480         kvmppc_core_deliver_interrupts(vcpu);
 481
 482         local_irq_disable();
 483         kvm_guest_enter();
 484         r = __kvmppc_vcpu_run(run, vcpu);
 485         kvm_guest_exit();
 486         local_irq_enable();
 487
 488         if (vcpu->sigset_active)
 489                 sigprocmask(SIG_SETMASK, &sigsaved, NULL);
 490
 491         return r;
 492 }
 493
 494 int kvm_vcpu_ioctl_interrupt(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_interrupt *irq)
 495 {
 496         if (irq->irq == KVM_INTERRUPT_UNSET)
 497                 kvmppc_core_dequeue_external(vcpu, irq);
 498         else
 499                 kvmppc_core_queue_external(vcpu, irq);
 500
 501         if (waitqueue_active(&vcpu->wq)) {
 502                 wake_up_interruptible(&vcpu->wq);
 503                 vcpu->stat.halt_wakeup++;
 504         }
 505
 506         return 0;
 507 }
 508
 509 static int kvm_vcpu_ioctl_enable_cap(struct kvm_vcpu *vcpu,
 510                                      struct kvm_enable_cap *cap)
 511 {
 512         int r;
 513
 514         if (cap->flags)
 515                 return -EINVAL;
 516
 517         switch (cap->cap) {
 518         case KVM_CAP_PPC_OSI:
 519                 r = 0;
 520                 vcpu->arch.osi_enabled = true;
 521                 break;
 522         default:
 523                 r = -EINVAL;
 524                 break;
 525         }
 526
 527         return r;
 528 }
 529
 530 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_mpstate(struct kvm_vcpu *vcpu,
 531                                     struct kvm_mp_state *mp_state)
 532 {
 533         return -EINVAL;
 534 }
 535
 536 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_mpstate(struct kvm_vcpu *vcpu,
 537                                     struct kvm_mp_state *mp_state)
 538 {
 539         return -EINVAL;
 540 }
 541
 542 long kvm_arch_vcpu_ioctl(struct file *filp,
 543                          unsigned int ioctl, unsigned long arg)
 544 {
 545         struct kvm_vcpu *vcpu = filp->private_data;
 546         void __user *argp = (void __user *)arg;
 547         long r;
 548
 549         switch (ioctl) {
 550         case KVM_INTERRUPT: {
 551                 struct kvm_interrupt irq;
 552                 r = -EFAULT;
 553                 if (copy_from_user(&irq, argp, sizeof(irq)))
 554                         goto out;
 555                 r = kvm_vcpu_ioctl_interrupt(vcpu, &irq);
 556                 goto out;
 557         }
 558
 559         case KVM_ENABLE_CAP:
 560         {
 561                 struct kvm_enable_cap cap;
 562                 r = -EFAULT;
 563                 if (copy_from_user(&cap, argp, sizeof(cap)))
 564                         goto out;
 565                 r = kvm_vcpu_ioctl_enable_cap(vcpu, &cap);
 566                 break;
 567         }
 568         default:
 569                 r = -EINVAL;
 570         }
 571
 572 out:
 573         return r;
 574 }
 575
 576 static int kvm_vm_ioctl_get_pvinfo(struct kvm_ppc_pvinfo *pvinfo)
 577 {
 578         u32 inst_lis = 0x3c000000;
 579         u32 inst_ori = 0x60000000;
 580         u32 inst_nop = 0x60000000;
 581         u32 inst_sc = 0x44000002;
 582         u32 inst_imm_mask = 0xffff;
 583
 584         /*
 585          * The hypercall to get into KVM from within guest context is as
 586          * follows:
 587          *
 588          *    lis r0, r0, KVM_SC_MAGIC_R0@h
 589          *    ori r0, KVM_SC_MAGIC_R0@l
 590          *    sc
 591          *    nop
 592          */
 593         pvinfo->hcall[0] = inst_lis | ((KVM_SC_MAGIC_R0 >> 16) & inst_imm_mask);
 594         pvinfo->hcall[1] = inst_ori | (KVM_SC_MAGIC_R0 & inst_imm_mask);
 595         pvinfo->hcall[2] = inst_sc;
 596         pvinfo->hcall[3] = inst_nop;
 597
 598         return 0;
 599 }
 600
 601 long kvm_arch_vm_ioctl(struct file *filp,
 602                        unsigned int ioctl, unsigned long arg)
 603 {
 604         void __user *argp = (void __user *)arg;
 605         long r;
 606
 607         switch (ioctl) {
 608         case KVM_PPC_GET_PVINFO: {
 609                 struct kvm_ppc_pvinfo pvinfo;
 610                 memset(&pvinfo, 0, sizeof(pvinfo));
 611                 r = kvm_vm_ioctl_get_pvinfo(&pvinfo);
 612                 if (copy_to_user(argp, &pvinfo, sizeof(pvinfo))) {
 613                         r = -EFAULT;
 614                         goto out;
 615                 }
 616
 617                 break;
 618         }
 619         default:
 620                 r = -ENOTTY;
 621         }
 622
 623 out:
 624         return r;
 625 }
 626
 627 int kvm_arch_init(void *opaque)
 628 {
 629         return 0;
 630 }
 631
 632 void kvm_arch_exit(void)
 633 {
 634 }