Merge tag 'kvm-s390-next-20150209' of git://git./linux/kernel/git/kvms390/linux into HEAD

KVM: s390: fixes and features for kvm/next (3.20)

1. Fixes
- Fix user triggerable endless loop
- reenable LPP facility
- disable KVM compat ioctl on s390 (untested and broken)

2. cpu models for s390
- provide facilities and instruction blocking per VM
- add s390 specific vm attributes for setting values

3. crypto
- toleration patch for z13 support

4. add uuid and long name to /proc/sysinfo (stsi 322)
- patch Acked by Heiko Carstens (touches non-kvm s390 code)

KVM: Disable compat ioctl for s390

We never had a 31bit QEMU/kuli running. We would need to review several
ioctls to check if this creates holes, bugs or whatever to make it work.
Lets just disable compat support for KVM on s390.

Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>
Acked-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: s390: add cpu model support

This patch enables cpu model support in kvm/s390 via the vm attribute
interface.

During KVM initialization, the host properties cpuid, IBC value and the
facility list are stored in the architecture specific cpu model structure.

During vcpu setup, these properties are taken to initialize the related SIE
state. This mechanism allows to adjust the properties from user space and thus
to implement different selectable cpu models.

This patch uses the IBC functionality to block instructions that have not
been implemented at the requested CPU type and GA level compared to the
full host capability.

Userspace has to initialize the cpu model before vcpu creation. A cpu model
change of running vcpus is not possible.

Signed-off-by: Michael Mueller <mimu@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Reviewed-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: use facilities and cpu_id per KVM

The patch introduces facilities and cpu_ids per virtual machine.
Different virtual machines may want to expose different facilities and
cpu ids to the guest, so let's make them per-vm instead of global.

Signed-off-by: Michael Mueller <mimu@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Reviewed-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390/CPACF: Choose crypto control block format

We need to specify a different format for the crypto control block
depending on whether the APXA facility is installed or not. Let's
test for it by executing the PQAP(QCI) function and use either a
format-1 or a format-2 crypto control block accordingly. This is a
host only change for z13 and does not affect the guest view.

Signed-off-by: Tony Krowiak <akrowiak@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

s390/kernel: Update /proc/sysinfo file with Extended Name and UUID

A new architecture extends STSI 3.2.2 with UUID and long names. KVM
will provide the first implementation. This patch adds the additional
data  fields (Extended Name and UUID) from the 4KB block returned by
the STSI 3.2.2 command and reflect this information in the
/proc/sysinfo file accordingly.

Signed-off-by: Ekaterina Tumanova <tumanova@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Acked-by: Heiko Carstens <heiko.carstens@de.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: reenable LPP facility

commit 7be81a46695d ("KVM: s390/facilities: allow TOD-CLOCK steering
facility bit") accidentially disabled the "load program parameter"
facility bit during rebase for upstream submission (my fault).

Re-add that bit.

As this is only for a performance measurement helper instruction
(used by KVM itself) cc stable is not necessary see
http://www-01.ibm.com/support/docview.wss?uid=isg26fcd1cc32246f4c8852574ce0044734a
(SA23-2260 The Load-Program-Parameter and CPU-Measurement Facilities)
for details about LPP and its usecase.

Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>
Reviewed-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Fixes: 7be81a46695d ("KVM: s390/facilities: allow TOD-CLOCK steering")

KVM: s390: floating irqs: fix user triggerable endless loop

If a vm with no VCPUs is created, the injection of a floating irq
leads to an endless loop in the kernel.

Let's skip the search for a destination VCPU for a floating irq if no
VCPUs were created.

Reviewed-by: Dominik Dingel <dingel@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Cc: stable@vger.kernel.org # v3.15+
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

kvm: add halt_poll_ns module parameter

This patch introduces a new module parameter for the KVM module; when it
is present, KVM attempts a bit of polling on every HLT before scheduling
itself out via kvm_vcpu_block.

This parameter helps a lot for latency-bound workloads---in particular
I tested it with O_DSYNC writes with a battery-backed disk in the host.
In this case, writes are fast (because the data doesn't have to go all
the way to the platters) but they cannot be merged by either the host or
the guest.  KVM's performance here is usually around 30% of bare metal,
or 50% if you use cache=directsync or cache=writethrough (these
parameters avoid that the guest sends pointless flush requests, and
at the same time they are not slow because of the battery-backed cache).
The bad performance happens because on every halt the host CPU decides
to halt itself too.  When the interrupt comes, the vCPU thread is then
migrated to a new physical CPU, and in general the latency is horrible
because the vCPU thread has to be scheduled back in.

With this patch performance reaches 60-65% of bare metal and, more
important, 99% of what you get if you use idle=poll in the guest.  This
means that the tunable gets rid of this particular bottleneck, and more
work can be done to improve performance in the kernel or QEMU.

Of course there is some price to pay; every time an otherwise idle vCPUs
is interrupted by an interrupt, it will poll unnecessarily and thus
impose a little load on the host.  The above results were obtained with
a mostly random value of the parameter (500000), and the load was around
1.5-2.5% CPU usage on one of the host's core for each idle guest vCPU.

The patch also adds a new stat, /sys/kernel/debug/kvm/halt_successful_poll,
that can be used to tune the parameter.  It counts how many HLT
instructions received an interrupt during the polling period; each
successful poll avoids that Linux schedules the VCPU thread out and back
in, and may also avoid a likely trip to C1 and back for the physical CPU.

While the VM is idle, a Linux 4 VCPU VM halts around 10 times per second.
Of these halts, almost all are failed polls.  During the benchmark,
instead, basically all halts end within the polling period, except a more
or less constant stream of 50 per second coming from vCPUs that are not
running the benchmark.  The wasted time is thus very low.  Things may
be slightly different for Windows VMs, which have a ~10 ms timer tick.

The effect is also visible on Marcelo's recently-introduced latency
test for the TSC deadline timer.  Though of course a non-RT kernel has
awful latency bounds, the latency of the timer is around 8000-10000 clock
cycles compared to 20000-120000 without setting halt_poll_ns.  For the TSC
deadline timer, thus, the effect is both a smaller average latency and
a smaller variance.

Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

kvm: remove KVM_MMIO_SIZE

After f78146b0f923, "KVM: Fix page-crossing MMIO", and
87da7e66a405, "KVM: x86: fix vcpu->mmio_fragments overflow",
actually KVM_MMIO_SIZE is gone.

Signed-off-by: Tiejun Chen <tiejun.chen@intel.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: MIPS: Don't leak FPU/DSP to guest

The FPU and DSP are enabled via the CP0 Status CU1 and MX bits by
kvm_mips_set_c0_status() on a guest exit, presumably in case there is
active state that needs saving if pre-emption occurs. However neither of
these bits are cleared again when returning to the guest.

This effectively gives the guest access to the FPU/DSP hardware after
the first guest exit even though it is not aware of its presence,
allowing FP instructions in guest user code to intermittently actually
execute instead of trapping into the guest OS for emulation. It will
then read & manipulate the hardware FP registers which technically
belong to the user process (e.g. QEMU), or are stale from another user
process. It can also crash the guest OS by causing an FP exception, for
which a guest exception handler won't have been registered.

First lets save and disable the FPU (and MSA) state with lose_fpu(1)
before entering the guest. This simplifies the problem, especially for
when guest FPU/MSA support is added in the future, and prevents FR=1 FPU
state being live when the FR bit gets cleared for the guest, which
according to the architecture causes the contents of the FPU and vector
registers to become UNPREDICTABLE.

We can then safely remove the enabling of the FPU in
kvm_mips_set_c0_status(), since there should never be any active FPU or
MSA state to save at pre-emption, which should plug the FPU leak.

DSP state is always live rather than being lazily restored, so for that
it is simpler to just clear the MX bit again when re-entering the guest.

Signed-off-by: James Hogan <james.hogan@imgtec.com>
Cc: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>
Cc: Ralf Baechle <ralf@linux-mips.org>
Cc: Sanjay Lal <sanjayl@kymasys.com>
Cc: Gleb Natapov <gleb@kernel.org>
Cc: kvm@vger.kernel.org
Cc: linux-mips@linux-mips.org
Cc: <stable@vger.kernel.org> # v3.10+: 044f0f03eca0: MIPS: KVM: Deliver guest interrupts
Cc: <stable@vger.kernel.org> # v3.10+
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: MIPS: Disable HTW while in guest

Ensure any hardware page table walker (HTW) is disabled while in KVM
guest mode, as KVM doesn't yet set up hardware page table walking for
guest mappings so the wrong mappings would get loaded, resulting in the
guest hanging or crashing once it reaches userland.

The HTW is disabled and re-enabled around the call to
__kvm_mips_vcpu_run() which does the initial switch into guest mode and
the final switch out of guest context. Additionally it is enabled for
the duration of guest exits (i.e. kvm_mips_handle_exit()), getting
disabled again before returning back to guest or host.

In all cases the HTW is only disabled in normal kernel mode while
interrupts are disabled, so that the HTW doesn't get left disabled if
the process is preempted.

Signed-off-by: James Hogan <james.hogan@imgtec.com>
Cc: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>
Cc: Ralf Baechle <ralf@linux-mips.org>
Cc: Markos Chandras <markos.chandras@imgtec.com>
Cc: Gleb Natapov <gleb@kernel.org>
Cc: kvm@vger.kernel.org
Cc: linux-mips@linux-mips.org
Cc: <stable@vger.kernel.org> # v3.17+
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: nVMX: Enable nested posted interrupt processing

If vcpu has a interrupt in vmx non-root mode, injecting that interrupt
requires a vmexit.  With posted interrupt processing, the vmexit
is not needed, and interrupts are fully taken care of by hardware.
In nested vmx, this feature avoids much more vmexits than non-nested vmx.

When L1 asks L0 to deliver L1's posted interrupt vector, and the target
VCPU is in non-root mode, we use a physical ipi to deliver POSTED_INTR_NV
to the target vCPU.  Using POSTED_INTR_NV avoids unexpected interrupts
if a concurrent vmexit happens and L1's vector is different with L0's.
The IPI triggers posted interrupt processing in the target physical CPU.

In case the target vCPU was not in guest mode, complete the posted
interrupt delivery on the next entry to L2.

Signed-off-by: Wincy Van <fanwenyi0529@gmail.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: nVMX: Enable nested virtual interrupt delivery

With virtual interrupt delivery, the hardware lets KVM use a more
efficient mechanism for interrupt injection. This is an important feature
for nested VMX, because it reduces vmexits substantially and they are
much more expensive with nested virtualization.  This is especially
important for throughput-bound scenarios.

Signed-off-by: Wincy Van <fanwenyi0529@gmail.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: nVMX: Enable nested apic register virtualization

We can reduce apic register virtualization cost with this feature,
it is also a requirement for virtual interrupt delivery and posted
interrupt processing.

Signed-off-by: Wincy Van <fanwenyi0529@gmail.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: nVMX: Make nested control MSRs per-cpu

To enable nested apicv support, we need per-cpu vmx
control MSRs:
  1. If in-kernel irqchip is enabled, we can enable nested
     posted interrupt, we should set posted intr bit in
     the nested_vmx_pinbased_ctls_high.
  2. If in-kernel irqchip is disabled, we can not enable
     nested posted interrupt, the posted intr bit
     in the nested_vmx_pinbased_ctls_high will be cleared.

Since there would be different settings about in-kernel
irqchip between VMs, different nested control MSRs
are needed.

Signed-off-by: Wincy Van <fanwenyi0529@gmail.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: nVMX: Enable nested virtualize x2apic mode

When L2 is using x2apic, we can use virtualize x2apic mode to
gain higher performance, especially in apicv case.

This patch also introduces nested_vmx_check_apicv_controls
for the nested apicv patches.

Signed-off-by: Wincy Van <fanwenyi0529@gmail.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: nVMX: Prepare for using hardware MSR bitmap

Currently, if L1 enables MSR_BITMAP, we will emulate this feature, all
of L2's msr access is intercepted by L0.  Features like "virtualize
x2apic mode" require that the MSR bitmap is enabled, or the hardware
will exit and for example not virtualize the x2apic MSRs.  In order to
let L1 use these features, we need to build a merged bitmap that only
not cause a VMEXIT if 1) L1 requires that 2) the bit is not required by
the processor for APIC virtualization.

For now the guests are still run with MSR bitmap disabled, but this
patch already introduces nested_vmx_merge_msr_bitmap for future use.

Signed-off-by: Wincy Van <fanwenyi0529@gmail.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: revert "add method to test PIR bitmap vector"

Revert 7c6a98dfa1ba9dc64a62e73624ecea9995736bbd, given
that testing PIR is not necessary anymore.

Signed-off-by: Marcelo Tosatti <mtosatti@redhat.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: fix lapic_timer_int_injected with APIC-v

With APICv, LAPIC timer interrupt is always delivered via IRR:
apic_find_highest_irr syncs PIR to IRR.

Signed-off-by: Marcelo Tosatti <mtosatti@redhat.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

kvm: vmx: fix oops with explicit flexpriority=0 option

A function pointer was not NULLed, causing kvm_vcpu_reload_apic_access_page to
go down the wrong path and OOPS when doing put_page(NULL).

This did not happen on old processors, only when setting the module option
explicitly.

Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: fix x2apic logical address matching

We cannot hit the bug now, but future patches will expose this path.

Signed-off-by: Radim Krčmář <rkrcmar@redhat.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: replace 0 with APIC_DEST_PHYSICAL

To make the code self-documenting.

Signed-off-by: Radim Krčmář <rkrcmar@redhat.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: cleanup kvm_apic_match_*()

The majority of this patch turns
  result = 0; if (CODE) result = 1; return result;
into
  return CODE;
because we return bool now.

Signed-off-by: Radim Krčmář <rkrcmar@redhat.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: return bool from kvm_apic_match*()

And don't export the internal ones while at it.

Signed-off-by: Radim Krčmář <rkrcmar@redhat.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: VMX: Add PML support in VMX

This patch adds PML support in VMX. A new module parameter 'enable_pml' is added
to allow user to enable/disable it manually.

Signed-off-by: Kai Huang <kai.huang@linux.intel.com>
Reviewed-by: Xiao Guangrong <guangrong.xiao@linux.intel.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: Add new dirty logging kvm_x86_ops for PML

This patch adds new kvm_x86_ops dirty logging hooks to enable/disable dirty
logging for particular memory slot, and to flush potentially logged dirty GPAs
before reporting slot->dirty_bitmap to userspace.

kvm x86 common code calls these hooks when they are available so PML logic can
be hidden to VMX specific. SVM won't be impacted as these hooks remain NULL
there.

Signed-off-by: Kai Huang <kai.huang@linux.intel.com>
Reviewed-by: Xiao Guangrong <guangrong.xiao@linux.intel.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: Change parameter of kvm_mmu_slot_remove_write_access

This patch changes the second parameter of kvm_mmu_slot_remove_write_access from
'slot id' to 'struct kvm_memory_slot *' to align with kvm_x86_ops dirty logging
hooks, which will be introduced in further patch.

Better way is to change second parameter of kvm_arch_commit_memory_region from
'struct kvm_userspace_memory_region *' to 'struct kvm_memory_slot * new', but it
requires changes on other non-x86 ARCH too, so avoid it now.

Signed-off-by: Kai Huang <kai.huang@linux.intel.com>
Reviewed-by: Xiao Guangrong <guangrong.xiao@linux.intel.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: MMU: Explicitly set D-bit for writable spte.

This patch avoids unnecessary dirty GPA logging to PML buffer in EPT violation
path by setting D-bit manually prior to the occurrence of the write from guest.

We only set D-bit manually in set_spte, and leave fast_page_fault path
unchanged, as fast_page_fault is very unlikely to happen in case of PML.

For the hva <-> pa change case, the spte is updated to either read-only (host
pte is read-only) or be dropped (host pte is writeable), and both cases will be
handled by above changes, therefore no change is necessary.

Signed-off-by: Kai Huang <kai.huang@linux.intel.com>
Reviewed-by: Xiao Guangrong <guangrong.xiao@linux.intel.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: MMU: Add mmu help functions to support PML

This patch adds new mmu layer functions to clear/set D-bit for memory slot, and
to write protect superpages for memory slot.

In case of PML, CPU logs the dirty GPA automatically to PML buffer when CPU
updates D-bit from 0 to 1, therefore we don't have to write protect 4K pages,
instead, we only need to clear D-bit in order to log that GPA.

For superpages, we still write protect it and let page fault code to handle
dirty page logging, as we still need to split superpage to 4K pages in PML.

As PML is always enabled during guest's lifetime, to eliminate unnecessary PML
GPA logging, we set D-bit manually for the slot with dirty logging disabled.

Signed-off-by: Kai Huang <kai.huang@linux.intel.com>
Reviewed-by: Xiao Guangrong <guangrong.xiao@linux.intel.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: Rename kvm_arch_mmu_write_protect_pt_masked to be more generic for log dirty

We don't have to write protect guest memory for dirty logging if architecture
supports hardware dirty logging, such as PML on VMX, so rename it to be more
generic.

Signed-off-by: Kai Huang <kai.huang@linux.intel.com>
Reviewed-by: Xiao Guangrong <guangrong.xiao@linux.intel.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

kvm: update_memslots: clean flags for invalid memslots

Indeed, any invalid memslots should be new->npages = 0,
new->base_gfn = 0 and new->flags = 0 at the same time.

Signed-off-by: Tiejun Chen <tiejun.chen@intel.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

kvm: iommu: Add cond_resched to legacy device assignment code

When assigning devices to large memory guests (>=128GB guest
memory in the failure case) the functions to create the
IOMMU page-tables for the whole guest might run for a very
long time. On non-preemptible kernels this might cause
Soft-Lockup warnings. Fix these by adding a cond_resched()
to the mapping and unmapping loops.

Signed-off-by: Joerg Roedel <jroedel@suse.de>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: Emulation of call may use incorrect stack size

On long-mode, when far call that changes cs.l takes place, the stack size is
determined by the new mode.  For instance, if we go from 32-bit mode to 64-bit
mode, the stack-size if 64.  KVM uses the old stack size.

Fix it.

Signed-off-by: Nadav Amit <namit@cs.technion.ac.il>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: 32-bit wraparound read/write not emulated correctly

If we got a wraparound of 32-bit operand, and the limit is 0xffffffff, read and
writes should be successful. It just needs to be done in two segments.

Signed-off-by: Nadav Amit <namit@cs.technion.ac.il>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: Fix defines in emulator.c

Unnecassary define was left after commit 7d882ffa81d5 ("KVM: x86: Revert
NoBigReal patch in the emulator").

Commit 39f062ff51b2 ("KVM: x86: Generate #UD when memory operand is required")
was missing undef.

Fix it.

Signed-off-by: Nadav Amit <namit@cs.technion.ac.il>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: ARPL emulation can cause spurious exceptions

ARPL and MOVSXD are encoded the same and their execution depends on the
execution mode.  The operand sizes of each instruction are different.
Currently, ARPL is detected too late, after the decoding was already done, and
therefore may result in spurious exception (instead of failed emulation).

Introduce a group to the emulator to handle instructions according to execution
mode (32/64 bits). Note: in order not to make changes that may affect
performance, the new ModeDual can only be applied to instructions with ModRM.

Signed-off-by: Nadav Amit <namit@cs.technion.ac.il>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: IRET emulation does not clear NMI masking

The IRET instruction should clear NMI masking, but the current implementation
does not do so.

Signed-off-by: Nadav Amit <namit@cs.technion.ac.il>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: Wrong operand size for far ret

Indeed, Intel SDM specifically states that for the RET instruction "In 64-bit
mode, the default operation size of this instruction is the stack-address size,
i.e. 64 bits."

However, experiments show this is not the case. Here is for example objdump of
small 64-bit asm:

  4004f1: ca 14 00              lret   $0x14
  4004f4: 48 cb                 lretq
  4004f6: 48 ca 14 00           lretq  $0x14

Therefore, remove the Stack flag from far-ret instructions.

Signed-off-by: Nadav Amit <namit@cs.technion.ac.il>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: Dirty the dest op page on cmpxchg emulation

Intel SDM says for CMPXCHG: "To simplify the interface to the processor’s bus,
the destination operand receives a write cycle without regard to the result of
the comparison.". This means the destination page should be dirtied.

Fix it to by writing back the original value if cmpxchg failed.

Signed-off-by: Nadav Amit <namit@cs.technion.ac.il>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

Merge tag 'kvm-s390-next-20150122' of git://git./linux/kernel/git/kvms390/linux into kvm-next

KVM: s390: fixes and features for kvm/next (3.20)

1. Generic
- sparse warning (make function static)
- optimize locking
- bugfixes for interrupt injection
- fix MVPG addressing modes

2. hrtimer/wakeup fun
A recent change can cause KVM hangs if adjtime is used in the host.
The hrtimer might wake up too early or too late. Too early is fatal
as vcpu_block will see that the wakeup condition is not met and
sleep again. This CPU might never wake up again.
This series addresses this problem. adjclock slowing down the host
clock will result in too late wakeups. This will require more work.
In addition to that we also change the hrtimer from REALTIME to
MONOTONIC to avoid similar problems with timedatectl set-time.

3. sigp rework
We will move all "slow" sigps to QEMU (protected with a capability that
can be enabled) to avoid several races between concurrent SIGP orders.

4. Optimize the shadow page table
Provide an interface to announce the maximum guest size. The kernel
will use that to make the pagetable 2,3,4 (or theoretically) 5 levels.

5. Provide an interface to set the guest TOD
We now use two vm attributes instead of two oneregs, as oneregs are
vcpu ioctl and we don't want to call them from other threads.

6. Protected key functions
The real HMC allows to enable/disable protected key CPACF functions.
Lets provide an implementation + an interface for QEMU to activate
this the protected key instructions.

Merge tag 'kvm-arm-for-3.20' of git://git./linux/kernel/git/kvmarm/kvmarm into kvm-next

KVM/ARM changes for v3.20 including GICv3 emulation, dirty page logging, added
trace symbols, and adding an explicit VGIC init device control IOCTL.

Conflicts:
arch/arm64/include/asm/kvm_arm.h
arch/arm64/kvm/handle_exit.c

KVM: s390: remove redundant setting of interrupt type

Setting inti->type again is unnecessary here, so let's
remove this.

Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: Jens Freimann <jfrei@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: fix bug in interrupt parameter check

When we convert interrupt data from struct kvm_s390_interrupt to
struct kvm_s390_irq we need to check the data in the input parameter
not the output parameter.

Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Acked-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>
Signed-off-by: Jens Freimann <jfrei@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: avoid memory leaks if __inject_vm() fails

We have to delete the allocated interrupt info if __inject_vm() fails.

Otherwise user space can keep flooding kvm with floating interrupts and
provoke more and more memory leaks.

Reported-by: Dominik Dingel <dingel@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: Dominik Dingel <dingel@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Cc: stable@vger.kernel.org # v3.15+
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390/cpacf: Enable/disable protected key functions for kvm guest

Created new KVM device attributes for indicating whether the AES and
DES/TDES protected key functions are available for programs running
on the KVM guest.  The attributes are used to set up the controls in
the guest SIE block that specify whether programs running on the
guest will be given access to the protected key functions available
on the s390 hardware.

Signed-off-by: Tony Krowiak <akrowiak@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Reviewed-by: Michael Mueller <mimu@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>
[split MSA4/protected key into two patches]

KVM: s390: Provide guest TOD Clock Get/Set Controls

Provide controls for setting/getting the guest TOD clock based on the VM
attribute interface.

Provide TOD and TOD_HIGH vm attributes on s390 for managing guest Time Of
Day clock value.

TOD_HIGH is presently always set to 0. In the future it will contain a high
order expansion of the tod clock value after it overflows the 64-bits of
the TOD.

Signed-off-by: Jason J. Herne <jjherne@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: trace correct values for set prefix and machine checks

When injecting SIGP set prefix or a machine check, we trace
the values in our per-vcpu local_int data structure instead
of the parameters passed to the function.

Fix this by changing the trace statement to use the correct values.

Reviewed-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: Jens Freimann <jfrei@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: fix bug in sigp emergency signal injection

Currently we are always setting the wrong bit in the
bitmap for pending emergency signals. Instead of using
emerg.code from the passed in irq parameter, we use the
value in our per-vcpu local_int structure, which is always zero.
That means all emergency signals will have address 0 as parameter.
If two CPUs send a SIGP to the same target, one might be lost.

Let's fix this by using the value from the parameter and
also trace the correct value.

Reviewed-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: Jens Freimann <jfrei@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: Take addressing mode into account for MVPG interception

The handler for MVPG partial execution interception does not take
the current CPU addressing mode into account yet, so addresses are
always treated as 64-bit addresses. For correct behaviour, we should
properly handle 24-bit and 31-bit addresses, too.

Since MVPG is defined to work with logical addresses, we can simply
use guest_translate_address() to achieve the required behaviour
(since DAT is disabled here, guest_translate_address() skips the MMU
translation and only translates the address via kvm_s390_logical_to_effective()
and kvm_s390_real_to_abs(), which is exactly what we want here).

Signed-off-by: Thomas Huth <thuth@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: no need to hold the kvm->mutex for floating interrupts

The kvm mutex was (probably) used to protect against cpu hotplug.
The current code no longer needs to protect against that, as we only
rely on CPU data structures that are guaranteed to be available
if we can access the CPU. (e.g. vcpu_create will put the cpu
in the array AFTER the cpu is ready).

Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Reviewed-by: Jens Freimann <jfrei@linux.vnet.ibm.com>

KVM: s390: forward most SIGP orders to user space

Most SIGP orders are handled partially in kernel and partially in
user space. In order to:
- Get a correct SIGP SET PREFIX handler that informs user space
- Avoid race conditions between concurrently executed SIGP orders
- Serialize SIGP orders per VCPU

We need to handle all "slow" SIGP orders in user space. The remaining
ones to be handled completely in kernel are:
- SENSE
- SENSE RUNNING
- EXTERNAL CALL
- EMERGENCY SIGNAL
- CONDITIONAL EMERGENCY SIGNAL
According to the PoP, they have to be fast. They can be executed
without conflicting to the actions of other pending/concurrently
executing orders (e.g. STOP vs. START).

This patch introduces a new capability that will - when enabled -
forward all but the mentioned SIGP orders to user space. The
instruction counters in the kernel are still updated.

Reviewed-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: clear the pfault queue if user space sets the invalid token

We need a way to clear the async pfault queue from user space (e.g.
for resets and SIGP SET ARCHITECTURE).

This patch simply clears the queue as soon as user space sets the
invalid pfault token. The definition of the invalid token is moved
to uapi.

Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: only one external call may be pending at a time

Only one external call may be pending at a vcpu at a time. For this
reason, we have to detect whether the SIGP externcal call interpretation
facility is available. If so, all external calls have to be injected
using this mechanism.

SIGP EXTERNAL CALL orders have to return whether another external
call is already pending. This check was missing until now.

SIGP SENSE hasn't returned yet in all conditions whether an external
call was pending.

If a SIGP EXTERNAL CALL irq is to be injected and one is already
pending, -EBUSY is returned.

Reviewed-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

s390/sclp: introduce check for the SIGP Interpretation Facility

This patch introduces the infrastructure to check whether the SIGP
Interpretation Facility is installed on all VCPUs in the configuration.

Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: SIGP SET PREFIX cleanup

This patch cleanes up the the SIGP SET PREFIX code.

A SIGP SET PREFIX irq may only be injected if the target vcpu is
stopped. Let's move the checking code into the injection code and
return -EBUSY if the target vcpu is not stopped.

Reviewed-by: Jens Freimann <jfrei@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: a VCPU may only stop when no interrupts are left pending

As a SIGP STOP is an interrupt with the least priority, it may only result
in stop of the vcpu when no other interrupts are left pending.

To detect whether a non-stop irq is pending, we need a way to mask out
stop irqs from the general kvm_cpu_has_interrupt() function. For this
reason, the existing function (with an outdated name) is replaced by
kvm_s390_vcpu_has_irq() which allows to mask out pending stop irqs.

Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: handle stop irqs without action_bits

This patch removes the famous action_bits and moves the handling of
SIGP STOP AND STORE STATUS directly into the SIGP STOP interrupt.

The new local interrupt infrastructure is used to track pending stop
requests.

STOP irqs are the only irqs that don't get actively delivered. They
remain pending until the stop function is executed (=stop intercept).

If another STOP irq is already pending, -EBUSY will now be returned
(needed for the SIGP handling code).

Migration of pending SIGP STOP (AND STORE STATUS) orders should now
be supported out of the box.

Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: new parameter for SIGP STOP irqs

In order to get rid of the action_flags and to properly migrate pending SIGP
STOP irqs triggered e.g. by SIGP STOP AND STORE STATUS, we need to remember
whether to store the status when stopping.

For this reason, a new parameter (flags) for the SIGP STOP irq is introduced.
These flags further define details of the requested STOP and can be easily
migrated.

Reviewed-by: Thomas Huth <thuth@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: forward hrtimer if guest ckc not pending yet

Patch 0759d0681cae ("KVM: s390: cleanup handle_wait by reusing
kvm_vcpu_block") changed the way pending guest clock comparator
interrupts are detected. It was assumed that as soon as the hrtimer
wakes up, the condition for the guest ckc is satisfied.

This is however only true as long as adjclock() doesn't speed
up the monotonic clock. Reason is that the hrtimer is based on
CLOCK_MONOTONIC, the guest clock comparator detection is based
on the raw TOD clock. If CLOCK_MONOTONIC runs faster than the
TOD clock, the hrtimer wakes the target VCPU up too early and
the target VCPU will not detect any pending interrupts, therefore
going back to sleep. It will never be woken up again because the
hrtimer has finished. The VCPU is stuck.

As a quick fix, we have to forward the hrtimer until the guest
clock comparator is really due, to guarantee properly timed wake
ups.

As the hrtimer callback might be triggered on another cpu, we
have to make sure that the timer is really stopped and not currently
executing the callback on another cpu. This can happen if the vcpu
thread is scheduled onto another physical cpu, but the timer base
is not migrated. So lets use hrtimer_cancel instead of try_to_cancel.

A proper fix might be to introduce a RAW based hrtimer.

Reported-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>
Cc: stable@vger.kernel.org
Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: base hrtimer on a monotonic clock

The hrtimer that handles the wait with enabled timer interrupts
should not be disturbed by changes of the host time.

This patch changes our hrtimer to be based on a monotonic clock.

Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Cc: stable@vger.kernel.org
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: prevent sleep duration underflows in handle_wait()

We sometimes get an underflow for the sleep duration, which most
likely won't result in the short sleep time we wanted.

So let's check for sleep duration underflows and directly continue
to run the guest if we get one.

Acked-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: Allow userspace to limit guest memory size

With commit c6c956b80bdf ("KVM: s390/mm: support gmap page tables with less
than 5 levels") we are able to define a limit for the guest memory size.

As we round up the guest size in respect to the levels of page tables
we get to guest limits of: 2048 MB, 4096 GB, 8192 TB and 16384 PB.
We currently limit the guest size to 16 TB, which means we end up
creating a page table structure supporting guest sizes up to 8192 TB.

This patch introduces an interface that allows userspace to tune
this limit. This may bring performance improvements for small guests.

Signed-off-by: Dominik Dingel <dingel@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: move vcpu specific initalization to a later point

As we will allow in a later patch to recreate gmaps with new limits,
we need to make sure that vcpus get their reference for that gmap
after they increased the online_vcpu counter, so there is no possible race.

While we are doing this, we also can simplify the vcpu_init function, by
moving ucontrol specifics to an own function.
That way we also start now setting the kvm_valid_regs for the ucontrol path.

Reviewed-by: Jens Freimann <jfrei@linux.vnet.ibm.com>
Reviewed-by: David Hildenbrand <dahi@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: Dominik Dingel <dingel@linux.vnet.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: s390: make local function static

sparse rightfully complains about
warning: symbol '__inject_extcall' was not declared. Should it be static?

Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

KVM: remove unneeded return value of vcpu_postcreate

The return value of kvm_arch_vcpu_postcreate is not checked in its
caller.  This is okay, because only x86 provides vcpu_postcreate right
now and it could only fail if vcpu_load failed.  But that is not
possible during KVM_CREATE_VCPU (kvm_arch_vcpu_load is void, too), so
just get rid of the unchecked return value.

Signed-off-by: Dominik Dingel <dingel@linux.vnet.ibm.com>
Acked-by: Cornelia Huck <cornelia.huck@de.ibm.com>
Signed-off-by: Christian Borntraeger <borntraeger@de.ibm.com>

Merge branch 'arm64/common-esr-macros' of git://git./linux/kernel/git/mark/linux into kvm-next

ESR_ELx definitions clean-up from Mark Rutland.

* 'arm64/common-esr-macros' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mark/linux:
  arm64: kvm: decode ESR_ELx.EC when reporting exceptions
  arm64: kvm: remove ESR_EL2_* macros
  arm64: remove ESR_EL1_* macros
  arm64: kvm: move to ESR_ELx macros
  arm64: decode ESR_ELx.EC when reporting exceptions
  arm64: move to ESR_ELx macros
  arm64: introduce common ESR_ELx_* definitions

This is required by the patch "arm/arm64: KVM: add tracing support for
arm64 exit handler" in Christoffer's pull request.

KVM: Remove unused config symbol

The dirty patch logging series introduced both
HAVE_KVM_ARCH_DIRTY_LOG_PROTECT and KVM_GENERIC_DIRTYLOG_READ_PROTECT
config symbols, but only KVM_GENERIC_DIRTYLOG_READ_PROTECT is used.
Just remove the unused one.

(The config symbol was renamed during the development of the patch
series and the old name just creeped in by accident.()

Reported-by: Paul Bolle <pebolle@tiscali.nl>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: Fixup incorrect config symbol in comment

A comment in the dirty page logging patch series mentioned incorrectly
spelled config symbols, just fix them up to match the real thing.

Reported-by: Paul Bolle <pebolle@tiscali.nl>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

kvm: Fix CR3_PCID_INVD type on 32-bit

arch/x86/kvm/emulate.c: In function ‘check_cr_write’:
arch/x86/kvm/emulate.c:3552:4: warning: left shift count >= width of type
    rsvd = CR3_L_MODE_RESERVED_BITS & ~CR3_PCID_INVD;

happens because sizeof(UL) on 32-bit is 4 bytes but we shift it 63 bits
to the left.

Signed-off-by: Borislav Petkov <bp@suse.de>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: x86: workaround SuSE's 2.6.16 pvclock vs masterclock issue

SuSE's 2.6.16 kernel fails to boot if the delta between tsc_timestamp
and rdtsc is larger than a given threshold:

 * If we get more than the below threshold into the future, we rerequest
 * the real time from the host again which has only little offset then
 * that we need to adjust using the TSC.
 *
 * For now that threshold is 1/5th of a jiffie. That should be good
 * enough accuracy for completely broken systems, but also give us swing
 * to not call out to the host all the time.
 */
#define PVCLOCK_DELTA_MAX ((1000000000ULL / HZ) / 5)

Disable masterclock support (which increases said delta) in case the
boot vcpu does not use MSR_KVM_SYSTEM_TIME_NEW.

Upstreams kernels which support pvclock vsyscalls (and therefore make
use of PVCLOCK_STABLE_BIT) use MSR_KVM_SYSTEM_TIME_NEW.

Signed-off-by: Marcelo Tosatti <mtosatti@redhat.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: fix "Should it be static?" warnings from sparse

arch/x86/kvm/x86.c:495:5: sparse: symbol 'kvm_read_nested_guest_page' was not declared. Should it be static?
arch/x86/kvm/x86.c:646:5: sparse: symbol '__kvm_set_xcr' was not declared. Should it be static?
arch/x86/kvm/x86.c:1183:15: sparse: symbol 'max_tsc_khz' was not declared. Should it be static?
arch/x86/kvm/x86.c:1237:6: sparse: symbol 'kvm_track_tsc_matching' was not declared. Should it be static?

Signed-off-by: Fengguang Wu <fengguang.wu@intel.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

arm/arm64: KVM: force alignment of VGIC dist/CPU/redist addresses

Although the GIC architecture requires us to map the MMIO regions
only at page aligned addresses, we currently do not enforce this from
the kernel side.
Restrict any vGICv2 regions to be 4K aligned and any GICv3 regions
to be 64K aligned. Document this requirement.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: allow userland to request a virtual GICv3

With all of the GICv3 code in place now we allow userland to ask the
kernel for using a virtual GICv3 in the guest.
Also we provide the necessary support for guests setting the memory
addresses for the virtual distributor and redistributors.
This requires some userland code to make use of that feature and
explicitly ask for a virtual GICv3.
Document that KVM_CREATE_IRQCHIP only works for GICv2, but is
considered legacy and using KVM_CREATE_DEVICE is preferred.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: enable kernel side of GICv3 emulation

With all the necessary GICv3 emulation code in place, we can now
connect the code to the GICv3 backend in the kernel.
The LR register handling is different depending on the emulated GIC
model, so provide different implementations for each.
Also allow non-v2-compatible GICv3 implementations (which don't
provide MMIO regions for the virtual CPU interface in the DT), but
restrict those hosts to support GICv3 guests only.
If the device tree provides a GICv2 compatible GICV resource entry,
but that one is faulty, just disable the GICv2 emulation and let the
user use at least the GICv3 emulation for guests.
To provide proper support for the legacy KVM_CREATE_IRQCHIP ioctl,
note virtual GICv2 compatibility in struct vgic_params and use it
on creating a VGICv2.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm64: KVM: add SGI generation register emulation

While the generation of a (virtual) inter-processor interrupt (SGI)
on a GICv2 works by writing to a MMIO register, GICv3 uses the system
register ICC_SGI1R_EL1 to trigger them.
Add a trap handler function that calls the new SGI register handler
in the GICv3 code. As ICC_SRE_EL1.SRE at this point is still always 0,
this will not trap yet, but will only be used later when all the data
structures have been initialized properly.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm64: GICv3: introduce symbolic names for GICv3 ICC_SGI1R_EL1 fields

The gic_send_sgi() function used hardcoded bit shift values to
generate the ICC_SGI1R_EL1 register value.
Replace this with symbolic names to allow reusing them later.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: add virtual GICv3 distributor emulation

With everything separated and prepared, we implement a model of a
GICv3 distributor and redistributors by using the existing framework
to provide handler functions for each register group.

Currently we limit the emulation to a model enforcing a single
security state, with SRE==1 (forcing system register access) and
ARE==1 (allowing more than 8 VCPUs).

We share some of the functions provided for GICv2 emulation, but take
the different ways of addressing (v)CPUs into account.
Save and restore is currently not implemented.

Similar to the split-off of the GICv2 specific code, the new emulation
code goes into a new file (vgic-v3-emul.c).

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: add opaque private pointer to MMIO data

For a GICv2 there is always only one (v)CPU involved: the one that
does the access. On a GICv3 the access to a CPU redistributor is
memory-mapped, but not banked, so the (v)CPU affected is determined by
looking at the MMIO address region being accessed.
To allow passing the affected CPU into the accessors later, extend
struct kvm_exit_mmio to add an opaque private pointer parameter.
The current GICv2 emulation just does not use it.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Acked-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: split GICv2 specific emulation code from vgic.c

vgic.c is currently a mixture of generic vGIC emulation code and
functions specific to emulating a GICv2. To ease the addition of
GICv3, split off strictly v2 specific parts into a new file
vgic-v2-emul.c.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Acked-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
-------
As the diff isn't always obvious here (and to aid eventual rebases),
here is a list of high-level changes done to the code:
* added new file to respective arm/arm64 Makefiles
* moved GICv2 specific functions to vgic-v2-emul.c:
  - handle_mmio_misc()
  - handle_mmio_set_enable_reg()
  - handle_mmio_clear_enable_reg()
  - handle_mmio_set_pending_reg()
  - handle_mmio_clear_pending_reg()
  - handle_mmio_priority_reg()
  - vgic_get_target_reg()
  - vgic_set_target_reg()
  - handle_mmio_target_reg()
  - handle_mmio_cfg_reg()
  - handle_mmio_sgi_reg()
  - vgic_v2_unqueue_sgi()
  - read_set_clear_sgi_pend_reg()
  - write_set_clear_sgi_pend_reg()
  - handle_mmio_sgi_set()
  - handle_mmio_sgi_clear()
  - vgic_v2_handle_mmio()
  - vgic_get_sgi_sources()
  - vgic_dispatch_sgi()
  - vgic_v2_queue_sgi()
  - vgic_v2_map_resources()
  - vgic_v2_init()
  - vgic_v2_add_sgi_source()
  - vgic_v2_init_model()
  - vgic_v2_init_emulation()
  - handle_cpu_mmio_misc()
  - handle_mmio_abpr()
  - handle_cpu_mmio_ident()
  - vgic_attr_regs_access()
  - vgic_create() (renamed to vgic_v2_create())
  - vgic_destroy() (renamed to vgic_v2_destroy())
  - vgic_has_attr() (renamed to vgic_v2_has_attr())
  - vgic_set_attr() (renamed to vgic_v2_set_attr())
  - vgic_get_attr() (renamed to vgic_v2_get_attr())
  - struct kvm_mmio_range vgic_dist_ranges[]
  - struct kvm_mmio_range vgic_cpu_ranges[]
  - struct kvm_device_ops kvm_arm_vgic_v2_ops {}

Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: add vgic.h header file

vgic.c is currently a mixture of generic vGIC emulation code and
functions specific to emulating a GICv2. To ease the addition of
GICv3 later, we create new header file vgic.h, which holds constants
and prototypes of commonly used functions.
Rename some identifiers to avoid name space clutter.
I removed the long-standing comment about using the kvm_io_bus API
to tackle the GIC register ranges, as it wouldn't be a win for us
anymore.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Acked-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
-------
As the diff isn't always obvious here (and to aid eventual rebases),
here is a list of high-level changes done to the code:
* moved definitions and prototypes from vgic.c to vgic.h:
  - VGIC_ADDR_UNDEF
  - ACCESS_{READ,WRITE}_*
  - vgic_init()
  - vgic_update_state()
  - vgic_kick_vcpus()
  - vgic_get_vmcr()
  - vgic_set_vmcr()
  - struct mmio_range {} (renamed to struct kvm_mmio_range)
* removed static keyword and exported prototype in vgic.h:
  - vgic_bitmap_get_reg()
  - vgic_bitmap_set_irq_val()
  - vgic_bitmap_get_shared_map()
  - vgic_bytemap_get_reg()
  - vgic_dist_irq_set_pending()
  - vgic_dist_irq_clear_pending()
  - vgic_cpu_irq_clear()
  - vgic_reg_access()
  - handle_mmio_raz_wi()
  - vgic_handle_enable_reg()
  - vgic_handle_set_pending_reg()
  - vgic_handle_clear_pending_reg()
  - vgic_handle_cfg_reg()
  - vgic_unqueue_irqs()
  - find_matching_range() (renamed to vgic_find_range)
  - vgic_handle_mmio_range()
  - vgic_update_state()
  - vgic_get_vmcr()
  - vgic_set_vmcr()
  - vgic_queue_irq()
  - vgic_kick_vcpus()
  - vgic_init()
  - vgic_v2_init_emulation()
  - vgic_has_attr_regs()
  - vgic_set_common_attr()
  - vgic_get_common_attr()
  - vgic_destroy()
  - vgic_create()
* moved functions to vgic.h (static inline):
  - mmio_data_read()
  - mmio_data_write()
  - is_in_range()

Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: refactor/wrap vgic_set/get_attr()

vgic_set_attr() and vgic_get_attr() contain both code specific for
the emulated GIC as well as code for the userland facing, generic
part of the GIC.
Split the guest GIC facing code of from the generic part to allow
easier splitting later.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: refactor MMIO accessors

The MMIO accessors for GICD_I[CS]ENABLER, GICD_I[CS]PENDR and
GICD_ICFGR behave very similar for GICv2 and GICv3, although the way
the affected VCPU is determined differs.
Since we need them to access the registers from three different
places in the future, we factor out a generic, backend-facing
implementation and use small wrappers in the current GICv2 emulation.
This will ease adding GICv3 accessors later.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: make the value of ICC_SRE_EL1 a per-VM variable

ICC_SRE_EL1 is a system register allowing msr/mrs accesses to the
GIC CPU interface for EL1 (guests). Currently we force it to 0, but
for proper GICv3 support we have to allow guests to use it (depending
on their selected virtual GIC model).
So add ICC_SRE_EL1 to the list of saved/restored registers on a
world switch, but actually disallow a guest to change it by only
restoring a fixed, once-initialized value.
This value depends on the GIC model userland has chosen for a guest.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Acked-by: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: make the maximum number of vCPUs a per-VM value

Currently the maximum number of vCPUs supported is a global value
limited by the used GIC model. GICv3 will lift this limit, but we
still need to observe it for guests using GICv2.
So the maximum number of vCPUs is per-VM value, depending on the
GIC model the guest uses.
Store and check the value in struct kvm_arch, but keep it down to
8 for now.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: dont rely on a valid GICH base address

To check whether the vGIC was already initialized, we currently check
the GICH base address for not being NULL. Since with GICv3 we may
get along without this address, lets use the irqchip_in_kernel()
function to detect an already initialized vGIC.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Acked-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Acked-by: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: move kvm_register_device_ops() into vGIC probing

Currently we unconditionally register the GICv2 emulation device
during the host's KVM initialization. Since with GICv3 support we
may end up with only v2 or only v3 or both supported, we move the
registration into the GIC probing function, where we will later know
which combination is valid.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Acked-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Acked-by: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: introduce per-VM ops

Currently we only have one virtual GIC model supported, so all guests
use the same emulation code. With the addition of another model we
end up with different guests using potentially different vGIC models,
so we have to split up some functions to be per VM.
Introduce a vgic_vm_ops struct to hold function pointers for those
functions that are different and provide the necessary code to
initialize them.
Also split up the vgic_init() function to separate out VGIC model
specific functionality into a separate function, which will later be
different for a GICv3 model.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: wrap 64 bit MMIO accesses with two 32 bit ones

Some GICv3 registers can and will be accessed as 64 bit registers.
Currently the register handling code can only deal with 32 bit
accesses, so we do two consecutive calls to cover this.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Acked-by: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: refactor vgic_handle_mmio() function

Currently we only need to deal with one MMIO region for the GIC
emulation (the GICv2 distributor), but we soon need to extend this.
Refactor the existing code to allow easier addition of different
ranges without code duplication.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Acked-by: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: pass down user space provided GIC type into vGIC code

With the introduction of a second emulated GIC model we need to let
userspace specify the GIC model to use for each VM. Pass the
userspace provided value down into the vGIC code and store it there
to differentiate later.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Acked-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Acked-by: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

arm/arm64: KVM: rework MPIDR assignment and add accessors

The virtual MPIDR registers (containing topology information) for the
guest are currently mapped linearily to the vcpu_id. Improve this
mapping for arm64 by using three levels to not artificially limit the
number of vCPUs.
To help this, change and rename the kvm_vcpu_get_mpidr() function to
mask off the non-affinity bits in the MPIDR register.
Also add an accessor to later allow easier access to a vCPU with a
given MPIDR. Use this new accessor in the PSCI emulation.

Signed-off-by: Andre Przywara <andre.przywara@arm.com>
Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Reviewed-by: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
Signed-off-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

Optimize TLB flush in kvm_mmu_slot_remove_write_access.

No TLB flush is needed when there's no valid rmap in memory slot.

Signed-off-by: Kai Huang <kai.huang@linux.intel.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

x86: kvm: vmx: Remove some unused functions

Removes some functions that are not used anywhere:
cpu_has_vmx_eptp_writeback() cpu_has_vmx_eptp_uncacheable()

This was partially found by using a static code analysis program called cppcheck.

Signed-off-by: Rickard Strandqvist <rickard_strandqvist@spectrumdigital.se>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>

KVM: arm/arm64: Enable Dirty Page logging for ARMv8

This patch enables ARMv8 ditry page logging support. Plugs ARMv8 into generic
layer through Kconfig symbol, and drops earlier ARM64 constraints to enable
logging at architecture layer.

Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Signed-off-by: Mario Smarduch <m.smarduch@samsung.com>

KVM: arm64: Add HYP interface to flush VM Stage 1/2 TLB entries

This patch adds support for arm64 hyp interface to flush all TLBs associated
with VMID.

Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Signed-off-by: Mario Smarduch <m.smarduch@samsung.com>

KVM: arm64: ARMv8 header changes for page logging

This patch adds arm64 helpers to write protect pmds/ptes and retrieve
permissions while logging dirty pages. Also adds prototype to write protect
a memory slot and adds a pmd define to check for read-only pmds.

Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Signed-off-by: Mario Smarduch <m.smarduch@samsung.com>

KVM: arm: page logging 2nd stage fault handling

This patch adds support for 2nd stage page fault handling while dirty page
logging. On huge page faults, huge pages are dissolved to normal pages, and
rebuilding of 2nd stage huge pages is blocked. In case migration is
canceled this restriction is removed and huge pages may be rebuilt again.

Signed-off-by: Mario Smarduch <m.smarduch@samsung.com>
Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>

KVM: arm: dirty logging write protect support

Add support to track dirty pages between user space KVM_GET_DIRTY_LOG ioctl
calls. We call kvm_get_dirty_log_protect() function to do most of the work.

Reviewed-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Reviewed-by: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
Signed-off-by: Mario Smarduch <m.smarduch@samsung.com>

KVM: arm: Add initial dirty page locking support

Add support for initial write protection of VM memslots. This patch
series assumes that huge PUDs will not be used in 2nd stage tables, which is
always valid on ARMv7

Acked-by: Christoffer Dall <christoffer.dall@linaro.org>
Signed-off-by: Mario Smarduch <m.smarduch@samsung.com>