arch/powerpc/kvm/e500.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2008-2011 Freescale Semiconductor, Inc. All rights reserved.
   3  *
   4  * Author: Yu Liu, <yu.liu@freescale.com>
   5  *
   6  * Description:
   7  * This file is derived from arch/powerpc/kvm/44x.c,
   8  * by Hollis Blanchard <hollisb@us.ibm.com>.
   9  *
  10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  11  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
  12  * published by the Free Software Foundation.
  13  */
  14
  15 #include <linux/kvm_host.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/err.h>
  18 #include <linux/export.h>
  19
  20 #include <asm/reg.h>
  21 #include <asm/cputable.h>
  22 #include <asm/tlbflush.h>
  23 #include <asm/kvm_ppc.h>
  24
  25 #include "../mm/mmu_decl.h"
  26 #include "booke.h"
  27 #include "e500.h"
  28
  29 struct id {
  30         unsigned long val;
  31         struct id **pentry;
  32 };
  33
  34 #define NUM_TIDS 256
  35
  36 /*
  37  * This table provide mappings from:
  38  * (guestAS,guestTID,guestPR) --> ID of physical cpu
  39  * guestAS      [0..1]
  40  * guestTID     [0..255]
  41  * guestPR      [0..1]
  42  * ID           [1..255]
  43  * Each vcpu keeps one vcpu_id_table.
  44  */
  45 struct vcpu_id_table {
  46         struct id id[2][NUM_TIDS][2];
  47 };
  48
  49 /*
  50  * This table provide reversed mappings of vcpu_id_table:
  51  * ID --> address of vcpu_id_table item.
  52  * Each physical core has one pcpu_id_table.
  53  */
  54 struct pcpu_id_table {
  55         struct id *entry[NUM_TIDS];
  56 };
  57
  58 static DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_id_table, pcpu_sids);
  59
  60 /* This variable keeps last used shadow ID on local core.
  61  * The valid range of shadow ID is [1..255] */
  62 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, pcpu_last_used_sid);
  63
  64 /*
  65  * Allocate a free shadow id and setup a valid sid mapping in given entry.
  66  * A mapping is only valid when vcpu_id_table and pcpu_id_table are match.
  67  *
  68  * The caller must have preemption disabled, and keep it that way until
  69  * it has finished with the returned shadow id (either written into the
  70  * TLB or arch.shadow_pid, or discarded).
  71  */
  72 static inline int local_sid_setup_one(struct id *entry)
  73 {
  74         unsigned long sid;
  75         int ret = -1;
  76
  77         sid = ++(__get_cpu_var(pcpu_last_used_sid));
  78         if (sid < NUM_TIDS) {
  79                 __get_cpu_var(pcpu_sids).entry[sid] = entry;
  80                 entry->val = sid;
  81                 entry->pentry = &__get_cpu_var(pcpu_sids).entry[sid];
  82                 ret = sid;
  83         }
  84
  85         /*
  86          * If sid == NUM_TIDS, we've run out of sids.  We return -1, and
  87          * the caller will invalidate everything and start over.
  88          *
  89          * sid > NUM_TIDS indicates a race, which we disable preemption to
  90          * avoid.
  91          */
  92         WARN_ON(sid > NUM_TIDS);
  93
  94         return ret;
  95 }
  96
  97 /*
  98  * Check if given entry contain a valid shadow id mapping.
  99  * An ID mapping is considered valid only if
 100  * both vcpu and pcpu know this mapping.
 101  *
 102  * The caller must have preemption disabled, and keep it that way until
 103  * it has finished with the returned shadow id (either written into the
 104  * TLB or arch.shadow_pid, or discarded).
 105  */
 106 static inline int local_sid_lookup(struct id *entry)
 107 {
 108         if (entry && entry->val != 0 &&
 109             __get_cpu_var(pcpu_sids).entry[entry->val] == entry &&
 110             entry->pentry == &__get_cpu_var(pcpu_sids).entry[entry->val])
 111                 return entry->val;
 112         return -1;
 113 }
 114
 115 /* Invalidate all id mappings on local core -- call with preempt disabled */
 116 static inline void local_sid_destroy_all(void)
 117 {
 118         __get_cpu_var(pcpu_last_used_sid) = 0;
 119         memset(&__get_cpu_var(pcpu_sids), 0, sizeof(__get_cpu_var(pcpu_sids)));
 120 }
 121
 122 static void *kvmppc_e500_id_table_alloc(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
 123 {
 124         vcpu_e500->idt = kzalloc(sizeof(struct vcpu_id_table), GFP_KERNEL);
 125         return vcpu_e500->idt;
 126 }
 127
 128 static void kvmppc_e500_id_table_free(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
 129 {
 130         kfree(vcpu_e500->idt);
 131         vcpu_e500->idt = NULL;
 132 }
 133
 134 /* Map guest pid to shadow.
 135  * We use PID to keep shadow of current guest non-zero PID,
 136  * and use PID1 to keep shadow of guest zero PID.
 137  * So that guest tlbe with TID=0 can be accessed at any time */
 138 static void kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
 139 {
 140         preempt_disable();
 141         vcpu_e500->vcpu.arch.shadow_pid = kvmppc_e500_get_sid(vcpu_e500,
 142                         get_cur_as(&vcpu_e500->vcpu),
 143                         get_cur_pid(&vcpu_e500->vcpu),
 144                         get_cur_pr(&vcpu_e500->vcpu), 1);
 145         vcpu_e500->vcpu.arch.shadow_pid1 = kvmppc_e500_get_sid(vcpu_e500,
 146                         get_cur_as(&vcpu_e500->vcpu), 0,
 147                         get_cur_pr(&vcpu_e500->vcpu), 1);
 148         preempt_enable();
 149 }
 150
 151 /* Invalidate all mappings on vcpu */
 152 static void kvmppc_e500_id_table_reset_all(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
 153 {
 154         memset(vcpu_e500->idt, 0, sizeof(struct vcpu_id_table));
 155
 156         /* Update shadow pid when mappings are changed */
 157         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
 158 }
 159
 160 /* Invalidate one ID mapping on vcpu */
 161 static inline void kvmppc_e500_id_table_reset_one(
 162                                struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 163                                int as, int pid, int pr)
 164 {
 165         struct vcpu_id_table *idt = vcpu_e500->idt;
 166
 167         BUG_ON(as >= 2);
 168         BUG_ON(pid >= NUM_TIDS);
 169         BUG_ON(pr >= 2);
 170
 171         idt->id[as][pid][pr].val = 0;
 172         idt->id[as][pid][pr].pentry = NULL;
 173
 174         /* Update shadow pid when mappings are changed */
 175         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
 176 }
 177
 178 /*
 179  * Map guest (vcpu,AS,ID,PR) to physical core shadow id.
 180  * This function first lookup if a valid mapping exists,
 181  * if not, then creates a new one.
 182  *
 183  * The caller must have preemption disabled, and keep it that way until
 184  * it has finished with the returned shadow id (either written into the
 185  * TLB or arch.shadow_pid, or discarded).
 186  */
 187 unsigned int kvmppc_e500_get_sid(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 188                                  unsigned int as, unsigned int gid,
 189                                  unsigned int pr, int avoid_recursion)
 190 {
 191         struct vcpu_id_table *idt = vcpu_e500->idt;
 192         int sid;
 193
 194         BUG_ON(as >= 2);
 195         BUG_ON(gid >= NUM_TIDS);
 196         BUG_ON(pr >= 2);
 197
 198         sid = local_sid_lookup(&idt->id[as][gid][pr]);
 199
 200         while (sid <= 0) {
 201                 /* No mapping yet */
 202                 sid = local_sid_setup_one(&idt->id[as][gid][pr]);
 203                 if (sid <= 0) {
 204                         _tlbil_all();
 205                         local_sid_destroy_all();
 206                 }
 207
 208                 /* Update shadow pid when mappings are changed */
 209                 if (!avoid_recursion)
 210                         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
 211         }
 212
 213         return sid;
 214 }
 215
 216 unsigned int kvmppc_e500_get_tlb_stid(struct kvm_vcpu *vcpu,
 217                                       struct kvm_book3e_206_tlb_entry *gtlbe)
 218 {
 219         return kvmppc_e500_get_sid(to_e500(vcpu), get_tlb_ts(gtlbe),
 220                                    get_tlb_tid(gtlbe), get_cur_pr(vcpu), 0);
 221 }
 222
 223 void kvmppc_set_pid(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 pid)
 224 {
 225         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 226
 227         if (vcpu->arch.pid != pid) {
 228                 vcpu_e500->pid[0] = vcpu->arch.pid = pid;
 229                 kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
 230         }
 231 }
 232
 233 /* gtlbe must not be mapped by more than one host tlbe */
 234 void kvmppc_e500_tlbil_one(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
 235                            struct kvm_book3e_206_tlb_entry *gtlbe)
 236 {
 237         struct vcpu_id_table *idt = vcpu_e500->idt;
 238         unsigned int pr, tid, ts, pid;
 239         u32 val, eaddr;
 240         unsigned long flags;
 241
 242         ts = get_tlb_ts(gtlbe);
 243         tid = get_tlb_tid(gtlbe);
 244
 245         preempt_disable();
 246
 247         /* One guest ID may be mapped to two shadow IDs */
 248         for (pr = 0; pr < 2; pr++) {
 249                 /*
 250                  * The shadow PID can have a valid mapping on at most one
 251                  * host CPU.  In the common case, it will be valid on this
 252                  * CPU, in which case we do a local invalidation of the
 253                  * specific address.
 254                  *
 255                  * If the shadow PID is not valid on the current host CPU,
 256                  * we invalidate the entire shadow PID.
 257                  */
 258                 pid = local_sid_lookup(&idt->id[ts][tid][pr]);
 259                 if (pid <= 0) {
 260                         kvmppc_e500_id_table_reset_one(vcpu_e500, ts, tid, pr);
 261                         continue;
 262                 }
 263
 264                 /*
 265                  * The guest is invalidating a 4K entry which is in a PID
 266                  * that has a valid shadow mapping on this host CPU.  We
 267                  * search host TLB to invalidate it's shadow TLB entry,
 268                  * similar to __tlbil_va except that we need to look in AS1.
 269                  */
 270                 val = (pid << MAS6_SPID_SHIFT) | MAS6_SAS;
 271                 eaddr = get_tlb_eaddr(gtlbe);
 272
 273                 local_irq_save(flags);
 274
 275                 mtspr(SPRN_MAS6, val);
 276                 asm volatile("tlbsx 0, %[eaddr]" : : [eaddr] "r" (eaddr));
 277                 val = mfspr(SPRN_MAS1);
 278                 if (val & MAS1_VALID) {
 279                         mtspr(SPRN_MAS1, val & ~MAS1_VALID);
 280                         asm volatile("tlbwe");
 281                 }
 282
 283                 local_irq_restore(flags);
 284         }
 285
 286         preempt_enable();
 287 }
 288
 289 void kvmppc_e500_tlbil_all(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
 290 {
 291         kvmppc_e500_id_table_reset_all(vcpu_e500);
 292 }
 293
 294 void kvmppc_mmu_msr_notify(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 old_msr)
 295 {
 296         /* Recalc shadow pid since MSR changes */
 297         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(to_e500(vcpu));
 298 }
 299
 300 void kvmppc_core_load_host_debugstate(struct kvm_vcpu *vcpu)
 301 {
 302 }
 303
 304 void kvmppc_core_load_guest_debugstate(struct kvm_vcpu *vcpu)
 305 {
 306 }
 307
 308 void kvmppc_core_vcpu_load(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu)
 309 {
 310         kvmppc_booke_vcpu_load(vcpu, cpu);
 311
 312         /* Shadow PID may be expired on local core */
 313         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(to_e500(vcpu));
 314 }
 315
 316 void kvmppc_core_vcpu_put(struct kvm_vcpu *vcpu)
 317 {
 318 #ifdef CONFIG_SPE
 319         if (vcpu->arch.shadow_msr & MSR_SPE)
 320                 kvmppc_vcpu_disable_spe(vcpu);
 321 #endif
 322
 323         kvmppc_booke_vcpu_put(vcpu);
 324 }
 325
 326 int kvmppc_core_check_processor_compat(void)
 327 {
 328         int r;
 329
 330         if (strcmp(cur_cpu_spec->cpu_name, "e500v2") == 0)
 331                 r = 0;
 332         else
 333                 r = -ENOTSUPP;
 334
 335         return r;
 336 }
 337
 338 static void kvmppc_e500_tlb_setup(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
 339 {
 340         struct kvm_book3e_206_tlb_entry *tlbe;
 341
 342         /* Insert large initial mapping for guest. */
 343         tlbe = get_entry(vcpu_e500, 1, 0);
 344         tlbe->mas1 = MAS1_VALID | MAS1_TSIZE(BOOK3E_PAGESZ_256M);
 345         tlbe->mas2 = 0;
 346         tlbe->mas7_3 = E500_TLB_SUPER_PERM_MASK;
 347
 348         /* 4K map for serial output. Used by kernel wrapper. */
 349         tlbe = get_entry(vcpu_e500, 1, 1);
 350         tlbe->mas1 = MAS1_VALID | MAS1_TSIZE(BOOK3E_PAGESZ_4K);
 351         tlbe->mas2 = (0xe0004500 & 0xFFFFF000) | MAS2_I | MAS2_G;
 352         tlbe->mas7_3 = (0xe0004500 & 0xFFFFF000) | E500_TLB_SUPER_PERM_MASK;
 353 }
 354
 355 int kvmppc_core_vcpu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu)
 356 {
 357         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 358
 359         kvmppc_e500_tlb_setup(vcpu_e500);
 360
 361         /* Registers init */
 362         vcpu->arch.pvr = mfspr(SPRN_PVR);
 363         vcpu_e500->svr = mfspr(SPRN_SVR);
 364
 365         vcpu->arch.cpu_type = KVM_CPU_E500V2;
 366
 367         return 0;
 368 }
 369
 370 void kvmppc_core_get_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_sregs *sregs)
 371 {
 372         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 373
 374         sregs->u.e.features |= KVM_SREGS_E_ARCH206_MMU | KVM_SREGS_E_SPE |
 375                                KVM_SREGS_E_PM;
 376         sregs->u.e.impl_id = KVM_SREGS_E_IMPL_FSL;
 377
 378         sregs->u.e.impl.fsl.features = 0;
 379         sregs->u.e.impl.fsl.svr = vcpu_e500->svr;
 380         sregs->u.e.impl.fsl.hid0 = vcpu_e500->hid0;
 381         sregs->u.e.impl.fsl.mcar = vcpu_e500->mcar;
 382
 383         sregs->u.e.ivor_high[0] = vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_UNAVAIL];
 384         sregs->u.e.ivor_high[1] = vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_FP_DATA];
 385         sregs->u.e.ivor_high[2] = vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_FP_ROUND];
 386         sregs->u.e.ivor_high[3] =
 387                 vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_PERFORMANCE_MONITOR];
 388
 389         kvmppc_get_sregs_ivor(vcpu, sregs);
 390         kvmppc_get_sregs_e500_tlb(vcpu, sregs);
 391 }
 392
 393 int kvmppc_core_set_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_sregs *sregs)
 394 {
 395         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 396         int ret;
 397
 398         if (sregs->u.e.impl_id == KVM_SREGS_E_IMPL_FSL) {
 399                 vcpu_e500->svr = sregs->u.e.impl.fsl.svr;
 400                 vcpu_e500->hid0 = sregs->u.e.impl.fsl.hid0;
 401                 vcpu_e500->mcar = sregs->u.e.impl.fsl.mcar;
 402         }
 403
 404         ret = kvmppc_set_sregs_e500_tlb(vcpu, sregs);
 405         if (ret < 0)
 406                 return ret;
 407
 408         if (!(sregs->u.e.features & KVM_SREGS_E_IVOR))
 409                 return 0;
 410
 411         if (sregs->u.e.features & KVM_SREGS_E_SPE) {
 412                 vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_UNAVAIL] =
 413                         sregs->u.e.ivor_high[0];
 414                 vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_FP_DATA] =
 415                         sregs->u.e.ivor_high[1];
 416                 vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_FP_ROUND] =
 417                         sregs->u.e.ivor_high[2];
 418         }
 419
 420         if (sregs->u.e.features & KVM_SREGS_E_PM) {
 421                 vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_PERFORMANCE_MONITOR] =
 422                         sregs->u.e.ivor_high[3];
 423         }
 424
 425         return kvmppc_set_sregs_ivor(vcpu, sregs);
 426 }
 427
 428 struct kvm_vcpu *kvmppc_core_vcpu_create(struct kvm *kvm, unsigned int id)
 429 {
 430         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500;
 431         struct kvm_vcpu *vcpu;
 432         int err;
 433
 434         vcpu_e500 = kmem_cache_zalloc(kvm_vcpu_cache, GFP_KERNEL);
 435         if (!vcpu_e500) {
 436                 err = -ENOMEM;
 437                 goto out;
 438         }
 439
 440         vcpu = &vcpu_e500->vcpu;
 441         err = kvm_vcpu_init(vcpu, kvm, id);
 442         if (err)
 443                 goto free_vcpu;
 444
 445         if (kvmppc_e500_id_table_alloc(vcpu_e500) == NULL)
 446                 goto uninit_vcpu;
 447
 448         err = kvmppc_e500_tlb_init(vcpu_e500);
 449         if (err)
 450                 goto uninit_id;
 451
 452         vcpu->arch.shared = (void*)__get_free_page(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
 453         if (!vcpu->arch.shared)
 454                 goto uninit_tlb;
 455
 456         return vcpu;
 457
 458 uninit_tlb:
 459         kvmppc_e500_tlb_uninit(vcpu_e500);
 460 uninit_id:
 461         kvmppc_e500_id_table_free(vcpu_e500);
 462 uninit_vcpu:
 463         kvm_vcpu_uninit(vcpu);
 464 free_vcpu:
 465         kmem_cache_free(kvm_vcpu_cache, vcpu_e500);
 466 out:
 467         return ERR_PTR(err);
 468 }
 469
 470 void kvmppc_core_vcpu_free(struct kvm_vcpu *vcpu)
 471 {
 472         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 473
 474         free_page((unsigned long)vcpu->arch.shared);
 475         kvmppc_e500_tlb_uninit(vcpu_e500);
 476         kvmppc_e500_id_table_free(vcpu_e500);
 477         kvm_vcpu_uninit(vcpu);
 478         kmem_cache_free(kvm_vcpu_cache, vcpu_e500);
 479 }
 480
 481 int kvmppc_core_init_vm(struct kvm *kvm)
 482 {
 483         return 0;
 484 }
 485
 486 void kvmppc_core_destroy_vm(struct kvm *kvm)
 487 {
 488 }
 489
 490 static int __init kvmppc_e500_init(void)
 491 {
 492         int r, i;
 493         unsigned long ivor[3];
 494         unsigned long max_ivor = 0;
 495
 496         r = kvmppc_core_check_processor_compat();
 497         if (r)
 498                 return r;
 499
 500         r = kvmppc_booke_init();
 501         if (r)
 502                 return r;
 503
 504         /* copy extra E500 exception handlers */
 505         ivor[0] = mfspr(SPRN_IVOR32);
 506         ivor[1] = mfspr(SPRN_IVOR33);
 507         ivor[2] = mfspr(SPRN_IVOR34);
 508         for (i = 0; i < 3; i++) {
 509                 if (ivor[i] > max_ivor)
 510                         max_ivor = ivor[i];
 511
 512                 memcpy((void *)kvmppc_booke_handlers + ivor[i],
 513                        kvmppc_handlers_start + (i + 16) * kvmppc_handler_len,
 514                        kvmppc_handler_len);
 515         }
 516         flush_icache_range(kvmppc_booke_handlers,
 517                         kvmppc_booke_handlers + max_ivor + kvmppc_handler_len);
 518
 519         return kvm_init(NULL, sizeof(struct kvmppc_vcpu_e500), 0, THIS_MODULE);
 520 }
 521
 522 static void __exit kvmppc_e500_exit(void)
 523 {
 524         kvmppc_booke_exit();
 525 }
 526
 527 module_init(kvmppc_e500_init);
 528 module_exit(kvmppc_e500_exit);