arch/x86/include/asm/kvm_host.h

   1 /*
   2  * Kernel-based Virtual Machine driver for Linux
   3  *
   4  * This header defines architecture specific interfaces, x86 version
   5  *
   6  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
   7  * the COPYING file in the top-level directory.
   8  *
   9  */
  10
  11 #ifndef _ASM_X86_KVM_HOST_H
  12 #define _ASM_X86_KVM_HOST_H
  13
  14 #include <linux/types.h>
  15 #include <linux/mm.h>
  16 #include <linux/mmu_notifier.h>
  17 #include <linux/tracepoint.h>
  18 #include <linux/cpumask.h>
  19 #include <linux/irq_work.h>
  20
  21 #include <linux/kvm.h>
  22 #include <linux/kvm_para.h>
  23 #include <linux/kvm_types.h>
  24 #include <linux/perf_event.h>
  25 #include <linux/pvclock_gtod.h>
  26 #include <linux/clocksource.h>
  27
  28 #include <asm/pvclock-abi.h>
  29 #include <asm/desc.h>
  30 #include <asm/mtrr.h>
  31 #include <asm/msr-index.h>
  32 #include <asm/asm.h>
  33
  34 #define KVM_MAX_VCPUS 255
  35 #define KVM_SOFT_MAX_VCPUS 160
  36 #define KVM_USER_MEM_SLOTS 125
  37 /* memory slots that are not exposed to userspace */
  38 #define KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS 3
  39 #define KVM_MEM_SLOTS_NUM (KVM_USER_MEM_SLOTS + KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS)
  40
  41 #define KVM_MMIO_SIZE 16
  42
  43 #define KVM_PIO_PAGE_OFFSET 1
  44 #define KVM_COALESCED_MMIO_PAGE_OFFSET 2
  45
  46 #define KVM_IRQCHIP_NUM_PINS  KVM_IOAPIC_NUM_PINS
  47
  48 #define CR0_RESERVED_BITS                                               \
  49         (~(unsigned long)(X86_CR0_PE | X86_CR0_MP | X86_CR0_EM | X86_CR0_TS \
  50                           | X86_CR0_ET | X86_CR0_NE | X86_CR0_WP | X86_CR0_AM \
  51                           | X86_CR0_NW | X86_CR0_CD | X86_CR0_PG))
  52
  53 #define CR3_PAE_RESERVED_BITS ((X86_CR3_PWT | X86_CR3_PCD) - 1)
  54 #define CR3_NONPAE_RESERVED_BITS ((PAGE_SIZE-1) & ~(X86_CR3_PWT | X86_CR3_PCD))
  55 #define CR3_PCID_ENABLED_RESERVED_BITS 0xFFFFFF0000000000ULL
  56 #define CR3_L_MODE_RESERVED_BITS (CR3_NONPAE_RESERVED_BITS |    \
  57                                   0xFFFFFF0000000000ULL)
  58 #define CR4_RESERVED_BITS                                               \
  59         (~(unsigned long)(X86_CR4_VME | X86_CR4_PVI | X86_CR4_TSD | X86_CR4_DE\
  60                           | X86_CR4_PSE | X86_CR4_PAE | X86_CR4_MCE     \
  61                           | X86_CR4_PGE | X86_CR4_PCE | X86_CR4_OSFXSR | X86_CR4_PCIDE \
  62                           | X86_CR4_OSXSAVE | X86_CR4_SMEP | X86_CR4_RDWRGSFS \
  63                           | X86_CR4_OSXMMEXCPT | X86_CR4_VMXE))
  64
  65 #define CR8_RESERVED_BITS (~(unsigned long)X86_CR8_TPR)
  66
  67
  68
  69 #define INVALID_PAGE (~(hpa_t)0)
  70 #define VALID_PAGE(x) ((x) != INVALID_PAGE)
  71
  72 #define UNMAPPED_GVA (~(gpa_t)0)
  73
  74 /* KVM Hugepage definitions for x86 */
  75 #define KVM_NR_PAGE_SIZES       3
  76 #define KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x)  (((x) - 1) * 9)
  77 #define KVM_HPAGE_SHIFT(x)      (PAGE_SHIFT + KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x))
  78 #define KVM_HPAGE_SIZE(x)       (1UL << KVM_HPAGE_SHIFT(x))
  79 #define KVM_HPAGE_MASK(x)       (~(KVM_HPAGE_SIZE(x) - 1))
  80 #define KVM_PAGES_PER_HPAGE(x)  (KVM_HPAGE_SIZE(x) / PAGE_SIZE)
  81
  82 static inline gfn_t gfn_to_index(gfn_t gfn, gfn_t base_gfn, int level)
  83 {
  84         /* KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(PT_PAGE_TABLE_LEVEL) must be 0. */
  85         return (gfn >> KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(level)) -
  86                 (base_gfn >> KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(level));
  87 }
  88
  89 #define SELECTOR_TI_MASK (1 << 2)
  90 #define SELECTOR_RPL_MASK 0x03
  91
  92 #define IOPL_SHIFT 12
  93
  94 #define KVM_PERMILLE_MMU_PAGES 20
  95 #define KVM_MIN_ALLOC_MMU_PAGES 64
  96 #define KVM_MMU_HASH_SHIFT 10
  97 #define KVM_NUM_MMU_PAGES (1 << KVM_MMU_HASH_SHIFT)
  98 #define KVM_MIN_FREE_MMU_PAGES 5
  99 #define KVM_REFILL_PAGES 25
 100 #define KVM_MAX_CPUID_ENTRIES 80
 101 #define KVM_NR_FIXED_MTRR_REGION 88
 102 #define KVM_NR_VAR_MTRR 8
 103
 104 #define ASYNC_PF_PER_VCPU 64
 105
 106 enum kvm_reg {
 107         VCPU_REGS_RAX = 0,
 108         VCPU_REGS_RCX = 1,
 109         VCPU_REGS_RDX = 2,
 110         VCPU_REGS_RBX = 3,
 111         VCPU_REGS_RSP = 4,
 112         VCPU_REGS_RBP = 5,
 113         VCPU_REGS_RSI = 6,
 114         VCPU_REGS_RDI = 7,
 115 #ifdef CONFIG_X86_64
 116         VCPU_REGS_R8 = 8,
 117         VCPU_REGS_R9 = 9,
 118         VCPU_REGS_R10 = 10,
 119         VCPU_REGS_R11 = 11,
 120         VCPU_REGS_R12 = 12,
 121         VCPU_REGS_R13 = 13,
 122         VCPU_REGS_R14 = 14,
 123         VCPU_REGS_R15 = 15,
 124 #endif
 125         VCPU_REGS_RIP,
 126         NR_VCPU_REGS
 127 };
 128
 129 enum kvm_reg_ex {
 130         VCPU_EXREG_PDPTR = NR_VCPU_REGS,
 131         VCPU_EXREG_CR3,
 132         VCPU_EXREG_RFLAGS,
 133         VCPU_EXREG_CPL,
 134         VCPU_EXREG_SEGMENTS,
 135 };
 136
 137 enum {
 138         VCPU_SREG_ES,
 139         VCPU_SREG_CS,
 140         VCPU_SREG_SS,
 141         VCPU_SREG_DS,
 142         VCPU_SREG_FS,
 143         VCPU_SREG_GS,
 144         VCPU_SREG_TR,
 145         VCPU_SREG_LDTR,
 146 };
 147
 148 #include <asm/kvm_emulate.h>
 149
 150 #define KVM_NR_MEM_OBJS 40
 151
 152 #define KVM_NR_DB_REGS  4
 153
 154 #define DR6_BD          (1 << 13)
 155 #define DR6_BS          (1 << 14)
 156 #define DR6_FIXED_1     0xffff0ff0
 157 #define DR6_VOLATILE    0x0000e00f
 158
 159 #define DR7_BP_EN_MASK  0x000000ff
 160 #define DR7_GE          (1 << 9)
 161 #define DR7_GD          (1 << 13)
 162 #define DR7_FIXED_1     0x00000400
 163 #define DR7_VOLATILE    0xffff23ff
 164
 165 /* apic attention bits */
 166 #define KVM_APIC_CHECK_VAPIC    0
 167 /*
 168  * The following bit is set with PV-EOI, unset on EOI.
 169  * We detect PV-EOI changes by guest by comparing
 170  * this bit with PV-EOI in guest memory.
 171  * See the implementation in apic_update_pv_eoi.
 172  */
 173 #define KVM_APIC_PV_EOI_PENDING 1
 174
 175 /*
 176  * We don't want allocation failures within the mmu code, so we preallocate
 177  * enough memory for a single page fault in a cache.
 178  */
 179 struct kvm_mmu_memory_cache {
 180         int nobjs;
 181         void *objects[KVM_NR_MEM_OBJS];
 182 };
 183
 184 /*
 185  * kvm_mmu_page_role, below, is defined as:
 186  *
 187  *   bits 0:3 - total guest paging levels (2-4, or zero for real mode)
 188  *   bits 4:7 - page table level for this shadow (1-4)
 189  *   bits 8:9 - page table quadrant for 2-level guests
 190  *   bit   16 - direct mapping of virtual to physical mapping at gfn
 191  *              used for real mode and two-dimensional paging
 192  *   bits 17:19 - common access permissions for all ptes in this shadow page
 193  */
 194 union kvm_mmu_page_role {
 195         unsigned word;
 196         struct {
 197                 unsigned level:4;
 198                 unsigned cr4_pae:1;
 199                 unsigned quadrant:2;
 200                 unsigned pad_for_nice_hex_output:6;
 201                 unsigned direct:1;
 202                 unsigned access:3;
 203                 unsigned invalid:1;
 204                 unsigned nxe:1;
 205                 unsigned cr0_wp:1;
 206                 unsigned smep_andnot_wp:1;
 207         };
 208 };
 209
 210 struct kvm_mmu_page {
 211         struct list_head link;
 212         struct hlist_node hash_link;
 213
 214         /*
 215          * The following two entries are used to key the shadow page in the
 216          * hash table.
 217          */
 218         gfn_t gfn;
 219         union kvm_mmu_page_role role;
 220
 221         u64 *spt;
 222         /* hold the gfn of each spte inside spt */
 223         gfn_t *gfns;
 224         bool unsync;
 225         int root_count;          /* Currently serving as active root */
 226         unsigned int unsync_children;
 227         unsigned long parent_ptes;      /* Reverse mapping for parent_pte */
 228         DECLARE_BITMAP(unsync_child_bitmap, 512);
 229
 230 #ifdef CONFIG_X86_32
 231         int clear_spte_count;
 232 #endif
 233
 234         int write_flooding_count;
 235         bool mmio_cached;
 236 };
 237
 238 struct kvm_pio_request {
 239         unsigned long count;
 240         int in;
 241         int port;
 242         int size;
 243 };
 244
 245 /*
 246  * x86 supports 3 paging modes (4-level 64-bit, 3-level 64-bit, and 2-level
 247  * 32-bit).  The kvm_mmu structure abstracts the details of the current mmu
 248  * mode.
 249  */
 250 struct kvm_mmu {
 251         void (*new_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 252         void (*set_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long root);
 253         unsigned long (*get_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 254         u64 (*get_pdptr)(struct kvm_vcpu *vcpu, int index);
 255         int (*page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u32 err,
 256                           bool prefault);
 257         void (*inject_page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 258                                   struct x86_exception *fault);
 259         void (*free)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 260         gpa_t (*gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u32 access,
 261                             struct x86_exception *exception);
 262         gpa_t (*translate_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access);
 263         int (*sync_page)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 264                          struct kvm_mmu_page *sp);
 265         void (*invlpg)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
 266         void (*update_pte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp,
 267                            u64 *spte, const void *pte);
 268         hpa_t root_hpa;
 269         int root_level;
 270         int shadow_root_level;
 271         union kvm_mmu_page_role base_role;
 272         bool direct_map;
 273
 274         /*
 275          * Bitmap; bit set = permission fault
 276          * Byte index: page fault error code [4:1]
 277          * Bit index: pte permissions in ACC_* format
 278          */
 279         u8 permissions[16];
 280
 281         u64 *pae_root;
 282         u64 *lm_root;
 283         u64 rsvd_bits_mask[2][4];
 284
 285         /*
 286          * Bitmap: bit set = last pte in walk
 287          * index[0:1]: level (zero-based)
 288          * index[2]: pte.ps
 289          */
 290         u8 last_pte_bitmap;
 291
 292         bool nx;
 293
 294         u64 pdptrs[4]; /* pae */
 295 };
 296
 297 enum pmc_type {
 298         KVM_PMC_GP = 0,
 299         KVM_PMC_FIXED,
 300 };
 301
 302 struct kvm_pmc {
 303         enum pmc_type type;
 304         u8 idx;
 305         u64 counter;
 306         u64 eventsel;
 307         struct perf_event *perf_event;
 308         struct kvm_vcpu *vcpu;
 309 };
 310
 311 struct kvm_pmu {
 312         unsigned nr_arch_gp_counters;
 313         unsigned nr_arch_fixed_counters;
 314         unsigned available_event_types;
 315         u64 fixed_ctr_ctrl;
 316         u64 global_ctrl;
 317         u64 global_status;
 318         u64 global_ovf_ctrl;
 319         u64 counter_bitmask[2];
 320         u64 global_ctrl_mask;
 321         u8 version;
 322         struct kvm_pmc gp_counters[INTEL_PMC_MAX_GENERIC];
 323         struct kvm_pmc fixed_counters[INTEL_PMC_MAX_FIXED];
 324         struct irq_work irq_work;
 325         u64 reprogram_pmi;
 326 };
 327
 328 struct kvm_vcpu_arch {
 329         /*
 330          * rip and regs accesses must go through
 331          * kvm_{register,rip}_{read,write} functions.
 332          */
 333         unsigned long regs[NR_VCPU_REGS];
 334         u32 regs_avail;
 335         u32 regs_dirty;
 336
 337         unsigned long cr0;
 338         unsigned long cr0_guest_owned_bits;
 339         unsigned long cr2;
 340         unsigned long cr3;
 341         unsigned long cr4;
 342         unsigned long cr4_guest_owned_bits;
 343         unsigned long cr8;
 344         u32 hflags;
 345         u64 efer;
 346         u64 apic_base;
 347         struct kvm_lapic *apic;    /* kernel irqchip context */
 348         unsigned long apic_attention;
 349         int32_t apic_arb_prio;
 350         int mp_state;
 351         u64 ia32_misc_enable_msr;
 352         bool tpr_access_reporting;
 353
 354         /*
 355          * Paging state of the vcpu
 356          *
 357          * If the vcpu runs in guest mode with two level paging this still saves
 358          * the paging mode of the l1 guest. This context is always used to
 359          * handle faults.
 360          */
 361         struct kvm_mmu mmu;
 362
 363         /*
 364          * Paging state of an L2 guest (used for nested npt)
 365          *
 366          * This context will save all necessary information to walk page tables
 367          * of the an L2 guest. This context is only initialized for page table
 368          * walking and not for faulting since we never handle l2 page faults on
 369          * the host.
 370          */
 371         struct kvm_mmu nested_mmu;
 372
 373         /*
 374          * Pointer to the mmu context currently used for
 375          * gva_to_gpa translations.
 376          */
 377         struct kvm_mmu *walk_mmu;
 378
 379         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_pte_list_desc_cache;
 380         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_page_cache;
 381         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_page_header_cache;
 382
 383         struct fpu guest_fpu;
 384         u64 xcr0;
 385
 386         struct kvm_pio_request pio;
 387         void *pio_data;
 388
 389         u8 event_exit_inst_len;
 390
 391         struct kvm_queued_exception {
 392                 bool pending;
 393                 bool has_error_code;
 394                 bool reinject;
 395                 u8 nr;
 396                 u32 error_code;
 397         } exception;
 398
 399         struct kvm_queued_interrupt {
 400                 bool pending;
 401                 bool soft;
 402                 u8 nr;
 403         } interrupt;
 404
 405         int halt_request; /* real mode on Intel only */
 406
 407         int cpuid_nent;
 408         struct kvm_cpuid_entry2 cpuid_entries[KVM_MAX_CPUID_ENTRIES];
 409         /* emulate context */
 410
 411         struct x86_emulate_ctxt emulate_ctxt;
 412         bool emulate_regs_need_sync_to_vcpu;
 413         bool emulate_regs_need_sync_from_vcpu;
 414         int (*complete_userspace_io)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 415
 416         gpa_t time;
 417         struct pvclock_vcpu_time_info hv_clock;
 418         unsigned int hw_tsc_khz;
 419         struct gfn_to_hva_cache pv_time;
 420         bool pv_time_enabled;
 421         /* set guest stopped flag in pvclock flags field */
 422         bool pvclock_set_guest_stopped_request;
 423
 424         struct {
 425                 u64 msr_val;
 426                 u64 last_steal;
 427                 u64 accum_steal;
 428                 struct gfn_to_hva_cache stime;
 429                 struct kvm_steal_time steal;
 430         } st;
 431
 432         u64 last_guest_tsc;
 433         u64 last_kernel_ns;
 434         u64 last_host_tsc;
 435         u64 tsc_offset_adjustment;
 436         u64 this_tsc_nsec;
 437         u64 this_tsc_write;
 438         u8  this_tsc_generation;
 439         bool tsc_catchup;
 440         bool tsc_always_catchup;
 441         s8 virtual_tsc_shift;
 442         u32 virtual_tsc_mult;
 443         u32 virtual_tsc_khz;
 444         s64 ia32_tsc_adjust_msr;
 445
 446         atomic_t nmi_queued;  /* unprocessed asynchronous NMIs */
 447         unsigned nmi_pending; /* NMI queued after currently running handler */
 448         bool nmi_injected;    /* Trying to inject an NMI this entry */
 449
 450         struct mtrr_state_type mtrr_state;
 451         u64 pat;
 452
 453         int switch_db_regs;
 454         unsigned long db[KVM_NR_DB_REGS];
 455         unsigned long dr6;
 456         unsigned long dr7;
 457         unsigned long eff_db[KVM_NR_DB_REGS];
 458         unsigned long guest_debug_dr7;
 459
 460         u64 mcg_cap;
 461         u64 mcg_status;
 462         u64 mcg_ctl;
 463         u64 *mce_banks;
 464
 465         /* Cache MMIO info */
 466         u64 mmio_gva;
 467         unsigned access;
 468         gfn_t mmio_gfn;
 469         u64 mmio_gen;
 470
 471         struct kvm_pmu pmu;
 472
 473         /* used for guest single stepping over the given code position */
 474         unsigned long singlestep_rip;
 475
 476         /* fields used by HYPER-V emulation */
 477         u64 hv_vapic;
 478
 479         cpumask_var_t wbinvd_dirty_mask;
 480
 481         unsigned long last_retry_eip;
 482         unsigned long last_retry_addr;
 483
 484         struct {
 485                 bool halted;
 486                 gfn_t gfns[roundup_pow_of_two(ASYNC_PF_PER_VCPU)];
 487                 struct gfn_to_hva_cache data;
 488                 u64 msr_val;
 489                 u32 id;
 490                 bool send_user_only;
 491         } apf;
 492
 493         /* OSVW MSRs (AMD only) */
 494         struct {
 495                 u64 length;
 496                 u64 status;
 497         } osvw;
 498
 499         struct {
 500                 u64 msr_val;
 501                 struct gfn_to_hva_cache data;
 502         } pv_eoi;
 503
 504         /*
 505          * Indicate whether the access faults on its page table in guest
 506          * which is set when fix page fault and used to detect unhandeable
 507          * instruction.
 508          */
 509         bool write_fault_to_shadow_pgtable;
 510 };
 511
 512 struct kvm_lpage_info {
 513         int write_count;
 514 };
 515
 516 struct kvm_arch_memory_slot {
 517         unsigned long *rmap[KVM_NR_PAGE_SIZES];
 518         struct kvm_lpage_info *lpage_info[KVM_NR_PAGE_SIZES - 1];
 519 };
 520
 521 struct kvm_apic_map {
 522         struct rcu_head rcu;
 523         u8 ldr_bits;
 524         /* fields bellow are used to decode ldr values in different modes */
 525         u32 cid_shift, cid_mask, lid_mask;
 526         struct kvm_lapic *phys_map[256];
 527         /* first index is cluster id second is cpu id in a cluster */
 528         struct kvm_lapic *logical_map[16][16];
 529 };
 530
 531 struct kvm_arch {
 532         unsigned int n_used_mmu_pages;
 533         unsigned int n_requested_mmu_pages;
 534         unsigned int n_max_mmu_pages;
 535         unsigned int indirect_shadow_pages;
 536         struct hlist_head mmu_page_hash[KVM_NUM_MMU_PAGES];
 537         /*
 538          * Hash table of struct kvm_mmu_page.
 539          */
 540         struct list_head active_mmu_pages;
 541         struct list_head assigned_dev_head;
 542         struct iommu_domain *iommu_domain;
 543         int iommu_flags;
 544         struct kvm_pic *vpic;
 545         struct kvm_ioapic *vioapic;
 546         struct kvm_pit *vpit;
 547         atomic_t vapics_in_nmi_mode;
 548         struct mutex apic_map_lock;
 549         struct kvm_apic_map *apic_map;
 550
 551         unsigned int tss_addr;
 552         struct page *apic_access_page;
 553
 554         gpa_t wall_clock;
 555
 556         struct page *ept_identity_pagetable;
 557         bool ept_identity_pagetable_done;
 558         gpa_t ept_identity_map_addr;
 559
 560         unsigned long irq_sources_bitmap;
 561         s64 kvmclock_offset;
 562         raw_spinlock_t tsc_write_lock;
 563         u64 last_tsc_nsec;
 564         u64 last_tsc_write;
 565         u32 last_tsc_khz;
 566         u64 cur_tsc_nsec;
 567         u64 cur_tsc_write;
 568         u64 cur_tsc_offset;
 569         u8  cur_tsc_generation;
 570         int nr_vcpus_matched_tsc;
 571
 572         spinlock_t pvclock_gtod_sync_lock;
 573         bool use_master_clock;
 574         u64 master_kernel_ns;
 575         cycle_t master_cycle_now;
 576
 577         struct kvm_xen_hvm_config xen_hvm_config;
 578
 579         /* fields used by HYPER-V emulation */
 580         u64 hv_guest_os_id;
 581         u64 hv_hypercall;
 582
 583         #ifdef CONFIG_KVM_MMU_AUDIT
 584         int audit_point;
 585         #endif
 586 };
 587
 588 struct kvm_vm_stat {
 589         u32 mmu_shadow_zapped;
 590         u32 mmu_pte_write;
 591         u32 mmu_pte_updated;
 592         u32 mmu_pde_zapped;
 593         u32 mmu_flooded;
 594         u32 mmu_recycled;
 595         u32 mmu_cache_miss;
 596         u32 mmu_unsync;
 597         u32 remote_tlb_flush;
 598         u32 lpages;
 599 };
 600
 601 struct kvm_vcpu_stat {
 602         u32 pf_fixed;
 603         u32 pf_guest;
 604         u32 tlb_flush;
 605         u32 invlpg;
 606
 607         u32 exits;
 608         u32 io_exits;
 609         u32 mmio_exits;
 610         u32 signal_exits;
 611         u32 irq_window_exits;
 612         u32 nmi_window_exits;
 613         u32 halt_exits;
 614         u32 halt_wakeup;
 615         u32 request_irq_exits;
 616         u32 irq_exits;
 617         u32 host_state_reload;
 618         u32 efer_reload;
 619         u32 fpu_reload;
 620         u32 insn_emulation;
 621         u32 insn_emulation_fail;
 622         u32 hypercalls;
 623         u32 irq_injections;
 624         u32 nmi_injections;
 625 };
 626
 627 struct x86_instruction_info;
 628
 629 struct msr_data {
 630         bool host_initiated;
 631         u32 index;
 632         u64 data;
 633 };
 634
 635 struct kvm_x86_ops {
 636         int (*cpu_has_kvm_support)(void);          /* __init */
 637         int (*disabled_by_bios)(void);             /* __init */
 638         int (*hardware_enable)(void);
 639         void (*hardware_disable)(void);
 640         void (*check_processor_compatibility)(void *rtn);
 641         int (*hardware_setup)(void);               /* __init */
 642         void (*hardware_unsetup)(void);            /* __exit */
 643         bool (*cpu_has_accelerated_tpr)(void);
 644         void (*cpuid_update)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 645
 646         /* Create, but do not attach this VCPU */
 647         struct kvm_vcpu *(*vcpu_create)(struct kvm *kvm, unsigned id);
 648         void (*vcpu_free)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 649         void (*vcpu_reset)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 650
 651         void (*prepare_guest_switch)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 652         void (*vcpu_load)(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu);
 653         void (*vcpu_put)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 654
 655         void (*update_db_bp_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 656         int (*get_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 *pdata);
 657         int (*set_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
 658         u64 (*get_segment_base)(struct kvm_vcpu *vcpu, int seg);
 659         void (*get_segment)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 660                             struct kvm_segment *var, int seg);
 661         int (*get_cpl)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 662         void (*set_segment)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 663                             struct kvm_segment *var, int seg);
 664         void (*get_cs_db_l_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu, int *db, int *l);
 665         void (*decache_cr0_guest_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 666         void (*decache_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 667         void (*decache_cr4_guest_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 668         void (*set_cr0)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
 669         void (*set_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
 670         int (*set_cr4)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr4);
 671         void (*set_efer)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 efer);
 672         void (*get_idt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 673         void (*set_idt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 674         void (*get_gdt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 675         void (*set_gdt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 676         void (*set_dr7)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long value);
 677         void (*cache_reg)(struct kvm_vcpu *vcpu, enum kvm_reg reg);
 678         unsigned long (*get_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 679         void (*set_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
 680         void (*fpu_activate)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 681         void (*fpu_deactivate)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 682
 683         void (*tlb_flush)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 684
 685         void (*run)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 686         int (*handle_exit)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 687         void (*skip_emulated_instruction)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 688         void (*set_interrupt_shadow)(struct kvm_vcpu *vcpu, int mask);
 689         u32 (*get_interrupt_shadow)(struct kvm_vcpu *vcpu, int mask);
 690         void (*patch_hypercall)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 691                                 unsigned char *hypercall_addr);
 692         void (*set_irq)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 693         void (*set_nmi)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 694         void (*queue_exception)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr,
 695                                 bool has_error_code, u32 error_code,
 696                                 bool reinject);
 697         void (*cancel_injection)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 698         int (*interrupt_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 699         int (*nmi_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 700         bool (*get_nmi_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 701         void (*set_nmi_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool masked);
 702         int (*enable_nmi_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 703         int (*enable_irq_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 704         void (*update_cr8_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu, int tpr, int irr);
 705         int (*vm_has_apicv)(struct kvm *kvm);
 706         void (*hwapic_irr_update)(struct kvm_vcpu *vcpu, int max_irr);
 707         void (*hwapic_isr_update)(struct kvm *kvm, int isr);
 708         void (*load_eoi_exitmap)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 *eoi_exit_bitmap);
 709         void (*set_virtual_x2apic_mode)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool set);
 710         void (*deliver_posted_interrupt)(struct kvm_vcpu *vcpu, int vector);
 711         void (*sync_pir_to_irr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 712         int (*set_tss_addr)(struct kvm *kvm, unsigned int addr);
 713         int (*get_tdp_level)(void);
 714         u64 (*get_mt_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn, bool is_mmio);
 715         int (*get_lpage_level)(void);
 716         bool (*rdtscp_supported)(void);
 717         bool (*invpcid_supported)(void);
 718         void (*adjust_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu, s64 adjustment, bool host);
 719
 720         void (*set_tdp_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
 721
 722         void (*set_supported_cpuid)(u32 func, struct kvm_cpuid_entry2 *entry);
 723
 724         bool (*has_wbinvd_exit)(void);
 725
 726         void (*set_tsc_khz)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 user_tsc_khz, bool scale);
 727         u64 (*read_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 728         void (*write_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 offset);
 729
 730         u64 (*compute_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 target_tsc);
 731         u64 (*read_l1_tsc)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 host_tsc);
 732
 733         void (*get_exit_info)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 *info1, u64 *info2);
 734
 735         int (*check_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 736                                struct x86_instruction_info *info,
 737                                enum x86_intercept_stage stage);
 738         void (*handle_external_intr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 739 };
 740
 741 struct kvm_arch_async_pf {
 742         u32 token;
 743         gfn_t gfn;
 744         unsigned long cr3;
 745         bool direct_map;
 746 };
 747
 748 extern struct kvm_x86_ops *kvm_x86_ops;
 749
 750 static inline void adjust_tsc_offset_guest(struct kvm_vcpu *vcpu,
 751                                            s64 adjustment)
 752 {
 753         kvm_x86_ops->adjust_tsc_offset(vcpu, adjustment, false);
 754 }
 755
 756 static inline void adjust_tsc_offset_host(struct kvm_vcpu *vcpu, s64 adjustment)
 757 {
 758         kvm_x86_ops->adjust_tsc_offset(vcpu, adjustment, true);
 759 }
 760
 761 int kvm_mmu_module_init(void);
 762 void kvm_mmu_module_exit(void);
 763
 764 void kvm_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
 765 int kvm_mmu_create(struct kvm_vcpu *vcpu);
 766 int kvm_mmu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu);
 767 void kvm_mmu_set_mask_ptes(u64 user_mask, u64 accessed_mask,
 768                 u64 dirty_mask, u64 nx_mask, u64 x_mask);
 769
 770 int kvm_mmu_reset_context(struct kvm_vcpu *vcpu);
 771 void kvm_mmu_slot_remove_write_access(struct kvm *kvm, int slot);
 772 void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
 773                                      struct kvm_memory_slot *slot,
 774                                      gfn_t gfn_offset, unsigned long mask);
 775 void kvm_mmu_zap_all(struct kvm *kvm);
 776 void kvm_mmu_zap_mmio_sptes(struct kvm *kvm);
 777 unsigned int kvm_mmu_calculate_mmu_pages(struct kvm *kvm);
 778 void kvm_mmu_change_mmu_pages(struct kvm *kvm, unsigned int kvm_nr_mmu_pages);
 779
 780 int load_pdptrs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu, unsigned long cr3);
 781
 782 int emulator_write_phys(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa,
 783                           const void *val, int bytes);
 784 u8 kvm_get_guest_memory_type(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
 785
 786 extern bool tdp_enabled;
 787
 788 u64 vcpu_tsc_khz(struct kvm_vcpu *vcpu);
 789
 790 /* control of guest tsc rate supported? */
 791 extern bool kvm_has_tsc_control;
 792 /* minimum supported tsc_khz for guests */
 793 extern u32  kvm_min_guest_tsc_khz;
 794 /* maximum supported tsc_khz for guests */
 795 extern u32  kvm_max_guest_tsc_khz;
 796
 797 enum emulation_result {
 798         EMULATE_DONE,       /* no further processing */
 799         EMULATE_DO_MMIO,      /* kvm_run filled with mmio request */
 800         EMULATE_FAIL,         /* can't emulate this instruction */
 801 };
 802
 803 #define EMULTYPE_NO_DECODE          (1 << 0)
 804 #define EMULTYPE_TRAP_UD            (1 << 1)
 805 #define EMULTYPE_SKIP               (1 << 2)
 806 #define EMULTYPE_RETRY              (1 << 3)
 807 #define EMULTYPE_NO_REEXECUTE       (1 << 4)
 808 int x86_emulate_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr2,
 809                             int emulation_type, void *insn, int insn_len);
 810
 811 static inline int emulate_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu,
 812                         int emulation_type)
 813 {
 814         return x86_emulate_instruction(vcpu, 0, emulation_type, NULL, 0);
 815 }
 816
 817 void kvm_enable_efer_bits(u64);
 818 bool kvm_valid_efer(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 efer);
 819 int kvm_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 *data);
 820 int kvm_set_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
 821
 822 struct x86_emulate_ctxt;
 823
 824 int kvm_fast_pio_out(struct kvm_vcpu *vcpu, int size, unsigned short port);
 825 void kvm_emulate_cpuid(struct kvm_vcpu *vcpu);
 826 int kvm_emulate_halt(struct kvm_vcpu *vcpu);
 827 int kvm_emulate_wbinvd(struct kvm_vcpu *vcpu);
 828
 829 void kvm_get_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_segment *var, int seg);
 830 int kvm_load_segment_descriptor(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 selector, int seg);
 831 void kvm_vcpu_deliver_sipi_vector(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned int vector);
 832
 833 int kvm_task_switch(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 tss_selector, int idt_index,
 834                     int reason, bool has_error_code, u32 error_code);
 835
 836 int kvm_set_cr0(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
 837 int kvm_set_cr3(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
 838 int kvm_set_cr4(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr4);
 839 int kvm_set_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr8);
 840 int kvm_set_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr, unsigned long val);
 841 int kvm_get_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr, unsigned long *val);
 842 unsigned long kvm_get_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu);
 843 void kvm_lmsw(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long msw);
 844 void kvm_get_cs_db_l_bits(struct kvm_vcpu *vcpu, int *db, int *l);
 845 int kvm_set_xcr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 index, u64 xcr);
 846
 847 int kvm_get_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr, u64 *pdata);
 848 int kvm_set_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
 849
 850 unsigned long kvm_get_rflags(struct kvm_vcpu *vcpu);
 851 void kvm_set_rflags(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
 852 bool kvm_rdpmc(struct kvm_vcpu *vcpu);
 853
 854 void kvm_queue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr);
 855 void kvm_queue_exception_e(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, u32 error_code);
 856 void kvm_requeue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr);
 857 void kvm_requeue_exception_e(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, u32 error_code);
 858 void kvm_inject_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct x86_exception *fault);
 859 int kvm_read_guest_page_mmu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
 860                             gfn_t gfn, void *data, int offset, int len,
 861                             u32 access);
 862 void kvm_propagate_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct x86_exception *fault);
 863 bool kvm_require_cpl(struct kvm_vcpu *vcpu, int required_cpl);
 864
 865 static inline int __kvm_irq_line_state(unsigned long *irq_state,
 866                                        int irq_source_id, int level)
 867 {
 868         /* Logical OR for level trig interrupt */
 869         if (level)
 870                 __set_bit(irq_source_id, irq_state);
 871         else
 872                 __clear_bit(irq_source_id, irq_state);
 873
 874         return !!(*irq_state);
 875 }
 876
 877 int kvm_pic_set_irq(struct kvm_pic *pic, int irq, int irq_source_id, int level);
 878 void kvm_pic_clear_all(struct kvm_pic *pic, int irq_source_id);
 879
 880 void kvm_inject_nmi(struct kvm_vcpu *vcpu);
 881
 882 int fx_init(struct kvm_vcpu *vcpu);
 883
 884 void kvm_mmu_flush_tlb(struct kvm_vcpu *vcpu);
 885 void kvm_mmu_pte_write(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa,
 886                        const u8 *new, int bytes);
 887 int kvm_mmu_unprotect_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
 888 int kvm_mmu_unprotect_page_virt(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
 889 void __kvm_mmu_free_some_pages(struct kvm_vcpu *vcpu);
 890 int kvm_mmu_load(struct kvm_vcpu *vcpu);
 891 void kvm_mmu_unload(struct kvm_vcpu *vcpu);
 892 void kvm_mmu_sync_roots(struct kvm_vcpu *vcpu);
 893 gpa_t translate_nested_gpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access);
 894 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_read(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
 895                               struct x86_exception *exception);
 896 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_fetch(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
 897                                struct x86_exception *exception);
 898 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_write(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
 899                                struct x86_exception *exception);
 900 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_system(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
 901                                 struct x86_exception *exception);
 902
 903 int kvm_emulate_hypercall(struct kvm_vcpu *vcpu);
 904
 905 int kvm_mmu_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u32 error_code,
 906                        void *insn, int insn_len);
 907 void kvm_mmu_invlpg(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
 908
 909 void kvm_enable_tdp(void);
 910 void kvm_disable_tdp(void);
 911
 912 int complete_pio(struct kvm_vcpu *vcpu);
 913 bool kvm_check_iopl(struct kvm_vcpu *vcpu);
 914
 915 static inline gpa_t translate_gpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access)
 916 {
 917         return gpa;
 918 }
 919
 920 static inline struct kvm_mmu_page *page_header(hpa_t shadow_page)
 921 {
 922         struct page *page = pfn_to_page(shadow_page >> PAGE_SHIFT);
 923
 924         return (struct kvm_mmu_page *)page_private(page);
 925 }
 926
 927 static inline u16 kvm_read_ldt(void)
 928 {
 929         u16 ldt;
 930         asm("sldt %0" : "=g"(ldt));
 931         return ldt;
 932 }
 933
 934 static inline void kvm_load_ldt(u16 sel)
 935 {
 936         asm("lldt %0" : : "rm"(sel));
 937 }
 938
 939 #ifdef CONFIG_X86_64
 940 static inline unsigned long read_msr(unsigned long msr)
 941 {
 942         u64 value;
 943
 944         rdmsrl(msr, value);
 945         return value;
 946 }
 947 #endif
 948
 949 static inline u32 get_rdx_init_val(void)
 950 {
 951         return 0x600; /* P6 family */
 952 }
 953
 954 static inline void kvm_inject_gp(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 error_code)
 955 {
 956         kvm_queue_exception_e(vcpu, GP_VECTOR, error_code);
 957 }
 958
 959 static inline u64 get_canonical(u64 la)
 960 {
 961         return ((int64_t)la << 16) >> 16;
 962 }
 963
 964 static inline bool is_noncanonical_address(u64 la)
 965 {
 966 #ifdef CONFIG_X86_64
 967         return get_canonical(la) != la;
 968 #else
 969         return false;
 970 #endif
 971 }
 972
 973 #define TSS_IOPB_BASE_OFFSET 0x66
 974 #define TSS_BASE_SIZE 0x68
 975 #define TSS_IOPB_SIZE (65536 / 8)
 976 #define TSS_REDIRECTION_SIZE (256 / 8)
 977 #define RMODE_TSS_SIZE                                                  \
 978         (TSS_BASE_SIZE + TSS_REDIRECTION_SIZE + TSS_IOPB_SIZE + 1)
 979
 980 enum {
 981         TASK_SWITCH_CALL = 0,
 982         TASK_SWITCH_IRET = 1,
 983         TASK_SWITCH_JMP = 2,
 984         TASK_SWITCH_GATE = 3,
 985 };
 986
 987 #define HF_GIF_MASK             (1 << 0)
 988 #define HF_HIF_MASK             (1 << 1)
 989 #define HF_VINTR_MASK           (1 << 2)
 990 #define HF_NMI_MASK             (1 << 3)
 991 #define HF_IRET_MASK            (1 << 4)
 992 #define HF_GUEST_MASK           (1 << 5) /* VCPU is in guest-mode */
 993
 994 /*
 995  * Hardware virtualization extension instructions may fault if a
 996  * reboot turns off virtualization while processes are running.
 997  * Trap the fault and ignore the instruction if that happens.
 998  */
 999 asmlinkage void kvm_spurious_fault(void);
1000
1001 #define ____kvm_handle_fault_on_reboot(insn, cleanup_insn)      \
1002         "666: " insn "\n\t" \
1003         "668: \n\t"                           \
1004         ".pushsection .fixup, \"ax\" \n" \
1005         "667: \n\t" \
1006         cleanup_insn "\n\t"                   \
1007         "cmpb $0, kvm_rebooting \n\t"         \
1008         "jne 668b \n\t"                       \
1009         __ASM_SIZE(push) " $666b \n\t"        \
1010         "call kvm_spurious_fault \n\t"        \
1011         ".popsection \n\t" \
1012         _ASM_EXTABLE(666b, 667b)
1013
1014 #define __kvm_handle_fault_on_reboot(insn)              \
1015         ____kvm_handle_fault_on_reboot(insn, "")
1016
1017 #define KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
1018 int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
1019 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end);
1020 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
1021 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
1022 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte);
1023 int cpuid_maxphyaddr(struct kvm_vcpu *vcpu);
1024 int kvm_cpu_has_injectable_intr(struct kvm_vcpu *v);
1025 int kvm_cpu_has_interrupt(struct kvm_vcpu *vcpu);
1026 int kvm_arch_interrupt_allowed(struct kvm_vcpu *vcpu);
1027 int kvm_cpu_get_interrupt(struct kvm_vcpu *v);
1028 void kvm_vcpu_reset(struct kvm_vcpu *vcpu);
1029
1030 void kvm_define_shared_msr(unsigned index, u32 msr);
1031 int kvm_set_shared_msr(unsigned index, u64 val, u64 mask);
1032
1033 bool kvm_is_linear_rip(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long linear_rip);
1034
1035 void kvm_arch_async_page_not_present(struct kvm_vcpu *vcpu,
1036                                      struct kvm_async_pf *work);
1037 void kvm_arch_async_page_present(struct kvm_vcpu *vcpu,
1038                                  struct kvm_async_pf *work);
1039 void kvm_arch_async_page_ready(struct kvm_vcpu *vcpu,
1040                                struct kvm_async_pf *work);
1041 bool kvm_arch_can_inject_async_page_present(struct kvm_vcpu *vcpu);
1042 extern bool kvm_find_async_pf_gfn(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1043
1044 void kvm_complete_insn_gp(struct kvm_vcpu *vcpu, int err);
1045
1046 int kvm_is_in_guest(void);
1047
1048 void kvm_pmu_init(struct kvm_vcpu *vcpu);
1049 void kvm_pmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
1050 void kvm_pmu_reset(struct kvm_vcpu *vcpu);
1051 void kvm_pmu_cpuid_update(struct kvm_vcpu *vcpu);
1052 bool kvm_pmu_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr);
1053 int kvm_pmu_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr, u64 *data);
1054 int kvm_pmu_set_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr_info);
1055 int kvm_pmu_read_pmc(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned pmc, u64 *data);
1056 void kvm_handle_pmu_event(struct kvm_vcpu *vcpu);
1057 void kvm_deliver_pmi(struct kvm_vcpu *vcpu);
1058
1059 #endif /* _ASM_X86_KVM_HOST_H */