GNU Linux-libre 4.19.286-gnu1
[releases.git] / 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 #include <linux/module.h>
20 #include <linux/miscdevice.h>
21
22 #include <asm/reg.h>
23 #include <asm/cputable.h>
24 #include <asm/kvm_ppc.h>
25
26 #include "../mm/mmu_decl.h"
27 #include "booke.h"
28 #include "e500.h"
29
30 struct id {
31         unsigned long val;
32         struct id **pentry;
33 };
34
35 #define NUM_TIDS 256
36
37 /*
38  * This table provide mappings from:
39  * (guestAS,guestTID,guestPR) --> ID of physical cpu
40  * guestAS      [0..1]
41  * guestTID     [0..255]
42  * guestPR      [0..1]
43  * ID           [1..255]
44  * Each vcpu keeps one vcpu_id_table.
45  */
46 struct vcpu_id_table {
47         struct id id[2][NUM_TIDS][2];
48 };
49
50 /*
51  * This table provide reversed mappings of vcpu_id_table:
52  * ID --> address of vcpu_id_table item.
53  * Each physical core has one pcpu_id_table.
54  */
55 struct pcpu_id_table {
56         struct id *entry[NUM_TIDS];
57 };
58
59 static DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_id_table, pcpu_sids);
60
61 /* This variable keeps last used shadow ID on local core.
62  * The valid range of shadow ID is [1..255] */
63 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, pcpu_last_used_sid);
64
65 /*
66  * Allocate a free shadow id and setup a valid sid mapping in given entry.
67  * A mapping is only valid when vcpu_id_table and pcpu_id_table are match.
68  *
69  * The caller must have preemption disabled, and keep it that way until
70  * it has finished with the returned shadow id (either written into the
71  * TLB or arch.shadow_pid, or discarded).
72  */
73 static inline int local_sid_setup_one(struct id *entry)
74 {
75         unsigned long sid;
76         int ret = -1;
77
78         sid = __this_cpu_inc_return(pcpu_last_used_sid);
79         if (sid < NUM_TIDS) {
80                 __this_cpu_write(pcpu_sids.entry[sid], entry);
81                 entry->val = sid;
82                 entry->pentry = this_cpu_ptr(&pcpu_sids.entry[sid]);
83                 ret = sid;
84         }
85
86         /*
87          * If sid == NUM_TIDS, we've run out of sids.  We return -1, and
88          * the caller will invalidate everything and start over.
89          *
90          * sid > NUM_TIDS indicates a race, which we disable preemption to
91          * avoid.
92          */
93         WARN_ON(sid > NUM_TIDS);
94
95         return ret;
96 }
97
98 /*
99  * Check if given entry contain a valid shadow id mapping.
100  * An ID mapping is considered valid only if
101  * both vcpu and pcpu know this mapping.
102  *
103  * The caller must have preemption disabled, and keep it that way until
104  * it has finished with the returned shadow id (either written into the
105  * TLB or arch.shadow_pid, or discarded).
106  */
107 static inline int local_sid_lookup(struct id *entry)
108 {
109         if (entry && entry->val != 0 &&
110             __this_cpu_read(pcpu_sids.entry[entry->val]) == entry &&
111             entry->pentry == this_cpu_ptr(&pcpu_sids.entry[entry->val]))
112                 return entry->val;
113         return -1;
114 }
115
116 /* Invalidate all id mappings on local core -- call with preempt disabled */
117 static inline void local_sid_destroy_all(void)
118 {
119         __this_cpu_write(pcpu_last_used_sid, 0);
120         memset(this_cpu_ptr(&pcpu_sids), 0, sizeof(pcpu_sids));
121 }
122
123 static void *kvmppc_e500_id_table_alloc(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
124 {
125         vcpu_e500->idt = kzalloc(sizeof(struct vcpu_id_table), GFP_KERNEL);
126         return vcpu_e500->idt;
127 }
128
129 static void kvmppc_e500_id_table_free(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
130 {
131         kfree(vcpu_e500->idt);
132         vcpu_e500->idt = NULL;
133 }
134
135 /* Map guest pid to shadow.
136  * We use PID to keep shadow of current guest non-zero PID,
137  * and use PID1 to keep shadow of guest zero PID.
138  * So that guest tlbe with TID=0 can be accessed at any time */
139 static void kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
140 {
141         preempt_disable();
142         vcpu_e500->vcpu.arch.shadow_pid = kvmppc_e500_get_sid(vcpu_e500,
143                         get_cur_as(&vcpu_e500->vcpu),
144                         get_cur_pid(&vcpu_e500->vcpu),
145                         get_cur_pr(&vcpu_e500->vcpu), 1);
146         vcpu_e500->vcpu.arch.shadow_pid1 = kvmppc_e500_get_sid(vcpu_e500,
147                         get_cur_as(&vcpu_e500->vcpu), 0,
148                         get_cur_pr(&vcpu_e500->vcpu), 1);
149         preempt_enable();
150 }
151
152 /* Invalidate all mappings on vcpu */
153 static void kvmppc_e500_id_table_reset_all(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
154 {
155         memset(vcpu_e500->idt, 0, sizeof(struct vcpu_id_table));
156
157         /* Update shadow pid when mappings are changed */
158         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
159 }
160
161 /* Invalidate one ID mapping on vcpu */
162 static inline void kvmppc_e500_id_table_reset_one(
163                                struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
164                                int as, int pid, int pr)
165 {
166         struct vcpu_id_table *idt = vcpu_e500->idt;
167
168         BUG_ON(as >= 2);
169         BUG_ON(pid >= NUM_TIDS);
170         BUG_ON(pr >= 2);
171
172         idt->id[as][pid][pr].val = 0;
173         idt->id[as][pid][pr].pentry = NULL;
174
175         /* Update shadow pid when mappings are changed */
176         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
177 }
178
179 /*
180  * Map guest (vcpu,AS,ID,PR) to physical core shadow id.
181  * This function first lookup if a valid mapping exists,
182  * if not, then creates a new one.
183  *
184  * The caller must have preemption disabled, and keep it that way until
185  * it has finished with the returned shadow id (either written into the
186  * TLB or arch.shadow_pid, or discarded).
187  */
188 unsigned int kvmppc_e500_get_sid(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
189                                  unsigned int as, unsigned int gid,
190                                  unsigned int pr, int avoid_recursion)
191 {
192         struct vcpu_id_table *idt = vcpu_e500->idt;
193         int sid;
194
195         BUG_ON(as >= 2);
196         BUG_ON(gid >= NUM_TIDS);
197         BUG_ON(pr >= 2);
198
199         sid = local_sid_lookup(&idt->id[as][gid][pr]);
200
201         while (sid <= 0) {
202                 /* No mapping yet */
203                 sid = local_sid_setup_one(&idt->id[as][gid][pr]);
204                 if (sid <= 0) {
205                         _tlbil_all();
206                         local_sid_destroy_all();
207                 }
208
209                 /* Update shadow pid when mappings are changed */
210                 if (!avoid_recursion)
211                         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
212         }
213
214         return sid;
215 }
216
217 unsigned int kvmppc_e500_get_tlb_stid(struct kvm_vcpu *vcpu,
218                                       struct kvm_book3e_206_tlb_entry *gtlbe)
219 {
220         return kvmppc_e500_get_sid(to_e500(vcpu), get_tlb_ts(gtlbe),
221                                    get_tlb_tid(gtlbe), get_cur_pr(vcpu), 0);
222 }
223
224 void kvmppc_set_pid(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 pid)
225 {
226         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
227
228         if (vcpu->arch.pid != pid) {
229                 vcpu_e500->pid[0] = vcpu->arch.pid = pid;
230                 kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
231         }
232 }
233
234 /* gtlbe must not be mapped by more than one host tlbe */
235 void kvmppc_e500_tlbil_one(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
236                            struct kvm_book3e_206_tlb_entry *gtlbe)
237 {
238         struct vcpu_id_table *idt = vcpu_e500->idt;
239         unsigned int pr, tid, ts;
240         int pid;
241         u32 val, eaddr;
242         unsigned long flags;
243
244         ts = get_tlb_ts(gtlbe);
245         tid = get_tlb_tid(gtlbe);
246
247         preempt_disable();
248
249         /* One guest ID may be mapped to two shadow IDs */
250         for (pr = 0; pr < 2; pr++) {
251                 /*
252                  * The shadow PID can have a valid mapping on at most one
253                  * host CPU.  In the common case, it will be valid on this
254                  * CPU, in which case we do a local invalidation of the
255                  * specific address.
256                  *
257                  * If the shadow PID is not valid on the current host CPU,
258                  * we invalidate the entire shadow PID.
259                  */
260                 pid = local_sid_lookup(&idt->id[ts][tid][pr]);
261                 if (pid <= 0) {
262                         kvmppc_e500_id_table_reset_one(vcpu_e500, ts, tid, pr);
263                         continue;
264                 }
265
266                 /*
267                  * The guest is invalidating a 4K entry which is in a PID
268                  * that has a valid shadow mapping on this host CPU.  We
269                  * search host TLB to invalidate it's shadow TLB entry,
270                  * similar to __tlbil_va except that we need to look in AS1.
271                  */
272                 val = (pid << MAS6_SPID_SHIFT) | MAS6_SAS;
273                 eaddr = get_tlb_eaddr(gtlbe);
274
275                 local_irq_save(flags);
276
277                 mtspr(SPRN_MAS6, val);
278                 asm volatile("tlbsx 0, %[eaddr]" : : [eaddr] "r" (eaddr));
279                 val = mfspr(SPRN_MAS1);
280                 if (val & MAS1_VALID) {
281                         mtspr(SPRN_MAS1, val & ~MAS1_VALID);
282                         asm volatile("tlbwe");
283                 }
284
285                 local_irq_restore(flags);
286         }
287
288         preempt_enable();
289 }
290
291 void kvmppc_e500_tlbil_all(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
292 {
293         kvmppc_e500_id_table_reset_all(vcpu_e500);
294 }
295
296 void kvmppc_mmu_msr_notify(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 old_msr)
297 {
298         /* Recalc shadow pid since MSR changes */
299         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(to_e500(vcpu));
300 }
301
302 static void kvmppc_core_vcpu_load_e500(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu)
303 {
304         kvmppc_booke_vcpu_load(vcpu, cpu);
305
306         /* Shadow PID may be expired on local core */
307         kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(to_e500(vcpu));
308 }
309
310 static void kvmppc_core_vcpu_put_e500(struct kvm_vcpu *vcpu)
311 {
312 #ifdef CONFIG_SPE
313         if (vcpu->arch.shadow_msr & MSR_SPE)
314                 kvmppc_vcpu_disable_spe(vcpu);
315 #endif
316
317         kvmppc_booke_vcpu_put(vcpu);
318 }
319
320 int kvmppc_core_check_processor_compat(void)
321 {
322         int r;
323
324         if (strcmp(cur_cpu_spec->cpu_name, "e500v2") == 0)
325                 r = 0;
326         else
327                 r = -ENOTSUPP;
328
329         return r;
330 }
331
332 static void kvmppc_e500_tlb_setup(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
333 {
334         struct kvm_book3e_206_tlb_entry *tlbe;
335
336         /* Insert large initial mapping for guest. */
337         tlbe = get_entry(vcpu_e500, 1, 0);
338         tlbe->mas1 = MAS1_VALID | MAS1_TSIZE(BOOK3E_PAGESZ_256M);
339         tlbe->mas2 = 0;
340         tlbe->mas7_3 = E500_TLB_SUPER_PERM_MASK;
341
342         /* 4K map for serial output. Used by kernel wrapper. */
343         tlbe = get_entry(vcpu_e500, 1, 1);
344         tlbe->mas1 = MAS1_VALID | MAS1_TSIZE(BOOK3E_PAGESZ_4K);
345         tlbe->mas2 = (0xe0004500 & 0xFFFFF000) | MAS2_I | MAS2_G;
346         tlbe->mas7_3 = (0xe0004500 & 0xFFFFF000) | E500_TLB_SUPER_PERM_MASK;
347 }
348
349 int kvmppc_core_vcpu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu)
350 {
351         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
352
353         kvmppc_e500_tlb_setup(vcpu_e500);
354
355         /* Registers init */
356         vcpu->arch.pvr = mfspr(SPRN_PVR);
357         vcpu_e500->svr = mfspr(SPRN_SVR);
358
359         vcpu->arch.cpu_type = KVM_CPU_E500V2;
360
361         return 0;
362 }
363
364 static int kvmppc_core_get_sregs_e500(struct kvm_vcpu *vcpu,
365                                       struct kvm_sregs *sregs)
366 {
367         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
368
369         sregs->u.e.features |= KVM_SREGS_E_ARCH206_MMU | KVM_SREGS_E_SPE |
370                                KVM_SREGS_E_PM;
371         sregs->u.e.impl_id = KVM_SREGS_E_IMPL_FSL;
372
373         sregs->u.e.impl.fsl.features = 0;
374         sregs->u.e.impl.fsl.svr = vcpu_e500->svr;
375         sregs->u.e.impl.fsl.hid0 = vcpu_e500->hid0;
376         sregs->u.e.impl.fsl.mcar = vcpu_e500->mcar;
377
378         sregs->u.e.ivor_high[0] = vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_UNAVAIL];
379         sregs->u.e.ivor_high[1] = vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_FP_DATA];
380         sregs->u.e.ivor_high[2] = vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_FP_ROUND];
381         sregs->u.e.ivor_high[3] =
382                 vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_PERFORMANCE_MONITOR];
383
384         kvmppc_get_sregs_ivor(vcpu, sregs);
385         kvmppc_get_sregs_e500_tlb(vcpu, sregs);
386         return 0;
387 }
388
389 static int kvmppc_core_set_sregs_e500(struct kvm_vcpu *vcpu,
390                                       struct kvm_sregs *sregs)
391 {
392         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
393         int ret;
394
395         if (sregs->u.e.impl_id == KVM_SREGS_E_IMPL_FSL) {
396                 vcpu_e500->svr = sregs->u.e.impl.fsl.svr;
397                 vcpu_e500->hid0 = sregs->u.e.impl.fsl.hid0;
398                 vcpu_e500->mcar = sregs->u.e.impl.fsl.mcar;
399         }
400
401         ret = kvmppc_set_sregs_e500_tlb(vcpu, sregs);
402         if (ret < 0)
403                 return ret;
404
405         if (!(sregs->u.e.features & KVM_SREGS_E_IVOR))
406                 return 0;
407
408         if (sregs->u.e.features & KVM_SREGS_E_SPE) {
409                 vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_UNAVAIL] =
410                         sregs->u.e.ivor_high[0];
411                 vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_FP_DATA] =
412                         sregs->u.e.ivor_high[1];
413                 vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_FP_ROUND] =
414                         sregs->u.e.ivor_high[2];
415         }
416
417         if (sregs->u.e.features & KVM_SREGS_E_PM) {
418                 vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_PERFORMANCE_MONITOR] =
419                         sregs->u.e.ivor_high[3];
420         }
421
422         return kvmppc_set_sregs_ivor(vcpu, sregs);
423 }
424
425 static int kvmppc_get_one_reg_e500(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 id,
426                                    union kvmppc_one_reg *val)
427 {
428         int r = kvmppc_get_one_reg_e500_tlb(vcpu, id, val);
429         return r;
430 }
431
432 static int kvmppc_set_one_reg_e500(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 id,
433                                    union kvmppc_one_reg *val)
434 {
435         int r = kvmppc_get_one_reg_e500_tlb(vcpu, id, val);
436         return r;
437 }
438
439 static struct kvm_vcpu *kvmppc_core_vcpu_create_e500(struct kvm *kvm,
440                                                      unsigned int id)
441 {
442         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500;
443         struct kvm_vcpu *vcpu;
444         int err;
445
446         vcpu_e500 = kmem_cache_zalloc(kvm_vcpu_cache, GFP_KERNEL);
447         if (!vcpu_e500) {
448                 err = -ENOMEM;
449                 goto out;
450         }
451
452         vcpu = &vcpu_e500->vcpu;
453         err = kvm_vcpu_init(vcpu, kvm, id);
454         if (err)
455                 goto free_vcpu;
456
457         if (kvmppc_e500_id_table_alloc(vcpu_e500) == NULL) {
458                 err = -ENOMEM;
459                 goto uninit_vcpu;
460         }
461
462         err = kvmppc_e500_tlb_init(vcpu_e500);
463         if (err)
464                 goto uninit_id;
465
466         vcpu->arch.shared = (void*)__get_free_page(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
467         if (!vcpu->arch.shared) {
468                 err = -ENOMEM;
469                 goto uninit_tlb;
470         }
471
472         return vcpu;
473
474 uninit_tlb:
475         kvmppc_e500_tlb_uninit(vcpu_e500);
476 uninit_id:
477         kvmppc_e500_id_table_free(vcpu_e500);
478 uninit_vcpu:
479         kvm_vcpu_uninit(vcpu);
480 free_vcpu:
481         kmem_cache_free(kvm_vcpu_cache, vcpu_e500);
482 out:
483         return ERR_PTR(err);
484 }
485
486 static void kvmppc_core_vcpu_free_e500(struct kvm_vcpu *vcpu)
487 {
488         struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
489
490         free_page((unsigned long)vcpu->arch.shared);
491         kvmppc_e500_tlb_uninit(vcpu_e500);
492         kvmppc_e500_id_table_free(vcpu_e500);
493         kvm_vcpu_uninit(vcpu);
494         kmem_cache_free(kvm_vcpu_cache, vcpu_e500);
495 }
496
497 static int kvmppc_core_init_vm_e500(struct kvm *kvm)
498 {
499         return 0;
500 }
501
502 static void kvmppc_core_destroy_vm_e500(struct kvm *kvm)
503 {
504 }
505
506 static struct kvmppc_ops kvm_ops_e500 = {
507         .get_sregs = kvmppc_core_get_sregs_e500,
508         .set_sregs = kvmppc_core_set_sregs_e500,
509         .get_one_reg = kvmppc_get_one_reg_e500,
510         .set_one_reg = kvmppc_set_one_reg_e500,
511         .vcpu_load   = kvmppc_core_vcpu_load_e500,
512         .vcpu_put    = kvmppc_core_vcpu_put_e500,
513         .vcpu_create = kvmppc_core_vcpu_create_e500,
514         .vcpu_free   = kvmppc_core_vcpu_free_e500,
515         .mmu_destroy  = kvmppc_mmu_destroy_e500,
516         .init_vm = kvmppc_core_init_vm_e500,
517         .destroy_vm = kvmppc_core_destroy_vm_e500,
518         .emulate_op = kvmppc_core_emulate_op_e500,
519         .emulate_mtspr = kvmppc_core_emulate_mtspr_e500,
520         .emulate_mfspr = kvmppc_core_emulate_mfspr_e500,
521 };
522
523 static int __init kvmppc_e500_init(void)
524 {
525         int r, i;
526         unsigned long ivor[3];
527         /* Process remaining handlers above the generic first 16 */
528         unsigned long *handler = &kvmppc_booke_handler_addr[16];
529         unsigned long handler_len;
530         unsigned long max_ivor = 0;
531
532         r = kvmppc_core_check_processor_compat();
533         if (r)
534                 goto err_out;
535
536         r = kvmppc_booke_init();
537         if (r)
538                 goto err_out;
539
540         /* copy extra E500 exception handlers */
541         ivor[0] = mfspr(SPRN_IVOR32);
542         ivor[1] = mfspr(SPRN_IVOR33);
543         ivor[2] = mfspr(SPRN_IVOR34);
544         for (i = 0; i < 3; i++) {
545                 if (ivor[i] > ivor[max_ivor])
546                         max_ivor = i;
547
548                 handler_len = handler[i + 1] - handler[i];
549                 memcpy((void *)kvmppc_booke_handlers + ivor[i],
550                        (void *)handler[i], handler_len);
551         }
552         handler_len = handler[max_ivor + 1] - handler[max_ivor];
553         flush_icache_range(kvmppc_booke_handlers, kvmppc_booke_handlers +
554                            ivor[max_ivor] + handler_len);
555
556         r = kvm_init(NULL, sizeof(struct kvmppc_vcpu_e500), 0, THIS_MODULE);
557         if (r)
558                 goto err_out;
559         kvm_ops_e500.owner = THIS_MODULE;
560         kvmppc_pr_ops = &kvm_ops_e500;
561
562 err_out:
563         return r;
564 }
565
566 static void __exit kvmppc_e500_exit(void)
567 {
568         kvmppc_pr_ops = NULL;
569         kvmppc_booke_exit();
570 }
571
572 module_init(kvmppc_e500_init);
573 module_exit(kvmppc_e500_exit);
574 MODULE_ALIAS_MISCDEV(KVM_MINOR);
575 MODULE_ALIAS("devname:kvm");