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 #include <linux/irq.h>
  21
  22 #include <linux/kvm.h>
  23 #include <linux/kvm_para.h>
  24 #include <linux/kvm_types.h>
  25 #include <linux/perf_event.h>
  26 #include <linux/pvclock_gtod.h>
  27 #include <linux/clocksource.h>
  28 #include <linux/irqbypass.h>
  29 #include <linux/hyperv.h>
  30
  31 #include <asm/apic.h>
  32 #include <asm/pvclock-abi.h>
  33 #include <asm/desc.h>
  34 #include <asm/mtrr.h>
  35 #include <asm/msr-index.h>
  36 #include <asm/asm.h>
  37 #include <asm/kvm_page_track.h>
  38 #include <asm/hyperv-tlfs.h>
  39
  40 #define KVM_MAX_VCPUS 288
  41 #define KVM_SOFT_MAX_VCPUS 240
  42 #define KVM_MAX_VCPU_ID 1023
  43 #define KVM_USER_MEM_SLOTS 509
  44 /* memory slots that are not exposed to userspace */
  45 #define KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS 3
  46 #define KVM_MEM_SLOTS_NUM (KVM_USER_MEM_SLOTS + KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS)
  47
  48 #define KVM_HALT_POLL_NS_DEFAULT 200000
  49
  50 #define KVM_IRQCHIP_NUM_PINS  KVM_IOAPIC_NUM_PINS
  51
  52 /* x86-specific vcpu->requests bit members */
  53 #define KVM_REQ_MIGRATE_TIMER           KVM_ARCH_REQ(0)
  54 #define KVM_REQ_REPORT_TPR_ACCESS       KVM_ARCH_REQ(1)
  55 #define KVM_REQ_TRIPLE_FAULT            KVM_ARCH_REQ(2)
  56 #define KVM_REQ_MMU_SYNC                KVM_ARCH_REQ(3)
  57 #define KVM_REQ_CLOCK_UPDATE            KVM_ARCH_REQ(4)
  58 #define KVM_REQ_LOAD_CR3                KVM_ARCH_REQ(5)
  59 #define KVM_REQ_EVENT                   KVM_ARCH_REQ(6)
  60 #define KVM_REQ_APF_HALT                KVM_ARCH_REQ(7)
  61 #define KVM_REQ_STEAL_UPDATE            KVM_ARCH_REQ(8)
  62 #define KVM_REQ_NMI                     KVM_ARCH_REQ(9)
  63 #define KVM_REQ_PMU                     KVM_ARCH_REQ(10)
  64 #define KVM_REQ_PMI                     KVM_ARCH_REQ(11)
  65 #define KVM_REQ_SMI                     KVM_ARCH_REQ(12)
  66 #define KVM_REQ_MASTERCLOCK_UPDATE      KVM_ARCH_REQ(13)
  67 #define KVM_REQ_MCLOCK_INPROGRESS \
  68         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(14, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
  69 #define KVM_REQ_SCAN_IOAPIC \
  70         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(15, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
  71 #define KVM_REQ_GLOBAL_CLOCK_UPDATE     KVM_ARCH_REQ(16)
  72 #define KVM_REQ_APIC_PAGE_RELOAD \
  73         KVM_ARCH_REQ_FLAGS(17, KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
  74 #define KVM_REQ_HV_CRASH                KVM_ARCH_REQ(18)
  75 #define KVM_REQ_IOAPIC_EOI_EXIT         KVM_ARCH_REQ(19)
  76 #define KVM_REQ_HV_RESET                KVM_ARCH_REQ(20)
  77 #define KVM_REQ_HV_EXIT                 KVM_ARCH_REQ(21)
  78 #define KVM_REQ_HV_STIMER               KVM_ARCH_REQ(22)
  79 #define KVM_REQ_LOAD_EOI_EXITMAP        KVM_ARCH_REQ(23)
  80 #define KVM_REQ_GET_VMCS12_PAGES        KVM_ARCH_REQ(24)
  81
  82 #define CR0_RESERVED_BITS                                               \
  83         (~(unsigned long)(X86_CR0_PE | X86_CR0_MP | X86_CR0_EM | X86_CR0_TS \
  84                           | X86_CR0_ET | X86_CR0_NE | X86_CR0_WP | X86_CR0_AM \
  85                           | X86_CR0_NW | X86_CR0_CD | X86_CR0_PG))
  86
  87 #define CR4_RESERVED_BITS                                               \
  88         (~(unsigned long)(X86_CR4_VME | X86_CR4_PVI | X86_CR4_TSD | X86_CR4_DE\
  89                           | X86_CR4_PSE | X86_CR4_PAE | X86_CR4_MCE     \
  90                           | X86_CR4_PGE | X86_CR4_PCE | X86_CR4_OSFXSR | X86_CR4_PCIDE \
  91                           | X86_CR4_OSXSAVE | X86_CR4_SMEP | X86_CR4_FSGSBASE \
  92                           | X86_CR4_OSXMMEXCPT | X86_CR4_LA57 | X86_CR4_VMXE \
  93                           | X86_CR4_SMAP | X86_CR4_PKE | X86_CR4_UMIP))
  94
  95 #define CR8_RESERVED_BITS (~(unsigned long)X86_CR8_TPR)
  96
  97
  98
  99 #define INVALID_PAGE (~(hpa_t)0)
 100 #define VALID_PAGE(x) ((x) != INVALID_PAGE)
 101
 102 #define UNMAPPED_GVA (~(gpa_t)0)
 103
 104 /* KVM Hugepage definitions for x86 */
 105 #define KVM_NR_PAGE_SIZES       3
 106 #define KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x)  (((x) - 1) * 9)
 107 #define KVM_HPAGE_SHIFT(x)      (PAGE_SHIFT + KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x))
 108 #define KVM_HPAGE_SIZE(x)       (1UL << KVM_HPAGE_SHIFT(x))
 109 #define KVM_HPAGE_MASK(x)       (~(KVM_HPAGE_SIZE(x) - 1))
 110 #define KVM_PAGES_PER_HPAGE(x)  (KVM_HPAGE_SIZE(x) / PAGE_SIZE)
 111
 112 static inline gfn_t gfn_to_index(gfn_t gfn, gfn_t base_gfn, int level)
 113 {
 114         /* KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(PT_PAGE_TABLE_LEVEL) must be 0. */
 115         return (gfn >> KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(level)) -
 116                 (base_gfn >> KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(level));
 117 }
 118
 119 #define KVM_PERMILLE_MMU_PAGES 20
 120 #define KVM_MIN_ALLOC_MMU_PAGES 64UL
 121 #define KVM_MMU_HASH_SHIFT 12
 122 #define KVM_NUM_MMU_PAGES (1 << KVM_MMU_HASH_SHIFT)
 123 #define KVM_MIN_FREE_MMU_PAGES 5
 124 #define KVM_REFILL_PAGES 25
 125 #define KVM_MAX_CPUID_ENTRIES 80
 126 #define KVM_NR_FIXED_MTRR_REGION 88
 127 #define KVM_NR_VAR_MTRR 8
 128
 129 #define ASYNC_PF_PER_VCPU 64
 130
 131 enum kvm_reg {
 132         VCPU_REGS_RAX = 0,
 133         VCPU_REGS_RCX = 1,
 134         VCPU_REGS_RDX = 2,
 135         VCPU_REGS_RBX = 3,
 136         VCPU_REGS_RSP = 4,
 137         VCPU_REGS_RBP = 5,
 138         VCPU_REGS_RSI = 6,
 139         VCPU_REGS_RDI = 7,
 140 #ifdef CONFIG_X86_64
 141         VCPU_REGS_R8 = 8,
 142         VCPU_REGS_R9 = 9,
 143         VCPU_REGS_R10 = 10,
 144         VCPU_REGS_R11 = 11,
 145         VCPU_REGS_R12 = 12,
 146         VCPU_REGS_R13 = 13,
 147         VCPU_REGS_R14 = 14,
 148         VCPU_REGS_R15 = 15,
 149 #endif
 150         VCPU_REGS_RIP,
 151         NR_VCPU_REGS
 152 };
 153
 154 enum kvm_reg_ex {
 155         VCPU_EXREG_PDPTR = NR_VCPU_REGS,
 156         VCPU_EXREG_CR3,
 157         VCPU_EXREG_RFLAGS,
 158         VCPU_EXREG_SEGMENTS,
 159 };
 160
 161 enum {
 162         VCPU_SREG_ES,
 163         VCPU_SREG_CS,
 164         VCPU_SREG_SS,
 165         VCPU_SREG_DS,
 166         VCPU_SREG_FS,
 167         VCPU_SREG_GS,
 168         VCPU_SREG_TR,
 169         VCPU_SREG_LDTR,
 170 };
 171
 172 #include <asm/kvm_emulate.h>
 173
 174 #define KVM_NR_MEM_OBJS 40
 175
 176 #define KVM_NR_DB_REGS  4
 177
 178 #define DR6_BD          (1 << 13)
 179 #define DR6_BS          (1 << 14)
 180 #define DR6_BT          (1 << 15)
 181 #define DR6_RTM         (1 << 16)
 182 #define DR6_FIXED_1     0xfffe0ff0
 183 #define DR6_INIT        0xffff0ff0
 184 #define DR6_VOLATILE    0x0001e00f
 185
 186 #define DR7_BP_EN_MASK  0x000000ff
 187 #define DR7_GE          (1 << 9)
 188 #define DR7_GD          (1 << 13)
 189 #define DR7_FIXED_1     0x00000400
 190 #define DR7_VOLATILE    0xffff2bff
 191
 192 #define PFERR_PRESENT_BIT 0
 193 #define PFERR_WRITE_BIT 1
 194 #define PFERR_USER_BIT 2
 195 #define PFERR_RSVD_BIT 3
 196 #define PFERR_FETCH_BIT 4
 197 #define PFERR_PK_BIT 5
 198 #define PFERR_GUEST_FINAL_BIT 32
 199 #define PFERR_GUEST_PAGE_BIT 33
 200
 201 #define PFERR_PRESENT_MASK (1U << PFERR_PRESENT_BIT)
 202 #define PFERR_WRITE_MASK (1U << PFERR_WRITE_BIT)
 203 #define PFERR_USER_MASK (1U << PFERR_USER_BIT)
 204 #define PFERR_RSVD_MASK (1U << PFERR_RSVD_BIT)
 205 #define PFERR_FETCH_MASK (1U << PFERR_FETCH_BIT)
 206 #define PFERR_PK_MASK (1U << PFERR_PK_BIT)
 207 #define PFERR_GUEST_FINAL_MASK (1ULL << PFERR_GUEST_FINAL_BIT)
 208 #define PFERR_GUEST_PAGE_MASK (1ULL << PFERR_GUEST_PAGE_BIT)
 209
 210 #define PFERR_NESTED_GUEST_PAGE (PFERR_GUEST_PAGE_MASK |        \
 211                                  PFERR_WRITE_MASK |             \
 212                                  PFERR_PRESENT_MASK)
 213
 214 /*
 215  * The mask used to denote special SPTEs, which can be either MMIO SPTEs or
 216  * Access Tracking SPTEs. We use bit 62 instead of bit 63 to avoid conflicting
 217  * with the SVE bit in EPT PTEs.
 218  */
 219 #define SPTE_SPECIAL_MASK (1ULL << 62)
 220
 221 /* apic attention bits */
 222 #define KVM_APIC_CHECK_VAPIC    0
 223 /*
 224  * The following bit is set with PV-EOI, unset on EOI.
 225  * We detect PV-EOI changes by guest by comparing
 226  * this bit with PV-EOI in guest memory.
 227  * See the implementation in apic_update_pv_eoi.
 228  */
 229 #define KVM_APIC_PV_EOI_PENDING 1
 230
 231 struct kvm_kernel_irq_routing_entry;
 232
 233 /*
 234  * We don't want allocation failures within the mmu code, so we preallocate
 235  * enough memory for a single page fault in a cache.
 236  */
 237 struct kvm_mmu_memory_cache {
 238         int nobjs;
 239         void *objects[KVM_NR_MEM_OBJS];
 240 };
 241
 242 /*
 243  * the pages used as guest page table on soft mmu are tracked by
 244  * kvm_memory_slot.arch.gfn_track which is 16 bits, so the role bits used
 245  * by indirect shadow page can not be more than 15 bits.
 246  *
 247  * Currently, we used 14 bits that are @level, @cr4_pae, @quadrant, @access,
 248  * @nxe, @cr0_wp, @smep_andnot_wp and @smap_andnot_wp.
 249  */
 250 union kvm_mmu_page_role {
 251         unsigned word;
 252         struct {
 253                 unsigned level:4;
 254                 unsigned cr4_pae:1;
 255                 unsigned quadrant:2;
 256                 unsigned direct:1;
 257                 unsigned access:3;
 258                 unsigned invalid:1;
 259                 unsigned nxe:1;
 260                 unsigned cr0_wp:1;
 261                 unsigned smep_andnot_wp:1;
 262                 unsigned smap_andnot_wp:1;
 263                 unsigned ad_disabled:1;
 264                 unsigned guest_mode:1;
 265                 unsigned :6;
 266
 267                 /*
 268                  * This is left at the top of the word so that
 269                  * kvm_memslots_for_spte_role can extract it with a
 270                  * simple shift.  While there is room, give it a whole
 271                  * byte so it is also faster to load it from memory.
 272                  */
 273                 unsigned smm:8;
 274         };
 275 };
 276
 277 struct kvm_rmap_head {
 278         unsigned long val;
 279 };
 280
 281 struct kvm_mmu_page {
 282         struct list_head link;
 283         struct hlist_node hash_link;
 284         struct list_head lpage_disallowed_link;
 285
 286         /*
 287          * The following two entries are used to key the shadow page in the
 288          * hash table.
 289          */
 290         gfn_t gfn;
 291         union kvm_mmu_page_role role;
 292
 293         u64 *spt;
 294         /* hold the gfn of each spte inside spt */
 295         gfn_t *gfns;
 296         bool unsync;
 297         bool lpage_disallowed; /* Can't be replaced by an equiv large page */
 298         int root_count;          /* Currently serving as active root */
 299         unsigned int unsync_children;
 300         struct kvm_rmap_head parent_ptes; /* rmap pointers to parent sptes */
 301
 302         /* The page is obsolete if mmu_valid_gen != kvm->arch.mmu_valid_gen.  */
 303         unsigned long mmu_valid_gen;
 304
 305         DECLARE_BITMAP(unsync_child_bitmap, 512);
 306
 307 #ifdef CONFIG_X86_32
 308         /*
 309          * Used out of the mmu-lock to avoid reading spte values while an
 310          * update is in progress; see the comments in __get_spte_lockless().
 311          */
 312         int clear_spte_count;
 313 #endif
 314
 315         /* Number of writes since the last time traversal visited this page.  */
 316         atomic_t write_flooding_count;
 317 };
 318
 319 struct kvm_pio_request {
 320         unsigned long linear_rip;
 321         unsigned long count;
 322         int in;
 323         int port;
 324         int size;
 325 };
 326
 327 #define PT64_ROOT_MAX_LEVEL 5
 328
 329 struct rsvd_bits_validate {
 330         u64 rsvd_bits_mask[2][PT64_ROOT_MAX_LEVEL];
 331         u64 bad_mt_xwr;
 332 };
 333
 334 struct kvm_mmu_root_info {
 335         gpa_t cr3;
 336         hpa_t hpa;
 337 };
 338
 339 #define KVM_MMU_ROOT_INFO_INVALID \
 340         ((struct kvm_mmu_root_info) { .cr3 = INVALID_PAGE, .hpa = INVALID_PAGE })
 341
 342 #define KVM_MMU_NUM_PREV_ROOTS 3
 343
 344 /*
 345  * x86 supports 4 paging modes (5-level 64-bit, 4-level 64-bit, 3-level 32-bit,
 346  * and 2-level 32-bit).  The kvm_mmu structure abstracts the details of the
 347  * current mmu mode.
 348  */
 349 struct kvm_mmu {
 350         void (*set_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long root);
 351         unsigned long (*get_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 352         u64 (*get_pdptr)(struct kvm_vcpu *vcpu, int index);
 353         int (*page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t cr2_or_gpa, u32 err,
 354                           bool prefault);
 355         void (*inject_page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 356                                   struct x86_exception *fault);
 357         gpa_t (*gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gva_or_gpa,
 358                             u32 access, struct x86_exception *exception);
 359         gpa_t (*translate_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access,
 360                                struct x86_exception *exception);
 361         int (*sync_page)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 362                          struct kvm_mmu_page *sp);
 363         void (*invlpg)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, hpa_t root_hpa);
 364         void (*update_pte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp,
 365                            u64 *spte, const void *pte);
 366         hpa_t root_hpa;
 367         union kvm_mmu_page_role base_role;
 368         u8 root_level;
 369         u8 shadow_root_level;
 370         u8 ept_ad;
 371         bool direct_map;
 372         struct kvm_mmu_root_info prev_roots[KVM_MMU_NUM_PREV_ROOTS];
 373
 374         /*
 375          * Bitmap; bit set = permission fault
 376          * Byte index: page fault error code [4:1]
 377          * Bit index: pte permissions in ACC_* format
 378          */
 379         u8 permissions[16];
 380
 381         /*
 382         * The pkru_mask indicates if protection key checks are needed.  It
 383         * consists of 16 domains indexed by page fault error code bits [4:1],
 384         * with PFEC.RSVD replaced by ACC_USER_MASK from the page tables.
 385         * Each domain has 2 bits which are ANDed with AD and WD from PKRU.
 386         */
 387         u32 pkru_mask;
 388
 389         u64 *pae_root;
 390         u64 *lm_root;
 391
 392         /*
 393          * check zero bits on shadow page table entries, these
 394          * bits include not only hardware reserved bits but also
 395          * the bits spte never used.
 396          */
 397         struct rsvd_bits_validate shadow_zero_check;
 398
 399         struct rsvd_bits_validate guest_rsvd_check;
 400
 401         /* Can have large pages at levels 2..last_nonleaf_level-1. */
 402         u8 last_nonleaf_level;
 403
 404         bool nx;
 405
 406         u64 pdptrs[4]; /* pae */
 407 };
 408
 409 enum pmc_type {
 410         KVM_PMC_GP = 0,
 411         KVM_PMC_FIXED,
 412 };
 413
 414 struct kvm_pmc {
 415         enum pmc_type type;
 416         u8 idx;
 417         u64 counter;
 418         u64 eventsel;
 419         struct perf_event *perf_event;
 420         struct kvm_vcpu *vcpu;
 421 };
 422
 423 struct kvm_pmu {
 424         unsigned nr_arch_gp_counters;
 425         unsigned nr_arch_fixed_counters;
 426         unsigned available_event_types;
 427         u64 fixed_ctr_ctrl;
 428         u64 global_ctrl;
 429         u64 global_status;
 430         u64 global_ovf_ctrl;
 431         u64 counter_bitmask[2];
 432         u64 global_ctrl_mask;
 433         u64 reserved_bits;
 434         u8 version;
 435         struct kvm_pmc gp_counters[INTEL_PMC_MAX_GENERIC];
 436         struct kvm_pmc fixed_counters[INTEL_PMC_MAX_FIXED];
 437         struct irq_work irq_work;
 438         u64 reprogram_pmi;
 439 };
 440
 441 struct kvm_pmu_ops;
 442
 443 enum {
 444         KVM_DEBUGREG_BP_ENABLED = 1,
 445         KVM_DEBUGREG_WONT_EXIT = 2,
 446         KVM_DEBUGREG_RELOAD = 4,
 447 };
 448
 449 struct kvm_mtrr_range {
 450         u64 base;
 451         u64 mask;
 452         struct list_head node;
 453 };
 454
 455 struct kvm_mtrr {
 456         struct kvm_mtrr_range var_ranges[KVM_NR_VAR_MTRR];
 457         mtrr_type fixed_ranges[KVM_NR_FIXED_MTRR_REGION];
 458         u64 deftype;
 459
 460         struct list_head head;
 461 };
 462
 463 /* Hyper-V SynIC timer */
 464 struct kvm_vcpu_hv_stimer {
 465         struct hrtimer timer;
 466         int index;
 467         u64 config;
 468         u64 count;
 469         u64 exp_time;
 470         struct hv_message msg;
 471         bool msg_pending;
 472 };
 473
 474 /* Hyper-V synthetic interrupt controller (SynIC)*/
 475 struct kvm_vcpu_hv_synic {
 476         u64 version;
 477         u64 control;
 478         u64 msg_page;
 479         u64 evt_page;
 480         atomic64_t sint[HV_SYNIC_SINT_COUNT];
 481         atomic_t sint_to_gsi[HV_SYNIC_SINT_COUNT];
 482         DECLARE_BITMAP(auto_eoi_bitmap, 256);
 483         DECLARE_BITMAP(vec_bitmap, 256);
 484         bool active;
 485         bool dont_zero_synic_pages;
 486 };
 487
 488 /* Hyper-V per vcpu emulation context */
 489 struct kvm_vcpu_hv {
 490         u32 vp_index;
 491         u64 hv_vapic;
 492         s64 runtime_offset;
 493         struct kvm_vcpu_hv_synic synic;
 494         struct kvm_hyperv_exit exit;
 495         struct kvm_vcpu_hv_stimer stimer[HV_SYNIC_STIMER_COUNT];
 496         DECLARE_BITMAP(stimer_pending_bitmap, HV_SYNIC_STIMER_COUNT);
 497         cpumask_t tlb_lush;
 498 };
 499
 500 struct kvm_vcpu_arch {
 501         /*
 502          * rip and regs accesses must go through
 503          * kvm_{register,rip}_{read,write} functions.
 504          */
 505         unsigned long regs[NR_VCPU_REGS];
 506         u32 regs_avail;
 507         u32 regs_dirty;
 508
 509         unsigned long cr0;
 510         unsigned long cr0_guest_owned_bits;
 511         unsigned long cr2;
 512         unsigned long cr3;
 513         unsigned long cr4;
 514         unsigned long cr4_guest_owned_bits;
 515         unsigned long cr8;
 516         u32 pkru;
 517         u32 hflags;
 518         u64 efer;
 519         u64 apic_base;
 520         struct kvm_lapic *apic;    /* kernel irqchip context */
 521         bool apicv_active;
 522         bool load_eoi_exitmap_pending;
 523         DECLARE_BITMAP(ioapic_handled_vectors, 256);
 524         unsigned long apic_attention;
 525         int32_t apic_arb_prio;
 526         int mp_state;
 527         u64 ia32_misc_enable_msr;
 528         u64 smbase;
 529         u64 smi_count;
 530         bool tpr_access_reporting;
 531         u64 ia32_xss;
 532         u64 microcode_version;
 533         u64 arch_capabilities;
 534
 535         /*
 536          * Paging state of the vcpu
 537          *
 538          * If the vcpu runs in guest mode with two level paging this still saves
 539          * the paging mode of the l1 guest. This context is always used to
 540          * handle faults.
 541          */
 542         struct kvm_mmu mmu;
 543
 544         /*
 545          * Paging state of an L2 guest (used for nested npt)
 546          *
 547          * This context will save all necessary information to walk page tables
 548          * of the an L2 guest. This context is only initialized for page table
 549          * walking and not for faulting since we never handle l2 page faults on
 550          * the host.
 551          */
 552         struct kvm_mmu nested_mmu;
 553
 554         /*
 555          * Pointer to the mmu context currently used for
 556          * gva_to_gpa translations.
 557          */
 558         struct kvm_mmu *walk_mmu;
 559
 560         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_pte_list_desc_cache;
 561         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_page_cache;
 562         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_page_header_cache;
 563
 564         /*
 565          * QEMU userspace and the guest each have their own FPU state.
 566          * In vcpu_run, we switch between the user and guest FPU contexts.
 567          * While running a VCPU, the VCPU thread will have the guest FPU
 568          * context.
 569          *
 570          * Note that while the PKRU state lives inside the fpu registers,
 571          * it is switched out separately at VMENTER and VMEXIT time. The
 572          * "guest_fpu" state here contains the guest FPU context, with the
 573          * host PRKU bits.
 574          */
 575         struct fpu user_fpu;
 576         struct fpu guest_fpu;
 577
 578         u64 xcr0;
 579         u64 guest_supported_xcr0;
 580         u32 guest_xstate_size;
 581
 582         struct kvm_pio_request pio;
 583         void *pio_data;
 584
 585         u8 event_exit_inst_len;
 586
 587         struct kvm_queued_exception {
 588                 bool pending;
 589                 bool injected;
 590                 bool has_error_code;
 591                 u8 nr;
 592                 u32 error_code;
 593                 u8 nested_apf;
 594         } exception;
 595
 596         struct kvm_queued_interrupt {
 597                 bool injected;
 598                 bool soft;
 599                 u8 nr;
 600         } interrupt;
 601
 602         int halt_request; /* real mode on Intel only */
 603
 604         int cpuid_nent;
 605         struct kvm_cpuid_entry2 cpuid_entries[KVM_MAX_CPUID_ENTRIES];
 606
 607         int maxphyaddr;
 608
 609         /* emulate context */
 610
 611         struct x86_emulate_ctxt emulate_ctxt;
 612         bool emulate_regs_need_sync_to_vcpu;
 613         bool emulate_regs_need_sync_from_vcpu;
 614         int (*complete_userspace_io)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 615
 616         gpa_t time;
 617         struct pvclock_vcpu_time_info hv_clock;
 618         unsigned int hw_tsc_khz;
 619         struct gfn_to_hva_cache pv_time;
 620         bool pv_time_enabled;
 621         /* set guest stopped flag in pvclock flags field */
 622         bool pvclock_set_guest_stopped_request;
 623
 624         struct {
 625                 u8 preempted;
 626                 u64 msr_val;
 627                 u64 last_steal;
 628                 struct gfn_to_pfn_cache cache;
 629         } st;
 630
 631         u64 tsc_offset;
 632         u64 last_guest_tsc;
 633         u64 last_host_tsc;
 634         u64 tsc_offset_adjustment;
 635         u64 this_tsc_nsec;
 636         u64 this_tsc_write;
 637         u64 this_tsc_generation;
 638         bool tsc_catchup;
 639         bool tsc_always_catchup;
 640         s8 virtual_tsc_shift;
 641         u32 virtual_tsc_mult;
 642         u32 virtual_tsc_khz;
 643         s64 ia32_tsc_adjust_msr;
 644         u64 tsc_scaling_ratio;
 645
 646         atomic_t nmi_queued;  /* unprocessed asynchronous NMIs */
 647         unsigned nmi_pending; /* NMI queued after currently running handler */
 648         bool nmi_injected;    /* Trying to inject an NMI this entry */
 649         bool smi_pending;    /* SMI queued after currently running handler */
 650
 651         struct kvm_mtrr mtrr_state;
 652         u64 pat;
 653
 654         unsigned switch_db_regs;
 655         unsigned long db[KVM_NR_DB_REGS];
 656         unsigned long dr6;
 657         unsigned long dr7;
 658         unsigned long eff_db[KVM_NR_DB_REGS];
 659         unsigned long guest_debug_dr7;
 660         u64 msr_platform_info;
 661         u64 msr_misc_features_enables;
 662
 663         u64 mcg_cap;
 664         u64 mcg_status;
 665         u64 mcg_ctl;
 666         u64 mcg_ext_ctl;
 667         u64 *mce_banks;
 668
 669         /* Cache MMIO info */
 670         u64 mmio_gva;
 671         unsigned access;
 672         gfn_t mmio_gfn;
 673         u64 mmio_gen;
 674
 675         struct kvm_pmu pmu;
 676
 677         /* used for guest single stepping over the given code position */
 678         unsigned long singlestep_rip;
 679
 680         struct kvm_vcpu_hv hyperv;
 681
 682         cpumask_var_t wbinvd_dirty_mask;
 683
 684         unsigned long last_retry_eip;
 685         unsigned long last_retry_addr;
 686
 687         struct {
 688                 bool halted;
 689                 gfn_t gfns[roundup_pow_of_two(ASYNC_PF_PER_VCPU)];
 690                 struct gfn_to_hva_cache data;
 691                 u64 msr_val;
 692                 u32 id;
 693                 bool send_user_only;
 694                 u32 host_apf_reason;
 695                 unsigned long nested_apf_token;
 696                 bool delivery_as_pf_vmexit;
 697         } apf;
 698
 699         /* OSVW MSRs (AMD only) */
 700         struct {
 701                 u64 length;
 702                 u64 status;
 703         } osvw;
 704
 705         struct {
 706                 u64 msr_val;
 707                 struct gfn_to_hva_cache data;
 708         } pv_eoi;
 709
 710         /*
 711          * Indicate whether the access faults on its page table in guest
 712          * which is set when fix page fault and used to detect unhandeable
 713          * instruction.
 714          */
 715         bool write_fault_to_shadow_pgtable;
 716
 717         /* set at EPT violation at this point */
 718         unsigned long exit_qualification;
 719
 720         /* pv related host specific info */
 721         struct {
 722                 bool pv_unhalted;
 723         } pv;
 724
 725         int pending_ioapic_eoi;
 726         int pending_external_vector;
 727
 728         /* GPA available */
 729         bool gpa_available;
 730         gpa_t gpa_val;
 731
 732         /* be preempted when it's in kernel-mode(cpl=0) */
 733         bool preempted_in_kernel;
 734
 735         /* Flush the L1 Data cache for L1TF mitigation on VMENTER */
 736         bool l1tf_flush_l1d;
 737 };
 738
 739 struct kvm_lpage_info {
 740         int disallow_lpage;
 741 };
 742
 743 struct kvm_arch_memory_slot {
 744         struct kvm_rmap_head *rmap[KVM_NR_PAGE_SIZES];
 745         struct kvm_lpage_info *lpage_info[KVM_NR_PAGE_SIZES - 1];
 746         unsigned short *gfn_track[KVM_PAGE_TRACK_MAX];
 747 };
 748
 749 /*
 750  * We use as the mode the number of bits allocated in the LDR for the
 751  * logical processor ID.  It happens that these are all powers of two.
 752  * This makes it is very easy to detect cases where the APICs are
 753  * configured for multiple modes; in that case, we cannot use the map and
 754  * hence cannot use kvm_irq_delivery_to_apic_fast either.
 755  */
 756 #define KVM_APIC_MODE_XAPIC_CLUSTER          4
 757 #define KVM_APIC_MODE_XAPIC_FLAT             8
 758 #define KVM_APIC_MODE_X2APIC                16
 759
 760 struct kvm_apic_map {
 761         struct rcu_head rcu;
 762         u8 mode;
 763         u32 max_apic_id;
 764         union {
 765                 struct kvm_lapic *xapic_flat_map[8];
 766                 struct kvm_lapic *xapic_cluster_map[16][4];
 767         };
 768         struct kvm_lapic *phys_map[];
 769 };
 770
 771 /* Hyper-V emulation context */
 772 struct kvm_hv {
 773         struct mutex hv_lock;
 774         u64 hv_guest_os_id;
 775         u64 hv_hypercall;
 776         u64 hv_tsc_page;
 777
 778         /* Hyper-v based guest crash (NT kernel bugcheck) parameters */
 779         u64 hv_crash_param[HV_X64_MSR_CRASH_PARAMS];
 780         u64 hv_crash_ctl;
 781
 782         HV_REFERENCE_TSC_PAGE tsc_ref;
 783
 784         struct idr conn_to_evt;
 785
 786         u64 hv_reenlightenment_control;
 787         u64 hv_tsc_emulation_control;
 788         u64 hv_tsc_emulation_status;
 789
 790         /* How many vCPUs have VP index != vCPU index */
 791         atomic_t num_mismatched_vp_indexes;
 792 };
 793
 794 enum kvm_irqchip_mode {
 795         KVM_IRQCHIP_NONE,
 796         KVM_IRQCHIP_KERNEL,       /* created with KVM_CREATE_IRQCHIP */
 797         KVM_IRQCHIP_SPLIT,        /* created with KVM_CAP_SPLIT_IRQCHIP */
 798 };
 799
 800 struct kvm_arch {
 801         unsigned long n_used_mmu_pages;
 802         unsigned long n_requested_mmu_pages;
 803         unsigned long n_max_mmu_pages;
 804         unsigned int indirect_shadow_pages;
 805         unsigned long mmu_valid_gen;
 806         struct hlist_head mmu_page_hash[KVM_NUM_MMU_PAGES];
 807         /*
 808          * Hash table of struct kvm_mmu_page.
 809          */
 810         struct list_head active_mmu_pages;
 811         struct list_head zapped_obsolete_pages;
 812         struct list_head lpage_disallowed_mmu_pages;
 813         struct kvm_page_track_notifier_node mmu_sp_tracker;
 814         struct kvm_page_track_notifier_head track_notifier_head;
 815
 816         struct list_head assigned_dev_head;
 817         struct iommu_domain *iommu_domain;
 818         bool iommu_noncoherent;
 819 #define __KVM_HAVE_ARCH_NONCOHERENT_DMA
 820         atomic_t noncoherent_dma_count;
 821 #define __KVM_HAVE_ARCH_ASSIGNED_DEVICE
 822         atomic_t assigned_device_count;
 823         struct kvm_pic *vpic;
 824         struct kvm_ioapic *vioapic;
 825         struct kvm_pit *vpit;
 826         atomic_t vapics_in_nmi_mode;
 827         struct mutex apic_map_lock;
 828         struct kvm_apic_map *apic_map;
 829
 830         bool apic_access_page_done;
 831
 832         gpa_t wall_clock;
 833
 834         bool mwait_in_guest;
 835         bool hlt_in_guest;
 836         bool pause_in_guest;
 837
 838         unsigned long irq_sources_bitmap;
 839         s64 kvmclock_offset;
 840         raw_spinlock_t tsc_write_lock;
 841         u64 last_tsc_nsec;
 842         u64 last_tsc_write;
 843         u32 last_tsc_khz;
 844         u64 cur_tsc_nsec;
 845         u64 cur_tsc_write;
 846         u64 cur_tsc_offset;
 847         u64 cur_tsc_generation;
 848         int nr_vcpus_matched_tsc;
 849
 850         spinlock_t pvclock_gtod_sync_lock;
 851         bool use_master_clock;
 852         u64 master_kernel_ns;
 853         u64 master_cycle_now;
 854         struct delayed_work kvmclock_update_work;
 855         struct delayed_work kvmclock_sync_work;
 856
 857         struct kvm_xen_hvm_config xen_hvm_config;
 858
 859         /* reads protected by irq_srcu, writes by irq_lock */
 860         struct hlist_head mask_notifier_list;
 861
 862         struct kvm_hv hyperv;
 863
 864         #ifdef CONFIG_KVM_MMU_AUDIT
 865         int audit_point;
 866         #endif
 867
 868         bool backwards_tsc_observed;
 869         bool boot_vcpu_runs_old_kvmclock;
 870         u32 bsp_vcpu_id;
 871
 872         u64 disabled_quirks;
 873
 874         enum kvm_irqchip_mode irqchip_mode;
 875         u8 nr_reserved_ioapic_pins;
 876
 877         bool disabled_lapic_found;
 878
 879         bool x2apic_format;
 880         bool x2apic_broadcast_quirk_disabled;
 881
 882         bool guest_can_read_msr_platform_info;
 883
 884         struct task_struct *nx_lpage_recovery_thread;
 885 };
 886
 887 struct kvm_vm_stat {
 888         ulong mmu_shadow_zapped;
 889         ulong mmu_pte_write;
 890         ulong mmu_pte_updated;
 891         ulong mmu_pde_zapped;
 892         ulong mmu_flooded;
 893         ulong mmu_recycled;
 894         ulong mmu_cache_miss;
 895         ulong mmu_unsync;
 896         ulong remote_tlb_flush;
 897         ulong lpages;
 898         ulong nx_lpage_splits;
 899         ulong max_mmu_page_hash_collisions;
 900 };
 901
 902 struct kvm_vcpu_stat {
 903         u64 pf_fixed;
 904         u64 pf_guest;
 905         u64 tlb_flush;
 906         u64 invlpg;
 907
 908         u64 exits;
 909         u64 io_exits;
 910         u64 mmio_exits;
 911         u64 signal_exits;
 912         u64 irq_window_exits;
 913         u64 nmi_window_exits;
 914         u64 l1d_flush;
 915         u64 halt_exits;
 916         u64 halt_successful_poll;
 917         u64 halt_attempted_poll;
 918         u64 halt_poll_invalid;
 919         u64 halt_wakeup;
 920         u64 request_irq_exits;
 921         u64 irq_exits;
 922         u64 host_state_reload;
 923         u64 fpu_reload;
 924         u64 insn_emulation;
 925         u64 insn_emulation_fail;
 926         u64 hypercalls;
 927         u64 irq_injections;
 928         u64 nmi_injections;
 929         u64 req_event;
 930 };
 931
 932 struct x86_instruction_info;
 933
 934 struct msr_data {
 935         bool host_initiated;
 936         u32 index;
 937         u64 data;
 938 };
 939
 940 struct kvm_lapic_irq {
 941         u32 vector;
 942         u16 delivery_mode;
 943         u16 dest_mode;
 944         bool level;
 945         u16 trig_mode;
 946         u32 shorthand;
 947         u32 dest_id;
 948         bool msi_redir_hint;
 949 };
 950
 951 struct kvm_x86_ops {
 952         int (*cpu_has_kvm_support)(void);          /* __init */
 953         int (*disabled_by_bios)(void);             /* __init */
 954         int (*hardware_enable)(void);
 955         void (*hardware_disable)(void);
 956         void (*check_processor_compatibility)(void *rtn);
 957         int (*hardware_setup)(void);               /* __init */
 958         void (*hardware_unsetup)(void);            /* __exit */
 959         bool (*cpu_has_accelerated_tpr)(void);
 960         bool (*has_emulated_msr)(int index);
 961         void (*cpuid_update)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 962
 963         struct kvm *(*vm_alloc)(void);
 964         void (*vm_free)(struct kvm *);
 965         int (*vm_init)(struct kvm *kvm);
 966         void (*vm_destroy)(struct kvm *kvm);
 967
 968         /* Create, but do not attach this VCPU */
 969         struct kvm_vcpu *(*vcpu_create)(struct kvm *kvm, unsigned id);
 970         void (*vcpu_free)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 971         void (*vcpu_reset)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool init_event);
 972
 973         void (*prepare_guest_switch)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 974         void (*vcpu_load)(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu);
 975         void (*vcpu_put)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 976
 977         void (*update_bp_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 978         int (*get_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
 979         int (*set_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
 980         u64 (*get_segment_base)(struct kvm_vcpu *vcpu, int seg);
 981         void (*get_segment)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 982                             struct kvm_segment *var, int seg);
 983         int (*get_cpl)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 984         void (*set_segment)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 985                             struct kvm_segment *var, int seg);
 986         void (*get_cs_db_l_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu, int *db, int *l);
 987         void (*decache_cr0_guest_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 988         void (*decache_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 989         void (*decache_cr4_guest_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 990         void (*set_cr0)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
 991         void (*set_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
 992         int (*set_cr4)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr4);
 993         void (*set_efer)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 efer);
 994         void (*get_idt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 995         void (*set_idt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 996         void (*get_gdt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 997         void (*set_gdt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 998         u64 (*get_dr6)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 999         void (*set_dr6)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long value);
1000         void (*sync_dirty_debug_regs)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1001         void (*set_dr7)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long value);
1002         void (*cache_reg)(struct kvm_vcpu *vcpu, enum kvm_reg reg);
1003         unsigned long (*get_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1004         void (*set_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
1005
1006         void (*tlb_flush)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool invalidate_gpa);
1007         int  (*tlb_remote_flush)(struct kvm *kvm);
1008
1009         /*
1010          * Flush any TLB entries associated with the given GVA.
1011          * Does not need to flush GPA->HPA mappings.
1012          * Can potentially get non-canonical addresses through INVLPGs, which
1013          * the implementation may choose to ignore if appropriate.
1014          */
1015         void (*tlb_flush_gva)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr);
1016
1017         void (*run)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1018         int (*handle_exit)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1019         void (*skip_emulated_instruction)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1020         void (*set_interrupt_shadow)(struct kvm_vcpu *vcpu, int mask);
1021         u32 (*get_interrupt_shadow)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1022         void (*patch_hypercall)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1023                                 unsigned char *hypercall_addr);
1024         void (*set_irq)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1025         void (*set_nmi)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1026         void (*queue_exception)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1027         void (*cancel_injection)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1028         int (*interrupt_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1029         int (*nmi_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1030         bool (*get_nmi_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1031         void (*set_nmi_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool masked);
1032         void (*enable_nmi_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1033         void (*enable_irq_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1034         void (*update_cr8_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu, int tpr, int irr);
1035         bool (*get_enable_apicv)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1036         void (*refresh_apicv_exec_ctrl)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1037         void (*hwapic_irr_update)(struct kvm_vcpu *vcpu, int max_irr);
1038         void (*hwapic_isr_update)(struct kvm_vcpu *vcpu, int isr);
1039         bool (*guest_apic_has_interrupt)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1040         void (*load_eoi_exitmap)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 *eoi_exit_bitmap);
1041         void (*set_virtual_apic_mode)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1042         void (*set_apic_access_page_addr)(struct kvm_vcpu *vcpu, hpa_t hpa);
1043         int (*deliver_posted_interrupt)(struct kvm_vcpu *vcpu, int vector);
1044         int (*sync_pir_to_irr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1045         int (*set_tss_addr)(struct kvm *kvm, unsigned int addr);
1046         int (*set_identity_map_addr)(struct kvm *kvm, u64 ident_addr);
1047         int (*get_tdp_level)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1048         u64 (*get_mt_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn, bool is_mmio);
1049         int (*get_lpage_level)(void);
1050         bool (*rdtscp_supported)(void);
1051         bool (*invpcid_supported)(void);
1052
1053         void (*set_tdp_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
1054
1055         void (*set_supported_cpuid)(u32 func, struct kvm_cpuid_entry2 *entry);
1056
1057         bool (*has_wbinvd_exit)(void);
1058
1059         u64 (*read_l1_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1060         /* Returns actual tsc_offset set in active VMCS */
1061         u64 (*write_l1_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 offset);
1062
1063         void (*get_exit_info)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 *info1, u64 *info2);
1064
1065         int (*check_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1066                                struct x86_instruction_info *info,
1067                                enum x86_intercept_stage stage);
1068         void (*handle_external_intr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1069         bool (*mpx_supported)(void);
1070         bool (*xsaves_supported)(void);
1071         bool (*umip_emulated)(void);
1072
1073         int (*check_nested_events)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1074         void (*request_immediate_exit)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1075
1076         void (*sched_in)(struct kvm_vcpu *kvm, int cpu);
1077
1078         /*
1079          * Arch-specific dirty logging hooks. These hooks are only supposed to
1080          * be valid if the specific arch has hardware-accelerated dirty logging
1081          * mechanism. Currently only for PML on VMX.
1082          *
1083          *  - slot_enable_log_dirty:
1084          *      called when enabling log dirty mode for the slot.
1085          *  - slot_disable_log_dirty:
1086          *      called when disabling log dirty mode for the slot.
1087          *      also called when slot is created with log dirty disabled.
1088          *  - flush_log_dirty:
1089          *      called before reporting dirty_bitmap to userspace.
1090          *  - enable_log_dirty_pt_masked:
1091          *      called when reenabling log dirty for the GFNs in the mask after
1092          *      corresponding bits are cleared in slot->dirty_bitmap.
1093          */
1094         void (*slot_enable_log_dirty)(struct kvm *kvm,
1095                                       struct kvm_memory_slot *slot);
1096         void (*slot_disable_log_dirty)(struct kvm *kvm,
1097                                        struct kvm_memory_slot *slot);
1098         void (*flush_log_dirty)(struct kvm *kvm);
1099         void (*enable_log_dirty_pt_masked)(struct kvm *kvm,
1100                                            struct kvm_memory_slot *slot,
1101                                            gfn_t offset, unsigned long mask);
1102         int (*write_log_dirty)(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t l2_gpa);
1103
1104         /* pmu operations of sub-arch */
1105         const struct kvm_pmu_ops *pmu_ops;
1106
1107         /*
1108          * Architecture specific hooks for vCPU blocking due to
1109          * HLT instruction.
1110          * Returns for .pre_block():
1111          *    - 0 means continue to block the vCPU.
1112          *    - 1 means we cannot block the vCPU since some event
1113          *        happens during this period, such as, 'ON' bit in
1114          *        posted-interrupts descriptor is set.
1115          */
1116         int (*pre_block)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1117         void (*post_block)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1118
1119         void (*vcpu_blocking)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1120         void (*vcpu_unblocking)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1121
1122         int (*update_pi_irte)(struct kvm *kvm, unsigned int host_irq,
1123                               uint32_t guest_irq, bool set);
1124         void (*apicv_post_state_restore)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1125         bool (*dy_apicv_has_pending_interrupt)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1126
1127         int (*set_hv_timer)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 guest_deadline_tsc);
1128         void (*cancel_hv_timer)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1129
1130         void (*setup_mce)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1131
1132         int (*get_nested_state)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1133                                 struct kvm_nested_state __user *user_kvm_nested_state,
1134                                 unsigned user_data_size);
1135         int (*set_nested_state)(struct kvm_vcpu *vcpu,
1136                                 struct kvm_nested_state __user *user_kvm_nested_state,
1137                                 struct kvm_nested_state *kvm_state);
1138         void (*get_vmcs12_pages)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1139
1140         int (*smi_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1141         int (*pre_enter_smm)(struct kvm_vcpu *vcpu, char *smstate);
1142         int (*pre_leave_smm)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 smbase);
1143         int (*enable_smi_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
1144
1145         int (*mem_enc_op)(struct kvm *kvm, void __user *argp);
1146         int (*mem_enc_reg_region)(struct kvm *kvm, struct kvm_enc_region *argp);
1147         int (*mem_enc_unreg_region)(struct kvm *kvm, struct kvm_enc_region *argp);
1148
1149         int (*get_msr_feature)(struct kvm_msr_entry *entry);
1150 };
1151
1152 struct kvm_arch_async_pf {
1153         u32 token;
1154         gfn_t gfn;
1155         unsigned long cr3;
1156         bool direct_map;
1157 };
1158
1159 extern struct kvm_x86_ops *kvm_x86_ops;
1160
1161 #define __KVM_HAVE_ARCH_VM_ALLOC
1162 static inline struct kvm *kvm_arch_alloc_vm(void)
1163 {
1164         return kvm_x86_ops->vm_alloc();
1165 }
1166
1167 static inline void kvm_arch_free_vm(struct kvm *kvm)
1168 {
1169         return kvm_x86_ops->vm_free(kvm);
1170 }
1171
1172 #define __KVM_HAVE_ARCH_FLUSH_REMOTE_TLB
1173 static inline int kvm_arch_flush_remote_tlb(struct kvm *kvm)
1174 {
1175         if (kvm_x86_ops->tlb_remote_flush &&
1176             !kvm_x86_ops->tlb_remote_flush(kvm))
1177                 return 0;
1178         else
1179                 return -ENOTSUPP;
1180 }
1181
1182 int kvm_mmu_module_init(void);
1183 void kvm_mmu_module_exit(void);
1184
1185 void kvm_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
1186 int kvm_mmu_create(struct kvm_vcpu *vcpu);
1187 void kvm_mmu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu);
1188 void kvm_mmu_init_vm(struct kvm *kvm);
1189 void kvm_mmu_uninit_vm(struct kvm *kvm);
1190 void kvm_mmu_set_mask_ptes(u64 user_mask, u64 accessed_mask,
1191                 u64 dirty_mask, u64 nx_mask, u64 x_mask, u64 p_mask,
1192                 u64 acc_track_mask, u64 me_mask);
1193
1194 void kvm_mmu_reset_context(struct kvm_vcpu *vcpu);
1195 void kvm_mmu_slot_remove_write_access(struct kvm *kvm,
1196                                       struct kvm_memory_slot *memslot);
1197 void kvm_mmu_zap_collapsible_sptes(struct kvm *kvm,
1198                                    const struct kvm_memory_slot *memslot);
1199 void kvm_mmu_slot_leaf_clear_dirty(struct kvm *kvm,
1200                                    struct kvm_memory_slot *memslot);
1201 void kvm_mmu_slot_largepage_remove_write_access(struct kvm *kvm,
1202                                         struct kvm_memory_slot *memslot);
1203 void kvm_mmu_slot_set_dirty(struct kvm *kvm,
1204                             struct kvm_memory_slot *memslot);
1205 void kvm_mmu_clear_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
1206                                    struct kvm_memory_slot *slot,
1207                                    gfn_t gfn_offset, unsigned long mask);
1208 void kvm_mmu_zap_all(struct kvm *kvm);
1209 void kvm_mmu_invalidate_mmio_sptes(struct kvm *kvm, u64 gen);
1210 unsigned long kvm_mmu_calculate_mmu_pages(struct kvm *kvm);
1211 void kvm_mmu_change_mmu_pages(struct kvm *kvm, unsigned long kvm_nr_mmu_pages);
1212
1213 int load_pdptrs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu, unsigned long cr3);
1214 bool pdptrs_changed(struct kvm_vcpu *vcpu);
1215
1216 int emulator_write_phys(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa,
1217                           const void *val, int bytes);
1218
1219 struct kvm_irq_mask_notifier {
1220         void (*func)(struct kvm_irq_mask_notifier *kimn, bool masked);
1221         int irq;
1222         struct hlist_node link;
1223 };
1224
1225 void kvm_register_irq_mask_notifier(struct kvm *kvm, int irq,
1226                                     struct kvm_irq_mask_notifier *kimn);
1227 void kvm_unregister_irq_mask_notifier(struct kvm *kvm, int irq,
1228                                       struct kvm_irq_mask_notifier *kimn);
1229 void kvm_fire_mask_notifiers(struct kvm *kvm, unsigned irqchip, unsigned pin,
1230                              bool mask);
1231
1232 extern bool tdp_enabled;
1233
1234 u64 vcpu_tsc_khz(struct kvm_vcpu *vcpu);
1235
1236 /* control of guest tsc rate supported? */
1237 extern bool kvm_has_tsc_control;
1238 /* maximum supported tsc_khz for guests */
1239 extern u32  kvm_max_guest_tsc_khz;
1240 /* number of bits of the fractional part of the TSC scaling ratio */
1241 extern u8   kvm_tsc_scaling_ratio_frac_bits;
1242 /* maximum allowed value of TSC scaling ratio */
1243 extern u64  kvm_max_tsc_scaling_ratio;
1244 /* 1ull << kvm_tsc_scaling_ratio_frac_bits */
1245 extern u64  kvm_default_tsc_scaling_ratio;
1246
1247 extern u64 kvm_mce_cap_supported;
1248
1249 enum emulation_result {
1250         EMULATE_DONE,         /* no further processing */
1251         EMULATE_USER_EXIT,    /* kvm_run ready for userspace exit */
1252         EMULATE_FAIL,         /* can't emulate this instruction */
1253 };
1254
1255 #define EMULTYPE_NO_DECODE          (1 << 0)
1256 #define EMULTYPE_TRAP_UD            (1 << 1)
1257 #define EMULTYPE_SKIP               (1 << 2)
1258 #define EMULTYPE_ALLOW_RETRY        (1 << 3)
1259 #define EMULTYPE_NO_UD_ON_FAIL      (1 << 4)
1260 #define EMULTYPE_VMWARE             (1 << 5)
1261 int kvm_emulate_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu, int emulation_type);
1262 int kvm_emulate_instruction_from_buffer(struct kvm_vcpu *vcpu,
1263                                         void *insn, int insn_len);
1264
1265 void kvm_enable_efer_bits(u64);
1266 bool kvm_valid_efer(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 efer);
1267 int kvm_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
1268 int kvm_set_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
1269
1270 struct x86_emulate_ctxt;
1271
1272 int kvm_fast_pio(struct kvm_vcpu *vcpu, int size, unsigned short port, int in);
1273 int kvm_emulate_cpuid(struct kvm_vcpu *vcpu);
1274 int kvm_emulate_halt(struct kvm_vcpu *vcpu);
1275 int kvm_vcpu_halt(struct kvm_vcpu *vcpu);
1276 int kvm_emulate_wbinvd(struct kvm_vcpu *vcpu);
1277
1278 void kvm_get_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_segment *var, int seg);
1279 int kvm_load_segment_descriptor(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 selector, int seg);
1280 void kvm_vcpu_deliver_sipi_vector(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 vector);
1281
1282 int kvm_task_switch(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 tss_selector, int idt_index,
1283                     int reason, bool has_error_code, u32 error_code);
1284
1285 int kvm_set_cr0(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
1286 int kvm_set_cr3(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
1287 int kvm_set_cr4(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr4);
1288 int kvm_set_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr8);
1289 int kvm_set_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr, unsigned long val);
1290 int kvm_get_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr, unsigned long *val);
1291 unsigned long kvm_get_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu);
1292 void kvm_lmsw(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long msw);
1293 void kvm_get_cs_db_l_bits(struct kvm_vcpu *vcpu, int *db, int *l);
1294 int kvm_set_xcr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 index, u64 xcr);
1295
1296 int kvm_get_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
1297 int kvm_set_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
1298
1299 unsigned long kvm_get_rflags(struct kvm_vcpu *vcpu);
1300 void kvm_set_rflags(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
1301 bool kvm_rdpmc(struct kvm_vcpu *vcpu);
1302
1303 void kvm_queue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr);
1304 void kvm_queue_exception_e(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, u32 error_code);
1305 void kvm_requeue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr);
1306 void kvm_requeue_exception_e(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, u32 error_code);
1307 void kvm_inject_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct x86_exception *fault);
1308 int kvm_read_guest_page_mmu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
1309                             gfn_t gfn, void *data, int offset, int len,
1310                             u32 access);
1311 bool kvm_require_cpl(struct kvm_vcpu *vcpu, int required_cpl);
1312 bool kvm_require_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr);
1313
1314 static inline int __kvm_irq_line_state(unsigned long *irq_state,
1315                                        int irq_source_id, int level)
1316 {
1317         /* Logical OR for level trig interrupt */
1318         if (level)
1319                 __set_bit(irq_source_id, irq_state);
1320         else
1321                 __clear_bit(irq_source_id, irq_state);
1322
1323         return !!(*irq_state);
1324 }
1325
1326 #define KVM_MMU_ROOT_CURRENT            BIT(0)
1327 #define KVM_MMU_ROOT_PREVIOUS(i)        BIT(1+i)
1328 #define KVM_MMU_ROOTS_ALL               (~0UL)
1329
1330 int kvm_pic_set_irq(struct kvm_pic *pic, int irq, int irq_source_id, int level);
1331 void kvm_pic_clear_all(struct kvm_pic *pic, int irq_source_id);
1332
1333 void kvm_inject_nmi(struct kvm_vcpu *vcpu);
1334
1335 int kvm_mmu_unprotect_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
1336 int kvm_mmu_unprotect_page_virt(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
1337 void __kvm_mmu_free_some_pages(struct kvm_vcpu *vcpu);
1338 int kvm_mmu_load(struct kvm_vcpu *vcpu);
1339 void kvm_mmu_unload(struct kvm_vcpu *vcpu);
1340 void kvm_mmu_sync_roots(struct kvm_vcpu *vcpu);
1341 void kvm_mmu_free_roots(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong roots_to_free);
1342 gpa_t translate_nested_gpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access,
1343                            struct x86_exception *exception);
1344 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_read(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
1345                               struct x86_exception *exception);
1346 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_fetch(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
1347                                struct x86_exception *exception);
1348 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_write(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
1349                                struct x86_exception *exception);
1350 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_system(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
1351                                 struct x86_exception *exception);
1352
1353 void kvm_vcpu_deactivate_apicv(struct kvm_vcpu *vcpu);
1354
1355 int kvm_emulate_hypercall(struct kvm_vcpu *vcpu);
1356
1357 int kvm_mmu_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t cr2_or_gpa, u64 error_code,
1358                        void *insn, int insn_len);
1359 void kvm_mmu_invlpg(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
1360 void kvm_mmu_invpcid_gva(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, unsigned long pcid);
1361 void kvm_mmu_new_cr3(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t new_cr3, bool skip_tlb_flush);
1362
1363 void kvm_enable_tdp(void);
1364 void kvm_disable_tdp(void);
1365
1366 static inline gpa_t translate_gpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access,
1367                                   struct x86_exception *exception)
1368 {
1369         return gpa;
1370 }
1371
1372 static inline struct kvm_mmu_page *page_header(hpa_t shadow_page)
1373 {
1374         struct page *page = pfn_to_page(shadow_page >> PAGE_SHIFT);
1375
1376         return (struct kvm_mmu_page *)page_private(page);
1377 }
1378
1379 static inline u16 kvm_read_ldt(void)
1380 {
1381         u16 ldt;
1382         asm("sldt %0" : "=g"(ldt));
1383         return ldt;
1384 }
1385
1386 static inline void kvm_load_ldt(u16 sel)
1387 {
1388         asm("lldt %0" : : "rm"(sel));
1389 }
1390
1391 #ifdef CONFIG_X86_64
1392 static inline unsigned long read_msr(unsigned long msr)
1393 {
1394         u64 value;
1395
1396         rdmsrl(msr, value);
1397         return value;
1398 }
1399 #endif
1400
1401 static inline u32 get_rdx_init_val(void)
1402 {
1403         return 0x600; /* P6 family */
1404 }
1405
1406 static inline void kvm_inject_gp(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 error_code)
1407 {
1408         kvm_queue_exception_e(vcpu, GP_VECTOR, error_code);
1409 }
1410
1411 #define TSS_IOPB_BASE_OFFSET 0x66
1412 #define TSS_BASE_SIZE 0x68
1413 #define TSS_IOPB_SIZE (65536 / 8)
1414 #define TSS_REDIRECTION_SIZE (256 / 8)
1415 #define RMODE_TSS_SIZE                                                  \
1416         (TSS_BASE_SIZE + TSS_REDIRECTION_SIZE + TSS_IOPB_SIZE + 1)
1417
1418 enum {
1419         TASK_SWITCH_CALL = 0,
1420         TASK_SWITCH_IRET = 1,
1421         TASK_SWITCH_JMP = 2,
1422         TASK_SWITCH_GATE = 3,
1423 };
1424
1425 #define HF_GIF_MASK             (1 << 0)
1426 #define HF_HIF_MASK             (1 << 1)
1427 #define HF_VINTR_MASK           (1 << 2)
1428 #define HF_NMI_MASK             (1 << 3)
1429 #define HF_IRET_MASK            (1 << 4)
1430 #define HF_GUEST_MASK           (1 << 5) /* VCPU is in guest-mode */
1431 #define HF_SMM_MASK             (1 << 6)
1432 #define HF_SMM_INSIDE_NMI_MASK  (1 << 7)
1433
1434 #define __KVM_VCPU_MULTIPLE_ADDRESS_SPACE
1435 #define KVM_ADDRESS_SPACE_NUM 2
1436
1437 #define kvm_arch_vcpu_memslots_id(vcpu) ((vcpu)->arch.hflags & HF_SMM_MASK ? 1 : 0)
1438 #define kvm_memslots_for_spte_role(kvm, role) __kvm_memslots(kvm, (role).smm)
1439
1440 asmlinkage void __noreturn kvm_spurious_fault(void);
1441
1442 /*
1443  * Hardware virtualization extension instructions may fault if a
1444  * reboot turns off virtualization while processes are running.
1445  * Usually after catching the fault we just panic; during reboot
1446  * instead the instruction is ignored.
1447  */
1448 #define ____kvm_handle_fault_on_reboot(insn, cleanup_insn)              \
1449         "666: \n\t"                                                     \
1450         insn "\n\t"                                                     \
1451         "jmp    668f \n\t"                                              \
1452         "667: \n\t"                                                     \
1453         "call   kvm_spurious_fault \n\t"                                \
1454         "668: \n\t"                                                     \
1455         ".pushsection .fixup, \"ax\" \n\t"                              \
1456         "700: \n\t"                                                     \
1457         cleanup_insn "\n\t"                                             \
1458         "cmpb   $0, kvm_rebooting\n\t"                                  \
1459         "je     667b \n\t"                                              \
1460         "jmp    668b \n\t"                                              \
1461         ".popsection \n\t"                                              \
1462         _ASM_EXTABLE(666b, 700b)
1463
1464 #define __kvm_handle_fault_on_reboot(insn)              \
1465         ____kvm_handle_fault_on_reboot(insn, "")
1466
1467 #define KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
1468 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end,
1469                         bool blockable);
1470 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end);
1471 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
1472 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte);
1473 int kvm_cpu_has_injectable_intr(struct kvm_vcpu *v);
1474 int kvm_cpu_has_interrupt(struct kvm_vcpu *vcpu);
1475 int kvm_cpu_has_extint(struct kvm_vcpu *v);
1476 int kvm_arch_interrupt_allowed(struct kvm_vcpu *vcpu);
1477 int kvm_cpu_get_interrupt(struct kvm_vcpu *v);
1478 void kvm_vcpu_reset(struct kvm_vcpu *vcpu, bool init_event);
1479 void kvm_vcpu_reload_apic_access_page(struct kvm_vcpu *vcpu);
1480
1481 int kvm_pv_send_ipi(struct kvm *kvm, unsigned long ipi_bitmap_low,
1482                     unsigned long ipi_bitmap_high, u32 min,
1483                     unsigned long icr, int op_64_bit);
1484
1485 u64 kvm_get_arch_capabilities(void);
1486 void kvm_define_shared_msr(unsigned index, u32 msr);
1487 int kvm_set_shared_msr(unsigned index, u64 val, u64 mask);
1488
1489 u64 kvm_scale_tsc(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 tsc);
1490 u64 kvm_read_l1_tsc(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 host_tsc);
1491
1492 unsigned long kvm_get_linear_rip(struct kvm_vcpu *vcpu);
1493 bool kvm_is_linear_rip(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long linear_rip);
1494
1495 void kvm_make_mclock_inprogress_request(struct kvm *kvm);
1496 void kvm_make_scan_ioapic_request(struct kvm *kvm);
1497
1498 void kvm_arch_async_page_not_present(struct kvm_vcpu *vcpu,
1499                                      struct kvm_async_pf *work);
1500 void kvm_arch_async_page_present(struct kvm_vcpu *vcpu,
1501                                  struct kvm_async_pf *work);
1502 void kvm_arch_async_page_ready(struct kvm_vcpu *vcpu,
1503                                struct kvm_async_pf *work);
1504 bool kvm_arch_can_inject_async_page_present(struct kvm_vcpu *vcpu);
1505 extern bool kvm_find_async_pf_gfn(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1506
1507 int kvm_skip_emulated_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu);
1508 int kvm_complete_insn_gp(struct kvm_vcpu *vcpu, int err);
1509 void __kvm_request_immediate_exit(struct kvm_vcpu *vcpu);
1510
1511 int kvm_is_in_guest(void);
1512
1513 int __x86_set_memory_region(struct kvm *kvm, int id, gpa_t gpa, u32 size);
1514 int x86_set_memory_region(struct kvm *kvm, int id, gpa_t gpa, u32 size);
1515 bool kvm_vcpu_is_reset_bsp(struct kvm_vcpu *vcpu);
1516 bool kvm_vcpu_is_bsp(struct kvm_vcpu *vcpu);
1517
1518 bool kvm_intr_is_single_vcpu(struct kvm *kvm, struct kvm_lapic_irq *irq,
1519                              struct kvm_vcpu **dest_vcpu);
1520
1521 void kvm_set_msi_irq(struct kvm *kvm, struct kvm_kernel_irq_routing_entry *e,
1522                      struct kvm_lapic_irq *irq);
1523
1524 static inline void kvm_arch_vcpu_blocking(struct kvm_vcpu *vcpu)
1525 {
1526         if (kvm_x86_ops->vcpu_blocking)
1527                 kvm_x86_ops->vcpu_blocking(vcpu);
1528 }
1529
1530 static inline void kvm_arch_vcpu_unblocking(struct kvm_vcpu *vcpu)
1531 {
1532         if (kvm_x86_ops->vcpu_unblocking)
1533                 kvm_x86_ops->vcpu_unblocking(vcpu);
1534 }
1535
1536 static inline void kvm_arch_vcpu_block_finish(struct kvm_vcpu *vcpu) {}
1537
1538 static inline int kvm_cpu_get_apicid(int mps_cpu)
1539 {
1540 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1541         return default_cpu_present_to_apicid(mps_cpu);
1542 #else
1543         WARN_ON_ONCE(1);
1544         return BAD_APICID;
1545 #endif
1546 }
1547
1548 #define put_smstate(type, buf, offset, val)                      \
1549         *(type *)((buf) + (offset) - 0x7e00) = val
1550
1551 #endif /* _ASM_X86_KVM_HOST_H */