ca9bf459db6a56e2bb7d1e450a7b5c4d6026a3ae
[linux-3.10.git] / arch / powerpc / include / asm / kvm_host.h
1 /*
2  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
3  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
4  * published by the Free Software Foundation.
5  *
6  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
7  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
8  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
9  * GNU General Public License for more details.
10  *
11  * You should have received a copy of the GNU General Public License
12  * along with this program; if not, write to the Free Software
13  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
14  *
15  * Copyright IBM Corp. 2007
16  *
17  * Authors: Hollis Blanchard <hollisb@us.ibm.com>
18  */
19
20 #ifndef __POWERPC_KVM_HOST_H__
21 #define __POWERPC_KVM_HOST_H__
22
23 #include <linux/mutex.h>
24 #include <linux/hrtimer.h>
25 #include <linux/interrupt.h>
26 #include <linux/types.h>
27 #include <linux/kvm_types.h>
28 #include <linux/threads.h>
29 #include <linux/spinlock.h>
30 #include <linux/kvm_para.h>
31 #include <linux/list.h>
32 #include <linux/atomic.h>
33 #include <asm/kvm_asm.h>
34 #include <asm/processor.h>
35 #include <asm/page.h>
36 #include <asm/cacheflush.h>
37
38 #define KVM_MAX_VCPUS           NR_CPUS
39 #define KVM_MAX_VCORES          NR_CPUS
40 #define KVM_MEMORY_SLOTS 32
41 /* memory slots that does not exposed to userspace */
42 #define KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS 4
43 #define KVM_MEM_SLOTS_NUM (KVM_MEMORY_SLOTS + KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS)
44
45 #ifdef CONFIG_KVM_MMIO
46 #define KVM_COALESCED_MMIO_PAGE_OFFSET 1
47 #endif
48
49 #if !defined(CONFIG_KVM_440)
50 #include <linux/mmu_notifier.h>
51
52 #define KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
53
54 struct kvm;
55 extern int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
56 extern int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm,
57                                unsigned long start, unsigned long end);
58 extern int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
59 extern int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
60 extern void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte);
61
62 #endif
63
64 /* We don't currently support large pages. */
65 #define KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x)  0
66 #define KVM_NR_PAGE_SIZES       1
67 #define KVM_PAGES_PER_HPAGE(x)  (1UL<<31)
68
69 #define HPTEG_CACHE_NUM                 (1 << 15)
70 #define HPTEG_HASH_BITS_PTE             13
71 #define HPTEG_HASH_BITS_PTE_LONG        12
72 #define HPTEG_HASH_BITS_VPTE            13
73 #define HPTEG_HASH_BITS_VPTE_LONG       5
74 #define HPTEG_HASH_NUM_PTE              (1 << HPTEG_HASH_BITS_PTE)
75 #define HPTEG_HASH_NUM_PTE_LONG         (1 << HPTEG_HASH_BITS_PTE_LONG)
76 #define HPTEG_HASH_NUM_VPTE             (1 << HPTEG_HASH_BITS_VPTE)
77 #define HPTEG_HASH_NUM_VPTE_LONG        (1 << HPTEG_HASH_BITS_VPTE_LONG)
78
79 /* Physical Address Mask - allowed range of real mode RAM access */
80 #define KVM_PAM                 0x0fffffffffffffffULL
81
82 struct kvm;
83 struct kvm_run;
84 struct kvm_vcpu;
85
86 struct lppaca;
87 struct slb_shadow;
88 struct dtl_entry;
89
90 struct kvm_vm_stat {
91         u32 remote_tlb_flush;
92 };
93
94 struct kvm_vcpu_stat {
95         u32 sum_exits;
96         u32 mmio_exits;
97         u32 dcr_exits;
98         u32 signal_exits;
99         u32 light_exits;
100         /* Account for special types of light exits: */
101         u32 itlb_real_miss_exits;
102         u32 itlb_virt_miss_exits;
103         u32 dtlb_real_miss_exits;
104         u32 dtlb_virt_miss_exits;
105         u32 syscall_exits;
106         u32 isi_exits;
107         u32 dsi_exits;
108         u32 emulated_inst_exits;
109         u32 dec_exits;
110         u32 ext_intr_exits;
111         u32 halt_wakeup;
112         u32 dbell_exits;
113         u32 gdbell_exits;
114 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
115         u32 pf_storage;
116         u32 pf_instruc;
117         u32 sp_storage;
118         u32 sp_instruc;
119         u32 queue_intr;
120         u32 ld;
121         u32 ld_slow;
122         u32 st;
123         u32 st_slow;
124 #endif
125 };
126
127 enum kvm_exit_types {
128         MMIO_EXITS,
129         DCR_EXITS,
130         SIGNAL_EXITS,
131         ITLB_REAL_MISS_EXITS,
132         ITLB_VIRT_MISS_EXITS,
133         DTLB_REAL_MISS_EXITS,
134         DTLB_VIRT_MISS_EXITS,
135         SYSCALL_EXITS,
136         ISI_EXITS,
137         DSI_EXITS,
138         EMULATED_INST_EXITS,
139         EMULATED_MTMSRWE_EXITS,
140         EMULATED_WRTEE_EXITS,
141         EMULATED_MTSPR_EXITS,
142         EMULATED_MFSPR_EXITS,
143         EMULATED_MTMSR_EXITS,
144         EMULATED_MFMSR_EXITS,
145         EMULATED_TLBSX_EXITS,
146         EMULATED_TLBWE_EXITS,
147         EMULATED_RFI_EXITS,
148         EMULATED_RFCI_EXITS,
149         DEC_EXITS,
150         EXT_INTR_EXITS,
151         HALT_WAKEUP,
152         USR_PR_INST,
153         FP_UNAVAIL,
154         DEBUG_EXITS,
155         TIMEINGUEST,
156         DBELL_EXITS,
157         GDBELL_EXITS,
158         __NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES
159 };
160
161 /* allow access to big endian 32bit upper/lower parts and 64bit var */
162 struct kvmppc_exit_timing {
163         union {
164                 u64 tv64;
165                 struct {
166                         u32 tbu, tbl;
167                 } tv32;
168         };
169 };
170
171 struct kvmppc_pginfo {
172         unsigned long pfn;
173         atomic_t refcnt;
174 };
175
176 struct kvmppc_spapr_tce_table {
177         struct list_head list;
178         struct kvm *kvm;
179         u64 liobn;
180         u32 window_size;
181         struct page *pages[0];
182 };
183
184 struct kvmppc_linear_info {
185         void            *base_virt;
186         unsigned long    base_pfn;
187         unsigned long    npages;
188         struct list_head list;
189         atomic_t         use_count;
190         int              type;
191 };
192
193 /*
194  * The reverse mapping array has one entry for each HPTE,
195  * which stores the guest's view of the second word of the HPTE
196  * (including the guest physical address of the mapping),
197  * plus forward and backward pointers in a doubly-linked ring
198  * of HPTEs that map the same host page.  The pointers in this
199  * ring are 32-bit HPTE indexes, to save space.
200  */
201 struct revmap_entry {
202         unsigned long guest_rpte;
203         unsigned int forw, back;
204 };
205
206 /*
207  * We use the top bit of each memslot->arch.rmap entry as a lock bit,
208  * and bit 32 as a present flag.  The bottom 32 bits are the
209  * index in the guest HPT of a HPTE that points to the page.
210  */
211 #define KVMPPC_RMAP_LOCK_BIT    63
212 #define KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT    32
213 #define KVMPPC_RMAP_REFERENCED  (HPTE_R_R << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT)
214 #define KVMPPC_RMAP_CHANGED     (HPTE_R_C << KVMPPC_RMAP_RC_SHIFT)
215 #define KVMPPC_RMAP_PRESENT     0x100000000ul
216 #define KVMPPC_RMAP_INDEX       0xfffffffful
217
218 /* Low-order bits in memslot->arch.slot_phys[] */
219 #define KVMPPC_PAGE_ORDER_MASK  0x1f
220 #define KVMPPC_PAGE_NO_CACHE    HPTE_R_I        /* 0x20 */
221 #define KVMPPC_PAGE_WRITETHRU   HPTE_R_W        /* 0x40 */
222 #define KVMPPC_GOT_PAGE         0x80
223
224 struct kvm_arch_memory_slot {
225 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
226         unsigned long *rmap;
227         unsigned long *slot_phys;
228 #endif /* CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV */
229 };
230
231 struct kvm_arch {
232         unsigned int lpid;
233 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
234         unsigned long hpt_virt;
235         struct revmap_entry *revmap;
236         unsigned int host_lpid;
237         unsigned long host_lpcr;
238         unsigned long sdr1;
239         unsigned long host_sdr1;
240         int tlbie_lock;
241         unsigned long lpcr;
242         unsigned long rmor;
243         struct kvmppc_linear_info *rma;
244         unsigned long vrma_slb_v;
245         int rma_setup_done;
246         int using_mmu_notifiers;
247         u32 hpt_order;
248         atomic_t vcpus_running;
249         u32 online_vcores;
250         unsigned long hpt_npte;
251         unsigned long hpt_mask;
252         atomic_t hpte_mod_interest;
253         spinlock_t slot_phys_lock;
254         cpumask_t need_tlb_flush;
255         struct kvmppc_vcore *vcores[KVM_MAX_VCORES];
256         struct kvmppc_linear_info *hpt_li;
257 #endif /* CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV */
258 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S_64
259         struct list_head spapr_tce_tables;
260 #endif
261 };
262
263 /*
264  * Struct for a virtual core.
265  * Note: entry_exit_count combines an entry count in the bottom 8 bits
266  * and an exit count in the next 8 bits.  This is so that we can
267  * atomically increment the entry count iff the exit count is 0
268  * without taking the lock.
269  */
270 struct kvmppc_vcore {
271         int n_runnable;
272         int n_busy;
273         int num_threads;
274         int entry_exit_count;
275         int n_woken;
276         int nap_count;
277         int napping_threads;
278         u16 pcpu;
279         u16 last_cpu;
280         u8 vcore_state;
281         u8 in_guest;
282         struct list_head runnable_threads;
283         spinlock_t lock;
284         wait_queue_head_t wq;
285         u64 stolen_tb;
286         u64 preempt_tb;
287         struct kvm_vcpu *runner;
288 };
289
290 #define VCORE_ENTRY_COUNT(vc)   ((vc)->entry_exit_count & 0xff)
291 #define VCORE_EXIT_COUNT(vc)    ((vc)->entry_exit_count >> 8)
292
293 /* Values for vcore_state */
294 #define VCORE_INACTIVE  0
295 #define VCORE_SLEEPING  1
296 #define VCORE_STARTING  2
297 #define VCORE_RUNNING   3
298 #define VCORE_EXITING   4
299
300 /*
301  * Struct used to manage memory for a virtual processor area
302  * registered by a PAPR guest.  There are three types of area
303  * that a guest can register.
304  */
305 struct kvmppc_vpa {
306         void *pinned_addr;      /* Address in kernel linear mapping */
307         void *pinned_end;       /* End of region */
308         unsigned long next_gpa; /* Guest phys addr for update */
309         unsigned long len;      /* Number of bytes required */
310         u8 update_pending;      /* 1 => update pinned_addr from next_gpa */
311 };
312
313 struct kvmppc_pte {
314         ulong eaddr;
315         u64 vpage;
316         ulong raddr;
317         bool may_read           : 1;
318         bool may_write          : 1;
319         bool may_execute        : 1;
320 };
321
322 struct kvmppc_mmu {
323         /* book3s_64 only */
324         void (*slbmte)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 rb, u64 rs);
325         u64  (*slbmfee)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
326         u64  (*slbmfev)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
327         void (*slbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
328         void (*slbia)(struct kvm_vcpu *vcpu);
329         /* book3s */
330         void (*mtsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum, ulong value);
331         u32  (*mfsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum);
332         int  (*xlate)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, struct kvmppc_pte *pte, bool data);
333         void (*reset_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
334         void (*tlbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong addr, bool large);
335         int  (*esid_to_vsid)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong esid, u64 *vsid);
336         u64  (*ea_to_vp)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, bool data);
337         bool (*is_dcbz32)(struct kvm_vcpu *vcpu);
338 };
339
340 struct kvmppc_slb {
341         u64 esid;
342         u64 vsid;
343         u64 orige;
344         u64 origv;
345         bool valid      : 1;
346         bool Ks         : 1;
347         bool Kp         : 1;
348         bool nx         : 1;
349         bool large      : 1;    /* PTEs are 16MB */
350         bool tb         : 1;    /* 1TB segment */
351         bool class      : 1;
352 };
353
354 # ifdef CONFIG_PPC_FSL_BOOK3E
355 #define KVMPPC_BOOKE_IAC_NUM    2
356 #define KVMPPC_BOOKE_DAC_NUM    2
357 # else
358 #define KVMPPC_BOOKE_IAC_NUM    4
359 #define KVMPPC_BOOKE_DAC_NUM    2
360 # endif
361 #define KVMPPC_BOOKE_MAX_IAC    4
362 #define KVMPPC_BOOKE_MAX_DAC    2
363
364 struct kvmppc_booke_debug_reg {
365         u32 dbcr0;
366         u32 dbcr1;
367         u32 dbcr2;
368 #ifdef CONFIG_KVM_E500MC
369         u32 dbcr4;
370 #endif
371         u64 iac[KVMPPC_BOOKE_MAX_IAC];
372         u64 dac[KVMPPC_BOOKE_MAX_DAC];
373 };
374
375 struct kvm_vcpu_arch {
376         ulong host_stack;
377         u32 host_pid;
378 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
379         struct kvmppc_slb slb[64];
380         int slb_max;            /* 1 + index of last valid entry in slb[] */
381         int slb_nr;             /* total number of entries in SLB */
382         struct kvmppc_mmu mmu;
383 #endif
384
385         ulong gpr[32];
386
387         u64 fpr[32];
388         u64 fpscr;
389
390 #ifdef CONFIG_SPE
391         ulong evr[32];
392         ulong spefscr;
393         ulong host_spefscr;
394         u64 acc;
395 #endif
396 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
397         vector128 vr[32];
398         vector128 vscr;
399 #endif
400
401 #ifdef CONFIG_VSX
402         u64 vsr[64];
403 #endif
404
405 #ifdef CONFIG_KVM_BOOKE_HV
406         u32 host_mas4;
407         u32 host_mas6;
408         u32 shadow_epcr;
409         u32 shadow_msrp;
410         u32 eplc;
411         u32 epsc;
412         u32 oldpir;
413 #endif
414
415 #if defined(CONFIG_BOOKE)
416 #if defined(CONFIG_KVM_BOOKE_HV) || defined(CONFIG_64BIT)
417         u32 epcr;
418 #endif
419 #endif
420
421 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
422         /* For Gekko paired singles */
423         u32 qpr[32];
424 #endif
425
426         ulong pc;
427         ulong ctr;
428         ulong lr;
429
430         ulong xer;
431         u32 cr;
432
433 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
434         ulong hflags;
435         ulong guest_owned_ext;
436         ulong purr;
437         ulong spurr;
438         ulong dscr;
439         ulong amr;
440         ulong uamor;
441         u32 ctrl;
442         ulong dabr;
443 #endif
444         u32 vrsave; /* also USPRG0 */
445         u32 mmucr;
446         /* shadow_msr is unused for BookE HV */
447         ulong shadow_msr;
448         ulong csrr0;
449         ulong csrr1;
450         ulong dsrr0;
451         ulong dsrr1;
452         ulong mcsrr0;
453         ulong mcsrr1;
454         ulong mcsr;
455         u32 dec;
456 #ifdef CONFIG_BOOKE
457         u32 decar;
458 #endif
459         u32 tbl;
460         u32 tbu;
461         u32 tcr;
462         ulong tsr; /* we need to perform set/clr_bits() which requires ulong */
463         u32 ivor[64];
464         ulong ivpr;
465         u32 pvr;
466
467         u32 shadow_pid;
468         u32 shadow_pid1;
469         u32 pid;
470         u32 swap_pid;
471
472         u32 ccr0;
473         u32 ccr1;
474         u32 dbsr;
475
476         u64 mmcr[3];
477         u32 pmc[8];
478
479 #ifdef CONFIG_KVM_EXIT_TIMING
480         struct mutex exit_timing_lock;
481         struct kvmppc_exit_timing timing_exit;
482         struct kvmppc_exit_timing timing_last_enter;
483         u32 last_exit_type;
484         u32 timing_count_type[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
485         u64 timing_sum_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
486         u64 timing_sum_quad_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
487         u64 timing_min_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
488         u64 timing_max_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
489         u64 timing_last_exit;
490         struct dentry *debugfs_exit_timing;
491 #endif
492
493 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
494         ulong fault_dar;
495         u32 fault_dsisr;
496 #endif
497
498 #ifdef CONFIG_BOOKE
499         ulong fault_dear;
500         ulong fault_esr;
501         ulong queued_dear;
502         ulong queued_esr;
503         spinlock_t wdt_lock;
504         struct timer_list wdt_timer;
505         u32 tlbcfg[4];
506         u32 mmucfg;
507         u32 epr;
508         struct kvmppc_booke_debug_reg dbg_reg;
509 #endif
510         gpa_t paddr_accessed;
511         gva_t vaddr_accessed;
512
513         u8 io_gpr; /* GPR used as IO source/target */
514         u8 mmio_is_bigendian;
515         u8 mmio_sign_extend;
516         u8 dcr_needed;
517         u8 dcr_is_write;
518         u8 osi_needed;
519         u8 osi_enabled;
520         u8 papr_enabled;
521         u8 watchdog_enabled;
522         u8 sane;
523         u8 cpu_type;
524         u8 hcall_needed;
525
526         u32 cpr0_cfgaddr; /* holds the last set cpr0_cfgaddr */
527
528         struct hrtimer dec_timer;
529         struct tasklet_struct tasklet;
530         u64 dec_jiffies;
531         u64 dec_expires;
532         unsigned long pending_exceptions;
533         u8 ceded;
534         u8 prodded;
535         u32 last_inst;
536
537         wait_queue_head_t *wqp;
538         struct kvmppc_vcore *vcore;
539         int ret;
540         int trap;
541         int state;
542         int ptid;
543         bool timer_running;
544         wait_queue_head_t cpu_run;
545
546         struct kvm_vcpu_arch_shared *shared;
547         unsigned long magic_page_pa; /* phys addr to map the magic page to */
548         unsigned long magic_page_ea; /* effect. addr to map the magic page to */
549
550 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
551         struct kvm_vcpu_arch_shared shregs;
552
553         unsigned long pgfault_addr;
554         long pgfault_index;
555         unsigned long pgfault_hpte[2];
556
557         struct list_head run_list;
558         struct task_struct *run_task;
559         struct kvm_run *kvm_run;
560         pgd_t *pgdir;
561
562         spinlock_t vpa_update_lock;
563         struct kvmppc_vpa vpa;
564         struct kvmppc_vpa dtl;
565         struct dtl_entry *dtl_ptr;
566         unsigned long dtl_index;
567         u64 stolen_logged;
568         struct kvmppc_vpa slb_shadow;
569
570         spinlock_t tbacct_lock;
571         u64 busy_stolen;
572         u64 busy_preempt;
573 #endif
574 };
575
576 /* Values for vcpu->arch.state */
577 #define KVMPPC_VCPU_NOTREADY            0
578 #define KVMPPC_VCPU_RUNNABLE            1
579 #define KVMPPC_VCPU_BUSY_IN_HOST        2
580
581 /* Values for vcpu->arch.io_gpr */
582 #define KVM_MMIO_REG_MASK       0x001f
583 #define KVM_MMIO_REG_EXT_MASK   0xffe0
584 #define KVM_MMIO_REG_GPR        0x0000
585 #define KVM_MMIO_REG_FPR        0x0020
586 #define KVM_MMIO_REG_QPR        0x0040
587 #define KVM_MMIO_REG_FQPR       0x0060
588
589 #define __KVM_HAVE_ARCH_WQP
590
591 #endif /* __POWERPC_KVM_HOST_H__ */