KVM: PPC: book3s_hv: Add support for PPC970-family processors
[linux-3.10.git] / arch / powerpc / kvm / book3s_hv_rm_mmu.c
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  * Copyright 2010-2011 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
7  */
8
9 #include <linux/types.h>
10 #include <linux/string.h>
11 #include <linux/kvm.h>
12 #include <linux/kvm_host.h>
13 #include <linux/hugetlb.h>
14
15 #include <asm/tlbflush.h>
16 #include <asm/kvm_ppc.h>
17 #include <asm/kvm_book3s.h>
18 #include <asm/mmu-hash64.h>
19 #include <asm/hvcall.h>
20 #include <asm/synch.h>
21 #include <asm/ppc-opcode.h>
22
23 /* For now use fixed-size 16MB page table */
24 #define HPT_ORDER       24
25 #define HPT_NPTEG       (1ul << (HPT_ORDER - 7))        /* 128B per pteg */
26 #define HPT_HASH_MASK   (HPT_NPTEG - 1)
27
28 #define HPTE_V_HVLOCK   0x40UL
29
30 static inline long lock_hpte(unsigned long *hpte, unsigned long bits)
31 {
32         unsigned long tmp, old;
33
34         asm volatile("  ldarx   %0,0,%2\n"
35                      "  and.    %1,%0,%3\n"
36                      "  bne     2f\n"
37                      "  ori     %0,%0,%4\n"
38                      "  stdcx.  %0,0,%2\n"
39                      "  beq+    2f\n"
40                      "  li      %1,%3\n"
41                      "2:        isync"
42                      : "=&r" (tmp), "=&r" (old)
43                      : "r" (hpte), "r" (bits), "i" (HPTE_V_HVLOCK)
44                      : "cc", "memory");
45         return old == 0;
46 }
47
48 long kvmppc_h_enter(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
49                     long pte_index, unsigned long pteh, unsigned long ptel)
50 {
51         unsigned long porder;
52         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
53         unsigned long i, lpn, pa;
54         unsigned long *hpte;
55
56         /* only handle 4k, 64k and 16M pages for now */
57         porder = 12;
58         if (pteh & HPTE_V_LARGE) {
59                 if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206) &&
60                     (ptel & 0xf000) == 0x1000) {
61                         /* 64k page */
62                         porder = 16;
63                 } else if ((ptel & 0xff000) == 0) {
64                         /* 16M page */
65                         porder = 24;
66                         /* lowest AVA bit must be 0 for 16M pages */
67                         if (pteh & 0x80)
68                                 return H_PARAMETER;
69                 } else
70                         return H_PARAMETER;
71         }
72         lpn = (ptel & HPTE_R_RPN) >> kvm->arch.ram_porder;
73         if (lpn >= kvm->arch.ram_npages || porder > kvm->arch.ram_porder)
74                 return H_PARAMETER;
75         pa = kvm->arch.ram_pginfo[lpn].pfn << PAGE_SHIFT;
76         if (!pa)
77                 return H_PARAMETER;
78         /* Check WIMG */
79         if ((ptel & HPTE_R_WIMG) != HPTE_R_M &&
80             (ptel & HPTE_R_WIMG) != (HPTE_R_W | HPTE_R_I | HPTE_R_M))
81                 return H_PARAMETER;
82         pteh &= ~0x60UL;
83         ptel &= ~(HPTE_R_PP0 - kvm->arch.ram_psize);
84         ptel |= pa;
85         if (pte_index >= (HPT_NPTEG << 3))
86                 return H_PARAMETER;
87         if (likely((flags & H_EXACT) == 0)) {
88                 pte_index &= ~7UL;
89                 hpte = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
90                 for (i = 0; ; ++i) {
91                         if (i == 8)
92                                 return H_PTEG_FULL;
93                         if ((*hpte & HPTE_V_VALID) == 0 &&
94                             lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_VALID))
95                                 break;
96                         hpte += 2;
97                 }
98         } else {
99                 i = 0;
100                 hpte = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
101                 if (!lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK | HPTE_V_VALID))
102                         return H_PTEG_FULL;
103         }
104         hpte[1] = ptel;
105         eieio();
106         hpte[0] = pteh;
107         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
108         atomic_inc(&kvm->arch.ram_pginfo[lpn].refcnt);
109         vcpu->arch.gpr[4] = pte_index + i;
110         return H_SUCCESS;
111 }
112
113 static unsigned long compute_tlbie_rb(unsigned long v, unsigned long r,
114                                       unsigned long pte_index)
115 {
116         unsigned long rb, va_low;
117
118         rb = (v & ~0x7fUL) << 16;               /* AVA field */
119         va_low = pte_index >> 3;
120         if (v & HPTE_V_SECONDARY)
121                 va_low = ~va_low;
122         /* xor vsid from AVA */
123         if (!(v & HPTE_V_1TB_SEG))
124                 va_low ^= v >> 12;
125         else
126                 va_low ^= v >> 24;
127         va_low &= 0x7ff;
128         if (v & HPTE_V_LARGE) {
129                 rb |= 1;                        /* L field */
130                 if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_206) &&
131                     (r & 0xff000)) {
132                         /* non-16MB large page, must be 64k */
133                         /* (masks depend on page size) */
134                         rb |= 0x1000;           /* page encoding in LP field */
135                         rb |= (va_low & 0x7f) << 16; /* 7b of VA in AVA/LP field */
136                         rb |= (va_low & 0xfe);  /* AVAL field (P7 doesn't seem to care) */
137                 }
138         } else {
139                 /* 4kB page */
140                 rb |= (va_low & 0x7ff) << 12;   /* remaining 11b of VA */
141         }
142         rb |= (v >> 54) & 0x300;                /* B field */
143         return rb;
144 }
145
146 #define LOCK_TOKEN      (*(u32 *)(&get_paca()->lock_token))
147
148 static inline int try_lock_tlbie(unsigned int *lock)
149 {
150         unsigned int tmp, old;
151         unsigned int token = LOCK_TOKEN;
152
153         asm volatile("1:lwarx   %1,0,%2\n"
154                      "  cmpwi   cr0,%1,0\n"
155                      "  bne     2f\n"
156                      "  stwcx.  %3,0,%2\n"
157                      "  bne-    1b\n"
158                      "  isync\n"
159                      "2:"
160                      : "=&r" (tmp), "=&r" (old)
161                      : "r" (lock), "r" (token)
162                      : "cc", "memory");
163         return old == 0;
164 }
165
166 long kvmppc_h_remove(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
167                      unsigned long pte_index, unsigned long avpn,
168                      unsigned long va)
169 {
170         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
171         unsigned long *hpte;
172         unsigned long v, r, rb;
173
174         if (pte_index >= (HPT_NPTEG << 3))
175                 return H_PARAMETER;
176         hpte = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
177         while (!lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
178                 cpu_relax();
179         if ((hpte[0] & HPTE_V_VALID) == 0 ||
180             ((flags & H_AVPN) && (hpte[0] & ~0x7fUL) != avpn) ||
181             ((flags & H_ANDCOND) && (hpte[0] & avpn) != 0)) {
182                 hpte[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
183                 return H_NOT_FOUND;
184         }
185         if (atomic_read(&kvm->online_vcpus) == 1)
186                 flags |= H_LOCAL;
187         vcpu->arch.gpr[4] = v = hpte[0] & ~HPTE_V_HVLOCK;
188         vcpu->arch.gpr[5] = r = hpte[1];
189         rb = compute_tlbie_rb(v, r, pte_index);
190         hpte[0] = 0;
191         if (!(flags & H_LOCAL)) {
192                 while(!try_lock_tlbie(&kvm->arch.tlbie_lock))
193                         cpu_relax();
194                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
195                 asm volatile(PPC_TLBIE(%1,%0)"; eieio; tlbsync"
196                              : : "r" (rb), "r" (kvm->arch.lpid));
197                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
198                 kvm->arch.tlbie_lock = 0;
199         } else {
200                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
201                 asm volatile("tlbiel %0" : : "r" (rb));
202                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
203         }
204         return H_SUCCESS;
205 }
206
207 long kvmppc_h_bulk_remove(struct kvm_vcpu *vcpu)
208 {
209         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
210         unsigned long *args = &vcpu->arch.gpr[4];
211         unsigned long *hp, tlbrb[4];
212         long int i, found;
213         long int n_inval = 0;
214         unsigned long flags, req, pte_index;
215         long int local = 0;
216         long int ret = H_SUCCESS;
217
218         if (atomic_read(&kvm->online_vcpus) == 1)
219                 local = 1;
220         for (i = 0; i < 4; ++i) {
221                 pte_index = args[i * 2];
222                 flags = pte_index >> 56;
223                 pte_index &= ((1ul << 56) - 1);
224                 req = flags >> 6;
225                 flags &= 3;
226                 if (req == 3)
227                         break;
228                 if (req != 1 || flags == 3 ||
229                     pte_index >= (HPT_NPTEG << 3)) {
230                         /* parameter error */
231                         args[i * 2] = ((0xa0 | flags) << 56) + pte_index;
232                         ret = H_PARAMETER;
233                         break;
234                 }
235                 hp = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
236                 while (!lock_hpte(hp, HPTE_V_HVLOCK))
237                         cpu_relax();
238                 found = 0;
239                 if (hp[0] & HPTE_V_VALID) {
240                         switch (flags & 3) {
241                         case 0:         /* absolute */
242                                 found = 1;
243                                 break;
244                         case 1:         /* andcond */
245                                 if (!(hp[0] & args[i * 2 + 1]))
246                                         found = 1;
247                                 break;
248                         case 2:         /* AVPN */
249                                 if ((hp[0] & ~0x7fUL) == args[i * 2 + 1])
250                                         found = 1;
251                                 break;
252                         }
253                 }
254                 if (!found) {
255                         hp[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
256                         args[i * 2] = ((0x90 | flags) << 56) + pte_index;
257                         continue;
258                 }
259                 /* insert R and C bits from PTE */
260                 flags |= (hp[1] >> 5) & 0x0c;
261                 args[i * 2] = ((0x80 | flags) << 56) + pte_index;
262                 tlbrb[n_inval++] = compute_tlbie_rb(hp[0], hp[1], pte_index);
263                 hp[0] = 0;
264         }
265         if (n_inval == 0)
266                 return ret;
267
268         if (!local) {
269                 while(!try_lock_tlbie(&kvm->arch.tlbie_lock))
270                         cpu_relax();
271                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
272                 for (i = 0; i < n_inval; ++i)
273                         asm volatile(PPC_TLBIE(%1,%0)
274                                      : : "r" (tlbrb[i]), "r" (kvm->arch.lpid));
275                 asm volatile("eieio; tlbsync; ptesync" : : : "memory");
276                 kvm->arch.tlbie_lock = 0;
277         } else {
278                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
279                 for (i = 0; i < n_inval; ++i)
280                         asm volatile("tlbiel %0" : : "r" (tlbrb[i]));
281                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
282         }
283         return ret;
284 }
285
286 long kvmppc_h_protect(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
287                       unsigned long pte_index, unsigned long avpn,
288                       unsigned long va)
289 {
290         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
291         unsigned long *hpte;
292         unsigned long v, r, rb;
293
294         if (pte_index >= (HPT_NPTEG << 3))
295                 return H_PARAMETER;
296         hpte = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
297         while (!lock_hpte(hpte, HPTE_V_HVLOCK))
298                 cpu_relax();
299         if ((hpte[0] & HPTE_V_VALID) == 0 ||
300             ((flags & H_AVPN) && (hpte[0] & ~0x7fUL) != avpn)) {
301                 hpte[0] &= ~HPTE_V_HVLOCK;
302                 return H_NOT_FOUND;
303         }
304         if (atomic_read(&kvm->online_vcpus) == 1)
305                 flags |= H_LOCAL;
306         v = hpte[0];
307         r = hpte[1] & ~(HPTE_R_PP0 | HPTE_R_PP | HPTE_R_N |
308                         HPTE_R_KEY_HI | HPTE_R_KEY_LO);
309         r |= (flags << 55) & HPTE_R_PP0;
310         r |= (flags << 48) & HPTE_R_KEY_HI;
311         r |= flags & (HPTE_R_PP | HPTE_R_N | HPTE_R_KEY_LO);
312         rb = compute_tlbie_rb(v, r, pte_index);
313         hpte[0] = v & ~HPTE_V_VALID;
314         if (!(flags & H_LOCAL)) {
315                 while(!try_lock_tlbie(&kvm->arch.tlbie_lock))
316                         cpu_relax();
317                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
318                 asm volatile(PPC_TLBIE(%1,%0)"; eieio; tlbsync"
319                              : : "r" (rb), "r" (kvm->arch.lpid));
320                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
321                 kvm->arch.tlbie_lock = 0;
322         } else {
323                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
324                 asm volatile("tlbiel %0" : : "r" (rb));
325                 asm volatile("ptesync" : : : "memory");
326         }
327         hpte[1] = r;
328         eieio();
329         hpte[0] = v & ~HPTE_V_HVLOCK;
330         asm volatile("ptesync" : : : "memory");
331         return H_SUCCESS;
332 }
333
334 static unsigned long reverse_xlate(struct kvm *kvm, unsigned long realaddr)
335 {
336         long int i;
337         unsigned long offset, rpn;
338
339         offset = realaddr & (kvm->arch.ram_psize - 1);
340         rpn = (realaddr - offset) >> PAGE_SHIFT;
341         for (i = 0; i < kvm->arch.ram_npages; ++i)
342                 if (rpn == kvm->arch.ram_pginfo[i].pfn)
343                         return (i << PAGE_SHIFT) + offset;
344         return HPTE_R_RPN;      /* all 1s in the RPN field */
345 }
346
347 long kvmppc_h_read(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long flags,
348                    unsigned long pte_index)
349 {
350         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
351         unsigned long *hpte, r;
352         int i, n = 1;
353
354         if (pte_index >= (HPT_NPTEG << 3))
355                 return H_PARAMETER;
356         if (flags & H_READ_4) {
357                 pte_index &= ~3;
358                 n = 4;
359         }
360         for (i = 0; i < n; ++i, ++pte_index) {
361                 hpte = (unsigned long *)(kvm->arch.hpt_virt + (pte_index << 4));
362                 r = hpte[1];
363                 if ((flags & H_R_XLATE) && (hpte[0] & HPTE_V_VALID))
364                         r = reverse_xlate(kvm, r & HPTE_R_RPN) |
365                                 (r & ~HPTE_R_RPN);
366                 vcpu->arch.gpr[4 + i * 2] = hpte[0];
367                 vcpu->arch.gpr[5 + i * 2] = r;
368         }
369         return H_SUCCESS;
370 }