KVM: PPC: Implement MMU notifiers for Book3S HV guests
[linux-2.6.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
37 #define KVM_MAX_VCPUS           NR_CPUS
38 #define KVM_MAX_VCORES          NR_CPUS
39 #define KVM_MEMORY_SLOTS 32
40 /* memory slots that does not exposed to userspace */
41 #define KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS 4
42 #define KVM_MEM_SLOTS_NUM (KVM_MEMORY_SLOTS + KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS)
43
44 #ifdef CONFIG_KVM_MMIO
45 #define KVM_COALESCED_MMIO_PAGE_OFFSET 1
46 #endif
47
48 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
49 #include <linux/mmu_notifier.h>
50
51 #define KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
52
53 struct kvm;
54 extern int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
55 extern int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
56 extern int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
57 extern void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte);
58
59 #endif
60
61 /* We don't currently support large pages. */
62 #define KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x)  0
63 #define KVM_NR_PAGE_SIZES       1
64 #define KVM_PAGES_PER_HPAGE(x)  (1UL<<31)
65
66 #define HPTEG_CACHE_NUM                 (1 << 15)
67 #define HPTEG_HASH_BITS_PTE             13
68 #define HPTEG_HASH_BITS_PTE_LONG        12
69 #define HPTEG_HASH_BITS_VPTE            13
70 #define HPTEG_HASH_BITS_VPTE_LONG       5
71 #define HPTEG_HASH_NUM_PTE              (1 << HPTEG_HASH_BITS_PTE)
72 #define HPTEG_HASH_NUM_PTE_LONG         (1 << HPTEG_HASH_BITS_PTE_LONG)
73 #define HPTEG_HASH_NUM_VPTE             (1 << HPTEG_HASH_BITS_VPTE)
74 #define HPTEG_HASH_NUM_VPTE_LONG        (1 << HPTEG_HASH_BITS_VPTE_LONG)
75
76 /* Physical Address Mask - allowed range of real mode RAM access */
77 #define KVM_PAM                 0x0fffffffffffffffULL
78
79 struct kvm;
80 struct kvm_run;
81 struct kvm_vcpu;
82
83 struct lppaca;
84 struct slb_shadow;
85 struct dtl;
86
87 struct kvm_vm_stat {
88         u32 remote_tlb_flush;
89 };
90
91 struct kvm_vcpu_stat {
92         u32 sum_exits;
93         u32 mmio_exits;
94         u32 dcr_exits;
95         u32 signal_exits;
96         u32 light_exits;
97         /* Account for special types of light exits: */
98         u32 itlb_real_miss_exits;
99         u32 itlb_virt_miss_exits;
100         u32 dtlb_real_miss_exits;
101         u32 dtlb_virt_miss_exits;
102         u32 syscall_exits;
103         u32 isi_exits;
104         u32 dsi_exits;
105         u32 emulated_inst_exits;
106         u32 dec_exits;
107         u32 ext_intr_exits;
108         u32 halt_wakeup;
109 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
110         u32 pf_storage;
111         u32 pf_instruc;
112         u32 sp_storage;
113         u32 sp_instruc;
114         u32 queue_intr;
115         u32 ld;
116         u32 ld_slow;
117         u32 st;
118         u32 st_slow;
119 #endif
120 };
121
122 enum kvm_exit_types {
123         MMIO_EXITS,
124         DCR_EXITS,
125         SIGNAL_EXITS,
126         ITLB_REAL_MISS_EXITS,
127         ITLB_VIRT_MISS_EXITS,
128         DTLB_REAL_MISS_EXITS,
129         DTLB_VIRT_MISS_EXITS,
130         SYSCALL_EXITS,
131         ISI_EXITS,
132         DSI_EXITS,
133         EMULATED_INST_EXITS,
134         EMULATED_MTMSRWE_EXITS,
135         EMULATED_WRTEE_EXITS,
136         EMULATED_MTSPR_EXITS,
137         EMULATED_MFSPR_EXITS,
138         EMULATED_MTMSR_EXITS,
139         EMULATED_MFMSR_EXITS,
140         EMULATED_TLBSX_EXITS,
141         EMULATED_TLBWE_EXITS,
142         EMULATED_RFI_EXITS,
143         DEC_EXITS,
144         EXT_INTR_EXITS,
145         HALT_WAKEUP,
146         USR_PR_INST,
147         FP_UNAVAIL,
148         DEBUG_EXITS,
149         TIMEINGUEST,
150         __NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES
151 };
152
153 /* allow access to big endian 32bit upper/lower parts and 64bit var */
154 struct kvmppc_exit_timing {
155         union {
156                 u64 tv64;
157                 struct {
158                         u32 tbu, tbl;
159                 } tv32;
160         };
161 };
162
163 struct kvmppc_pginfo {
164         unsigned long pfn;
165         atomic_t refcnt;
166 };
167
168 struct kvmppc_spapr_tce_table {
169         struct list_head list;
170         struct kvm *kvm;
171         u64 liobn;
172         u32 window_size;
173         struct page *pages[0];
174 };
175
176 struct kvmppc_rma_info {
177         void            *base_virt;
178         unsigned long    base_pfn;
179         unsigned long    npages;
180         struct list_head list;
181         atomic_t         use_count;
182 };
183
184 /*
185  * The reverse mapping array has one entry for each HPTE,
186  * which stores the guest's view of the second word of the HPTE
187  * (including the guest physical address of the mapping),
188  * plus forward and backward pointers in a doubly-linked ring
189  * of HPTEs that map the same host page.  The pointers in this
190  * ring are 32-bit HPTE indexes, to save space.
191  */
192 struct revmap_entry {
193         unsigned long guest_rpte;
194         unsigned int forw, back;
195 };
196
197 /*
198  * We use the top bit of each memslot->rmap entry as a lock bit,
199  * and bit 32 as a present flag.  The bottom 32 bits are the
200  * index in the guest HPT of a HPTE that points to the page.
201  */
202 #define KVMPPC_RMAP_LOCK_BIT    63
203 #define KVMPPC_RMAP_REF_BIT     33
204 #define KVMPPC_RMAP_REFERENCED  (1ul << KVMPPC_RMAP_REF_BIT)
205 #define KVMPPC_RMAP_PRESENT     0x100000000ul
206 #define KVMPPC_RMAP_INDEX       0xfffffffful
207
208 /* Low-order bits in kvm->arch.slot_phys[][] */
209 #define KVMPPC_PAGE_ORDER_MASK  0x1f
210 #define KVMPPC_PAGE_NO_CACHE    HPTE_R_I        /* 0x20 */
211 #define KVMPPC_PAGE_WRITETHRU   HPTE_R_W        /* 0x40 */
212 #define KVMPPC_GOT_PAGE         0x80
213
214 struct kvm_arch {
215 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
216         unsigned long hpt_virt;
217         struct revmap_entry *revmap;
218         unsigned int lpid;
219         unsigned int host_lpid;
220         unsigned long host_lpcr;
221         unsigned long sdr1;
222         unsigned long host_sdr1;
223         int tlbie_lock;
224         unsigned long lpcr;
225         unsigned long rmor;
226         struct kvmppc_rma_info *rma;
227         unsigned long vrma_slb_v;
228         int rma_setup_done;
229         int using_mmu_notifiers;
230         struct list_head spapr_tce_tables;
231         spinlock_t slot_phys_lock;
232         unsigned long *slot_phys[KVM_MEM_SLOTS_NUM];
233         int slot_npages[KVM_MEM_SLOTS_NUM];
234         unsigned short last_vcpu[NR_CPUS];
235         struct kvmppc_vcore *vcores[KVM_MAX_VCORES];
236 #endif /* CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV */
237 };
238
239 /*
240  * Struct for a virtual core.
241  * Note: entry_exit_count combines an entry count in the bottom 8 bits
242  * and an exit count in the next 8 bits.  This is so that we can
243  * atomically increment the entry count iff the exit count is 0
244  * without taking the lock.
245  */
246 struct kvmppc_vcore {
247         int n_runnable;
248         int n_busy;
249         int num_threads;
250         int entry_exit_count;
251         int n_woken;
252         int nap_count;
253         int napping_threads;
254         u16 pcpu;
255         u8 vcore_state;
256         u8 in_guest;
257         struct list_head runnable_threads;
258         spinlock_t lock;
259         wait_queue_head_t wq;
260 };
261
262 #define VCORE_ENTRY_COUNT(vc)   ((vc)->entry_exit_count & 0xff)
263 #define VCORE_EXIT_COUNT(vc)    ((vc)->entry_exit_count >> 8)
264
265 /* Values for vcore_state */
266 #define VCORE_INACTIVE  0
267 #define VCORE_RUNNING   1
268 #define VCORE_EXITING   2
269 #define VCORE_SLEEPING  3
270
271 struct kvmppc_pte {
272         ulong eaddr;
273         u64 vpage;
274         ulong raddr;
275         bool may_read           : 1;
276         bool may_write          : 1;
277         bool may_execute        : 1;
278 };
279
280 struct kvmppc_mmu {
281         /* book3s_64 only */
282         void (*slbmte)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 rb, u64 rs);
283         u64  (*slbmfee)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
284         u64  (*slbmfev)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
285         void (*slbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr);
286         void (*slbia)(struct kvm_vcpu *vcpu);
287         /* book3s */
288         void (*mtsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum, ulong value);
289         u32  (*mfsrin)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum);
290         int  (*xlate)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, struct kvmppc_pte *pte, bool data);
291         void (*reset_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
292         void (*tlbie)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong addr, bool large);
293         int  (*esid_to_vsid)(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong esid, u64 *vsid);
294         u64  (*ea_to_vp)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, bool data);
295         bool (*is_dcbz32)(struct kvm_vcpu *vcpu);
296 };
297
298 struct kvmppc_slb {
299         u64 esid;
300         u64 vsid;
301         u64 orige;
302         u64 origv;
303         bool valid      : 1;
304         bool Ks         : 1;
305         bool Kp         : 1;
306         bool nx         : 1;
307         bool large      : 1;    /* PTEs are 16MB */
308         bool tb         : 1;    /* 1TB segment */
309         bool class      : 1;
310 };
311
312 struct kvm_vcpu_arch {
313         ulong host_stack;
314         u32 host_pid;
315 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
316         struct kvmppc_slb slb[64];
317         int slb_max;            /* 1 + index of last valid entry in slb[] */
318         int slb_nr;             /* total number of entries in SLB */
319         struct kvmppc_mmu mmu;
320 #endif
321
322         ulong gpr[32];
323
324         u64 fpr[32];
325         u64 fpscr;
326
327 #ifdef CONFIG_SPE
328         ulong evr[32];
329         ulong spefscr;
330         ulong host_spefscr;
331         u64 acc;
332 #endif
333 #ifdef CONFIG_ALTIVEC
334         vector128 vr[32];
335         vector128 vscr;
336 #endif
337
338 #ifdef CONFIG_VSX
339         u64 vsr[64];
340 #endif
341
342 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
343         /* For Gekko paired singles */
344         u32 qpr[32];
345 #endif
346
347         ulong pc;
348         ulong ctr;
349         ulong lr;
350
351         ulong xer;
352         u32 cr;
353
354 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
355         ulong hflags;
356         ulong guest_owned_ext;
357         ulong purr;
358         ulong spurr;
359         ulong dscr;
360         ulong amr;
361         ulong uamor;
362         u32 ctrl;
363         ulong dabr;
364 #endif
365         u32 vrsave; /* also USPRG0 */
366         u32 mmucr;
367         ulong shadow_msr;
368         ulong csrr0;
369         ulong csrr1;
370         ulong dsrr0;
371         ulong dsrr1;
372         ulong mcsrr0;
373         ulong mcsrr1;
374         ulong mcsr;
375         u32 dec;
376         u32 decar;
377         u32 tbl;
378         u32 tbu;
379         u32 tcr;
380         ulong tsr; /* we need to perform set/clr_bits() which requires ulong */
381         u32 ivor[64];
382         ulong ivpr;
383         u32 pvr;
384
385         u32 shadow_pid;
386         u32 shadow_pid1;
387         u32 pid;
388         u32 swap_pid;
389
390         u32 ccr0;
391         u32 ccr1;
392         u32 dbcr0;
393         u32 dbcr1;
394         u32 dbsr;
395
396         u64 mmcr[3];
397         u32 pmc[8];
398
399 #ifdef CONFIG_KVM_EXIT_TIMING
400         struct mutex exit_timing_lock;
401         struct kvmppc_exit_timing timing_exit;
402         struct kvmppc_exit_timing timing_last_enter;
403         u32 last_exit_type;
404         u32 timing_count_type[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
405         u64 timing_sum_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
406         u64 timing_sum_quad_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
407         u64 timing_min_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
408         u64 timing_max_duration[__NUMBER_OF_KVM_EXIT_TYPES];
409         u64 timing_last_exit;
410         struct dentry *debugfs_exit_timing;
411 #endif
412
413 #ifdef CONFIG_PPC_BOOK3S
414         ulong fault_dar;
415         u32 fault_dsisr;
416 #endif
417
418 #ifdef CONFIG_BOOKE
419         ulong fault_dear;
420         ulong fault_esr;
421         ulong queued_dear;
422         ulong queued_esr;
423 #endif
424         gpa_t paddr_accessed;
425
426         u8 io_gpr; /* GPR used as IO source/target */
427         u8 mmio_is_bigendian;
428         u8 mmio_sign_extend;
429         u8 dcr_needed;
430         u8 dcr_is_write;
431         u8 osi_needed;
432         u8 osi_enabled;
433         u8 papr_enabled;
434         u8 sane;
435         u8 cpu_type;
436         u8 hcall_needed;
437
438         u32 cpr0_cfgaddr; /* holds the last set cpr0_cfgaddr */
439
440         struct hrtimer dec_timer;
441         struct tasklet_struct tasklet;
442         u64 dec_jiffies;
443         u64 dec_expires;
444         unsigned long pending_exceptions;
445         u16 last_cpu;
446         u8 ceded;
447         u8 prodded;
448         u32 last_inst;
449
450         struct lppaca *vpa;
451         struct slb_shadow *slb_shadow;
452         struct dtl *dtl;
453         struct dtl *dtl_end;
454
455         wait_queue_head_t *wqp;
456         struct kvmppc_vcore *vcore;
457         int ret;
458         int trap;
459         int state;
460         int ptid;
461         bool timer_running;
462         wait_queue_head_t cpu_run;
463
464         struct kvm_vcpu_arch_shared *shared;
465         unsigned long magic_page_pa; /* phys addr to map the magic page to */
466         unsigned long magic_page_ea; /* effect. addr to map the magic page to */
467
468 #ifdef CONFIG_KVM_BOOK3S_64_HV
469         struct kvm_vcpu_arch_shared shregs;
470
471         unsigned long pgfault_addr;
472         long pgfault_index;
473         unsigned long pgfault_hpte[2];
474
475         struct list_head run_list;
476         struct task_struct *run_task;
477         struct kvm_run *kvm_run;
478         pgd_t *pgdir;
479 #endif
480 };
481
482 /* Values for vcpu->arch.state */
483 #define KVMPPC_VCPU_STOPPED             0
484 #define KVMPPC_VCPU_BUSY_IN_HOST        1
485 #define KVMPPC_VCPU_RUNNABLE            2
486
487 #endif /* __POWERPC_KVM_HOST_H__ */