KVM: ppc: PowerPC 440 KVM implementation
[linux-2.6.git] / arch / powerpc / kvm / 44x_tlb.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  * 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 #include <linux/types.h>
21 #include <linux/string.h>
22 #include <linux/kvm_host.h>
23 #include <linux/highmem.h>
24 #include <asm/mmu-44x.h>
25 #include <asm/kvm_ppc.h>
26
27 #include "44x_tlb.h"
28
29 #define PPC44x_TLB_USER_PERM_MASK (PPC44x_TLB_UX|PPC44x_TLB_UR|PPC44x_TLB_UW)
30 #define PPC44x_TLB_SUPER_PERM_MASK (PPC44x_TLB_SX|PPC44x_TLB_SR|PPC44x_TLB_SW)
31
32 static unsigned int kvmppc_tlb_44x_pos;
33
34 static u32 kvmppc_44x_tlb_shadow_attrib(u32 attrib, int usermode)
35 {
36         /* Mask off reserved bits. */
37         attrib &= PPC44x_TLB_PERM_MASK|PPC44x_TLB_ATTR_MASK;
38
39         if (!usermode) {
40                 /* Guest is in supervisor mode, so we need to translate guest
41                  * supervisor permissions into user permissions. */
42                 attrib &= ~PPC44x_TLB_USER_PERM_MASK;
43                 attrib |= (attrib & PPC44x_TLB_SUPER_PERM_MASK) << 3;
44         }
45
46         /* Make sure host can always access this memory. */
47         attrib |= PPC44x_TLB_SX|PPC44x_TLB_SR|PPC44x_TLB_SW;
48
49         return attrib;
50 }
51
52 /* Search the guest TLB for a matching entry. */
53 int kvmppc_44x_tlb_index(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, unsigned int pid,
54                          unsigned int as)
55 {
56         int i;
57
58         /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
59         for (i = 0; i < PPC44x_TLB_SIZE; i++) {
60                 struct tlbe *tlbe = &vcpu->arch.guest_tlb[i];
61                 unsigned int tid;
62
63                 if (eaddr < get_tlb_eaddr(tlbe))
64                         continue;
65
66                 if (eaddr > get_tlb_end(tlbe))
67                         continue;
68
69                 tid = get_tlb_tid(tlbe);
70                 if (tid && (tid != pid))
71                         continue;
72
73                 if (!get_tlb_v(tlbe))
74                         continue;
75
76                 if (get_tlb_ts(tlbe) != as)
77                         continue;
78
79                 return i;
80         }
81
82         return -1;
83 }
84
85 struct tlbe *kvmppc_44x_itlb_search(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr)
86 {
87         unsigned int as = !!(vcpu->arch.msr & MSR_IS);
88         unsigned int index;
89
90         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, eaddr, vcpu->arch.pid, as);
91         if (index == -1)
92                 return NULL;
93         return &vcpu->arch.guest_tlb[index];
94 }
95
96 struct tlbe *kvmppc_44x_dtlb_search(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr)
97 {
98         unsigned int as = !!(vcpu->arch.msr & MSR_DS);
99         unsigned int index;
100
101         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, eaddr, vcpu->arch.pid, as);
102         if (index == -1)
103                 return NULL;
104         return &vcpu->arch.guest_tlb[index];
105 }
106
107 static int kvmppc_44x_tlbe_is_writable(struct tlbe *tlbe)
108 {
109         return tlbe->word2 & (PPC44x_TLB_SW|PPC44x_TLB_UW);
110 }
111
112 /* Must be called with mmap_sem locked for writing. */
113 static void kvmppc_44x_shadow_release(struct kvm_vcpu *vcpu,
114                                       unsigned int index)
115 {
116         struct tlbe *stlbe = &vcpu->arch.shadow_tlb[index];
117         struct page *page = vcpu->arch.shadow_pages[index];
118
119         kunmap(vcpu->arch.shadow_pages[index]);
120
121         if (get_tlb_v(stlbe)) {
122                 if (kvmppc_44x_tlbe_is_writable(stlbe))
123                         kvm_release_page_dirty(page);
124                 else
125                         kvm_release_page_clean(page);
126         }
127 }
128
129 /* Caller must ensure that the specified guest TLB entry is safe to insert into
130  * the shadow TLB. */
131 void kvmppc_mmu_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvaddr, gfn_t gfn, u64 asid,
132                     u32 flags)
133 {
134         struct page *new_page;
135         struct tlbe *stlbe;
136         hpa_t hpaddr;
137         unsigned int victim;
138
139         /* Future optimization: don't overwrite the TLB entry containing the
140          * current PC (or stack?). */
141         victim = kvmppc_tlb_44x_pos++;
142         if (kvmppc_tlb_44x_pos > tlb_44x_hwater)
143                 kvmppc_tlb_44x_pos = 0;
144         stlbe = &vcpu->arch.shadow_tlb[victim];
145
146         /* Get reference to new page. */
147         down_write(&current->mm->mmap_sem);
148         new_page = gfn_to_page(vcpu->kvm, gfn);
149         if (is_error_page(new_page)) {
150                 printk(KERN_ERR "Couldn't get guest page!\n");
151                 kvm_release_page_clean(new_page);
152                 return;
153         }
154         hpaddr = page_to_phys(new_page);
155
156         /* Drop reference to old page. */
157         kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, victim);
158         up_write(&current->mm->mmap_sem);
159
160         vcpu->arch.shadow_pages[victim] = new_page;
161
162         /* XXX Make sure (va, size) doesn't overlap any other
163          * entries. 440x6 user manual says the result would be
164          * "undefined." */
165
166         /* XXX what about AS? */
167
168         stlbe->tid = asid & 0xff;
169
170         /* Force TS=1 for all guest mappings. */
171         /* For now we hardcode 4KB mappings, but it will be important to
172          * use host large pages in the future. */
173         stlbe->word0 = (gvaddr & PAGE_MASK) | PPC44x_TLB_VALID | PPC44x_TLB_TS
174                        | PPC44x_TLB_4K;
175
176         stlbe->word1 = (hpaddr & 0xfffffc00) | ((hpaddr >> 32) & 0xf);
177         stlbe->word2 = kvmppc_44x_tlb_shadow_attrib(flags,
178                                                     vcpu->arch.msr & MSR_PR);
179 }
180
181 void kvmppc_mmu_invalidate(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 eaddr, u64 asid)
182 {
183         unsigned int pid = asid & 0xff;
184         int i;
185
186         /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
187         down_write(&current->mm->mmap_sem);
188         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++) {
189                 struct tlbe *stlbe = &vcpu->arch.shadow_tlb[i];
190                 unsigned int tid;
191
192                 if (!get_tlb_v(stlbe))
193                         continue;
194
195                 if (eaddr < get_tlb_eaddr(stlbe))
196                         continue;
197
198                 if (eaddr > get_tlb_end(stlbe))
199                         continue;
200
201                 tid = get_tlb_tid(stlbe);
202                 if (tid && (tid != pid))
203                         continue;
204
205                 kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
206                 stlbe->word0 = 0;
207         }
208         up_write(&current->mm->mmap_sem);
209 }
210
211 /* Invalidate all mappings, so that when they fault back in they will get the
212  * proper permission bits. */
213 void kvmppc_mmu_priv_switch(struct kvm_vcpu *vcpu, int usermode)
214 {
215         int i;
216
217         /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
218         down_write(&current->mm->mmap_sem);
219         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++) {
220                 kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
221                 vcpu->arch.shadow_tlb[i].word0 = 0;
222         }
223         up_write(&current->mm->mmap_sem);
224 }