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