git.oblomov.eu Git - linux-2.6/blob - 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.h>
  23 #include <linux/kvm_host.h>
  24 #include <linux/highmem.h>
  25 #include <asm/mmu-44x.h>
  26 #include <asm/kvm_ppc.h>
  27 #include <asm/kvm_44x.h>
  28
  29 #include "44x_tlb.h"
  30
  31 #ifndef PPC44x_TLBE_SIZE
  32 #define PPC44x_TLBE_SIZE        PPC44x_TLB_4K
  33 #endif
  34
  35 #define PAGE_SIZE_4K (1<<12)
  36 #define PAGE_MASK_4K (~(PAGE_SIZE_4K - 1))
  37
  38 #define PPC44x_TLB_UATTR_MASK \
  39         (PPC44x_TLB_U0|PPC44x_TLB_U1|PPC44x_TLB_U2|PPC44x_TLB_U3)
  40 #define PPC44x_TLB_USER_PERM_MASK (PPC44x_TLB_UX|PPC44x_TLB_UR|PPC44x_TLB_UW)
  41 #define PPC44x_TLB_SUPER_PERM_MASK (PPC44x_TLB_SX|PPC44x_TLB_SR|PPC44x_TLB_SW)
  42
  43 static unsigned int kvmppc_tlb_44x_pos;
  44
  45 #ifdef DEBUG
  46 void kvmppc_dump_tlbs(struct kvm_vcpu *vcpu)
  47 {
  48         struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe;
  49         int i;
  50
  51         printk("vcpu %d TLB dump:\n", vcpu->vcpu_id);
  52         printk("| %2s | %3s | %8s | %8s | %8s |\n",
  53                         "nr", "tid", "word0", "word1", "word2");
  54
  55         for (i = 0; i < PPC44x_TLB_SIZE; i++) {
  56                 tlbe = &vcpu_44x->guest_tlb[i];
  57                 if (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_VALID)
  58                         printk(" G%2d |  %02X | %08X | %08X | %08X |\n",
  59                                i, tlbe->tid, tlbe->word0, tlbe->word1,
  60                                tlbe->word2);
  61         }
  62
  63         for (i = 0; i < PPC44x_TLB_SIZE; i++) {
  64                 tlbe = &vcpu_44x->shadow_tlb[i];
  65                 if (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_VALID)
  66                         printk(" S%2d | %02X | %08X | %08X | %08X |\n",
  67                                i, tlbe->tid, tlbe->word0, tlbe->word1,
  68                                tlbe->word2);
  69         }
  70 }
  71 #endif
  72
  73 static u32 kvmppc_44x_tlb_shadow_attrib(u32 attrib, int usermode)
  74 {
  75         /* We only care about the guest's permission and user bits. */
  76         attrib &= PPC44x_TLB_PERM_MASK|PPC44x_TLB_UATTR_MASK;
  77
  78         if (!usermode) {
  79                 /* Guest is in supervisor mode, so we need to translate guest
  80                  * supervisor permissions into user permissions. */
  81                 attrib &= ~PPC44x_TLB_USER_PERM_MASK;
  82                 attrib |= (attrib & PPC44x_TLB_SUPER_PERM_MASK) << 3;
  83         }
  84
  85         /* Make sure host can always access this memory. */
  86         attrib |= PPC44x_TLB_SX|PPC44x_TLB_SR|PPC44x_TLB_SW;
  87
  88         /* WIMGE = 0b00100 */
  89         attrib |= PPC44x_TLB_M;
  90
  91         return attrib;
  92 }
  93
  94 /* Search the guest TLB for a matching entry. */
  95 int kvmppc_44x_tlb_index(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, unsigned int pid,
  96                          unsigned int as)
  97 {
  98         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
  99         int i;
 100
 101         /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
 102         for (i = 0; i < PPC44x_TLB_SIZE; i++) {
 103                 struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe = &vcpu_44x->guest_tlb[i];
 104                 unsigned int tid;
 105
 106                 if (eaddr < get_tlb_eaddr(tlbe))
 107                         continue;
 108
 109                 if (eaddr > get_tlb_end(tlbe))
 110                         continue;
 111
 112                 tid = get_tlb_tid(tlbe);
 113                 if (tid && (tid != pid))
 114                         continue;
 115
 116                 if (!get_tlb_v(tlbe))
 117                         continue;
 118
 119                 if (get_tlb_ts(tlbe) != as)
 120                         continue;
 121
 122                 return i;
 123         }
 124
 125         return -1;
 126 }
 127
 128 struct kvmppc_44x_tlbe *kvmppc_44x_itlb_search(struct kvm_vcpu *vcpu,
 129                                                gva_t eaddr)
 130 {
 131         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 132         unsigned int as = !!(vcpu->arch.msr & MSR_IS);
 133         unsigned int index;
 134
 135         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, eaddr, vcpu->arch.pid, as);
 136         if (index == -1)
 137                 return NULL;
 138         return &vcpu_44x->guest_tlb[index];
 139 }
 140
 141 struct kvmppc_44x_tlbe *kvmppc_44x_dtlb_search(struct kvm_vcpu *vcpu,
 142                                                gva_t eaddr)
 143 {
 144         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 145         unsigned int as = !!(vcpu->arch.msr & MSR_DS);
 146         unsigned int index;
 147
 148         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, eaddr, vcpu->arch.pid, as);
 149         if (index == -1)
 150                 return NULL;
 151         return &vcpu_44x->guest_tlb[index];
 152 }
 153
 154 static int kvmppc_44x_tlbe_is_writable(struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe)
 155 {
 156         return tlbe->word2 & (PPC44x_TLB_SW|PPC44x_TLB_UW);
 157 }
 158
 159 static void kvmppc_44x_shadow_release(struct kvm_vcpu *vcpu,
 160                                       unsigned int index)
 161 {
 162         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 163         struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe = &vcpu_44x->shadow_tlb[index];
 164         struct page *page = vcpu_44x->shadow_pages[index];
 165
 166         if (get_tlb_v(stlbe)) {
 167                 if (kvmppc_44x_tlbe_is_writable(stlbe))
 168                         kvm_release_page_dirty(page);
 169                 else
 170                         kvm_release_page_clean(page);
 171         }
 172 }
 173
 174 void kvmppc_core_destroy_mmu(struct kvm_vcpu *vcpu)
 175 {
 176         int i;
 177
 178         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++)
 179                 kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
 180 }
 181
 182 void kvmppc_tlbe_set_modified(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned int i)
 183 {
 184         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 185
 186         vcpu_44x->shadow_tlb_mod[i] = 1;
 187 }
 188
 189 /**
 190  * kvmppc_mmu_map -- create a host mapping for guest memory
 191  *
 192  * If the guest wanted a larger page than the host supports, only the first
 193  * host page is mapped here and the rest are demand faulted.
 194  *
 195  * If the guest wanted a smaller page than the host page size, we map only the
 196  * guest-size page (i.e. not a full host page mapping).
 197  *
 198  * Caller must ensure that the specified guest TLB entry is safe to insert into
 199  * the shadow TLB.
 200  */
 201 void kvmppc_mmu_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvaddr, gpa_t gpaddr, u64 asid,
 202                     u32 flags, u32 max_bytes)
 203 {
 204         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 205         struct page *new_page;
 206         struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe;
 207         hpa_t hpaddr;
 208         gfn_t gfn;
 209         unsigned int victim;
 210
 211         /* Future optimization: don't overwrite the TLB entry containing the
 212          * current PC (or stack?). */
 213         victim = kvmppc_tlb_44x_pos++;
 214         if (kvmppc_tlb_44x_pos > tlb_44x_hwater)
 215                 kvmppc_tlb_44x_pos = 0;
 216         stlbe = &vcpu_44x->shadow_tlb[victim];
 217
 218         /* Get reference to new page. */
 219         gfn = gpaddr >> PAGE_SHIFT;
 220         new_page = gfn_to_page(vcpu->kvm, gfn);
 221         if (is_error_page(new_page)) {
 222                 printk(KERN_ERR "Couldn't get guest page for gfn %lx!\n", gfn);
 223                 kvm_release_page_clean(new_page);
 224                 return;
 225         }
 226         hpaddr = page_to_phys(new_page);
 227
 228         /* Drop reference to old page. */
 229         kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, victim);
 230
 231         vcpu_44x->shadow_pages[victim] = new_page;
 232
 233         /* XXX Make sure (va, size) doesn't overlap any other
 234          * entries. 440x6 user manual says the result would be
 235          * "undefined." */
 236
 237         /* XXX what about AS? */
 238
 239         stlbe->tid = !(asid & 0xff);
 240
 241         /* Force TS=1 for all guest mappings. */
 242         stlbe->word0 = PPC44x_TLB_VALID | PPC44x_TLB_TS;
 243
 244         if (max_bytes >= PAGE_SIZE) {
 245                 /* Guest mapping is larger than or equal to host page size. We can use
 246                  * a "native" host mapping. */
 247                 stlbe->word0 |= (gvaddr & PAGE_MASK) | PPC44x_TLBE_SIZE;
 248         } else {
 249                 /* Guest mapping is smaller than host page size. We must restrict the
 250                  * size of the mapping to be at most the smaller of the two, but for
 251                  * simplicity we fall back to a 4K mapping (this is probably what the
 252                  * guest is using anyways). */
 253                 stlbe->word0 |= (gvaddr & PAGE_MASK_4K) | PPC44x_TLB_4K;
 254
 255                 /* 'hpaddr' is a host page, which is larger than the mapping we're
 256                  * inserting here. To compensate, we must add the in-page offset to the
 257                  * sub-page. */
 258                 hpaddr |= gpaddr & (PAGE_MASK ^ PAGE_MASK_4K);
 259         }
 260
 261         stlbe->word1 = (hpaddr & 0xfffffc00) | ((hpaddr >> 32) & 0xf);
 262         stlbe->word2 = kvmppc_44x_tlb_shadow_attrib(flags,
 263                                                     vcpu->arch.msr & MSR_PR);
 264         kvmppc_tlbe_set_modified(vcpu, victim);
 265
 266         KVMTRACE_5D(STLB_WRITE, vcpu, victim,
 267                         stlbe->tid, stlbe->word0, stlbe->word1, stlbe->word2,
 268                         handler);
 269 }
 270
 271 static void kvmppc_mmu_invalidate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 272                                   gva_t eend, u32 asid)
 273 {
 274         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 275         unsigned int pid = !(asid & 0xff);
 276         int i;
 277
 278         /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
 279         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++) {
 280                 struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe = &vcpu_44x->shadow_tlb[i];
 281                 unsigned int tid;
 282
 283                 if (!get_tlb_v(stlbe))
 284                         continue;
 285
 286                 if (eend < get_tlb_eaddr(stlbe))
 287                         continue;
 288
 289                 if (eaddr > get_tlb_end(stlbe))
 290                         continue;
 291
 292                 tid = get_tlb_tid(stlbe);
 293                 if (tid && (tid != pid))
 294                         continue;
 295
 296                 kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
 297                 stlbe->word0 = 0;
 298                 kvmppc_tlbe_set_modified(vcpu, i);
 299                 KVMTRACE_5D(STLB_INVAL, vcpu, i,
 300                                 stlbe->tid, stlbe->word0, stlbe->word1,
 301                                 stlbe->word2, handler);
 302         }
 303 }
 304
 305 void kvmppc_mmu_priv_switch(struct kvm_vcpu *vcpu, int usermode)
 306 {
 307         vcpu->arch.shadow_pid = !usermode;
 308 }
 309
 310 void kvmppc_set_pid(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 new_pid)
 311 {
 312         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 313         int i;
 314
 315         if (unlikely(vcpu->arch.pid == new_pid))
 316                 return;
 317
 318         vcpu->arch.pid = new_pid;
 319
 320         /* Guest userspace runs with TID=0 mappings and PID=0, to make sure it
 321          * can't access guest kernel mappings (TID=1). When we switch to a new
 322          * guest PID, which will also use host PID=0, we must discard the old guest
 323          * userspace mappings. */
 324         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(vcpu_44x->shadow_tlb); i++) {
 325                 struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe = &vcpu_44x->shadow_tlb[i];
 326
 327                 if (get_tlb_tid(stlbe) == 0) {
 328                         kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
 329                         stlbe->word0 = 0;
 330                         kvmppc_tlbe_set_modified(vcpu, i);
 331                 }
 332         }
 333 }
 334
 335 static int tlbe_is_host_safe(const struct kvm_vcpu *vcpu,
 336                              const struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe)
 337 {
 338         gpa_t gpa;
 339
 340         if (!get_tlb_v(tlbe))
 341                 return 0;
 342
 343         /* Does it match current guest AS? */
 344         /* XXX what about IS != DS? */
 345         if (get_tlb_ts(tlbe) != !!(vcpu->arch.msr & MSR_IS))
 346                 return 0;
 347
 348         gpa = get_tlb_raddr(tlbe);
 349         if (!gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gpa >> PAGE_SHIFT))
 350                 /* Mapping is not for RAM. */
 351                 return 0;
 352
 353         return 1;
 354 }
 355
 356 int kvmppc_44x_emul_tlbwe(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 ra, u8 rs, u8 ws)
 357 {
 358         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
 359         gva_t eaddr;
 360         u64 asid;
 361         struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe;
 362         unsigned int index;
 363
 364         index = vcpu->arch.gpr[ra];
 365         if (index > PPC44x_TLB_SIZE) {
 366                 printk("%s: index %d\n", __func__, index);
 367                 kvmppc_dump_vcpu(vcpu);
 368                 return EMULATE_FAIL;
 369         }
 370
 371         tlbe = &vcpu_44x->guest_tlb[index];
 372
 373         /* Invalidate shadow mappings for the about-to-be-clobbered TLBE. */
 374         if (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_VALID) {
 375                 eaddr = get_tlb_eaddr(tlbe);
 376                 asid = (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_TS) | tlbe->tid;
 377                 kvmppc_mmu_invalidate(vcpu, eaddr, get_tlb_end(tlbe), asid);
 378         }
 379
 380         switch (ws) {
 381         case PPC44x_TLB_PAGEID:
 382                 tlbe->tid = get_mmucr_stid(vcpu);
 383                 tlbe->word0 = vcpu->arch.gpr[rs];
 384                 break;
 385
 386         case PPC44x_TLB_XLAT:
 387                 tlbe->word1 = vcpu->arch.gpr[rs];
 388                 break;
 389
 390         case PPC44x_TLB_ATTRIB:
 391                 tlbe->word2 = vcpu->arch.gpr[rs];
 392                 break;
 393
 394         default:
 395                 return EMULATE_FAIL;
 396         }
 397
 398         if (tlbe_is_host_safe(vcpu, tlbe)) {
 399                 gpa_t gpaddr;
 400                 u32 flags;
 401                 u32 bytes;
 402
 403                 eaddr = get_tlb_eaddr(tlbe);
 404                 gpaddr = get_tlb_raddr(tlbe);
 405
 406                 /* Use the advertised page size to mask effective and real addrs. */
 407                 bytes = get_tlb_bytes(tlbe);
 408                 eaddr &= ~(bytes - 1);
 409                 gpaddr &= ~(bytes - 1);
 410
 411                 asid = (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_TS) | tlbe->tid;
 412                 flags = tlbe->word2 & 0xffff;
 413
 414                 kvmppc_mmu_map(vcpu, eaddr, gpaddr, asid, flags, bytes);
 415         }
 416
 417         KVMTRACE_5D(GTLB_WRITE, vcpu, index,
 418                     tlbe->tid, tlbe->word0, tlbe->word1, tlbe->word2,
 419                     handler);
 420
 421         return EMULATE_DONE;
 422 }
 423
 424 int kvmppc_44x_emul_tlbsx(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 rt, u8 ra, u8 rb, u8 rc)
 425 {
 426         u32 ea;
 427         int index;
 428         unsigned int as = get_mmucr_sts(vcpu);
 429         unsigned int pid = get_mmucr_stid(vcpu);
 430
 431         ea = vcpu->arch.gpr[rb];
 432         if (ra)
 433                 ea += vcpu->arch.gpr[ra];
 434
 435         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, ea, pid, as);
 436         if (rc) {
 437                 if (index < 0)
 438                         vcpu->arch.cr &= ~0x20000000;
 439                 else
 440                         vcpu->arch.cr |= 0x20000000;
 441         }
 442         vcpu->arch.gpr[rt] = index;
 443
 444         return EMULATE_DONE;
 445 }