arch/arm64/kvm/guest.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012,2013 - ARM Ltd
   3  * Author: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
   4  *
   5  * Derived from arch/arm/kvm/guest.c:
   6  * Copyright (C) 2012 - Virtual Open Systems and Columbia University
   7  * Author: Christoffer Dall <c.dall@virtualopensystems.com>
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  11  * published by the Free Software Foundation.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16  * GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  20  */
  21
  22 #include <linux/errno.h>
  23 #include <linux/err.h>
  24 #include <linux/kvm_host.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/vmalloc.h>
  27 #include <linux/fs.h>
  28 #include <kvm/arm_psci.h>
  29 #include <asm/cputype.h>
  30 #include <linux/uaccess.h>
  31 #include <asm/kvm.h>
  32 #include <asm/kvm_emulate.h>
  33 #include <asm/kvm_coproc.h>
  34
  35 #include "trace.h"
  36
  37 #define VM_STAT(x) { #x, offsetof(struct kvm, stat.x), KVM_STAT_VM }
  38 #define VCPU_STAT(x) { #x, offsetof(struct kvm_vcpu, stat.x), KVM_STAT_VCPU }
  39
  40 struct kvm_stats_debugfs_item debugfs_entries[] = {
  41         VCPU_STAT(hvc_exit_stat),
  42         VCPU_STAT(wfe_exit_stat),
  43         VCPU_STAT(wfi_exit_stat),
  44         VCPU_STAT(mmio_exit_user),
  45         VCPU_STAT(mmio_exit_kernel),
  46         VCPU_STAT(exits),
  47         { NULL }
  48 };
  49
  50 int kvm_arch_vcpu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu)
  51 {
  52         return 0;
  53 }
  54
  55 static u64 core_reg_offset_from_id(u64 id)
  56 {
  57         return id & ~(KVM_REG_ARCH_MASK | KVM_REG_SIZE_MASK | KVM_REG_ARM_CORE);
  58 }
  59
  60 static int get_core_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
  61 {
  62         /*
  63          * Because the kvm_regs structure is a mix of 32, 64 and
  64          * 128bit fields, we index it as if it was a 32bit
  65          * array. Hence below, nr_regs is the number of entries, and
  66          * off the index in the "array".
  67          */
  68         __u32 __user *uaddr = (__u32 __user *)(unsigned long)reg->addr;
  69         struct kvm_regs *regs = vcpu_gp_regs(vcpu);
  70         int nr_regs = sizeof(*regs) / sizeof(__u32);
  71         u32 off;
  72
  73         /* Our ID is an index into the kvm_regs struct. */
  74         off = core_reg_offset_from_id(reg->id);
  75         if (off >= nr_regs ||
  76             (off + (KVM_REG_SIZE(reg->id) / sizeof(__u32))) >= nr_regs)
  77                 return -ENOENT;
  78
  79         if (copy_to_user(uaddr, ((u32 *)regs) + off, KVM_REG_SIZE(reg->id)))
  80                 return -EFAULT;
  81
  82         return 0;
  83 }
  84
  85 static int set_core_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
  86 {
  87         __u32 __user *uaddr = (__u32 __user *)(unsigned long)reg->addr;
  88         struct kvm_regs *regs = vcpu_gp_regs(vcpu);
  89         int nr_regs = sizeof(*regs) / sizeof(__u32);
  90         __uint128_t tmp;
  91         void *valp = &tmp;
  92         u64 off;
  93         int err = 0;
  94
  95         /* Our ID is an index into the kvm_regs struct. */
  96         off = core_reg_offset_from_id(reg->id);
  97         if (off >= nr_regs ||
  98             (off + (KVM_REG_SIZE(reg->id) / sizeof(__u32))) >= nr_regs)
  99                 return -ENOENT;
 100
 101         if (KVM_REG_SIZE(reg->id) > sizeof(tmp))
 102                 return -EINVAL;
 103
 104         if (copy_from_user(valp, uaddr, KVM_REG_SIZE(reg->id))) {
 105                 err = -EFAULT;
 106                 goto out;
 107         }
 108
 109         if (off == KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.pstate)) {
 110                 u32 mode = (*(u32 *)valp) & PSR_AA32_MODE_MASK;
 111                 switch (mode) {
 112                 case PSR_AA32_MODE_USR:
 113                 case PSR_AA32_MODE_FIQ:
 114                 case PSR_AA32_MODE_IRQ:
 115                 case PSR_AA32_MODE_SVC:
 116                 case PSR_AA32_MODE_ABT:
 117                 case PSR_AA32_MODE_UND:
 118                 case PSR_MODE_EL0t:
 119                 case PSR_MODE_EL1t:
 120                 case PSR_MODE_EL1h:
 121                         break;
 122                 default:
 123                         err = -EINVAL;
 124                         goto out;
 125                 }
 126         }
 127
 128         memcpy((u32 *)regs + off, valp, KVM_REG_SIZE(reg->id));
 129 out:
 130         return err;
 131 }
 132
 133 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs)
 134 {
 135         return -EINVAL;
 136 }
 137
 138 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs)
 139 {
 140         return -EINVAL;
 141 }
 142
 143 static unsigned long num_core_regs(void)
 144 {
 145         return sizeof(struct kvm_regs) / sizeof(__u32);
 146 }
 147
 148 /**
 149  * ARM64 versions of the TIMER registers, always available on arm64
 150  */
 151
 152 #define NUM_TIMER_REGS 3
 153
 154 static bool is_timer_reg(u64 index)
 155 {
 156         switch (index) {
 157         case KVM_REG_ARM_TIMER_CTL:
 158         case KVM_REG_ARM_TIMER_CNT:
 159         case KVM_REG_ARM_TIMER_CVAL:
 160                 return true;
 161         }
 162         return false;
 163 }
 164
 165 static int copy_timer_indices(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 __user *uindices)
 166 {
 167         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CTL, uindices))
 168                 return -EFAULT;
 169         uindices++;
 170         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CNT, uindices))
 171                 return -EFAULT;
 172         uindices++;
 173         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CVAL, uindices))
 174                 return -EFAULT;
 175
 176         return 0;
 177 }
 178
 179 static int set_timer_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 180 {
 181         void __user *uaddr = (void __user *)(long)reg->addr;
 182         u64 val;
 183         int ret;
 184
 185         ret = copy_from_user(&val, uaddr, KVM_REG_SIZE(reg->id));
 186         if (ret != 0)
 187                 return -EFAULT;
 188
 189         return kvm_arm_timer_set_reg(vcpu, reg->id, val);
 190 }
 191
 192 static int get_timer_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 193 {
 194         void __user *uaddr = (void __user *)(long)reg->addr;
 195         u64 val;
 196
 197         val = kvm_arm_timer_get_reg(vcpu, reg->id);
 198         return copy_to_user(uaddr, &val, KVM_REG_SIZE(reg->id)) ? -EFAULT : 0;
 199 }
 200
 201 /**
 202  * kvm_arm_num_regs - how many registers do we present via KVM_GET_ONE_REG
 203  *
 204  * This is for all registers.
 205  */
 206 unsigned long kvm_arm_num_regs(struct kvm_vcpu *vcpu)
 207 {
 208         return num_core_regs() + kvm_arm_num_sys_reg_descs(vcpu)
 209                 + kvm_arm_get_fw_num_regs(vcpu) + NUM_TIMER_REGS;
 210 }
 211
 212 /**
 213  * kvm_arm_copy_reg_indices - get indices of all registers.
 214  *
 215  * We do core registers right here, then we append system regs.
 216  */
 217 int kvm_arm_copy_reg_indices(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 __user *uindices)
 218 {
 219         unsigned int i;
 220         const u64 core_reg = KVM_REG_ARM64 | KVM_REG_SIZE_U64 | KVM_REG_ARM_CORE;
 221         int ret;
 222
 223         for (i = 0; i < sizeof(struct kvm_regs) / sizeof(__u32); i++) {
 224                 if (put_user(core_reg | i, uindices))
 225                         return -EFAULT;
 226                 uindices++;
 227         }
 228
 229         ret = kvm_arm_copy_fw_reg_indices(vcpu, uindices);
 230         if (ret)
 231                 return ret;
 232         uindices += kvm_arm_get_fw_num_regs(vcpu);
 233
 234         ret = copy_timer_indices(vcpu, uindices);
 235         if (ret)
 236                 return ret;
 237         uindices += NUM_TIMER_REGS;
 238
 239         return kvm_arm_copy_sys_reg_indices(vcpu, uindices);
 240 }
 241
 242 int kvm_arm_get_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 243 {
 244         /* We currently use nothing arch-specific in upper 32 bits */
 245         if ((reg->id & ~KVM_REG_SIZE_MASK) >> 32 != KVM_REG_ARM64 >> 32)
 246                 return -EINVAL;
 247
 248         /* Register group 16 means we want a core register. */
 249         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_CORE)
 250                 return get_core_reg(vcpu, reg);
 251
 252         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_FW)
 253                 return kvm_arm_get_fw_reg(vcpu, reg);
 254
 255         if (is_timer_reg(reg->id))
 256                 return get_timer_reg(vcpu, reg);
 257
 258         return kvm_arm_sys_reg_get_reg(vcpu, reg);
 259 }
 260
 261 int kvm_arm_set_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 262 {
 263         /* We currently use nothing arch-specific in upper 32 bits */
 264         if ((reg->id & ~KVM_REG_SIZE_MASK) >> 32 != KVM_REG_ARM64 >> 32)
 265                 return -EINVAL;
 266
 267         /* Register group 16 means we set a core register. */
 268         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_CORE)
 269                 return set_core_reg(vcpu, reg);
 270
 271         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_FW)
 272                 return kvm_arm_set_fw_reg(vcpu, reg);
 273
 274         if (is_timer_reg(reg->id))
 275                 return set_timer_reg(vcpu, reg);
 276
 277         return kvm_arm_sys_reg_set_reg(vcpu, reg);
 278 }
 279
 280 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
 281                                   struct kvm_sregs *sregs)
 282 {
 283         return -EINVAL;
 284 }
 285
 286 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
 287                                   struct kvm_sregs *sregs)
 288 {
 289         return -EINVAL;
 290 }
 291
 292 int __kvm_arm_vcpu_get_events(struct kvm_vcpu *vcpu,
 293                               struct kvm_vcpu_events *events)
 294 {
 295         events->exception.serror_pending = !!(vcpu->arch.hcr_el2 & HCR_VSE);
 296         events->exception.serror_has_esr = cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_RAS_EXTN);
 297
 298         if (events->exception.serror_pending && events->exception.serror_has_esr)
 299                 events->exception.serror_esr = vcpu_get_vsesr(vcpu);
 300
 301         return 0;
 302 }
 303
 304 int __kvm_arm_vcpu_set_events(struct kvm_vcpu *vcpu,
 305                               struct kvm_vcpu_events *events)
 306 {
 307         bool serror_pending = events->exception.serror_pending;
 308         bool has_esr = events->exception.serror_has_esr;
 309
 310         if (serror_pending && has_esr) {
 311                 if (!cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_RAS_EXTN))
 312                         return -EINVAL;
 313
 314                 if (!((events->exception.serror_esr) & ~ESR_ELx_ISS_MASK))
 315                         kvm_set_sei_esr(vcpu, events->exception.serror_esr);
 316                 else
 317                         return -EINVAL;
 318         } else if (serror_pending) {
 319                 kvm_inject_vabt(vcpu);
 320         }
 321
 322         return 0;
 323 }
 324
 325 int __attribute_const__ kvm_target_cpu(void)
 326 {
 327         unsigned long implementor = read_cpuid_implementor();
 328         unsigned long part_number = read_cpuid_part_number();
 329
 330         switch (implementor) {
 331         case ARM_CPU_IMP_ARM:
 332                 switch (part_number) {
 333                 case ARM_CPU_PART_AEM_V8:
 334                         return KVM_ARM_TARGET_AEM_V8;
 335                 case ARM_CPU_PART_FOUNDATION:
 336                         return KVM_ARM_TARGET_FOUNDATION_V8;
 337                 case ARM_CPU_PART_CORTEX_A53:
 338                         return KVM_ARM_TARGET_CORTEX_A53;
 339                 case ARM_CPU_PART_CORTEX_A57:
 340                         return KVM_ARM_TARGET_CORTEX_A57;
 341                 };
 342                 break;
 343         case ARM_CPU_IMP_APM:
 344                 switch (part_number) {
 345                 case APM_CPU_PART_POTENZA:
 346                         return KVM_ARM_TARGET_XGENE_POTENZA;
 347                 };
 348                 break;
 349         };
 350
 351         /* Return a default generic target */
 352         return KVM_ARM_TARGET_GENERIC_V8;
 353 }
 354
 355 int kvm_vcpu_preferred_target(struct kvm_vcpu_init *init)
 356 {
 357         int target = kvm_target_cpu();
 358
 359         if (target < 0)
 360                 return -ENODEV;
 361
 362         memset(init, 0, sizeof(*init));
 363
 364         /*
 365          * For now, we don't return any features.
 366          * In future, we might use features to return target
 367          * specific features available for the preferred
 368          * target type.
 369          */
 370         init->target = (__u32)target;
 371
 372         return 0;
 373 }
 374
 375 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu)
 376 {
 377         return -EINVAL;
 378 }
 379
 380 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu)
 381 {
 382         return -EINVAL;
 383 }
 384
 385 int kvm_arch_vcpu_ioctl_translate(struct kvm_vcpu *vcpu,
 386                                   struct kvm_translation *tr)
 387 {
 388         return -EINVAL;
 389 }
 390
 391 #define KVM_GUESTDBG_VALID_MASK (KVM_GUESTDBG_ENABLE |    \
 392                             KVM_GUESTDBG_USE_SW_BP | \
 393                             KVM_GUESTDBG_USE_HW | \
 394                             KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP)
 395
 396 /**
 397  * kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug - set up guest debugging
 398  * @kvm:        pointer to the KVM struct
 399  * @kvm_guest_debug: the ioctl data buffer
 400  *
 401  * This sets up and enables the VM for guest debugging. Userspace
 402  * passes in a control flag to enable different debug types and
 403  * potentially other architecture specific information in the rest of
 404  * the structure.
 405  */
 406 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug(struct kvm_vcpu *vcpu,
 407                                         struct kvm_guest_debug *dbg)
 408 {
 409         int ret = 0;
 410
 411         trace_kvm_set_guest_debug(vcpu, dbg->control);
 412
 413         if (dbg->control & ~KVM_GUESTDBG_VALID_MASK) {
 414                 ret = -EINVAL;
 415                 goto out;
 416         }
 417
 418         if (dbg->control & KVM_GUESTDBG_ENABLE) {
 419                 vcpu->guest_debug = dbg->control;
 420
 421                 /* Hardware assisted Break and Watch points */
 422                 if (vcpu->guest_debug & KVM_GUESTDBG_USE_HW) {
 423                         vcpu->arch.external_debug_state = dbg->arch;
 424                 }
 425
 426         } else {
 427                 /* If not enabled clear all flags */
 428                 vcpu->guest_debug = 0;
 429         }
 430
 431 out:
 432         return ret;
 433 }
 434
 435 int kvm_arm_vcpu_arch_set_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 436                                struct kvm_device_attr *attr)
 437 {
 438         int ret;
 439
 440         switch (attr->group) {
 441         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 442                 ret = kvm_arm_pmu_v3_set_attr(vcpu, attr);
 443                 break;
 444         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 445                 ret = kvm_arm_timer_set_attr(vcpu, attr);
 446                 break;
 447         default:
 448                 ret = -ENXIO;
 449                 break;
 450         }
 451
 452         return ret;
 453 }
 454
 455 int kvm_arm_vcpu_arch_get_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 456                                struct kvm_device_attr *attr)
 457 {
 458         int ret;
 459
 460         switch (attr->group) {
 461         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 462                 ret = kvm_arm_pmu_v3_get_attr(vcpu, attr);
 463                 break;
 464         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 465                 ret = kvm_arm_timer_get_attr(vcpu, attr);
 466                 break;
 467         default:
 468                 ret = -ENXIO;
 469                 break;
 470         }
 471
 472         return ret;
 473 }
 474
 475 int kvm_arm_vcpu_arch_has_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 476                                struct kvm_device_attr *attr)
 477 {
 478         int ret;
 479
 480         switch (attr->group) {
 481         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 482                 ret = kvm_arm_pmu_v3_has_attr(vcpu, attr);
 483                 break;
 484         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 485                 ret = kvm_arm_timer_has_attr(vcpu, attr);
 486                 break;
 487         default:
 488                 ret = -ENXIO;
 489                 break;
 490         }
 491
 492         return ret;
 493 }