arch/powerpc/kvm/book3s_64_mmu_host.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2009 SUSE Linux Products GmbH. All rights reserved.
   4  *
   5  * Authors:
   6  *     Alexander Graf <agraf@suse.de>
   7  *     Kevin Wolf <mail@kevin-wolf.de>
   8  */
   9
  10 #include <linux/kvm_host.h>
  11 #include <linux/pkeys.h>
  12
  13 #include <asm/kvm_ppc.h>
  14 #include <asm/kvm_book3s.h>
  15 #include <asm/book3s/64/mmu-hash.h>
  16 #include <asm/machdep.h>
  17 #include <asm/mmu_context.h>
  18 #include <asm/hw_irq.h>
  19 #include "trace_pr.h"
  20 #include "book3s.h"
  21
  22 #define PTE_SIZE 12
  23
  24 void kvmppc_mmu_invalidate_pte(struct kvm_vcpu *vcpu, struct hpte_cache *pte)
  25 {
  26         mmu_hash_ops.hpte_invalidate(pte->slot, pte->host_vpn,
  27                                      pte->pagesize, pte->pagesize,
  28                                      MMU_SEGSIZE_256M, false);
  29 }
  30
  31 /* We keep 512 gvsid->hvsid entries, mapping the guest ones to the array using
  32  * a hash, so we don't waste cycles on looping */
  33 static u16 kvmppc_sid_hash(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
  34 {
  35         return (u16)(((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 7)) & SID_MAP_MASK) ^
  36                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 6)) & SID_MAP_MASK) ^
  37                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 5)) & SID_MAP_MASK) ^
  38                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 4)) & SID_MAP_MASK) ^
  39                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 3)) & SID_MAP_MASK) ^
  40                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 2)) & SID_MAP_MASK) ^
  41                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 1)) & SID_MAP_MASK) ^
  42                      ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 0)) & SID_MAP_MASK));
  43 }
  44
  45
  46 static struct kvmppc_sid_map *find_sid_vsid(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
  47 {
  48         struct kvmppc_sid_map *map;
  49         u16 sid_map_mask;
  50
  51         if (kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR)
  52                 gvsid |= VSID_PR;
  53
  54         sid_map_mask = kvmppc_sid_hash(vcpu, gvsid);
  55         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[sid_map_mask];
  56         if (map->valid && (map->guest_vsid == gvsid)) {
  57                 trace_kvm_book3s_slb_found(gvsid, map->host_vsid);
  58                 return map;
  59         }
  60
  61         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[SID_MAP_MASK - sid_map_mask];
  62         if (map->valid && (map->guest_vsid == gvsid)) {
  63                 trace_kvm_book3s_slb_found(gvsid, map->host_vsid);
  64                 return map;
  65         }
  66
  67         trace_kvm_book3s_slb_fail(sid_map_mask, gvsid);
  68         return NULL;
  69 }
  70
  71 int kvmppc_mmu_map_page(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvmppc_pte *orig_pte,
  72                         bool iswrite)
  73 {
  74         unsigned long vpn;
  75         kvm_pfn_t hpaddr;
  76         ulong hash, hpteg;
  77         u64 vsid;
  78         int ret;
  79         int rflags = 0x192;
  80         int vflags = 0;
  81         int attempt = 0;
  82         struct kvmppc_sid_map *map;
  83         int r = 0;
  84         int hpsize = MMU_PAGE_4K;
  85         bool writable;
  86         unsigned long mmu_seq;
  87         struct kvm *kvm = vcpu->kvm;
  88         struct hpte_cache *cpte;
  89         unsigned long gfn = orig_pte->raddr >> PAGE_SHIFT;
  90         unsigned long pfn;
  91
  92         /* used to check for invalidations in progress */
  93         mmu_seq = kvm->mmu_invalidate_seq;
  94         smp_rmb();
  95
  96         /* Get host physical address for gpa */
  97         pfn = kvmppc_gpa_to_pfn(vcpu, orig_pte->raddr, iswrite, &writable);
  98         if (is_error_noslot_pfn(pfn)) {
  99                 printk(KERN_INFO "Couldn't get guest page for gpa %lx!\n",
 100                        orig_pte->raddr);
 101                 r = -EINVAL;
 102                 goto out;
 103         }
 104         hpaddr = pfn << PAGE_SHIFT;
 105
 106         /* and write the mapping ea -> hpa into the pt */
 107         vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, orig_pte->eaddr >> SID_SHIFT, &vsid);
 108         map = find_sid_vsid(vcpu, vsid);
 109         if (!map) {
 110                 ret = kvmppc_mmu_map_segment(vcpu, orig_pte->eaddr);
 111                 WARN_ON(ret < 0);
 112                 map = find_sid_vsid(vcpu, vsid);
 113         }
 114         if (!map) {
 115                 printk(KERN_ERR "KVM: Segment map for 0x%llx (0x%lx) failed\n",
 116                                 vsid, orig_pte->eaddr);
 117                 WARN_ON(true);
 118                 r = -EINVAL;
 119                 goto out;
 120         }
 121
 122         vpn = hpt_vpn(orig_pte->eaddr, map->host_vsid, MMU_SEGSIZE_256M);
 123
 124         kvm_set_pfn_accessed(pfn);
 125         if (!orig_pte->may_write || !writable)
 126                 rflags |= PP_RXRX;
 127         else {
 128                 mark_page_dirty(vcpu->kvm, gfn);
 129                 kvm_set_pfn_dirty(pfn);
 130         }
 131
 132         if (!orig_pte->may_execute)
 133                 rflags |= HPTE_R_N;
 134         else
 135                 kvmppc_mmu_flush_icache(pfn);
 136
 137         rflags |= pte_to_hpte_pkey_bits(0, HPTE_USE_KERNEL_KEY);
 138         rflags = (rflags & ~HPTE_R_WIMG) | orig_pte->wimg;
 139
 140         /*
 141          * Use 64K pages if possible; otherwise, on 64K page kernels,
 142          * we need to transfer 4 more bits from guest real to host real addr.
 143          */
 144         if (vsid & VSID_64K)
 145                 hpsize = MMU_PAGE_64K;
 146         else
 147                 hpaddr |= orig_pte->raddr & (~0xfffULL & ~PAGE_MASK);
 148
 149         hash = hpt_hash(vpn, mmu_psize_defs[hpsize].shift, MMU_SEGSIZE_256M);
 150
 151         cpte = kvmppc_mmu_hpte_cache_next(vcpu);
 152
 153         spin_lock(&kvm->mmu_lock);
 154         if (!cpte || mmu_invalidate_retry(kvm, mmu_seq)) {
 155                 r = -EAGAIN;
 156                 goto out_unlock;
 157         }
 158
 159 map_again:
 160         hpteg = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP);
 161
 162         /* In case we tried normal mapping already, let's nuke old entries */
 163         if (attempt > 1)
 164                 if (mmu_hash_ops.hpte_remove(hpteg) < 0) {
 165                         r = -1;
 166                         goto out_unlock;
 167                 }
 168
 169         ret = mmu_hash_ops.hpte_insert(hpteg, vpn, hpaddr, rflags, vflags,
 170                                        hpsize, hpsize, MMU_SEGSIZE_256M);
 171
 172         if (ret == -1) {
 173                 /* If we couldn't map a primary PTE, try a secondary */
 174                 hash = ~hash;
 175                 vflags ^= HPTE_V_SECONDARY;
 176                 attempt++;
 177                 goto map_again;
 178         } else if (ret < 0) {
 179                 r = -EIO;
 180                 goto out_unlock;
 181         } else {
 182                 trace_kvm_book3s_64_mmu_map(rflags, hpteg,
 183                                             vpn, hpaddr, orig_pte);
 184
 185                 /*
 186                  * The mmu_hash_ops code may give us a secondary entry even
 187                  * though we asked for a primary. Fix up.
 188                  */
 189                 if ((ret & _PTEIDX_SECONDARY) && !(vflags & HPTE_V_SECONDARY)) {
 190                         hash = ~hash;
 191                         hpteg = ((hash & htab_hash_mask) * HPTES_PER_GROUP);
 192                 }
 193
 194                 cpte->slot = hpteg + (ret & 7);
 195                 cpte->host_vpn = vpn;
 196                 cpte->pte = *orig_pte;
 197                 cpte->pfn = pfn;
 198                 cpte->pagesize = hpsize;
 199
 200                 kvmppc_mmu_hpte_cache_map(vcpu, cpte);
 201                 cpte = NULL;
 202         }
 203
 204 out_unlock:
 205         spin_unlock(&kvm->mmu_lock);
 206         kvm_release_pfn_clean(pfn);
 207         if (cpte)
 208                 kvmppc_mmu_hpte_cache_free(cpte);
 209
 210 out:
 211         return r;
 212 }
 213
 214 void kvmppc_mmu_unmap_page(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvmppc_pte *pte)
 215 {
 216         u64 mask = 0xfffffffffULL;
 217         u64 vsid;
 218
 219         vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, pte->eaddr >> SID_SHIFT, &vsid);
 220         if (vsid & VSID_64K)
 221                 mask = 0xffffffff0ULL;
 222         kvmppc_mmu_pte_vflush(vcpu, pte->vpage, mask);
 223 }
 224
 225 static struct kvmppc_sid_map *create_sid_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
 226 {
 227         unsigned long vsid_bits = VSID_BITS_65_256M;
 228         struct kvmppc_sid_map *map;
 229         struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu_book3s = to_book3s(vcpu);
 230         u16 sid_map_mask;
 231         static int backwards_map;
 232
 233         if (kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR)
 234                 gvsid |= VSID_PR;
 235
 236         /* We might get collisions that trap in preceding order, so let's
 237            map them differently */
 238
 239         sid_map_mask = kvmppc_sid_hash(vcpu, gvsid);
 240         if (backwards_map)
 241                 sid_map_mask = SID_MAP_MASK - sid_map_mask;
 242
 243         map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[sid_map_mask];
 244
 245         /* Make sure we're taking the other map next time */
 246         backwards_map = !backwards_map;
 247
 248         /* Uh-oh ... out of mappings. Let's flush! */
 249         if (vcpu_book3s->proto_vsid_next == vcpu_book3s->proto_vsid_max) {
 250                 vcpu_book3s->proto_vsid_next = vcpu_book3s->proto_vsid_first;
 251                 memset(vcpu_book3s->sid_map, 0,
 252                        sizeof(struct kvmppc_sid_map) * SID_MAP_NUM);
 253                 kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
 254                 kvmppc_mmu_flush_segments(vcpu);
 255         }
 256
 257         if (mmu_has_feature(MMU_FTR_68_BIT_VA))
 258                 vsid_bits = VSID_BITS_256M;
 259
 260         map->host_vsid = vsid_scramble(vcpu_book3s->proto_vsid_next++,
 261                                        VSID_MULTIPLIER_256M, vsid_bits);
 262
 263         map->guest_vsid = gvsid;
 264         map->valid = true;
 265
 266         trace_kvm_book3s_slb_map(sid_map_mask, gvsid, map->host_vsid);
 267
 268         return map;
 269 }
 270
 271 static int kvmppc_mmu_next_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong esid)
 272 {
 273         struct kvmppc_book3s_shadow_vcpu *svcpu = svcpu_get(vcpu);
 274         int i;
 275         int max_slb_size = 64;
 276         int found_inval = -1;
 277         int r;
 278
 279         /* Are we overwriting? */
 280         for (i = 0; i < svcpu->slb_max; i++) {
 281                 if (!(svcpu->slb[i].esid & SLB_ESID_V))
 282                         found_inval = i;
 283                 else if ((svcpu->slb[i].esid & ESID_MASK) == esid) {
 284                         r = i;
 285                         goto out;
 286                 }
 287         }
 288
 289         /* Found a spare entry that was invalidated before */
 290         if (found_inval >= 0) {
 291                 r = found_inval;
 292                 goto out;
 293         }
 294
 295         /* No spare invalid entry, so create one */
 296
 297         if (mmu_slb_size < 64)
 298                 max_slb_size = mmu_slb_size;
 299
 300         /* Overflowing -> purge */
 301         if ((svcpu->slb_max) == max_slb_size)
 302                 kvmppc_mmu_flush_segments(vcpu);
 303
 304         r = svcpu->slb_max;
 305         svcpu->slb_max++;
 306
 307 out:
 308         svcpu_put(svcpu);
 309         return r;
 310 }
 311
 312 int kvmppc_mmu_map_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong eaddr)
 313 {
 314         struct kvmppc_book3s_shadow_vcpu *svcpu = svcpu_get(vcpu);
 315         u64 esid = eaddr >> SID_SHIFT;
 316         u64 slb_esid = (eaddr & ESID_MASK) | SLB_ESID_V;
 317         u64 slb_vsid = SLB_VSID_USER;
 318         u64 gvsid;
 319         int slb_index;
 320         struct kvmppc_sid_map *map;
 321         int r = 0;
 322
 323         slb_index = kvmppc_mmu_next_segment(vcpu, eaddr & ESID_MASK);
 324
 325         if (vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, esid, &gvsid)) {
 326                 /* Invalidate an entry */
 327                 svcpu->slb[slb_index].esid = 0;
 328                 r = -ENOENT;
 329                 goto out;
 330         }
 331
 332         map = find_sid_vsid(vcpu, gvsid);
 333         if (!map)
 334                 map = create_sid_map(vcpu, gvsid);
 335
 336         map->guest_esid = esid;
 337
 338         slb_vsid |= (map->host_vsid << 12);
 339         slb_vsid &= ~SLB_VSID_KP;
 340         slb_esid |= slb_index;
 341
 342 #ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 343         /* Set host segment base page size to 64K if possible */
 344         if (gvsid & VSID_64K)
 345                 slb_vsid |= mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].sllp;
 346 #endif
 347
 348         svcpu->slb[slb_index].esid = slb_esid;
 349         svcpu->slb[slb_index].vsid = slb_vsid;
 350
 351         trace_kvm_book3s_slbmte(slb_vsid, slb_esid);
 352
 353 out:
 354         svcpu_put(svcpu);
 355         return r;
 356 }
 357
 358 void kvmppc_mmu_flush_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong ea, ulong seg_size)
 359 {
 360         struct kvmppc_book3s_shadow_vcpu *svcpu = svcpu_get(vcpu);
 361         ulong seg_mask = -seg_size;
 362         int i;
 363
 364         for (i = 0; i < svcpu->slb_max; i++) {
 365                 if ((svcpu->slb[i].esid & SLB_ESID_V) &&
 366                     (svcpu->slb[i].esid & seg_mask) == ea) {
 367                         /* Invalidate this entry */
 368                         svcpu->slb[i].esid = 0;
 369                 }
 370         }
 371
 372         svcpu_put(svcpu);
 373 }
 374
 375 void kvmppc_mmu_flush_segments(struct kvm_vcpu *vcpu)
 376 {
 377         struct kvmppc_book3s_shadow_vcpu *svcpu = svcpu_get(vcpu);
 378         svcpu->slb_max = 0;
 379         svcpu->slb[0].esid = 0;
 380         svcpu_put(svcpu);
 381 }
 382
 383 void kvmppc_mmu_destroy_pr(struct kvm_vcpu *vcpu)
 384 {
 385         kvmppc_mmu_hpte_destroy(vcpu);
 386         __destroy_context(to_book3s(vcpu)->context_id[0]);
 387 }
 388
 389 int kvmppc_mmu_init_pr(struct kvm_vcpu *vcpu)
 390 {
 391         struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu3s = to_book3s(vcpu);
 392         int err;
 393
 394         err = hash__alloc_context_id();
 395         if (err < 0)
 396                 return -1;
 397         vcpu3s->context_id[0] = err;
 398
 399         vcpu3s->proto_vsid_max = ((u64)(vcpu3s->context_id[0] + 1)
 400                                   << ESID_BITS) - 1;
 401         vcpu3s->proto_vsid_first = (u64)vcpu3s->context_id[0] << ESID_BITS;
 402         vcpu3s->proto_vsid_next = vcpu3s->proto_vsid_first;
 403
 404         kvmppc_mmu_hpte_init(vcpu);
 405
 406         return 0;
 407 }