arch/arm64/include/asm/kvm_arm.h

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012,2013 - ARM Ltd
   3  * Author: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   7  * published by the Free Software Foundation.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12  * GNU General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  16  */
  17
  18 #ifndef __ARM64_KVM_ARM_H__
  19 #define __ARM64_KVM_ARM_H__
  20
  21 #include <asm/esr.h>
  22 #include <asm/memory.h>
  23 #include <asm/types.h>
  24
  25 /* Hyp Configuration Register (HCR) bits */
  26 #define HCR_FWB         (UL(1) << 46)
  27 #define HCR_TEA         (UL(1) << 37)
  28 #define HCR_TERR        (UL(1) << 36)
  29 #define HCR_TLOR        (UL(1) << 35)
  30 #define HCR_E2H         (UL(1) << 34)
  31 #define HCR_ID          (UL(1) << 33)
  32 #define HCR_CD          (UL(1) << 32)
  33 #define HCR_RW_SHIFT    31
  34 #define HCR_RW          (UL(1) << HCR_RW_SHIFT)
  35 #define HCR_TRVM        (UL(1) << 30)
  36 #define HCR_HCD         (UL(1) << 29)
  37 #define HCR_TDZ         (UL(1) << 28)
  38 #define HCR_TGE         (UL(1) << 27)
  39 #define HCR_TVM         (UL(1) << 26)
  40 #define HCR_TTLB        (UL(1) << 25)
  41 #define HCR_TPU         (UL(1) << 24)
  42 #define HCR_TPC         (UL(1) << 23)
  43 #define HCR_TSW         (UL(1) << 22)
  44 #define HCR_TAC         (UL(1) << 21)
  45 #define HCR_TIDCP       (UL(1) << 20)
  46 #define HCR_TSC         (UL(1) << 19)
  47 #define HCR_TID3        (UL(1) << 18)
  48 #define HCR_TID2        (UL(1) << 17)
  49 #define HCR_TID1        (UL(1) << 16)
  50 #define HCR_TID0        (UL(1) << 15)
  51 #define HCR_TWE         (UL(1) << 14)
  52 #define HCR_TWI         (UL(1) << 13)
  53 #define HCR_DC          (UL(1) << 12)
  54 #define HCR_BSU         (3 << 10)
  55 #define HCR_BSU_IS      (UL(1) << 10)
  56 #define HCR_FB          (UL(1) << 9)
  57 #define HCR_VSE         (UL(1) << 8)
  58 #define HCR_VI          (UL(1) << 7)
  59 #define HCR_VF          (UL(1) << 6)
  60 #define HCR_AMO         (UL(1) << 5)
  61 #define HCR_IMO         (UL(1) << 4)
  62 #define HCR_FMO         (UL(1) << 3)
  63 #define HCR_PTW         (UL(1) << 2)
  64 #define HCR_SWIO        (UL(1) << 1)
  65 #define HCR_VM          (UL(1) << 0)
  66
  67 /*
  68  * The bits we set in HCR:
  69  * TLOR:        Trap LORegion register accesses
  70  * RW:          64bit by default, can be overridden for 32bit VMs
  71  * TAC:         Trap ACTLR
  72  * TSC:         Trap SMC
  73  * TVM:         Trap VM ops (until M+C set in SCTLR_EL1)
  74  * TSW:         Trap cache operations by set/way
  75  * TWE:         Trap WFE
  76  * TWI:         Trap WFI
  77  * TIDCP:       Trap L2CTLR/L2ECTLR
  78  * BSU_IS:      Upgrade barriers to the inner shareable domain
  79  * FB:          Force broadcast of all maintainance operations
  80  * AMO:         Override CPSR.A and enable signaling with VA
  81  * IMO:         Override CPSR.I and enable signaling with VI
  82  * FMO:         Override CPSR.F and enable signaling with VF
  83  * SWIO:        Turn set/way invalidates into set/way clean+invalidate
  84  */
  85 #define HCR_GUEST_FLAGS (HCR_TSC | HCR_TSW | HCR_TWE | HCR_TWI | HCR_VM | \
  86                          HCR_TVM | HCR_BSU_IS | HCR_FB | HCR_TAC | \
  87                          HCR_AMO | HCR_SWIO | HCR_TIDCP | HCR_RW | HCR_TLOR | \
  88                          HCR_FMO | HCR_IMO)
  89 #define HCR_VIRT_EXCP_MASK (HCR_VSE | HCR_VI | HCR_VF)
  90 #define HCR_HOST_VHE_FLAGS (HCR_RW | HCR_TGE | HCR_E2H)
  91
  92 /* TCR_EL2 Registers bits */
  93 #define TCR_EL2_RES1            ((1 << 31) | (1 << 23))
  94 #define TCR_EL2_TBI             (1 << 20)
  95 #define TCR_EL2_PS_SHIFT        16
  96 #define TCR_EL2_PS_MASK         (7 << TCR_EL2_PS_SHIFT)
  97 #define TCR_EL2_PS_40B          (2 << TCR_EL2_PS_SHIFT)
  98 #define TCR_EL2_TG0_MASK        TCR_TG0_MASK
  99 #define TCR_EL2_SH0_MASK        TCR_SH0_MASK
 100 #define TCR_EL2_ORGN0_MASK      TCR_ORGN0_MASK
 101 #define TCR_EL2_IRGN0_MASK      TCR_IRGN0_MASK
 102 #define TCR_EL2_T0SZ_MASK       0x3f
 103 #define TCR_EL2_MASK    (TCR_EL2_TG0_MASK | TCR_EL2_SH0_MASK | \
 104                          TCR_EL2_ORGN0_MASK | TCR_EL2_IRGN0_MASK | TCR_EL2_T0SZ_MASK)
 105
 106 /* VTCR_EL2 Registers bits */
 107 #define VTCR_EL2_RES1           (1 << 31)
 108 #define VTCR_EL2_HD             (1 << 22)
 109 #define VTCR_EL2_HA             (1 << 21)
 110 #define VTCR_EL2_PS_SHIFT       TCR_EL2_PS_SHIFT
 111 #define VTCR_EL2_PS_MASK        TCR_EL2_PS_MASK
 112 #define VTCR_EL2_TG0_MASK       TCR_TG0_MASK
 113 #define VTCR_EL2_TG0_4K         TCR_TG0_4K
 114 #define VTCR_EL2_TG0_16K        TCR_TG0_16K
 115 #define VTCR_EL2_TG0_64K        TCR_TG0_64K
 116 #define VTCR_EL2_SH0_MASK       TCR_SH0_MASK
 117 #define VTCR_EL2_SH0_INNER      TCR_SH0_INNER
 118 #define VTCR_EL2_ORGN0_MASK     TCR_ORGN0_MASK
 119 #define VTCR_EL2_ORGN0_WBWA     TCR_ORGN0_WBWA
 120 #define VTCR_EL2_IRGN0_MASK     TCR_IRGN0_MASK
 121 #define VTCR_EL2_IRGN0_WBWA     TCR_IRGN0_WBWA
 122 #define VTCR_EL2_SL0_SHIFT      6
 123 #define VTCR_EL2_SL0_MASK       (3 << VTCR_EL2_SL0_SHIFT)
 124 #define VTCR_EL2_T0SZ_MASK      0x3f
 125 #define VTCR_EL2_VS_SHIFT       19
 126 #define VTCR_EL2_VS_8BIT        (0 << VTCR_EL2_VS_SHIFT)
 127 #define VTCR_EL2_VS_16BIT       (1 << VTCR_EL2_VS_SHIFT)
 128
 129 #define VTCR_EL2_T0SZ(x)        TCR_T0SZ(x)
 130
 131 /*
 132  * We configure the Stage-2 page tables to always restrict the IPA space to be
 133  * 40 bits wide (T0SZ = 24).  Systems with a PARange smaller than 40 bits are
 134  * not known to exist and will break with this configuration.
 135  *
 136  * The VTCR_EL2 is configured per VM and is initialised in kvm_arm_setup_stage2().
 137  *
 138  * Note that when using 4K pages, we concatenate two first level page tables
 139  * together. With 16K pages, we concatenate 16 first level page tables.
 140  *
 141  */
 142
 143 #define VTCR_EL2_COMMON_BITS    (VTCR_EL2_SH0_INNER | VTCR_EL2_ORGN0_WBWA | \
 144                                  VTCR_EL2_IRGN0_WBWA | VTCR_EL2_RES1)
 145
 146 /*
 147  * VTCR_EL2:SL0 indicates the entry level for Stage2 translation.
 148  * Interestingly, it depends on the page size.
 149  * See D.10.2.121, VTCR_EL2, in ARM DDI 0487C.a
 150  *
 151  *      -----------------------------------------
 152  *      | Entry level           |  4K  | 16K/64K |
 153  *      ------------------------------------------
 154  *      | Level: 0              |  2   |   -     |
 155  *      ------------------------------------------
 156  *      | Level: 1              |  1   |   2     |
 157  *      ------------------------------------------
 158  *      | Level: 2              |  0   |   1     |
 159  *      ------------------------------------------
 160  *      | Level: 3              |  -   |   0     |
 161  *      ------------------------------------------
 162  *
 163  * The table roughly translates to :
 164  *
 165  *      SL0(PAGE_SIZE, Entry_level) = TGRAN_SL0_BASE - Entry_Level
 166  *
 167  * Where TGRAN_SL0_BASE is a magic number depending on the page size:
 168  *      TGRAN_SL0_BASE(4K) = 2
 169  *      TGRAN_SL0_BASE(16K) = 3
 170  *      TGRAN_SL0_BASE(64K) = 3
 171  * provided we take care of ruling out the unsupported cases and
 172  * Entry_Level = 4 - Number_of_levels.
 173  *
 174  */
 175 #ifdef CONFIG_ARM64_64K_PAGES
 176
 177 #define VTCR_EL2_TGRAN                  VTCR_EL2_TG0_64K
 178 #define VTCR_EL2_TGRAN_SL0_BASE         3UL
 179
 180 #elif defined(CONFIG_ARM64_16K_PAGES)
 181
 182 #define VTCR_EL2_TGRAN                  VTCR_EL2_TG0_16K
 183 #define VTCR_EL2_TGRAN_SL0_BASE         3UL
 184
 185 #else   /* 4K */
 186
 187 #define VTCR_EL2_TGRAN                  VTCR_EL2_TG0_4K
 188 #define VTCR_EL2_TGRAN_SL0_BASE         2UL
 189
 190 #endif
 191
 192 #define VTCR_EL2_LVLS_TO_SL0(levels)    \
 193         ((VTCR_EL2_TGRAN_SL0_BASE - (4 - (levels))) << VTCR_EL2_SL0_SHIFT)
 194 #define VTCR_EL2_SL0_TO_LVLS(sl0)       \
 195         ((sl0) + 4 - VTCR_EL2_TGRAN_SL0_BASE)
 196 #define VTCR_EL2_LVLS(vtcr)             \
 197         VTCR_EL2_SL0_TO_LVLS(((vtcr) & VTCR_EL2_SL0_MASK) >> VTCR_EL2_SL0_SHIFT)
 198
 199 #define VTCR_EL2_FLAGS                  (VTCR_EL2_COMMON_BITS | VTCR_EL2_TGRAN)
 200 #define VTCR_EL2_IPA(vtcr)              (64 - ((vtcr) & VTCR_EL2_T0SZ_MASK))
 201
 202 /*
 203  * ARM VMSAv8-64 defines an algorithm for finding the translation table
 204  * descriptors in section D4.2.8 in ARM DDI 0487C.a.
 205  *
 206  * The algorithm defines the expectations on the translation table
 207  * addresses for each level, based on PAGE_SIZE, entry level
 208  * and the translation table size (T0SZ). The variable "x" in the
 209  * algorithm determines the alignment of a table base address at a given
 210  * level and thus determines the alignment of VTTBR:BADDR for stage2
 211  * page table entry level.
 212  * Since the number of bits resolved at the entry level could vary
 213  * depending on the T0SZ, the value of "x" is defined based on a
 214  * Magic constant for a given PAGE_SIZE and Entry Level. The
 215  * intermediate levels must be always aligned to the PAGE_SIZE (i.e,
 216  * x = PAGE_SHIFT).
 217  *
 218  * The value of "x" for entry level is calculated as :
 219  *    x = Magic_N - T0SZ
 220  *
 221  * where Magic_N is an integer depending on the page size and the entry
 222  * level of the page table as below:
 223  *
 224  *      --------------------------------------------
 225  *      | Entry level           |  4K    16K   64K |
 226  *      --------------------------------------------
 227  *      | Level: 0 (4 levels)   | 28   |  -  |  -  |
 228  *      --------------------------------------------
 229  *      | Level: 1 (3 levels)   | 37   | 31  | 25  |
 230  *      --------------------------------------------
 231  *      | Level: 2 (2 levels)   | 46   | 42  | 38  |
 232  *      --------------------------------------------
 233  *      | Level: 3 (1 level)    | -    | 53  | 51  |
 234  *      --------------------------------------------
 235  *
 236  * We have a magic formula for the Magic_N below:
 237  *
 238  *  Magic_N(PAGE_SIZE, Level) = 64 - ((PAGE_SHIFT - 3) * Number_of_levels)
 239  *
 240  * where Number_of_levels = (4 - Level). We are only interested in the
 241  * value for Entry_Level for the stage2 page table.
 242  *
 243  * So, given that T0SZ = (64 - IPA_SHIFT), we can compute 'x' as follows:
 244  *
 245  *      x = (64 - ((PAGE_SHIFT - 3) * Number_of_levels)) - (64 - IPA_SHIFT)
 246  *        = IPA_SHIFT - ((PAGE_SHIFT - 3) * Number of levels)
 247  *
 248  * Here is one way to explain the Magic Formula:
 249  *
 250  *  x = log2(Size_of_Entry_Level_Table)
 251  *
 252  * Since, we can resolve (PAGE_SHIFT - 3) bits at each level, and another
 253  * PAGE_SHIFT bits in the PTE, we have :
 254  *
 255  *  Bits_Entry_level = IPA_SHIFT - ((PAGE_SHIFT - 3) * (n - 1) + PAGE_SHIFT)
 256  *                   = IPA_SHIFT - (PAGE_SHIFT - 3) * n - 3
 257  *  where n = number of levels, and since each pointer is 8bytes, we have:
 258  *
 259  *  x = Bits_Entry_Level + 3
 260  *    = IPA_SHIFT - (PAGE_SHIFT - 3) * n
 261  *
 262  * The only constraint here is that, we have to find the number of page table
 263  * levels for a given IPA size (which we do, see stage2_pt_levels())
 264  */
 265 #define ARM64_VTTBR_X(ipa, levels)      ((ipa) - ((levels) * (PAGE_SHIFT - 3)))
 266
 267 #define VTTBR_CNP_BIT     (UL(1))
 268 #define VTTBR_VMID_SHIFT  (UL(48))
 269 #define VTTBR_VMID_MASK(size) (_AT(u64, (1 << size) - 1) << VTTBR_VMID_SHIFT)
 270
 271 /* Hyp System Trap Register */
 272 #define HSTR_EL2_T(x)   (1 << x)
 273
 274 /* Hyp Coprocessor Trap Register Shifts */
 275 #define CPTR_EL2_TFP_SHIFT 10
 276
 277 /* Hyp Coprocessor Trap Register */
 278 #define CPTR_EL2_TCPAC  (1 << 31)
 279 #define CPTR_EL2_TTA    (1 << 20)
 280 #define CPTR_EL2_TFP    (1 << CPTR_EL2_TFP_SHIFT)
 281 #define CPTR_EL2_TZ     (1 << 8)
 282 #define CPTR_EL2_RES1   0x000032ff /* known RES1 bits in CPTR_EL2 */
 283 #define CPTR_EL2_DEFAULT        CPTR_EL2_RES1
 284
 285 /* Hyp Debug Configuration Register bits */
 286 #define MDCR_EL2_TPMS           (1 << 14)
 287 #define MDCR_EL2_E2PB_MASK      (UL(0x3))
 288 #define MDCR_EL2_E2PB_SHIFT     (UL(12))
 289 #define MDCR_EL2_TDRA           (1 << 11)
 290 #define MDCR_EL2_TDOSA          (1 << 10)
 291 #define MDCR_EL2_TDA            (1 << 9)
 292 #define MDCR_EL2_TDE            (1 << 8)
 293 #define MDCR_EL2_HPME           (1 << 7)
 294 #define MDCR_EL2_TPM            (1 << 6)
 295 #define MDCR_EL2_TPMCR          (1 << 5)
 296 #define MDCR_EL2_HPMN_MASK      (0x1F)
 297
 298 /* For compatibility with fault code shared with 32-bit */
 299 #define FSC_FAULT       ESR_ELx_FSC_FAULT
 300 #define FSC_ACCESS      ESR_ELx_FSC_ACCESS
 301 #define FSC_PERM        ESR_ELx_FSC_PERM
 302 #define FSC_SEA         ESR_ELx_FSC_EXTABT
 303 #define FSC_SEA_TTW0    (0x14)
 304 #define FSC_SEA_TTW1    (0x15)
 305 #define FSC_SEA_TTW2    (0x16)
 306 #define FSC_SEA_TTW3    (0x17)
 307 #define FSC_SECC        (0x18)
 308 #define FSC_SECC_TTW0   (0x1c)
 309 #define FSC_SECC_TTW1   (0x1d)
 310 #define FSC_SECC_TTW2   (0x1e)
 311 #define FSC_SECC_TTW3   (0x1f)
 312
 313 /* Hyp Prefetch Fault Address Register (HPFAR/HDFAR) */
 314 #define HPFAR_MASK      (~UL(0xf))
 315 /*
 316  * We have
 317  *      PAR     [PA_Shift - 1   : 12] = PA      [PA_Shift - 1 : 12]
 318  *      HPFAR   [PA_Shift - 9   : 4]  = FIPA    [PA_Shift - 1 : 12]
 319  */
 320 #define PAR_TO_HPFAR(par)               \
 321         (((par) & GENMASK_ULL(PHYS_MASK_SHIFT - 1, 12)) >> 8)
 322
 323 #define kvm_arm_exception_type  \
 324         {0, "IRQ" },            \
 325         {1, "TRAP" }
 326
 327 #define ECN(x) { ESR_ELx_EC_##x, #x }
 328
 329 #define kvm_arm_exception_class \
 330         ECN(UNKNOWN), ECN(WFx), ECN(CP15_32), ECN(CP15_64), ECN(CP14_MR), \
 331         ECN(CP14_LS), ECN(FP_ASIMD), ECN(CP10_ID), ECN(CP14_64), ECN(SVC64), \
 332         ECN(HVC64), ECN(SMC64), ECN(SYS64), ECN(IMP_DEF), ECN(IABT_LOW), \
 333         ECN(IABT_CUR), ECN(PC_ALIGN), ECN(DABT_LOW), ECN(DABT_CUR), \
 334         ECN(SP_ALIGN), ECN(FP_EXC32), ECN(FP_EXC64), ECN(SERROR), \
 335         ECN(BREAKPT_LOW), ECN(BREAKPT_CUR), ECN(SOFTSTP_LOW), \
 336         ECN(SOFTSTP_CUR), ECN(WATCHPT_LOW), ECN(WATCHPT_CUR), \
 337         ECN(BKPT32), ECN(VECTOR32), ECN(BRK64)
 338
 339 #define CPACR_EL1_FPEN          (3 << 20)
 340 #define CPACR_EL1_TTA           (1 << 28)
 341 #define CPACR_EL1_DEFAULT       (CPACR_EL1_FPEN | CPACR_EL1_ZEN_EL1EN)
 342
 343 #endif /* __ARM64_KVM_ARM_H__ */