arch/arm64/kvm/hyp/include/hyp/switch.h

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2015 - ARM Ltd
   4  * Author: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
   5  */
   6
   7 #ifndef __ARM64_KVM_HYP_SWITCH_H__
   8 #define __ARM64_KVM_HYP_SWITCH_H__
   9
  10 #include <linux/arm-smccc.h>
  11 #include <linux/kvm_host.h>
  12 #include <linux/types.h>
  13 #include <linux/jump_label.h>
  14 #include <uapi/linux/psci.h>
  15
  16 #include <kvm/arm_psci.h>
  17
  18 #include <asm/barrier.h>
  19 #include <asm/cpufeature.h>
  20 #include <asm/extable.h>
  21 #include <asm/kprobes.h>
  22 #include <asm/kvm_asm.h>
  23 #include <asm/kvm_emulate.h>
  24 #include <asm/kvm_hyp.h>
  25 #include <asm/kvm_mmu.h>
  26 #include <asm/fpsimd.h>
  27 #include <asm/debug-monitors.h>
  28 #include <asm/processor.h>
  29 #include <asm/thread_info.h>
  30
  31 extern const char __hyp_panic_string[];
  32
  33 extern struct exception_table_entry __start___kvm_ex_table;
  34 extern struct exception_table_entry __stop___kvm_ex_table;
  35
  36 /* Check whether the FP regs were dirtied while in the host-side run loop: */
  37 static inline bool update_fp_enabled(struct kvm_vcpu *vcpu)
  38 {
  39         /*
  40          * When the system doesn't support FP/SIMD, we cannot rely on
  41          * the _TIF_FOREIGN_FPSTATE flag. However, we always inject an
  42          * abort on the very first access to FP and thus we should never
  43          * see KVM_ARM64_FP_ENABLED. For added safety, make sure we always
  44          * trap the accesses.
  45          */
  46         if (!system_supports_fpsimd() ||
  47             vcpu->arch.host_thread_info->flags & _TIF_FOREIGN_FPSTATE)
  48                 vcpu->arch.flags &= ~(KVM_ARM64_FP_ENABLED |
  49                                       KVM_ARM64_FP_HOST);
  50
  51         return !!(vcpu->arch.flags & KVM_ARM64_FP_ENABLED);
  52 }
  53
  54 /* Save the 32-bit only FPSIMD system register state */
  55 static inline void __fpsimd_save_fpexc32(struct kvm_vcpu *vcpu)
  56 {
  57         if (!vcpu_el1_is_32bit(vcpu))
  58                 return;
  59
  60         __vcpu_sys_reg(vcpu, FPEXC32_EL2) = read_sysreg(fpexc32_el2);
  61 }
  62
  63 static inline void __activate_traps_fpsimd32(struct kvm_vcpu *vcpu)
  64 {
  65         /*
  66          * We are about to set CPTR_EL2.TFP to trap all floating point
  67          * register accesses to EL2, however, the ARM ARM clearly states that
  68          * traps are only taken to EL2 if the operation would not otherwise
  69          * trap to EL1.  Therefore, always make sure that for 32-bit guests,
  70          * we set FPEXC.EN to prevent traps to EL1, when setting the TFP bit.
  71          * If FP/ASIMD is not implemented, FPEXC is UNDEFINED and any access to
  72          * it will cause an exception.
  73          */
  74         if (vcpu_el1_is_32bit(vcpu) && system_supports_fpsimd()) {
  75                 write_sysreg(1 << 30, fpexc32_el2);
  76                 isb();
  77         }
  78 }
  79
  80 static inline void __activate_traps_common(struct kvm_vcpu *vcpu)
  81 {
  82         /* Trap on AArch32 cp15 c15 (impdef sysregs) accesses (EL1 or EL0) */
  83         write_sysreg(1 << 15, hstr_el2);
  84
  85         /*
  86          * Make sure we trap PMU access from EL0 to EL2. Also sanitize
  87          * PMSELR_EL0 to make sure it never contains the cycle
  88          * counter, which could make a PMXEVCNTR_EL0 access UNDEF at
  89          * EL1 instead of being trapped to EL2.
  90          */
  91         write_sysreg(0, pmselr_el0);
  92         write_sysreg(ARMV8_PMU_USERENR_MASK, pmuserenr_el0);
  93         write_sysreg(vcpu->arch.mdcr_el2, mdcr_el2);
  94 }
  95
  96 static inline void __deactivate_traps_common(void)
  97 {
  98         write_sysreg(0, hstr_el2);
  99         write_sysreg(0, pmuserenr_el0);
 100 }
 101
 102 static inline void ___activate_traps(struct kvm_vcpu *vcpu)
 103 {
 104         u64 hcr = vcpu->arch.hcr_el2;
 105
 106         if (cpus_have_final_cap(ARM64_WORKAROUND_CAVIUM_TX2_219_TVM))
 107                 hcr |= HCR_TVM;
 108
 109         write_sysreg(hcr, hcr_el2);
 110
 111         if (cpus_have_final_cap(ARM64_HAS_RAS_EXTN) && (hcr & HCR_VSE))
 112                 write_sysreg_s(vcpu->arch.vsesr_el2, SYS_VSESR_EL2);
 113 }
 114
 115 static inline void ___deactivate_traps(struct kvm_vcpu *vcpu)
 116 {
 117         /*
 118          * If we pended a virtual abort, preserve it until it gets
 119          * cleared. See D1.14.3 (Virtual Interrupts) for details, but
 120          * the crucial bit is "On taking a vSError interrupt,
 121          * HCR_EL2.VSE is cleared to 0."
 122          */
 123         if (vcpu->arch.hcr_el2 & HCR_VSE) {
 124                 vcpu->arch.hcr_el2 &= ~HCR_VSE;
 125                 vcpu->arch.hcr_el2 |= read_sysreg(hcr_el2) & HCR_VSE;
 126         }
 127 }
 128
 129 static inline void __activate_vm(struct kvm_s2_mmu *mmu)
 130 {
 131         __load_guest_stage2(mmu);
 132 }
 133
 134 static inline bool __translate_far_to_hpfar(u64 far, u64 *hpfar)
 135 {
 136         u64 par, tmp;
 137
 138         /*
 139          * Resolve the IPA the hard way using the guest VA.
 140          *
 141          * Stage-1 translation already validated the memory access
 142          * rights. As such, we can use the EL1 translation regime, and
 143          * don't have to distinguish between EL0 and EL1 access.
 144          *
 145          * We do need to save/restore PAR_EL1 though, as we haven't
 146          * saved the guest context yet, and we may return early...
 147          */
 148         par = read_sysreg(par_el1);
 149         if (!__kvm_at("s1e1r", far))
 150                 tmp = read_sysreg(par_el1);
 151         else
 152                 tmp = SYS_PAR_EL1_F; /* back to the guest */
 153         write_sysreg(par, par_el1);
 154
 155         if (unlikely(tmp & SYS_PAR_EL1_F))
 156                 return false; /* Translation failed, back to guest */
 157
 158         /* Convert PAR to HPFAR format */
 159         *hpfar = PAR_TO_HPFAR(tmp);
 160         return true;
 161 }
 162
 163 static inline bool __populate_fault_info(struct kvm_vcpu *vcpu)
 164 {
 165         u8 ec;
 166         u64 esr;
 167         u64 hpfar, far;
 168
 169         esr = vcpu->arch.fault.esr_el2;
 170         ec = ESR_ELx_EC(esr);
 171
 172         if (ec != ESR_ELx_EC_DABT_LOW && ec != ESR_ELx_EC_IABT_LOW)
 173                 return true;
 174
 175         far = read_sysreg_el2(SYS_FAR);
 176
 177         /*
 178          * The HPFAR can be invalid if the stage 2 fault did not
 179          * happen during a stage 1 page table walk (the ESR_EL2.S1PTW
 180          * bit is clear) and one of the two following cases are true:
 181          *   1. The fault was due to a permission fault
 182          *   2. The processor carries errata 834220
 183          *
 184          * Therefore, for all non S1PTW faults where we either have a
 185          * permission fault or the errata workaround is enabled, we
 186          * resolve the IPA using the AT instruction.
 187          */
 188         if (!(esr & ESR_ELx_S1PTW) &&
 189             (cpus_have_final_cap(ARM64_WORKAROUND_834220) ||
 190              (esr & ESR_ELx_FSC_TYPE) == FSC_PERM)) {
 191                 if (!__translate_far_to_hpfar(far, &hpfar))
 192                         return false;
 193         } else {
 194                 hpfar = read_sysreg(hpfar_el2);
 195         }
 196
 197         vcpu->arch.fault.far_el2 = far;
 198         vcpu->arch.fault.hpfar_el2 = hpfar;
 199         return true;
 200 }
 201
 202 /* Check for an FPSIMD/SVE trap and handle as appropriate */
 203 static inline bool __hyp_handle_fpsimd(struct kvm_vcpu *vcpu)
 204 {
 205         bool vhe, sve_guest, sve_host;
 206         u8 esr_ec;
 207
 208         if (!system_supports_fpsimd())
 209                 return false;
 210
 211         /*
 212          * Currently system_supports_sve() currently implies has_vhe(),
 213          * so the check is redundant. However, has_vhe() can be determined
 214          * statically and helps the compiler remove dead code.
 215          */
 216         if (has_vhe() && system_supports_sve()) {
 217                 sve_guest = vcpu_has_sve(vcpu);
 218                 sve_host = vcpu->arch.flags & KVM_ARM64_HOST_SVE_IN_USE;
 219                 vhe = true;
 220         } else {
 221                 sve_guest = false;
 222                 sve_host = false;
 223                 vhe = has_vhe();
 224         }
 225
 226         esr_ec = kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu);
 227         if (esr_ec != ESR_ELx_EC_FP_ASIMD &&
 228             esr_ec != ESR_ELx_EC_SVE)
 229                 return false;
 230
 231         /* Don't handle SVE traps for non-SVE vcpus here: */
 232         if (!sve_guest)
 233                 if (esr_ec != ESR_ELx_EC_FP_ASIMD)
 234                         return false;
 235
 236         /* Valid trap.  Switch the context: */
 237
 238         if (vhe) {
 239                 u64 reg = read_sysreg(cpacr_el1) | CPACR_EL1_FPEN;
 240
 241                 if (sve_guest)
 242                         reg |= CPACR_EL1_ZEN;
 243
 244                 write_sysreg(reg, cpacr_el1);
 245         } else {
 246                 write_sysreg(read_sysreg(cptr_el2) & ~(u64)CPTR_EL2_TFP,
 247                              cptr_el2);
 248         }
 249
 250         isb();
 251
 252         if (vcpu->arch.flags & KVM_ARM64_FP_HOST) {
 253                 /*
 254                  * In the SVE case, VHE is assumed: it is enforced by
 255                  * Kconfig and kvm_arch_init().
 256                  */
 257                 if (sve_host) {
 258                         struct thread_struct *thread = container_of(
 259                                 vcpu->arch.host_fpsimd_state,
 260                                 struct thread_struct, uw.fpsimd_state);
 261
 262                         sve_save_state(sve_pffr(thread),
 263                                        &vcpu->arch.host_fpsimd_state->fpsr);
 264                 } else {
 265                         __fpsimd_save_state(vcpu->arch.host_fpsimd_state);
 266                 }
 267
 268                 vcpu->arch.flags &= ~KVM_ARM64_FP_HOST;
 269         }
 270
 271         if (sve_guest) {
 272                 sve_load_state(vcpu_sve_pffr(vcpu),
 273                                &vcpu->arch.ctxt.fp_regs.fpsr,
 274                                sve_vq_from_vl(vcpu->arch.sve_max_vl) - 1);
 275                 write_sysreg_s(__vcpu_sys_reg(vcpu, ZCR_EL1), SYS_ZCR_EL12);
 276         } else {
 277                 __fpsimd_restore_state(&vcpu->arch.ctxt.fp_regs);
 278         }
 279
 280         /* Skip restoring fpexc32 for AArch64 guests */
 281         if (!(read_sysreg(hcr_el2) & HCR_RW))
 282                 write_sysreg(__vcpu_sys_reg(vcpu, FPEXC32_EL2), fpexc32_el2);
 283
 284         vcpu->arch.flags |= KVM_ARM64_FP_ENABLED;
 285
 286         return true;
 287 }
 288
 289 static inline bool handle_tx2_tvm(struct kvm_vcpu *vcpu)
 290 {
 291         u32 sysreg = esr_sys64_to_sysreg(kvm_vcpu_get_esr(vcpu));
 292         int rt = kvm_vcpu_sys_get_rt(vcpu);
 293         u64 val = vcpu_get_reg(vcpu, rt);
 294
 295         /*
 296          * The normal sysreg handling code expects to see the traps,
 297          * let's not do anything here.
 298          */
 299         if (vcpu->arch.hcr_el2 & HCR_TVM)
 300                 return false;
 301
 302         switch (sysreg) {
 303         case SYS_SCTLR_EL1:
 304                 write_sysreg_el1(val, SYS_SCTLR);
 305                 break;
 306         case SYS_TTBR0_EL1:
 307                 write_sysreg_el1(val, SYS_TTBR0);
 308                 break;
 309         case SYS_TTBR1_EL1:
 310                 write_sysreg_el1(val, SYS_TTBR1);
 311                 break;
 312         case SYS_TCR_EL1:
 313                 write_sysreg_el1(val, SYS_TCR);
 314                 break;
 315         case SYS_ESR_EL1:
 316                 write_sysreg_el1(val, SYS_ESR);
 317                 break;
 318         case SYS_FAR_EL1:
 319                 write_sysreg_el1(val, SYS_FAR);
 320                 break;
 321         case SYS_AFSR0_EL1:
 322                 write_sysreg_el1(val, SYS_AFSR0);
 323                 break;
 324         case SYS_AFSR1_EL1:
 325                 write_sysreg_el1(val, SYS_AFSR1);
 326                 break;
 327         case SYS_MAIR_EL1:
 328                 write_sysreg_el1(val, SYS_MAIR);
 329                 break;
 330         case SYS_AMAIR_EL1:
 331                 write_sysreg_el1(val, SYS_AMAIR);
 332                 break;
 333         case SYS_CONTEXTIDR_EL1:
 334                 write_sysreg_el1(val, SYS_CONTEXTIDR);
 335                 break;
 336         default:
 337                 return false;
 338         }
 339
 340         __kvm_skip_instr(vcpu);
 341         return true;
 342 }
 343
 344 static inline bool esr_is_ptrauth_trap(u32 esr)
 345 {
 346         u32 ec = ESR_ELx_EC(esr);
 347
 348         if (ec == ESR_ELx_EC_PAC)
 349                 return true;
 350
 351         if (ec != ESR_ELx_EC_SYS64)
 352                 return false;
 353
 354         switch (esr_sys64_to_sysreg(esr)) {
 355         case SYS_APIAKEYLO_EL1:
 356         case SYS_APIAKEYHI_EL1:
 357         case SYS_APIBKEYLO_EL1:
 358         case SYS_APIBKEYHI_EL1:
 359         case SYS_APDAKEYLO_EL1:
 360         case SYS_APDAKEYHI_EL1:
 361         case SYS_APDBKEYLO_EL1:
 362         case SYS_APDBKEYHI_EL1:
 363         case SYS_APGAKEYLO_EL1:
 364         case SYS_APGAKEYHI_EL1:
 365                 return true;
 366         }
 367
 368         return false;
 369 }
 370
 371 #define __ptrauth_save_key(ctxt, key)                                   \
 372         do {                                                            \
 373         u64 __val;                                                      \
 374         __val = read_sysreg_s(SYS_ ## key ## KEYLO_EL1);                \
 375         ctxt_sys_reg(ctxt, key ## KEYLO_EL1) = __val;                   \
 376         __val = read_sysreg_s(SYS_ ## key ## KEYHI_EL1);                \
 377         ctxt_sys_reg(ctxt, key ## KEYHI_EL1) = __val;                   \
 378 } while(0)
 379
 380 static inline bool __hyp_handle_ptrauth(struct kvm_vcpu *vcpu)
 381 {
 382         struct kvm_cpu_context *ctxt;
 383         u64 val;
 384
 385         if (!vcpu_has_ptrauth(vcpu) ||
 386             !esr_is_ptrauth_trap(kvm_vcpu_get_esr(vcpu)))
 387                 return false;
 388
 389         ctxt = &__hyp_this_cpu_ptr(kvm_host_data)->host_ctxt;
 390         __ptrauth_save_key(ctxt, APIA);
 391         __ptrauth_save_key(ctxt, APIB);
 392         __ptrauth_save_key(ctxt, APDA);
 393         __ptrauth_save_key(ctxt, APDB);
 394         __ptrauth_save_key(ctxt, APGA);
 395
 396         vcpu_ptrauth_enable(vcpu);
 397
 398         val = read_sysreg(hcr_el2);
 399         val |= (HCR_API | HCR_APK);
 400         write_sysreg(val, hcr_el2);
 401
 402         return true;
 403 }
 404
 405 /*
 406  * Return true when we were able to fixup the guest exit and should return to
 407  * the guest, false when we should restore the host state and return to the
 408  * main run loop.
 409  */
 410 static inline bool fixup_guest_exit(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 *exit_code)
 411 {
 412         if (ARM_EXCEPTION_CODE(*exit_code) != ARM_EXCEPTION_IRQ)
 413                 vcpu->arch.fault.esr_el2 = read_sysreg_el2(SYS_ESR);
 414
 415         /*
 416          * We're using the raw exception code in order to only process
 417          * the trap if no SError is pending. We will come back to the
 418          * same PC once the SError has been injected, and replay the
 419          * trapping instruction.
 420          */
 421         if (*exit_code != ARM_EXCEPTION_TRAP)
 422                 goto exit;
 423
 424         if (cpus_have_final_cap(ARM64_WORKAROUND_CAVIUM_TX2_219_TVM) &&
 425             kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu) == ESR_ELx_EC_SYS64 &&
 426             handle_tx2_tvm(vcpu))
 427                 return true;
 428
 429         /*
 430          * We trap the first access to the FP/SIMD to save the host context
 431          * and restore the guest context lazily.
 432          * If FP/SIMD is not implemented, handle the trap and inject an
 433          * undefined instruction exception to the guest.
 434          * Similarly for trapped SVE accesses.
 435          */
 436         if (__hyp_handle_fpsimd(vcpu))
 437                 return true;
 438
 439         if (__hyp_handle_ptrauth(vcpu))
 440                 return true;
 441
 442         if (!__populate_fault_info(vcpu))
 443                 return true;
 444
 445         if (static_branch_unlikely(&vgic_v2_cpuif_trap)) {
 446                 bool valid;
 447
 448                 valid = kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu) == ESR_ELx_EC_DABT_LOW &&
 449                         kvm_vcpu_trap_get_fault_type(vcpu) == FSC_FAULT &&
 450                         kvm_vcpu_dabt_isvalid(vcpu) &&
 451                         !kvm_vcpu_abt_issea(vcpu) &&
 452                         !kvm_vcpu_abt_iss1tw(vcpu);
 453
 454                 if (valid) {
 455                         int ret = __vgic_v2_perform_cpuif_access(vcpu);
 456
 457                         if (ret == 1)
 458                                 return true;
 459
 460                         /* Promote an illegal access to an SError.*/
 461                         if (ret == -1)
 462                                 *exit_code = ARM_EXCEPTION_EL1_SERROR;
 463
 464                         goto exit;
 465                 }
 466         }
 467
 468         if (static_branch_unlikely(&vgic_v3_cpuif_trap) &&
 469             (kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu) == ESR_ELx_EC_SYS64 ||
 470              kvm_vcpu_trap_get_class(vcpu) == ESR_ELx_EC_CP15_32)) {
 471                 int ret = __vgic_v3_perform_cpuif_access(vcpu);
 472
 473                 if (ret == 1)
 474                         return true;
 475         }
 476
 477 exit:
 478         /* Return to the host kernel and handle the exit */
 479         return false;
 480 }
 481
 482 static inline void __kvm_unexpected_el2_exception(void)
 483 {
 484         unsigned long addr, fixup;
 485         struct kvm_cpu_context *host_ctxt;
 486         struct exception_table_entry *entry, *end;
 487         unsigned long elr_el2 = read_sysreg(elr_el2);
 488
 489         entry = hyp_symbol_addr(__start___kvm_ex_table);
 490         end = hyp_symbol_addr(__stop___kvm_ex_table);
 491         host_ctxt = &__hyp_this_cpu_ptr(kvm_host_data)->host_ctxt;
 492
 493         while (entry < end) {
 494                 addr = (unsigned long)&entry->insn + entry->insn;
 495                 fixup = (unsigned long)&entry->fixup + entry->fixup;
 496
 497                 if (addr != elr_el2) {
 498                         entry++;
 499                         continue;
 500                 }
 501
 502                 write_sysreg(fixup, elr_el2);
 503                 return;
 504         }
 505
 506         hyp_panic(host_ctxt);
 507 }
 508
 509 #endif /* __ARM64_KVM_HYP_SWITCH_H__ */