arch/arm64/include/asm/kvm_arm.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2012,2013 - ARM Ltd
   4  * Author: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
   5  */
   6
   7 #ifndef __ARM64_KVM_ARM_H__
   8 #define __ARM64_KVM_ARM_H__
   9
  10 #include <asm/esr.h>
  11 #include <asm/memory.h>
  12 #include <asm/sysreg.h>
  13 #include <asm/types.h>
  14
  15 /* Hyp Configuration Register (HCR) bits */
  16
  17 #define HCR_TID5        (UL(1) << 58)
  18 #define HCR_DCT         (UL(1) << 57)
  19 #define HCR_ATA_SHIFT   56
  20 #define HCR_ATA         (UL(1) << HCR_ATA_SHIFT)
  21 #define HCR_AMVOFFEN    (UL(1) << 51)
  22 #define HCR_TID4        (UL(1) << 49)
  23 #define HCR_FIEN        (UL(1) << 47)
  24 #define HCR_FWB         (UL(1) << 46)
  25 #define HCR_API         (UL(1) << 41)
  26 #define HCR_APK         (UL(1) << 40)
  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) /* HCR_TPCP if FEAT_DPB */
  43 #define HCR_TSW         (UL(1) << 22)
  44 #define HCR_TACR        (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 #define HCR_RES0        ((UL(1) << 48) | (UL(1) << 39))
  67
  68 /*
  69  * The bits we set in HCR:
  70  * TLOR:        Trap LORegion register accesses
  71  * RW:          64bit by default, can be overridden for 32bit VMs
  72  * TACR:        Trap ACTLR
  73  * TSC:         Trap SMC
  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 maintenance 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  * PTW:         Take a stage2 fault if a stage1 walk steps in device memory
  85  * TID3:        Trap EL1 reads of group 3 ID registers
  86  * TID2:        Trap CTR_EL0, CCSIDR2_EL1, CLIDR_EL1, and CSSELR_EL1
  87  */
  88 #define HCR_GUEST_FLAGS (HCR_TSC | HCR_TSW | HCR_TWE | HCR_TWI | HCR_VM | \
  89                          HCR_BSU_IS | HCR_FB | HCR_TACR | \
  90                          HCR_AMO | HCR_SWIO | HCR_TIDCP | HCR_RW | HCR_TLOR | \
  91                          HCR_FMO | HCR_IMO | HCR_PTW | HCR_TID3)
  92 #define HCR_VIRT_EXCP_MASK (HCR_VSE | HCR_VI | HCR_VF)
  93 #define HCR_HOST_NVHE_FLAGS (HCR_RW | HCR_API | HCR_APK | HCR_ATA)
  94 #define HCR_HOST_NVHE_PROTECTED_FLAGS (HCR_HOST_NVHE_FLAGS | HCR_TSC)
  95 #define HCR_HOST_VHE_FLAGS (HCR_RW | HCR_TGE | HCR_E2H)
  96
  97 #define HCRX_GUEST_FLAGS (HCRX_EL2_SMPME | HCRX_EL2_TCR2En)
  98 #define HCRX_HOST_FLAGS (HCRX_EL2_MSCEn | HCRX_EL2_TCR2En)
  99
 100 /* TCR_EL2 Registers bits */
 101 #define TCR_EL2_RES1            ((1U << 31) | (1 << 23))
 102 #define TCR_EL2_TBI             (1 << 20)
 103 #define TCR_EL2_PS_SHIFT        16
 104 #define TCR_EL2_PS_MASK         (7 << TCR_EL2_PS_SHIFT)
 105 #define TCR_EL2_PS_40B          (2 << TCR_EL2_PS_SHIFT)
 106 #define TCR_EL2_TG0_MASK        TCR_TG0_MASK
 107 #define TCR_EL2_SH0_MASK        TCR_SH0_MASK
 108 #define TCR_EL2_ORGN0_MASK      TCR_ORGN0_MASK
 109 #define TCR_EL2_IRGN0_MASK      TCR_IRGN0_MASK
 110 #define TCR_EL2_T0SZ_MASK       0x3f
 111 #define TCR_EL2_MASK    (TCR_EL2_TG0_MASK | TCR_EL2_SH0_MASK | \
 112                          TCR_EL2_ORGN0_MASK | TCR_EL2_IRGN0_MASK | TCR_EL2_T0SZ_MASK)
 113
 114 /* VTCR_EL2 Registers bits */
 115 #define VTCR_EL2_RES1           (1U << 31)
 116 #define VTCR_EL2_HD             (1 << 22)
 117 #define VTCR_EL2_HA             (1 << 21)
 118 #define VTCR_EL2_PS_SHIFT       TCR_EL2_PS_SHIFT
 119 #define VTCR_EL2_PS_MASK        TCR_EL2_PS_MASK
 120 #define VTCR_EL2_TG0_MASK       TCR_TG0_MASK
 121 #define VTCR_EL2_TG0_4K         TCR_TG0_4K
 122 #define VTCR_EL2_TG0_16K        TCR_TG0_16K
 123 #define VTCR_EL2_TG0_64K        TCR_TG0_64K
 124 #define VTCR_EL2_SH0_MASK       TCR_SH0_MASK
 125 #define VTCR_EL2_SH0_INNER      TCR_SH0_INNER
 126 #define VTCR_EL2_ORGN0_MASK     TCR_ORGN0_MASK
 127 #define VTCR_EL2_ORGN0_WBWA     TCR_ORGN0_WBWA
 128 #define VTCR_EL2_IRGN0_MASK     TCR_IRGN0_MASK
 129 #define VTCR_EL2_IRGN0_WBWA     TCR_IRGN0_WBWA
 130 #define VTCR_EL2_SL0_SHIFT      6
 131 #define VTCR_EL2_SL0_MASK       (3 << VTCR_EL2_SL0_SHIFT)
 132 #define VTCR_EL2_T0SZ_MASK      0x3f
 133 #define VTCR_EL2_VS_SHIFT       19
 134 #define VTCR_EL2_VS_8BIT        (0 << VTCR_EL2_VS_SHIFT)
 135 #define VTCR_EL2_VS_16BIT       (1 << VTCR_EL2_VS_SHIFT)
 136
 137 #define VTCR_EL2_T0SZ(x)        TCR_T0SZ(x)
 138
 139 /*
 140  * We configure the Stage-2 page tables to always restrict the IPA space to be
 141  * 40 bits wide (T0SZ = 24).  Systems with a PARange smaller than 40 bits are
 142  * not known to exist and will break with this configuration.
 143  *
 144  * The VTCR_EL2 is configured per VM and is initialised in kvm_init_stage2_mmu.
 145  *
 146  * Note that when using 4K pages, we concatenate two first level page tables
 147  * together. With 16K pages, we concatenate 16 first level page tables.
 148  *
 149  */
 150
 151 #define VTCR_EL2_COMMON_BITS    (VTCR_EL2_SH0_INNER | VTCR_EL2_ORGN0_WBWA | \
 152                                  VTCR_EL2_IRGN0_WBWA | VTCR_EL2_RES1)
 153
 154 /*
 155  * VTCR_EL2:SL0 indicates the entry level for Stage2 translation.
 156  * Interestingly, it depends on the page size.
 157  * See D.10.2.121, VTCR_EL2, in ARM DDI 0487C.a
 158  *
 159  *      -----------------------------------------
 160  *      | Entry level           |  4K  | 16K/64K |
 161  *      ------------------------------------------
 162  *      | Level: 0              |  2   |   -     |
 163  *      ------------------------------------------
 164  *      | Level: 1              |  1   |   2     |
 165  *      ------------------------------------------
 166  *      | Level: 2              |  0   |   1     |
 167  *      ------------------------------------------
 168  *      | Level: 3              |  -   |   0     |
 169  *      ------------------------------------------
 170  *
 171  * The table roughly translates to :
 172  *
 173  *      SL0(PAGE_SIZE, Entry_level) = TGRAN_SL0_BASE - Entry_Level
 174  *
 175  * Where TGRAN_SL0_BASE is a magic number depending on the page size:
 176  *      TGRAN_SL0_BASE(4K) = 2
 177  *      TGRAN_SL0_BASE(16K) = 3
 178  *      TGRAN_SL0_BASE(64K) = 3
 179  * provided we take care of ruling out the unsupported cases and
 180  * Entry_Level = 4 - Number_of_levels.
 181  *
 182  */
 183 #ifdef CONFIG_ARM64_64K_PAGES
 184
 185 #define VTCR_EL2_TGRAN                  VTCR_EL2_TG0_64K
 186 #define VTCR_EL2_TGRAN_SL0_BASE         3UL
 187
 188 #elif defined(CONFIG_ARM64_16K_PAGES)
 189
 190 #define VTCR_EL2_TGRAN                  VTCR_EL2_TG0_16K
 191 #define VTCR_EL2_TGRAN_SL0_BASE         3UL
 192
 193 #else   /* 4K */
 194
 195 #define VTCR_EL2_TGRAN                  VTCR_EL2_TG0_4K
 196 #define VTCR_EL2_TGRAN_SL0_BASE         2UL
 197
 198 #endif
 199
 200 #define VTCR_EL2_LVLS_TO_SL0(levels)    \
 201         ((VTCR_EL2_TGRAN_SL0_BASE - (4 - (levels))) << VTCR_EL2_SL0_SHIFT)
 202 #define VTCR_EL2_SL0_TO_LVLS(sl0)       \
 203         ((sl0) + 4 - VTCR_EL2_TGRAN_SL0_BASE)
 204 #define VTCR_EL2_LVLS(vtcr)             \
 205         VTCR_EL2_SL0_TO_LVLS(((vtcr) & VTCR_EL2_SL0_MASK) >> VTCR_EL2_SL0_SHIFT)
 206
 207 #define VTCR_EL2_FLAGS                  (VTCR_EL2_COMMON_BITS | VTCR_EL2_TGRAN)
 208 #define VTCR_EL2_IPA(vtcr)              (64 - ((vtcr) & VTCR_EL2_T0SZ_MASK))
 209
 210 /*
 211  * ARM VMSAv8-64 defines an algorithm for finding the translation table
 212  * descriptors in section D4.2.8 in ARM DDI 0487C.a.
 213  *
 214  * The algorithm defines the expectations on the translation table
 215  * addresses for each level, based on PAGE_SIZE, entry level
 216  * and the translation table size (T0SZ). The variable "x" in the
 217  * algorithm determines the alignment of a table base address at a given
 218  * level and thus determines the alignment of VTTBR:BADDR for stage2
 219  * page table entry level.
 220  * Since the number of bits resolved at the entry level could vary
 221  * depending on the T0SZ, the value of "x" is defined based on a
 222  * Magic constant for a given PAGE_SIZE and Entry Level. The
 223  * intermediate levels must be always aligned to the PAGE_SIZE (i.e,
 224  * x = PAGE_SHIFT).
 225  *
 226  * The value of "x" for entry level is calculated as :
 227  *    x = Magic_N - T0SZ
 228  *
 229  * where Magic_N is an integer depending on the page size and the entry
 230  * level of the page table as below:
 231  *
 232  *      --------------------------------------------
 233  *      | Entry level           |  4K    16K   64K |
 234  *      --------------------------------------------
 235  *      | Level: 0 (4 levels)   | 28   |  -  |  -  |
 236  *      --------------------------------------------
 237  *      | Level: 1 (3 levels)   | 37   | 31  | 25  |
 238  *      --------------------------------------------
 239  *      | Level: 2 (2 levels)   | 46   | 42  | 38  |
 240  *      --------------------------------------------
 241  *      | Level: 3 (1 level)    | -    | 53  | 51  |
 242  *      --------------------------------------------
 243  *
 244  * We have a magic formula for the Magic_N below:
 245  *
 246  *  Magic_N(PAGE_SIZE, Level) = 64 - ((PAGE_SHIFT - 3) * Number_of_levels)
 247  *
 248  * where Number_of_levels = (4 - Level). We are only interested in the
 249  * value for Entry_Level for the stage2 page table.
 250  *
 251  * So, given that T0SZ = (64 - IPA_SHIFT), we can compute 'x' as follows:
 252  *
 253  *      x = (64 - ((PAGE_SHIFT - 3) * Number_of_levels)) - (64 - IPA_SHIFT)
 254  *        = IPA_SHIFT - ((PAGE_SHIFT - 3) * Number of levels)
 255  *
 256  * Here is one way to explain the Magic Formula:
 257  *
 258  *  x = log2(Size_of_Entry_Level_Table)
 259  *
 260  * Since, we can resolve (PAGE_SHIFT - 3) bits at each level, and another
 261  * PAGE_SHIFT bits in the PTE, we have :
 262  *
 263  *  Bits_Entry_level = IPA_SHIFT - ((PAGE_SHIFT - 3) * (n - 1) + PAGE_SHIFT)
 264  *                   = IPA_SHIFT - (PAGE_SHIFT - 3) * n - 3
 265  *  where n = number of levels, and since each pointer is 8bytes, we have:
 266  *
 267  *  x = Bits_Entry_Level + 3
 268  *    = IPA_SHIFT - (PAGE_SHIFT - 3) * n
 269  *
 270  * The only constraint here is that, we have to find the number of page table
 271  * levels for a given IPA size (which we do, see stage2_pt_levels())
 272  */
 273 #define ARM64_VTTBR_X(ipa, levels)      ((ipa) - ((levels) * (PAGE_SHIFT - 3)))
 274
 275 #define VTTBR_CNP_BIT     (UL(1))
 276 #define VTTBR_VMID_SHIFT  (UL(48))
 277 #define VTTBR_VMID_MASK(size) (_AT(u64, (1 << size) - 1) << VTTBR_VMID_SHIFT)
 278
 279 /* Hyp System Trap Register */
 280 #define HSTR_EL2_T(x)   (1 << x)
 281
 282 /* Hyp Coprocessor Trap Register Shifts */
 283 #define CPTR_EL2_TFP_SHIFT 10
 284
 285 /* Hyp Coprocessor Trap Register */
 286 #define CPTR_EL2_TCPAC  (1U << 31)
 287 #define CPTR_EL2_TAM    (1 << 30)
 288 #define CPTR_EL2_TTA    (1 << 20)
 289 #define CPTR_EL2_TSM    (1 << 12)
 290 #define CPTR_EL2_TFP    (1 << CPTR_EL2_TFP_SHIFT)
 291 #define CPTR_EL2_TZ     (1 << 8)
 292 #define CPTR_NVHE_EL2_RES1      0x000032ff /* known RES1 bits in CPTR_EL2 (nVHE) */
 293 #define CPTR_NVHE_EL2_RES0      (GENMASK(63, 32) |      \
 294                                  GENMASK(29, 21) |      \
 295                                  GENMASK(19, 14) |      \
 296                                  BIT(11))
 297
 298 /* Hyp Debug Configuration Register bits */
 299 #define MDCR_EL2_E2TB_MASK      (UL(0x3))
 300 #define MDCR_EL2_E2TB_SHIFT     (UL(24))
 301 #define MDCR_EL2_HPMFZS         (UL(1) << 36)
 302 #define MDCR_EL2_HPMFZO         (UL(1) << 29)
 303 #define MDCR_EL2_MTPME          (UL(1) << 28)
 304 #define MDCR_EL2_TDCC           (UL(1) << 27)
 305 #define MDCR_EL2_HLP            (UL(1) << 26)
 306 #define MDCR_EL2_HCCD           (UL(1) << 23)
 307 #define MDCR_EL2_TTRF           (UL(1) << 19)
 308 #define MDCR_EL2_HPMD           (UL(1) << 17)
 309 #define MDCR_EL2_TPMS           (UL(1) << 14)
 310 #define MDCR_EL2_E2PB_MASK      (UL(0x3))
 311 #define MDCR_EL2_E2PB_SHIFT     (UL(12))
 312 #define MDCR_EL2_TDRA           (UL(1) << 11)
 313 #define MDCR_EL2_TDOSA          (UL(1) << 10)
 314 #define MDCR_EL2_TDA            (UL(1) << 9)
 315 #define MDCR_EL2_TDE            (UL(1) << 8)
 316 #define MDCR_EL2_HPME           (UL(1) << 7)
 317 #define MDCR_EL2_TPM            (UL(1) << 6)
 318 #define MDCR_EL2_TPMCR          (UL(1) << 5)
 319 #define MDCR_EL2_HPMN_MASK      (UL(0x1F))
 320 #define MDCR_EL2_RES0           (GENMASK(63, 37) |      \
 321                                  GENMASK(35, 30) |      \
 322                                  GENMASK(25, 24) |      \
 323                                  GENMASK(22, 20) |      \
 324                                  BIT(18) |              \
 325                                  GENMASK(16, 15))
 326
 327 /* Hyp Prefetch Fault Address Register (HPFAR/HDFAR) */
 328 #define HPFAR_MASK      (~UL(0xf))
 329 /*
 330  * We have
 331  *      PAR     [PA_Shift - 1   : 12] = PA      [PA_Shift - 1 : 12]
 332  *      HPFAR   [PA_Shift - 9   : 4]  = FIPA    [PA_Shift - 1 : 12]
 333  *
 334  * Always assume 52 bit PA since at this point, we don't know how many PA bits
 335  * the page table has been set up for. This should be safe since unused address
 336  * bits in PAR are res0.
 337  */
 338 #define PAR_TO_HPFAR(par)               \
 339         (((par) & GENMASK_ULL(52 - 1, 12)) >> 8)
 340
 341 #define ECN(x) { ESR_ELx_EC_##x, #x }
 342
 343 #define kvm_arm_exception_class \
 344         ECN(UNKNOWN), ECN(WFx), ECN(CP15_32), ECN(CP15_64), ECN(CP14_MR), \
 345         ECN(CP14_LS), ECN(FP_ASIMD), ECN(CP10_ID), ECN(PAC), ECN(CP14_64), \
 346         ECN(SVC64), ECN(HVC64), ECN(SMC64), ECN(SYS64), ECN(SVE), \
 347         ECN(IMP_DEF), ECN(IABT_LOW), ECN(IABT_CUR), \
 348         ECN(PC_ALIGN), ECN(DABT_LOW), ECN(DABT_CUR), \
 349         ECN(SP_ALIGN), ECN(FP_EXC32), ECN(FP_EXC64), ECN(SERROR), \
 350         ECN(BREAKPT_LOW), ECN(BREAKPT_CUR), ECN(SOFTSTP_LOW), \
 351         ECN(SOFTSTP_CUR), ECN(WATCHPT_LOW), ECN(WATCHPT_CUR), \
 352         ECN(BKPT32), ECN(VECTOR32), ECN(BRK64), ECN(ERET)
 353
 354 #define CPACR_EL1_TTA           (1 << 28)
 355
 356 #define kvm_mode_names                          \
 357         { PSR_MODE_EL0t,        "EL0t" },       \
 358         { PSR_MODE_EL1t,        "EL1t" },       \
 359         { PSR_MODE_EL1h,        "EL1h" },       \
 360         { PSR_MODE_EL2t,        "EL2t" },       \
 361         { PSR_MODE_EL2h,        "EL2h" },       \
 362         { PSR_MODE_EL3t,        "EL3t" },       \
 363         { PSR_MODE_EL3h,        "EL3h" },       \
 364         { PSR_AA32_MODE_USR,    "32-bit USR" }, \
 365         { PSR_AA32_MODE_FIQ,    "32-bit FIQ" }, \
 366         { PSR_AA32_MODE_IRQ,    "32-bit IRQ" }, \
 367         { PSR_AA32_MODE_SVC,    "32-bit SVC" }, \
 368         { PSR_AA32_MODE_ABT,    "32-bit ABT" }, \
 369         { PSR_AA32_MODE_HYP,    "32-bit HYP" }, \
 370         { PSR_AA32_MODE_UND,    "32-bit UND" }, \
 371         { PSR_AA32_MODE_SYS,    "32-bit SYS" }
 372
 373 #endif /* __ARM64_KVM_ARM_H__ */