CONFIG_FILE_LOCKING should not depend on CONFIG_BLOCK
[sfrench/cifs-2.6.git] / arch / powerpc / kvm / 44x_tlb.c
1 /*
2  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
3  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
4  * published by the Free Software Foundation.
5  *
6  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
7  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
8  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
9  * GNU General Public License for more details.
10  *
11  * You should have received a copy of the GNU General Public License
12  * along with this program; if not, write to the Free Software
13  * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
14  *
15  * Copyright IBM Corp. 2007
16  *
17  * Authors: Hollis Blanchard <hollisb@us.ibm.com>
18  */
19
20 #include <linux/types.h>
21 #include <linux/string.h>
22 #include <linux/kvm.h>
23 #include <linux/kvm_host.h>
24 #include <linux/highmem.h>
25
26 #include <asm/tlbflush.h>
27 #include <asm/mmu-44x.h>
28 #include <asm/kvm_ppc.h>
29 #include <asm/kvm_44x.h>
30 #include "timing.h"
31
32 #include "44x_tlb.h"
33
34 #ifndef PPC44x_TLBE_SIZE
35 #define PPC44x_TLBE_SIZE        PPC44x_TLB_4K
36 #endif
37
38 #define PAGE_SIZE_4K (1<<12)
39 #define PAGE_MASK_4K (~(PAGE_SIZE_4K - 1))
40
41 #define PPC44x_TLB_UATTR_MASK \
42         (PPC44x_TLB_U0|PPC44x_TLB_U1|PPC44x_TLB_U2|PPC44x_TLB_U3)
43 #define PPC44x_TLB_USER_PERM_MASK (PPC44x_TLB_UX|PPC44x_TLB_UR|PPC44x_TLB_UW)
44 #define PPC44x_TLB_SUPER_PERM_MASK (PPC44x_TLB_SX|PPC44x_TLB_SR|PPC44x_TLB_SW)
45
46 #ifdef DEBUG
47 void kvmppc_dump_tlbs(struct kvm_vcpu *vcpu)
48 {
49         struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe;
50         int i;
51
52         printk("vcpu %d TLB dump:\n", vcpu->vcpu_id);
53         printk("| %2s | %3s | %8s | %8s | %8s |\n",
54                         "nr", "tid", "word0", "word1", "word2");
55
56         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(vcpu_44x->guest_tlb); i++) {
57                 tlbe = &vcpu_44x->guest_tlb[i];
58                 if (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_VALID)
59                         printk(" G%2d |  %02X | %08X | %08X | %08X |\n",
60                                i, tlbe->tid, tlbe->word0, tlbe->word1,
61                                tlbe->word2);
62         }
63 }
64 #endif
65
66 static inline void kvmppc_44x_tlbie(unsigned int index)
67 {
68         /* 0 <= index < 64, so the V bit is clear and we can use the index as
69          * word0. */
70         asm volatile(
71                 "tlbwe %[index], %[index], 0\n"
72         :
73         : [index] "r"(index)
74         );
75 }
76
77 static inline void kvmppc_44x_tlbre(unsigned int index,
78                                     struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe)
79 {
80         asm volatile(
81                 "tlbre %[word0], %[index], 0\n"
82                 "mfspr %[tid], %[sprn_mmucr]\n"
83                 "andi. %[tid], %[tid], 0xff\n"
84                 "tlbre %[word1], %[index], 1\n"
85                 "tlbre %[word2], %[index], 2\n"
86                 : [word0] "=r"(tlbe->word0),
87                   [word1] "=r"(tlbe->word1),
88                   [word2] "=r"(tlbe->word2),
89                   [tid]   "=r"(tlbe->tid)
90                 : [index] "r"(index),
91                   [sprn_mmucr] "i"(SPRN_MMUCR)
92                 : "cc"
93         );
94 }
95
96 static inline void kvmppc_44x_tlbwe(unsigned int index,
97                                     struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe)
98 {
99         unsigned long tmp;
100
101         asm volatile(
102                 "mfspr %[tmp], %[sprn_mmucr]\n"
103                 "rlwimi %[tmp], %[tid], 0, 0xff\n"
104                 "mtspr %[sprn_mmucr], %[tmp]\n"
105                 "tlbwe %[word0], %[index], 0\n"
106                 "tlbwe %[word1], %[index], 1\n"
107                 "tlbwe %[word2], %[index], 2\n"
108                 : [tmp]   "=&r"(tmp)
109                 : [word0] "r"(stlbe->word0),
110                   [word1] "r"(stlbe->word1),
111                   [word2] "r"(stlbe->word2),
112                   [tid]   "r"(stlbe->tid),
113                   [index] "r"(index),
114                   [sprn_mmucr] "i"(SPRN_MMUCR)
115         );
116 }
117
118 static u32 kvmppc_44x_tlb_shadow_attrib(u32 attrib, int usermode)
119 {
120         /* We only care about the guest's permission and user bits. */
121         attrib &= PPC44x_TLB_PERM_MASK|PPC44x_TLB_UATTR_MASK;
122
123         if (!usermode) {
124                 /* Guest is in supervisor mode, so we need to translate guest
125                  * supervisor permissions into user permissions. */
126                 attrib &= ~PPC44x_TLB_USER_PERM_MASK;
127                 attrib |= (attrib & PPC44x_TLB_SUPER_PERM_MASK) << 3;
128         }
129
130         /* Make sure host can always access this memory. */
131         attrib |= PPC44x_TLB_SX|PPC44x_TLB_SR|PPC44x_TLB_SW;
132
133         /* WIMGE = 0b00100 */
134         attrib |= PPC44x_TLB_M;
135
136         return attrib;
137 }
138
139 /* Load shadow TLB back into hardware. */
140 void kvmppc_44x_tlb_load(struct kvm_vcpu *vcpu)
141 {
142         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
143         int i;
144
145         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++) {
146                 struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe = &vcpu_44x->shadow_tlb[i];
147
148                 if (get_tlb_v(stlbe) && get_tlb_ts(stlbe))
149                         kvmppc_44x_tlbwe(i, stlbe);
150         }
151 }
152
153 static void kvmppc_44x_tlbe_set_modified(struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x,
154                                          unsigned int i)
155 {
156         vcpu_44x->shadow_tlb_mod[i] = 1;
157 }
158
159 /* Save hardware TLB to the vcpu, and invalidate all guest mappings. */
160 void kvmppc_44x_tlb_put(struct kvm_vcpu *vcpu)
161 {
162         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
163         int i;
164
165         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++) {
166                 struct kvmppc_44x_tlbe *stlbe = &vcpu_44x->shadow_tlb[i];
167
168                 if (vcpu_44x->shadow_tlb_mod[i])
169                         kvmppc_44x_tlbre(i, stlbe);
170
171                 if (get_tlb_v(stlbe) && get_tlb_ts(stlbe))
172                         kvmppc_44x_tlbie(i);
173         }
174 }
175
176
177 /* Search the guest TLB for a matching entry. */
178 int kvmppc_44x_tlb_index(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, unsigned int pid,
179                          unsigned int as)
180 {
181         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
182         int i;
183
184         /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
185         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(vcpu_44x->guest_tlb); i++) {
186                 struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe = &vcpu_44x->guest_tlb[i];
187                 unsigned int tid;
188
189                 if (eaddr < get_tlb_eaddr(tlbe))
190                         continue;
191
192                 if (eaddr > get_tlb_end(tlbe))
193                         continue;
194
195                 tid = get_tlb_tid(tlbe);
196                 if (tid && (tid != pid))
197                         continue;
198
199                 if (!get_tlb_v(tlbe))
200                         continue;
201
202                 if (get_tlb_ts(tlbe) != as)
203                         continue;
204
205                 return i;
206         }
207
208         return -1;
209 }
210
211 gpa_t kvmppc_mmu_xlate(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned int gtlb_index,
212                        gva_t eaddr)
213 {
214         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
215         struct kvmppc_44x_tlbe *gtlbe = &vcpu_44x->guest_tlb[gtlb_index];
216         unsigned int pgmask = get_tlb_bytes(gtlbe) - 1;
217
218         return get_tlb_raddr(gtlbe) | (eaddr & pgmask);
219 }
220
221 int kvmppc_mmu_itlb_index(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr)
222 {
223         unsigned int as = !!(vcpu->arch.msr & MSR_IS);
224
225         return kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, eaddr, vcpu->arch.pid, as);
226 }
227
228 int kvmppc_mmu_dtlb_index(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr)
229 {
230         unsigned int as = !!(vcpu->arch.msr & MSR_DS);
231
232         return kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, eaddr, vcpu->arch.pid, as);
233 }
234
235 void kvmppc_mmu_itlb_miss(struct kvm_vcpu *vcpu)
236 {
237 }
238
239 void kvmppc_mmu_dtlb_miss(struct kvm_vcpu *vcpu)
240 {
241 }
242
243 static void kvmppc_44x_shadow_release(struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x,
244                                       unsigned int stlb_index)
245 {
246         struct kvmppc_44x_shadow_ref *ref = &vcpu_44x->shadow_refs[stlb_index];
247
248         if (!ref->page)
249                 return;
250
251         /* Discard from the TLB. */
252         /* Note: we could actually invalidate a host mapping, if the host overwrote
253          * this TLB entry since we inserted a guest mapping. */
254         kvmppc_44x_tlbie(stlb_index);
255
256         /* Now release the page. */
257         if (ref->writeable)
258                 kvm_release_page_dirty(ref->page);
259         else
260                 kvm_release_page_clean(ref->page);
261
262         ref->page = NULL;
263
264         /* XXX set tlb_44x_index to stlb_index? */
265
266         KVMTRACE_1D(STLB_INVAL, &vcpu_44x->vcpu, stlb_index, handler);
267 }
268
269 void kvmppc_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu)
270 {
271         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
272         int i;
273
274         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++)
275                 kvmppc_44x_shadow_release(vcpu_44x, i);
276 }
277
278 /**
279  * kvmppc_mmu_map -- create a host mapping for guest memory
280  *
281  * If the guest wanted a larger page than the host supports, only the first
282  * host page is mapped here and the rest are demand faulted.
283  *
284  * If the guest wanted a smaller page than the host page size, we map only the
285  * guest-size page (i.e. not a full host page mapping).
286  *
287  * Caller must ensure that the specified guest TLB entry is safe to insert into
288  * the shadow TLB.
289  */
290 void kvmppc_mmu_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvaddr, gpa_t gpaddr,
291                     unsigned int gtlb_index)
292 {
293         struct kvmppc_44x_tlbe stlbe;
294         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
295         struct kvmppc_44x_tlbe *gtlbe = &vcpu_44x->guest_tlb[gtlb_index];
296         struct kvmppc_44x_shadow_ref *ref;
297         struct page *new_page;
298         hpa_t hpaddr;
299         gfn_t gfn;
300         u32 asid = gtlbe->tid;
301         u32 flags = gtlbe->word2;
302         u32 max_bytes = get_tlb_bytes(gtlbe);
303         unsigned int victim;
304
305         /* Select TLB entry to clobber. Indirectly guard against races with the TLB
306          * miss handler by disabling interrupts. */
307         local_irq_disable();
308         victim = ++tlb_44x_index;
309         if (victim > tlb_44x_hwater)
310                 victim = 0;
311         tlb_44x_index = victim;
312         local_irq_enable();
313
314         /* Get reference to new page. */
315         gfn = gpaddr >> PAGE_SHIFT;
316         new_page = gfn_to_page(vcpu->kvm, gfn);
317         if (is_error_page(new_page)) {
318                 printk(KERN_ERR "Couldn't get guest page for gfn %lx!\n", gfn);
319                 kvm_release_page_clean(new_page);
320                 return;
321         }
322         hpaddr = page_to_phys(new_page);
323
324         /* Invalidate any previous shadow mappings. */
325         kvmppc_44x_shadow_release(vcpu_44x, victim);
326
327         /* XXX Make sure (va, size) doesn't overlap any other
328          * entries. 440x6 user manual says the result would be
329          * "undefined." */
330
331         /* XXX what about AS? */
332
333         /* Force TS=1 for all guest mappings. */
334         stlbe.word0 = PPC44x_TLB_VALID | PPC44x_TLB_TS;
335
336         if (max_bytes >= PAGE_SIZE) {
337                 /* Guest mapping is larger than or equal to host page size. We can use
338                  * a "native" host mapping. */
339                 stlbe.word0 |= (gvaddr & PAGE_MASK) | PPC44x_TLBE_SIZE;
340         } else {
341                 /* Guest mapping is smaller than host page size. We must restrict the
342                  * size of the mapping to be at most the smaller of the two, but for
343                  * simplicity we fall back to a 4K mapping (this is probably what the
344                  * guest is using anyways). */
345                 stlbe.word0 |= (gvaddr & PAGE_MASK_4K) | PPC44x_TLB_4K;
346
347                 /* 'hpaddr' is a host page, which is larger than the mapping we're
348                  * inserting here. To compensate, we must add the in-page offset to the
349                  * sub-page. */
350                 hpaddr |= gpaddr & (PAGE_MASK ^ PAGE_MASK_4K);
351         }
352
353         stlbe.word1 = (hpaddr & 0xfffffc00) | ((hpaddr >> 32) & 0xf);
354         stlbe.word2 = kvmppc_44x_tlb_shadow_attrib(flags,
355                                                     vcpu->arch.msr & MSR_PR);
356         stlbe.tid = !(asid & 0xff);
357
358         /* Keep track of the reference so we can properly release it later. */
359         ref = &vcpu_44x->shadow_refs[victim];
360         ref->page = new_page;
361         ref->gtlb_index = gtlb_index;
362         ref->writeable = !!(stlbe.word2 & PPC44x_TLB_UW);
363         ref->tid = stlbe.tid;
364
365         /* Insert shadow mapping into hardware TLB. */
366         kvmppc_44x_tlbe_set_modified(vcpu_44x, victim);
367         kvmppc_44x_tlbwe(victim, &stlbe);
368         KVMTRACE_5D(STLB_WRITE, vcpu, victim, stlbe.tid, stlbe.word0, stlbe.word1,
369                     stlbe.word2, handler);
370 }
371
372 /* For a particular guest TLB entry, invalidate the corresponding host TLB
373  * mappings and release the host pages. */
374 static void kvmppc_44x_invalidate(struct kvm_vcpu *vcpu,
375                                   unsigned int gtlb_index)
376 {
377         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
378         int i;
379
380         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(vcpu_44x->shadow_refs); i++) {
381                 struct kvmppc_44x_shadow_ref *ref = &vcpu_44x->shadow_refs[i];
382                 if (ref->gtlb_index == gtlb_index)
383                         kvmppc_44x_shadow_release(vcpu_44x, i);
384         }
385 }
386
387 void kvmppc_mmu_priv_switch(struct kvm_vcpu *vcpu, int usermode)
388 {
389         vcpu->arch.shadow_pid = !usermode;
390 }
391
392 void kvmppc_set_pid(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 new_pid)
393 {
394         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
395         int i;
396
397         if (unlikely(vcpu->arch.pid == new_pid))
398                 return;
399
400         vcpu->arch.pid = new_pid;
401
402         /* Guest userspace runs with TID=0 mappings and PID=0, to make sure it
403          * can't access guest kernel mappings (TID=1). When we switch to a new
404          * guest PID, which will also use host PID=0, we must discard the old guest
405          * userspace mappings. */
406         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(vcpu_44x->shadow_refs); i++) {
407                 struct kvmppc_44x_shadow_ref *ref = &vcpu_44x->shadow_refs[i];
408
409                 if (ref->tid == 0)
410                         kvmppc_44x_shadow_release(vcpu_44x, i);
411         }
412 }
413
414 static int tlbe_is_host_safe(const struct kvm_vcpu *vcpu,
415                              const struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe)
416 {
417         gpa_t gpa;
418
419         if (!get_tlb_v(tlbe))
420                 return 0;
421
422         /* Does it match current guest AS? */
423         /* XXX what about IS != DS? */
424         if (get_tlb_ts(tlbe) != !!(vcpu->arch.msr & MSR_IS))
425                 return 0;
426
427         gpa = get_tlb_raddr(tlbe);
428         if (!gfn_to_memslot(vcpu->kvm, gpa >> PAGE_SHIFT))
429                 /* Mapping is not for RAM. */
430                 return 0;
431
432         return 1;
433 }
434
435 int kvmppc_44x_emul_tlbwe(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 ra, u8 rs, u8 ws)
436 {
437         struct kvmppc_vcpu_44x *vcpu_44x = to_44x(vcpu);
438         struct kvmppc_44x_tlbe *tlbe;
439         unsigned int gtlb_index;
440
441         gtlb_index = vcpu->arch.gpr[ra];
442         if (gtlb_index > KVM44x_GUEST_TLB_SIZE) {
443                 printk("%s: index %d\n", __func__, gtlb_index);
444                 kvmppc_dump_vcpu(vcpu);
445                 return EMULATE_FAIL;
446         }
447
448         tlbe = &vcpu_44x->guest_tlb[gtlb_index];
449
450         /* Invalidate shadow mappings for the about-to-be-clobbered TLB entry. */
451         if (tlbe->word0 & PPC44x_TLB_VALID)
452                 kvmppc_44x_invalidate(vcpu, gtlb_index);
453
454         switch (ws) {
455         case PPC44x_TLB_PAGEID:
456                 tlbe->tid = get_mmucr_stid(vcpu);
457                 tlbe->word0 = vcpu->arch.gpr[rs];
458                 break;
459
460         case PPC44x_TLB_XLAT:
461                 tlbe->word1 = vcpu->arch.gpr[rs];
462                 break;
463
464         case PPC44x_TLB_ATTRIB:
465                 tlbe->word2 = vcpu->arch.gpr[rs];
466                 break;
467
468         default:
469                 return EMULATE_FAIL;
470         }
471
472         if (tlbe_is_host_safe(vcpu, tlbe)) {
473                 gva_t eaddr;
474                 gpa_t gpaddr;
475                 u32 bytes;
476
477                 eaddr = get_tlb_eaddr(tlbe);
478                 gpaddr = get_tlb_raddr(tlbe);
479
480                 /* Use the advertised page size to mask effective and real addrs. */
481                 bytes = get_tlb_bytes(tlbe);
482                 eaddr &= ~(bytes - 1);
483                 gpaddr &= ~(bytes - 1);
484
485                 kvmppc_mmu_map(vcpu, eaddr, gpaddr, gtlb_index);
486         }
487
488         KVMTRACE_5D(GTLB_WRITE, vcpu, gtlb_index, tlbe->tid, tlbe->word0,
489                     tlbe->word1, tlbe->word2, handler);
490
491         kvmppc_set_exit_type(vcpu, EMULATED_TLBWE_EXITS);
492         return EMULATE_DONE;
493 }
494
495 int kvmppc_44x_emul_tlbsx(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 rt, u8 ra, u8 rb, u8 rc)
496 {
497         u32 ea;
498         int gtlb_index;
499         unsigned int as = get_mmucr_sts(vcpu);
500         unsigned int pid = get_mmucr_stid(vcpu);
501
502         ea = vcpu->arch.gpr[rb];
503         if (ra)
504                 ea += vcpu->arch.gpr[ra];
505
506         gtlb_index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, ea, pid, as);
507         if (rc) {
508                 if (gtlb_index < 0)
509                         vcpu->arch.cr &= ~0x20000000;
510                 else
511                         vcpu->arch.cr |= 0x20000000;
512         }
513         vcpu->arch.gpr[rt] = gtlb_index;
514
515         kvmppc_set_exit_type(vcpu, EMULATED_TLBSX_EXITS);
516         return EMULATE_DONE;
517 }