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 #include <asm/mmu-44x.h>
  26 #include <asm/kvm_ppc.h>
  27
  28 #include "44x_tlb.h"
  29
  30 #define PPC44x_TLB_USER_PERM_MASK (PPC44x_TLB_UX|PPC44x_TLB_UR|PPC44x_TLB_UW)
  31 #define PPC44x_TLB_SUPER_PERM_MASK (PPC44x_TLB_SX|PPC44x_TLB_SR|PPC44x_TLB_SW)
  32
  33 static unsigned int kvmppc_tlb_44x_pos;
  34
  35 static u32 kvmppc_44x_tlb_shadow_attrib(u32 attrib, int usermode)
  36 {
  37         /* Mask off reserved bits. */
  38         attrib &= PPC44x_TLB_PERM_MASK|PPC44x_TLB_ATTR_MASK;
  39
  40         if (!usermode) {
  41                 /* Guest is in supervisor mode, so we need to translate guest
  42                  * supervisor permissions into user permissions. */
  43                 attrib &= ~PPC44x_TLB_USER_PERM_MASK;
  44                 attrib |= (attrib & PPC44x_TLB_SUPER_PERM_MASK) << 3;
  45         }
  46
  47         /* Make sure host can always access this memory. */
  48         attrib |= PPC44x_TLB_SX|PPC44x_TLB_SR|PPC44x_TLB_SW;
  49
  50         return attrib;
  51 }
  52
  53 /* Search the guest TLB for a matching entry. */
  54 int kvmppc_44x_tlb_index(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr, unsigned int pid,
  55                          unsigned int as)
  56 {
  57         int i;
  58
  59         /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
  60         for (i = 0; i < PPC44x_TLB_SIZE; i++) {
  61                 struct tlbe *tlbe = &vcpu->arch.guest_tlb[i];
  62                 unsigned int tid;
  63
  64                 if (eaddr < get_tlb_eaddr(tlbe))
  65                         continue;
  66
  67                 if (eaddr > get_tlb_end(tlbe))
  68                         continue;
  69
  70                 tid = get_tlb_tid(tlbe);
  71                 if (tid && (tid != pid))
  72                         continue;
  73
  74                 if (!get_tlb_v(tlbe))
  75                         continue;
  76
  77                 if (get_tlb_ts(tlbe) != as)
  78                         continue;
  79
  80                 return i;
  81         }
  82
  83         return -1;
  84 }
  85
  86 struct tlbe *kvmppc_44x_itlb_search(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr)
  87 {
  88         unsigned int as = !!(vcpu->arch.msr & MSR_IS);
  89         unsigned int index;
  90
  91         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, eaddr, vcpu->arch.pid, as);
  92         if (index == -1)
  93                 return NULL;
  94         return &vcpu->arch.guest_tlb[index];
  95 }
  96
  97 struct tlbe *kvmppc_44x_dtlb_search(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr)
  98 {
  99         unsigned int as = !!(vcpu->arch.msr & MSR_DS);
 100         unsigned int index;
 101
 102         index = kvmppc_44x_tlb_index(vcpu, eaddr, vcpu->arch.pid, as);
 103         if (index == -1)
 104                 return NULL;
 105         return &vcpu->arch.guest_tlb[index];
 106 }
 107
 108 static int kvmppc_44x_tlbe_is_writable(struct tlbe *tlbe)
 109 {
 110         return tlbe->word2 & (PPC44x_TLB_SW|PPC44x_TLB_UW);
 111 }
 112
 113 static void kvmppc_44x_shadow_release(struct kvm_vcpu *vcpu,
 114                                       unsigned int index)
 115 {
 116         struct tlbe *stlbe = &vcpu->arch.shadow_tlb[index];
 117         struct page *page = vcpu->arch.shadow_pages[index];
 118
 119         if (get_tlb_v(stlbe)) {
 120                 if (kvmppc_44x_tlbe_is_writable(stlbe))
 121                         kvm_release_page_dirty(page);
 122                 else
 123                         kvm_release_page_clean(page);
 124         }
 125 }
 126
 127 void kvmppc_core_destroy_mmu(struct kvm_vcpu *vcpu)
 128 {
 129         int i;
 130
 131         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++)
 132                 kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
 133 }
 134
 135 void kvmppc_tlbe_set_modified(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned int i)
 136 {
 137     vcpu->arch.shadow_tlb_mod[i] = 1;
 138 }
 139
 140 /* Caller must ensure that the specified guest TLB entry is safe to insert into
 141  * the shadow TLB. */
 142 void kvmppc_mmu_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvaddr, gfn_t gfn, u64 asid,
 143                     u32 flags)
 144 {
 145         struct page *new_page;
 146         struct tlbe *stlbe;
 147         hpa_t hpaddr;
 148         unsigned int victim;
 149
 150         /* Future optimization: don't overwrite the TLB entry containing the
 151          * current PC (or stack?). */
 152         victim = kvmppc_tlb_44x_pos++;
 153         if (kvmppc_tlb_44x_pos > tlb_44x_hwater)
 154                 kvmppc_tlb_44x_pos = 0;
 155         stlbe = &vcpu->arch.shadow_tlb[victim];
 156
 157         /* Get reference to new page. */
 158         new_page = gfn_to_page(vcpu->kvm, gfn);
 159         if (is_error_page(new_page)) {
 160                 printk(KERN_ERR "Couldn't get guest page for gfn %lx!\n", gfn);
 161                 kvm_release_page_clean(new_page);
 162                 return;
 163         }
 164         hpaddr = page_to_phys(new_page);
 165
 166         /* Drop reference to old page. */
 167         kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, victim);
 168
 169         vcpu->arch.shadow_pages[victim] = new_page;
 170
 171         /* XXX Make sure (va, size) doesn't overlap any other
 172          * entries. 440x6 user manual says the result would be
 173          * "undefined." */
 174
 175         /* XXX what about AS? */
 176
 177         stlbe->tid = !(asid & 0xff);
 178
 179         /* Force TS=1 for all guest mappings. */
 180         /* For now we hardcode 4KB mappings, but it will be important to
 181          * use host large pages in the future. */
 182         stlbe->word0 = (gvaddr & PAGE_MASK) | PPC44x_TLB_VALID | PPC44x_TLB_TS
 183                        | PPC44x_TLB_4K;
 184         stlbe->word1 = (hpaddr & 0xfffffc00) | ((hpaddr >> 32) & 0xf);
 185         stlbe->word2 = kvmppc_44x_tlb_shadow_attrib(flags,
 186                                                     vcpu->arch.msr & MSR_PR);
 187         kvmppc_tlbe_set_modified(vcpu, victim);
 188
 189         KVMTRACE_5D(STLB_WRITE, vcpu, victim,
 190                         stlbe->tid, stlbe->word0, stlbe->word1, stlbe->word2,
 191                         handler);
 192 }
 193
 194 void kvmppc_mmu_invalidate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
 195                            gva_t eend, u32 asid)
 196 {
 197         unsigned int pid = !(asid & 0xff);
 198         int i;
 199
 200         /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
 201         for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++) {
 202                 struct tlbe *stlbe = &vcpu->arch.shadow_tlb[i];
 203                 unsigned int tid;
 204
 205                 if (!get_tlb_v(stlbe))
 206                         continue;
 207
 208                 if (eend < get_tlb_eaddr(stlbe))
 209                         continue;
 210
 211                 if (eaddr > get_tlb_end(stlbe))
 212                         continue;
 213
 214                 tid = get_tlb_tid(stlbe);
 215                 if (tid && (tid != pid))
 216                         continue;
 217
 218                 kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
 219                 stlbe->word0 = 0;
 220                 kvmppc_tlbe_set_modified(vcpu, i);
 221                 KVMTRACE_5D(STLB_INVAL, vcpu, i,
 222                                 stlbe->tid, stlbe->word0, stlbe->word1,
 223                                 stlbe->word2, handler);
 224         }
 225 }
 226
 227 /* Invalidate all mappings on the privilege switch after PID has been changed.
 228  * The guest always runs with PID=1, so we must clear the entire TLB when
 229  * switching address spaces. */
 230 void kvmppc_mmu_priv_switch(struct kvm_vcpu *vcpu, int usermode)
 231 {
 232         int i;
 233
 234         if (vcpu->arch.swap_pid) {
 235                 /* XXX Replace loop with fancy data structures. */
 236                 for (i = 0; i <= tlb_44x_hwater; i++) {
 237                         struct tlbe *stlbe = &vcpu->arch.shadow_tlb[i];
 238
 239                         /* Future optimization: clear only userspace mappings. */
 240                         kvmppc_44x_shadow_release(vcpu, i);
 241                         stlbe->word0 = 0;
 242                         kvmppc_tlbe_set_modified(vcpu, i);
 243                         KVMTRACE_5D(STLB_INVAL, vcpu, i,
 244                                     stlbe->tid, stlbe->word0, stlbe->word1,
 245                                     stlbe->word2, handler);
 246                 }
 247                 vcpu->arch.swap_pid = 0;
 248         }
 249
 250         vcpu->arch.shadow_pid = !usermode;
 251 }