arch/powerpc/kvm/book3s_hv_builtin.c

   1 /*
   2  * Copyright 2011 Paul Mackerras, IBM Corp. <paulus@au1.ibm.com>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
   6  * published by the Free Software Foundation.
   7  */
   8
   9 #include <linux/cpu.h>
  10 #include <linux/kvm_host.h>
  11 #include <linux/preempt.h>
  12 #include <linux/export.h>
  13 #include <linux/sched.h>
  14 #include <linux/spinlock.h>
  15 #include <linux/init.h>
  16 #include <linux/memblock.h>
  17 #include <linux/sizes.h>
  18 #include <linux/cma.h>
  19 #include <linux/bitops.h>
  20
  21 #include <asm/cputable.h>
  22 #include <asm/kvm_ppc.h>
  23 #include <asm/kvm_book3s.h>
  24 #include <asm/archrandom.h>
  25 #include <asm/xics.h>
  26 #include <asm/xive.h>
  27 #include <asm/dbell.h>
  28 #include <asm/cputhreads.h>
  29 #include <asm/io.h>
  30 #include <asm/opal.h>
  31 #include <asm/smp.h>
  32
  33 #define KVM_CMA_CHUNK_ORDER     18
  34
  35 #include "book3s_xics.h"
  36 #include "book3s_xive.h"
  37
  38 /*
  39  * The XIVE module will populate these when it loads
  40  */
  41 unsigned long (*__xive_vm_h_xirr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
  42 unsigned long (*__xive_vm_h_ipoll)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long server);
  43 int (*__xive_vm_h_ipi)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long server,
  44                        unsigned long mfrr);
  45 int (*__xive_vm_h_cppr)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cppr);
  46 int (*__xive_vm_h_eoi)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long xirr);
  47 EXPORT_SYMBOL_GPL(__xive_vm_h_xirr);
  48 EXPORT_SYMBOL_GPL(__xive_vm_h_ipoll);
  49 EXPORT_SYMBOL_GPL(__xive_vm_h_ipi);
  50 EXPORT_SYMBOL_GPL(__xive_vm_h_cppr);
  51 EXPORT_SYMBOL_GPL(__xive_vm_h_eoi);
  52
  53 /*
  54  * Hash page table alignment on newer cpus(CPU_FTR_ARCH_206)
  55  * should be power of 2.
  56  */
  57 #define HPT_ALIGN_PAGES         ((1 << 18) >> PAGE_SHIFT) /* 256k */
  58 /*
  59  * By default we reserve 5% of memory for hash pagetable allocation.
  60  */
  61 static unsigned long kvm_cma_resv_ratio = 5;
  62
  63 static struct cma *kvm_cma;
  64
  65 static int __init early_parse_kvm_cma_resv(char *p)
  66 {
  67         pr_debug("%s(%s)\n", __func__, p);
  68         if (!p)
  69                 return -EINVAL;
  70         return kstrtoul(p, 0, &kvm_cma_resv_ratio);
  71 }
  72 early_param("kvm_cma_resv_ratio", early_parse_kvm_cma_resv);
  73
  74 struct page *kvm_alloc_hpt_cma(unsigned long nr_pages)
  75 {
  76         VM_BUG_ON(order_base_2(nr_pages) < KVM_CMA_CHUNK_ORDER - PAGE_SHIFT);
  77
  78         return cma_alloc(kvm_cma, nr_pages, order_base_2(HPT_ALIGN_PAGES),
  79                          GFP_KERNEL);
  80 }
  81 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_alloc_hpt_cma);
  82
  83 void kvm_free_hpt_cma(struct page *page, unsigned long nr_pages)
  84 {
  85         cma_release(kvm_cma, page, nr_pages);
  86 }
  87 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_free_hpt_cma);
  88
  89 /**
  90  * kvm_cma_reserve() - reserve area for kvm hash pagetable
  91  *
  92  * This function reserves memory from early allocator. It should be
  93  * called by arch specific code once the memblock allocator
  94  * has been activated and all other subsystems have already allocated/reserved
  95  * memory.
  96  */
  97 void __init kvm_cma_reserve(void)
  98 {
  99         unsigned long align_size;
 100         struct memblock_region *reg;
 101         phys_addr_t selected_size = 0;
 102
 103         /*
 104          * We need CMA reservation only when we are in HV mode
 105          */
 106         if (!cpu_has_feature(CPU_FTR_HVMODE))
 107                 return;
 108         /*
 109          * We cannot use memblock_phys_mem_size() here, because
 110          * memblock_analyze() has not been called yet.
 111          */
 112         for_each_memblock(memory, reg)
 113                 selected_size += memblock_region_memory_end_pfn(reg) -
 114                                  memblock_region_memory_base_pfn(reg);
 115
 116         selected_size = (selected_size * kvm_cma_resv_ratio / 100) << PAGE_SHIFT;
 117         if (selected_size) {
 118                 pr_debug("%s: reserving %ld MiB for global area\n", __func__,
 119                          (unsigned long)selected_size / SZ_1M);
 120                 align_size = HPT_ALIGN_PAGES << PAGE_SHIFT;
 121                 cma_declare_contiguous(0, selected_size, 0, align_size,
 122                         KVM_CMA_CHUNK_ORDER - PAGE_SHIFT, false, "kvm_cma",
 123                         &kvm_cma);
 124         }
 125 }
 126
 127 /*
 128  * Real-mode H_CONFER implementation.
 129  * We check if we are the only vcpu out of this virtual core
 130  * still running in the guest and not ceded.  If so, we pop up
 131  * to the virtual-mode implementation; if not, just return to
 132  * the guest.
 133  */
 134 long int kvmppc_rm_h_confer(struct kvm_vcpu *vcpu, int target,
 135                             unsigned int yield_count)
 136 {
 137         struct kvmppc_vcore *vc = local_paca->kvm_hstate.kvm_vcore;
 138         int ptid = local_paca->kvm_hstate.ptid;
 139         int threads_running;
 140         int threads_ceded;
 141         int threads_conferring;
 142         u64 stop = get_tb() + 10 * tb_ticks_per_usec;
 143         int rv = H_SUCCESS; /* => don't yield */
 144
 145         set_bit(ptid, &vc->conferring_threads);
 146         while ((get_tb() < stop) && !VCORE_IS_EXITING(vc)) {
 147                 threads_running = VCORE_ENTRY_MAP(vc);
 148                 threads_ceded = vc->napping_threads;
 149                 threads_conferring = vc->conferring_threads;
 150                 if ((threads_ceded | threads_conferring) == threads_running) {
 151                         rv = H_TOO_HARD; /* => do yield */
 152                         break;
 153                 }
 154         }
 155         clear_bit(ptid, &vc->conferring_threads);
 156         return rv;
 157 }
 158
 159 /*
 160  * When running HV mode KVM we need to block certain operations while KVM VMs
 161  * exist in the system. We use a counter of VMs to track this.
 162  *
 163  * One of the operations we need to block is onlining of secondaries, so we
 164  * protect hv_vm_count with get/put_online_cpus().
 165  */
 166 static atomic_t hv_vm_count;
 167
 168 void kvm_hv_vm_activated(void)
 169 {
 170         get_online_cpus();
 171         atomic_inc(&hv_vm_count);
 172         put_online_cpus();
 173 }
 174 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_hv_vm_activated);
 175
 176 void kvm_hv_vm_deactivated(void)
 177 {
 178         get_online_cpus();
 179         atomic_dec(&hv_vm_count);
 180         put_online_cpus();
 181 }
 182 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_hv_vm_deactivated);
 183
 184 bool kvm_hv_mode_active(void)
 185 {
 186         return atomic_read(&hv_vm_count) != 0;
 187 }
 188
 189 extern int hcall_real_table[], hcall_real_table_end[];
 190
 191 int kvmppc_hcall_impl_hv_realmode(unsigned long cmd)
 192 {
 193         cmd /= 4;
 194         if (cmd < hcall_real_table_end - hcall_real_table &&
 195             hcall_real_table[cmd])
 196                 return 1;
 197
 198         return 0;
 199 }
 200 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_hcall_impl_hv_realmode);
 201
 202 int kvmppc_hwrng_present(void)
 203 {
 204         return powernv_hwrng_present();
 205 }
 206 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_hwrng_present);
 207
 208 long kvmppc_h_random(struct kvm_vcpu *vcpu)
 209 {
 210         int r;
 211
 212         /* Only need to do the expensive mfmsr() on radix */
 213         if (kvm_is_radix(vcpu->kvm) && (mfmsr() & MSR_IR))
 214                 r = powernv_get_random_long(&vcpu->arch.gpr[4]);
 215         else
 216                 r = powernv_get_random_real_mode(&vcpu->arch.gpr[4]);
 217         if (r)
 218                 return H_SUCCESS;
 219
 220         return H_HARDWARE;
 221 }
 222
 223 /*
 224  * Send an interrupt or message to another CPU.
 225  * The caller needs to include any barrier needed to order writes
 226  * to memory vs. the IPI/message.
 227  */
 228 void kvmhv_rm_send_ipi(int cpu)
 229 {
 230         void __iomem *xics_phys;
 231         unsigned long msg = PPC_DBELL_TYPE(PPC_DBELL_SERVER);
 232
 233         /* On POWER9 we can use msgsnd for any destination cpu. */
 234         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_300)) {
 235                 msg |= get_hard_smp_processor_id(cpu);
 236                 __asm__ __volatile__ (PPC_MSGSND(%0) : : "r" (msg));
 237                 return;
 238         }
 239
 240         /* On POWER8 for IPIs to threads in the same core, use msgsnd. */
 241         if (cpu_has_feature(CPU_FTR_ARCH_207S) &&
 242             cpu_first_thread_sibling(cpu) ==
 243             cpu_first_thread_sibling(raw_smp_processor_id())) {
 244                 msg |= cpu_thread_in_core(cpu);
 245                 __asm__ __volatile__ (PPC_MSGSND(%0) : : "r" (msg));
 246                 return;
 247         }
 248
 249         /* We should never reach this */
 250         if (WARN_ON_ONCE(xive_enabled()))
 251             return;
 252
 253         /* Else poke the target with an IPI */
 254         xics_phys = paca[cpu].kvm_hstate.xics_phys;
 255         if (xics_phys)
 256                 __raw_rm_writeb(IPI_PRIORITY, xics_phys + XICS_MFRR);
 257         else
 258                 opal_int_set_mfrr(get_hard_smp_processor_id(cpu), IPI_PRIORITY);
 259 }
 260
 261 /*
 262  * The following functions are called from the assembly code
 263  * in book3s_hv_rmhandlers.S.
 264  */
 265 static void kvmhv_interrupt_vcore(struct kvmppc_vcore *vc, int active)
 266 {
 267         int cpu = vc->pcpu;
 268
 269         /* Order setting of exit map vs. msgsnd/IPI */
 270         smp_mb();
 271         for (; active; active >>= 1, ++cpu)
 272                 if (active & 1)
 273                         kvmhv_rm_send_ipi(cpu);
 274 }
 275
 276 void kvmhv_commence_exit(int trap)
 277 {
 278         struct kvmppc_vcore *vc = local_paca->kvm_hstate.kvm_vcore;
 279         int ptid = local_paca->kvm_hstate.ptid;
 280         struct kvm_split_mode *sip = local_paca->kvm_hstate.kvm_split_mode;
 281         int me, ee, i;
 282
 283         /* Set our bit in the threads-exiting-guest map in the 0xff00
 284            bits of vcore->entry_exit_map */
 285         me = 0x100 << ptid;
 286         do {
 287                 ee = vc->entry_exit_map;
 288         } while (cmpxchg(&vc->entry_exit_map, ee, ee | me) != ee);
 289
 290         /* Are we the first here? */
 291         if ((ee >> 8) != 0)
 292                 return;
 293
 294         /*
 295          * Trigger the other threads in this vcore to exit the guest.
 296          * If this is a hypervisor decrementer interrupt then they
 297          * will be already on their way out of the guest.
 298          */
 299         if (trap != BOOK3S_INTERRUPT_HV_DECREMENTER)
 300                 kvmhv_interrupt_vcore(vc, ee & ~(1 << ptid));
 301
 302         /*
 303          * If we are doing dynamic micro-threading, interrupt the other
 304          * subcores to pull them out of their guests too.
 305          */
 306         if (!sip)
 307                 return;
 308
 309         for (i = 0; i < MAX_SUBCORES; ++i) {
 310                 vc = sip->master_vcs[i];
 311                 if (!vc)
 312                         break;
 313                 do {
 314                         ee = vc->entry_exit_map;
 315                         /* Already asked to exit? */
 316                         if ((ee >> 8) != 0)
 317                                 break;
 318                 } while (cmpxchg(&vc->entry_exit_map, ee,
 319                                  ee | VCORE_EXIT_REQ) != ee);
 320                 if ((ee >> 8) == 0)
 321                         kvmhv_interrupt_vcore(vc, ee);
 322         }
 323 }
 324
 325 struct kvmppc_host_rm_ops *kvmppc_host_rm_ops_hv;
 326 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvmppc_host_rm_ops_hv);
 327
 328 #ifdef CONFIG_KVM_XICS
 329 static struct kvmppc_irq_map *get_irqmap(struct kvmppc_passthru_irqmap *pimap,
 330                                          u32 xisr)
 331 {
 332         int i;
 333
 334         /*
 335          * We access the mapped array here without a lock.  That
 336          * is safe because we never reduce the number of entries
 337          * in the array and we never change the v_hwirq field of
 338          * an entry once it is set.
 339          *
 340          * We have also carefully ordered the stores in the writer
 341          * and the loads here in the reader, so that if we find a matching
 342          * hwirq here, the associated GSI and irq_desc fields are valid.
 343          */
 344         for (i = 0; i < pimap->n_mapped; i++)  {
 345                 if (xisr == pimap->mapped[i].r_hwirq) {
 346                         /*
 347                          * Order subsequent reads in the caller to serialize
 348                          * with the writer.
 349                          */
 350                         smp_rmb();
 351                         return &pimap->mapped[i];
 352                 }
 353         }
 354         return NULL;
 355 }
 356
 357 /*
 358  * If we have an interrupt that's not an IPI, check if we have a
 359  * passthrough adapter and if so, check if this external interrupt
 360  * is for the adapter.
 361  * We will attempt to deliver the IRQ directly to the target VCPU's
 362  * ICP, the virtual ICP (based on affinity - the xive value in ICS).
 363  *
 364  * If the delivery fails or if this is not for a passthrough adapter,
 365  * return to the host to handle this interrupt. We earlier
 366  * saved a copy of the XIRR in the PACA, it will be picked up by
 367  * the host ICP driver.
 368  */
 369 static int kvmppc_check_passthru(u32 xisr, __be32 xirr, bool *again)
 370 {
 371         struct kvmppc_passthru_irqmap *pimap;
 372         struct kvmppc_irq_map *irq_map;
 373         struct kvm_vcpu *vcpu;
 374
 375         vcpu = local_paca->kvm_hstate.kvm_vcpu;
 376         if (!vcpu)
 377                 return 1;
 378         pimap = kvmppc_get_passthru_irqmap(vcpu->kvm);
 379         if (!pimap)
 380                 return 1;
 381         irq_map = get_irqmap(pimap, xisr);
 382         if (!irq_map)
 383                 return 1;
 384
 385         /* We're handling this interrupt, generic code doesn't need to */
 386         local_paca->kvm_hstate.saved_xirr = 0;
 387
 388         return kvmppc_deliver_irq_passthru(vcpu, xirr, irq_map, pimap, again);
 389 }
 390
 391 #else
 392 static inline int kvmppc_check_passthru(u32 xisr, __be32 xirr, bool *again)
 393 {
 394         return 1;
 395 }
 396 #endif
 397
 398 /*
 399  * Determine what sort of external interrupt is pending (if any).
 400  * Returns:
 401  *      0 if no interrupt is pending
 402  *      1 if an interrupt is pending that needs to be handled by the host
 403  *      2 Passthrough that needs completion in the host
 404  *      -1 if there was a guest wakeup IPI (which has now been cleared)
 405  *      -2 if there is PCI passthrough external interrupt that was handled
 406  */
 407 static long kvmppc_read_one_intr(bool *again);
 408
 409 long kvmppc_read_intr(void)
 410 {
 411         long ret = 0;
 412         long rc;
 413         bool again;
 414
 415         if (xive_enabled())
 416                 return 1;
 417
 418         do {
 419                 again = false;
 420                 rc = kvmppc_read_one_intr(&again);
 421                 if (rc && (ret == 0 || rc > ret))
 422                         ret = rc;
 423         } while (again);
 424         return ret;
 425 }
 426
 427 static long kvmppc_read_one_intr(bool *again)
 428 {
 429         void __iomem *xics_phys;
 430         u32 h_xirr;
 431         __be32 xirr;
 432         u32 xisr;
 433         u8 host_ipi;
 434         int64_t rc;
 435
 436         if (xive_enabled())
 437                 return 1;
 438
 439         /* see if a host IPI is pending */
 440         host_ipi = local_paca->kvm_hstate.host_ipi;
 441         if (host_ipi)
 442                 return 1;
 443
 444         /* Now read the interrupt from the ICP */
 445         xics_phys = local_paca->kvm_hstate.xics_phys;
 446         rc = 0;
 447         if (!xics_phys)
 448                 rc = opal_int_get_xirr(&xirr, false);
 449         else
 450                 xirr = __raw_rm_readl(xics_phys + XICS_XIRR);
 451         if (rc < 0)
 452                 return 1;
 453
 454         /*
 455          * Save XIRR for later. Since we get control in reverse endian
 456          * on LE systems, save it byte reversed and fetch it back in
 457          * host endian. Note that xirr is the value read from the
 458          * XIRR register, while h_xirr is the host endian version.
 459          */
 460         h_xirr = be32_to_cpu(xirr);
 461         local_paca->kvm_hstate.saved_xirr = h_xirr;
 462         xisr = h_xirr & 0xffffff;
 463         /*
 464          * Ensure that the store/load complete to guarantee all side
 465          * effects of loading from XIRR has completed
 466          */
 467         smp_mb();
 468
 469         /* if nothing pending in the ICP */
 470         if (!xisr)
 471                 return 0;
 472
 473         /* We found something in the ICP...
 474          *
 475          * If it is an IPI, clear the MFRR and EOI it.
 476          */
 477         if (xisr == XICS_IPI) {
 478                 rc = 0;
 479                 if (xics_phys) {
 480                         __raw_rm_writeb(0xff, xics_phys + XICS_MFRR);
 481                         __raw_rm_writel(xirr, xics_phys + XICS_XIRR);
 482                 } else {
 483                         opal_int_set_mfrr(hard_smp_processor_id(), 0xff);
 484                         rc = opal_int_eoi(h_xirr);
 485                 }
 486                 /* If rc > 0, there is another interrupt pending */
 487                 *again = rc > 0;
 488
 489                 /*
 490                  * Need to ensure side effects of above stores
 491                  * complete before proceeding.
 492                  */
 493                 smp_mb();
 494
 495                 /*
 496                  * We need to re-check host IPI now in case it got set in the
 497                  * meantime. If it's clear, we bounce the interrupt to the
 498                  * guest
 499                  */
 500                 host_ipi = local_paca->kvm_hstate.host_ipi;
 501                 if (unlikely(host_ipi != 0)) {
 502                         /* We raced with the host,
 503                          * we need to resend that IPI, bummer
 504                          */
 505                         if (xics_phys)
 506                                 __raw_rm_writeb(IPI_PRIORITY,
 507                                                 xics_phys + XICS_MFRR);
 508                         else
 509                                 opal_int_set_mfrr(hard_smp_processor_id(),
 510                                                   IPI_PRIORITY);
 511                         /* Let side effects complete */
 512                         smp_mb();
 513                         return 1;
 514                 }
 515
 516                 /* OK, it's an IPI for us */
 517                 local_paca->kvm_hstate.saved_xirr = 0;
 518                 return -1;
 519         }
 520
 521         return kvmppc_check_passthru(xisr, xirr, again);
 522 }
 523
 524 #ifdef CONFIG_KVM_XICS
 525 static inline bool is_rm(void)
 526 {
 527         return !(mfmsr() & MSR_DR);
 528 }
 529
 530 unsigned long kvmppc_rm_h_xirr(struct kvm_vcpu *vcpu)
 531 {
 532         if (xive_enabled()) {
 533                 if (is_rm())
 534                         return xive_rm_h_xirr(vcpu);
 535                 if (unlikely(!__xive_vm_h_xirr))
 536                         return H_NOT_AVAILABLE;
 537                 return __xive_vm_h_xirr(vcpu);
 538         } else
 539                 return xics_rm_h_xirr(vcpu);
 540 }
 541
 542 unsigned long kvmppc_rm_h_xirr_x(struct kvm_vcpu *vcpu)
 543 {
 544         vcpu->arch.gpr[5] = get_tb();
 545         if (xive_enabled()) {
 546                 if (is_rm())
 547                         return xive_rm_h_xirr(vcpu);
 548                 if (unlikely(!__xive_vm_h_xirr))
 549                         return H_NOT_AVAILABLE;
 550                 return __xive_vm_h_xirr(vcpu);
 551         } else
 552                 return xics_rm_h_xirr(vcpu);
 553 }
 554
 555 unsigned long kvmppc_rm_h_ipoll(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long server)
 556 {
 557         if (xive_enabled()) {
 558                 if (is_rm())
 559                         return xive_rm_h_ipoll(vcpu, server);
 560                 if (unlikely(!__xive_vm_h_ipoll))
 561                         return H_NOT_AVAILABLE;
 562                 return __xive_vm_h_ipoll(vcpu, server);
 563         } else
 564                 return H_TOO_HARD;
 565 }
 566
 567 int kvmppc_rm_h_ipi(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long server,
 568                     unsigned long mfrr)
 569 {
 570         if (xive_enabled()) {
 571                 if (is_rm())
 572                         return xive_rm_h_ipi(vcpu, server, mfrr);
 573                 if (unlikely(!__xive_vm_h_ipi))
 574                         return H_NOT_AVAILABLE;
 575                 return __xive_vm_h_ipi(vcpu, server, mfrr);
 576         } else
 577                 return xics_rm_h_ipi(vcpu, server, mfrr);
 578 }
 579
 580 int kvmppc_rm_h_cppr(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cppr)
 581 {
 582         if (xive_enabled()) {
 583                 if (is_rm())
 584                         return xive_rm_h_cppr(vcpu, cppr);
 585                 if (unlikely(!__xive_vm_h_cppr))
 586                         return H_NOT_AVAILABLE;
 587                 return __xive_vm_h_cppr(vcpu, cppr);
 588         } else
 589                 return xics_rm_h_cppr(vcpu, cppr);
 590 }
 591
 592 int kvmppc_rm_h_eoi(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long xirr)
 593 {
 594         if (xive_enabled()) {
 595                 if (is_rm())
 596                         return xive_rm_h_eoi(vcpu, xirr);
 597                 if (unlikely(!__xive_vm_h_eoi))
 598                         return H_NOT_AVAILABLE;
 599                 return __xive_vm_h_eoi(vcpu, xirr);
 600         } else
 601                 return xics_rm_h_eoi(vcpu, xirr);
 602 }
 603 #endif /* CONFIG_KVM_XICS */