Quelle  book3s_64_mmu.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 *
 * Copyright SUSE Linux Products GmbH 2009
 *
 * Authors: Alexander Graf <agraf@suse.de>
 */

#include <linux/types.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/kvm.h>
#include <linux/kvm_host.h>
#include <linux/highmem.h>

#include <asm/kvm_ppc.h>
#include <asm/kvm_book3s.h>
#include <asm/book3s/64/mmu-hash.h>

/* #define DEBUG_MMU */

#ifdef DEBUG_MMU
#define dprintk(X...) printk(KERN_INFO X)
#else
#define dprintk(X...) do { } while(0)
#endif

static struct kvmppc_slb *kvmppc_mmu_book3s_64_find_slbe(
    struct kvm_vcpu *vcpu,
    gva_t eaddr)
{
 int i;
 u64 esid = GET_ESID(eaddr);
 u64 esid_1t = GET_ESID_1T(eaddr);

 for (i = 0; i < vcpu->arch.slb_nr; i++) {
  u64 cmp_esid = esid;

  if (!vcpu->arch.slb[i].valid)
   continue;

  if (vcpu->arch.slb[i].tb)
   cmp_esid = esid_1t;

  if (vcpu->arch.slb[i].esid == cmp_esid)
   return &vcpu->arch.slb[i];
 }

 dprintk("KVM: No SLB entry found for 0x%lx [%llx | %llx]\n",
  eaddr, esid, esid_1t);
 for (i = 0; i < vcpu->arch.slb_nr; i++) {
     if (vcpu->arch.slb[i].vsid)
  dprintk(" %d: %c%c%c %llx %llx\n", i,
   vcpu->arch.slb[i].valid ? 'v' : ' ',
   vcpu->arch.slb[i].large ? 'l' : ' ',
   vcpu->arch.slb[i].tb    ? 't' : ' ',
   vcpu->arch.slb[i].esid,
   vcpu->arch.slb[i].vsid);
 }

 return NULL;
}

static int kvmppc_slb_sid_shift(struct kvmppc_slb *slbe)
{
 return slbe->tb ? SID_SHIFT_1T : SID_SHIFT;
}

static u64 kvmppc_slb_offset_mask(struct kvmppc_slb *slbe)
{
 return (1ul << kvmppc_slb_sid_shift(slbe)) - 1;
}

static u64 kvmppc_slb_calc_vpn(struct kvmppc_slb *slb, gva_t eaddr)
{
 eaddr &= kvmppc_slb_offset_mask(slb);

 return (eaddr >> VPN_SHIFT) |
  ((slb->vsid) << (kvmppc_slb_sid_shift(slb) - VPN_SHIFT));
}

static u64 kvmppc_mmu_book3s_64_ea_to_vp(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
      bool data)
{
 struct kvmppc_slb *slb;

 slb = kvmppc_mmu_book3s_64_find_slbe(vcpu, eaddr);
 if (!slb)
  return 0;

 return kvmppc_slb_calc_vpn(slb, eaddr);
}

static int mmu_pagesize(int mmu_pg)
{
 switch (mmu_pg) {
 case MMU_PAGE_64K:
  return 16;
 case MMU_PAGE_16M:
  return 24;
 }
 return 12;
}

static int kvmppc_mmu_book3s_64_get_pagesize(struct kvmppc_slb *slbe)
{
 return mmu_pagesize(slbe->base_page_size);
}

static u32 kvmppc_mmu_book3s_64_get_page(struct kvmppc_slb *slbe, gva_t eaddr)
{
 int p = kvmppc_mmu_book3s_64_get_pagesize(slbe);

 return ((eaddr & kvmppc_slb_offset_mask(slbe)) >> p);
}

static hva_t kvmppc_mmu_book3s_64_get_pteg(struct kvm_vcpu *vcpu,
    struct kvmppc_slb *slbe, gva_t eaddr,
    bool second)
{
 struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu_book3s = to_book3s(vcpu);
 u64 hash, pteg, htabsize;
 u32 ssize;
 hva_t r;
 u64 vpn;

 htabsize = ((1 << ((vcpu_book3s->sdr1 & 0x1f) + 11)) - 1);

 vpn = kvmppc_slb_calc_vpn(slbe, eaddr);
 ssize = slbe->tb ? MMU_SEGSIZE_1T : MMU_SEGSIZE_256M;
 hash = hpt_hash(vpn, kvmppc_mmu_book3s_64_get_pagesize(slbe), ssize);
 if (second)
  hash = ~hash;
 hash &= ((1ULL << 39ULL) - 1ULL);
 hash &= htabsize;
 hash <<= 7ULL;

 pteg = vcpu_book3s->sdr1 & 0xfffffffffffc0000ULL;
 pteg |= hash;

 dprintk("MMU: page=0x%x sdr1=0x%llx pteg=0x%llx vsid=0x%llx\n",
  page, vcpu_book3s->sdr1, pteg, slbe->vsid);

 /* When running a PAPR guest, SDR1 contains a HVA address instead
           of a GPA */
 if (vcpu->arch.papr_enabled)
  r = pteg;
 else
  r = gfn_to_hva(vcpu->kvm, pteg >> PAGE_SHIFT);

 if (kvm_is_error_hva(r))
  return r;
 return r | (pteg & ~PAGE_MASK);
}

static u64 kvmppc_mmu_book3s_64_get_avpn(struct kvmppc_slb *slbe, gva_t eaddr)
{
 int p = kvmppc_mmu_book3s_64_get_pagesize(slbe);
 u64 avpn;

 avpn = kvmppc_mmu_book3s_64_get_page(slbe, eaddr);
 avpn |= slbe->vsid << (kvmppc_slb_sid_shift(slbe) - p);

 if (p < 16)
  avpn >>= ((80 - p) - 56) - 8; /* 16 - p */
 else
  avpn <<= p - 16;

 return avpn;
}

/*
 * Return page size encoded in the second word of a HPTE, or
 * -1 for an invalid encoding for the base page size indicated by
 * the SLB entry.  This doesn't handle mixed pagesize segments yet.
 */
static int decode_pagesize(struct kvmppc_slb *slbe, u64 r)
{
 switch (slbe->base_page_size) {
 case MMU_PAGE_64K:
  if ((r & 0xf000) == 0x1000)
   return MMU_PAGE_64K;
  break;
 case MMU_PAGE_16M:
  if ((r & 0xff000) == 0)
   return MMU_PAGE_16M;
  break;
 }
 return -1;
}

static int kvmppc_mmu_book3s_64_xlate(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
          struct kvmppc_pte *gpte, bool data,
          bool iswrite)
{
 struct kvmppc_slb *slbe;
 hva_t ptegp;
 u64 pteg[16];
 u64 avpn = 0;
 u64 r;
 u64 v_val, v_mask;
 u64 eaddr_mask;
 int i;
 u8 pp, key = 0;
 bool found = false;
 bool second = false;
 int pgsize;
 ulong mp_ea = vcpu->arch.magic_page_ea;

 /* Magic page override */
 if (unlikely(mp_ea) &&
     unlikely((eaddr & ~0xfffULL) == (mp_ea & ~0xfffULL)) &&
     !(kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR)) {
  gpte->eaddr = eaddr;
  gpte->vpage = kvmppc_mmu_book3s_64_ea_to_vp(vcpu, eaddr, data);
  gpte->raddr = vcpu->arch.magic_page_pa | (gpte->raddr & 0xfff);
  gpte->raddr &= KVM_PAM;
  gpte->may_execute = true;
  gpte->may_read = true;
  gpte->may_write = true;
  gpte->page_size = MMU_PAGE_4K;
  gpte->wimg = HPTE_R_M;

  return 0;
 }

 slbe = kvmppc_mmu_book3s_64_find_slbe(vcpu, eaddr);
 if (!slbe)
  goto no_seg_found;

 avpn = kvmppc_mmu_book3s_64_get_avpn(slbe, eaddr);
 v_val = avpn & HPTE_V_AVPN;

 if (slbe->tb)
  v_val |= SLB_VSID_B_1T;
 if (slbe->large)
  v_val |= HPTE_V_LARGE;
 v_val |= HPTE_V_VALID;

 v_mask = SLB_VSID_B | HPTE_V_AVPN | HPTE_V_LARGE | HPTE_V_VALID |
  HPTE_V_SECONDARY;

 pgsize = slbe->large ? MMU_PAGE_16M : MMU_PAGE_4K;

 mutex_lock(&vcpu->kvm->arch.hpt_mutex);

do_second:
 ptegp = kvmppc_mmu_book3s_64_get_pteg(vcpu, slbe, eaddr, second);
 if (kvm_is_error_hva(ptegp))
  goto no_page_found;

 if(copy_from_user(pteg, (void __user *)ptegp, sizeof(pteg))) {
  printk_ratelimited(KERN_ERR
   "KVM: Can't copy data from 0x%lx!\n", ptegp);
  goto no_page_found;
 }

 if ((kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR) && slbe->Kp)
  key = 4;
 else if (!(kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR) && slbe->Ks)
  key = 4;

 for (i=0; i<16; i+=2) {
  u64 pte0 = be64_to_cpu(pteg[i]);
  u64 pte1 = be64_to_cpu(pteg[i + 1]);

  /* Check all relevant fields of 1st dword */
  if ((pte0 & v_mask) == v_val) {
   /* If large page bit is set, check pgsize encoding */
   if (slbe->large &&
       (vcpu->arch.hflags & BOOK3S_HFLAG_MULTI_PGSIZE)) {
    pgsize = decode_pagesize(slbe, pte1);
    if (pgsize < 0)
     continue;
   }
   found = true;
   break;
  }
 }

 if (!found) {
  if (second)
   goto no_page_found;
  v_val |= HPTE_V_SECONDARY;
  second = true;
  goto do_second;
 }

 r = be64_to_cpu(pteg[i+1]);
 pp = (r & HPTE_R_PP) | key;
 if (r & HPTE_R_PP0)
  pp |= 8;

 gpte->eaddr = eaddr;
 gpte->vpage = kvmppc_mmu_book3s_64_ea_to_vp(vcpu, eaddr, data);

 eaddr_mask = (1ull << mmu_pagesize(pgsize)) - 1;
 gpte->raddr = (r & HPTE_R_RPN & ~eaddr_mask) | (eaddr & eaddr_mask);
 gpte->page_size = pgsize;
 gpte->may_execute = ((r & HPTE_R_N) ? false : true);
 if (unlikely(vcpu->arch.disable_kernel_nx) &&
     !(kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR))
  gpte->may_execute = true;
 gpte->may_read = false;
 gpte->may_write = false;
 gpte->wimg = r & HPTE_R_WIMG;

 switch (pp) {
 case 0:
 case 1:
 case 2:
 case 6:
  gpte->may_write = true;
  fallthrough;
 case 3:
 case 5:
 case 7:
 case 10:
  gpte->may_read = true;
  break;
 }

 dprintk("KVM MMU: Translated 0x%lx [0x%llx] -> 0x%llx "
  "-> 0x%lx\n",
  eaddr, avpn, gpte->vpage, gpte->raddr);

 /* Update PTE R and C bits, so the guest's swapper knows we used the
 * page */
 if (gpte->may_read && !(r & HPTE_R_R)) {
  /*
 * Set the accessed flag.
 * We have to write this back with a single byte write
 * because another vcpu may be accessing this on
 * non-PAPR platforms such as mac99, and this is
 * what real hardware does.
 */
                char __user *addr = (char __user *) (ptegp + (i + 1) * sizeof(u64));
  r |= HPTE_R_R;
  put_user(r >> 8, addr + 6);
 }
 if (iswrite && gpte->may_write && !(r & HPTE_R_C)) {
  /* Set the dirty flag */
  /* Use a single byte write */
                char __user *addr = (char __user *) (ptegp + (i + 1) * sizeof(u64));
  r |= HPTE_R_C;
  put_user(r, addr + 7);
 }

 mutex_unlock(&vcpu->kvm->arch.hpt_mutex);

 if (!gpte->may_read || (iswrite && !gpte->may_write))
  return -EPERM;
 return 0;

no_page_found:
 mutex_unlock(&vcpu->kvm->arch.hpt_mutex);
 return -ENOENT;

no_seg_found:
 dprintk("KVM MMU: Trigger segment fault\n");
 return -EINVAL;
}

static void kvmppc_mmu_book3s_64_slbmte(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 rs, u64 rb)
{
 u64 esid, esid_1t;
 int slb_nr;
 struct kvmppc_slb *slbe;

 dprintk("KVM MMU: slbmte(0x%llx, 0x%llx)\n", rs, rb);

 esid = GET_ESID(rb);
 esid_1t = GET_ESID_1T(rb);
 slb_nr = rb & 0xfff;

 if (slb_nr > vcpu->arch.slb_nr)
  return;

 slbe = &vcpu->arch.slb[slb_nr];

 slbe->large = (rs & SLB_VSID_L) ? 1 : 0;
 slbe->tb    = (rs & SLB_VSID_B_1T) ? 1 : 0;
 slbe->esid  = slbe->tb ? esid_1t : esid;
 slbe->vsid  = (rs & ~SLB_VSID_B) >> (kvmppc_slb_sid_shift(slbe) - 16);
 slbe->valid = (rb & SLB_ESID_V) ? 1 : 0;
 slbe->Ks    = (rs & SLB_VSID_KS) ? 1 : 0;
 slbe->Kp    = (rs & SLB_VSID_KP) ? 1 : 0;
 slbe->nx    = (rs & SLB_VSID_N) ? 1 : 0;
 slbe->class = (rs & SLB_VSID_C) ? 1 : 0;

 slbe->base_page_size = MMU_PAGE_4K;
 if (slbe->large) {
  if (vcpu->arch.hflags & BOOK3S_HFLAG_MULTI_PGSIZE) {
   switch (rs & SLB_VSID_LP) {
   case SLB_VSID_LP_00:
    slbe->base_page_size = MMU_PAGE_16M;
    break;
   case SLB_VSID_LP_01:
    slbe->base_page_size = MMU_PAGE_64K;
    break;
   }
  } else
   slbe->base_page_size = MMU_PAGE_16M;
 }

 slbe->orige = rb & (ESID_MASK | SLB_ESID_V);
 slbe->origv = rs;

 /* Map the new segment */
 kvmppc_mmu_map_segment(vcpu, esid << SID_SHIFT);
}

static int kvmppc_mmu_book3s_64_slbfee(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t eaddr,
           ulong *ret_slb)
{
 struct kvmppc_slb *slbe = kvmppc_mmu_book3s_64_find_slbe(vcpu, eaddr);

 if (slbe) {
  *ret_slb = slbe->origv;
  return 0;
 }
 *ret_slb = 0;
 return -ENOENT;
}

static u64 kvmppc_mmu_book3s_64_slbmfee(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr)
{
 struct kvmppc_slb *slbe;

 if (slb_nr > vcpu->arch.slb_nr)
  return 0;

 slbe = &vcpu->arch.slb[slb_nr];

 return slbe->orige;
}

static u64 kvmppc_mmu_book3s_64_slbmfev(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 slb_nr)
{
 struct kvmppc_slb *slbe;

 if (slb_nr > vcpu->arch.slb_nr)
  return 0;

 slbe = &vcpu->arch.slb[slb_nr];

 return slbe->origv;
}

static void kvmppc_mmu_book3s_64_slbie(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 ea)
{
 struct kvmppc_slb *slbe;
 u64 seg_size;

 dprintk("KVM MMU: slbie(0x%llx)\n", ea);

 slbe = kvmppc_mmu_book3s_64_find_slbe(vcpu, ea);

 if (!slbe)
  return;

 dprintk("KVM MMU: slbie(0x%llx, 0x%llx)\n", ea, slbe->esid);

 slbe->valid = false;
 slbe->orige = 0;
 slbe->origv = 0;

 seg_size = 1ull << kvmppc_slb_sid_shift(slbe);
 kvmppc_mmu_flush_segment(vcpu, ea & ~(seg_size - 1), seg_size);
}

static void kvmppc_mmu_book3s_64_slbia(struct kvm_vcpu *vcpu)
{
 int i;

 dprintk("KVM MMU: slbia()\n");

 for (i = 1; i < vcpu->arch.slb_nr; i++) {
  vcpu->arch.slb[i].valid = false;
  vcpu->arch.slb[i].orige = 0;
  vcpu->arch.slb[i].origv = 0;
 }

 if (kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_IR) {
  kvmppc_mmu_flush_segments(vcpu);
  kvmppc_mmu_map_segment(vcpu, kvmppc_get_pc(vcpu));
 }
}

static void kvmppc_mmu_book3s_64_mtsrin(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 srnum,
     ulong value)
{
 u64 rb = 0, rs = 0;

 /*
 * According to Book3 2.01 mtsrin is implemented as:
 *
 * The SLB entry specified by (RB)32:35 is loaded from register
 * RS, as follows.
 *
 * SLBE Bit Source SLB Field
 *
 * 0:31 0x0000_0000 ESID-0:31
 * 32:35 (RB)32:35 ESID-32:35
 * 36 0b1 V
 * 37:61 0x00_0000|| 0b0 VSID-0:24
 * 62:88 (RS)37:63 VSID-25:51
 * 89:91 (RS)33:35 Ks Kp N
 * 92 (RS)36 L ((RS)36 must be 0b0)
 * 93 0b0 C
 */

 dprintk("KVM MMU: mtsrin(0x%x, 0x%lx)\n", srnum, value);

 /* ESID = srnum */
 rb |= (srnum & 0xf) << 28;
 /* Set the valid bit */
 rb |= 1 << 27;
 /* Index = ESID */
 rb |= srnum;

 /* VSID = VSID */
 rs |= (value & 0xfffffff) << 12;
 /* flags = flags */
 rs |= ((value >> 28) & 0x7) << 9;

 kvmppc_mmu_book3s_64_slbmte(vcpu, rs, rb);
}

static void kvmppc_mmu_book3s_64_tlbie(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong va,
           bool large)
{
 u64 mask = 0xFFFFFFFFFULL;
 unsigned long i;
 struct kvm_vcpu *v;

 dprintk("KVM MMU: tlbie(0x%lx)\n", va);

 /*
 * The tlbie instruction changed behaviour starting with
 * POWER6.  POWER6 and later don't have the large page flag
 * in the instruction but in the RB value, along with bits
 * indicating page and segment sizes.
 */
 if (vcpu->arch.hflags & BOOK3S_HFLAG_NEW_TLBIE) {
  /* POWER6 or later */
  if (va & 1) {  /* L bit */
   if ((va & 0xf000) == 0x1000)
    mask = 0xFFFFFFFF0ULL; /* 64k page */
   else
    mask = 0xFFFFFF000ULL; /* 16M page */
  }
 } else {
  /* older processors, e.g. PPC970 */
  if (large)
   mask = 0xFFFFFF000ULL;
 }
 /* flush this VA on all vcpus */
 kvm_for_each_vcpu(i, v, vcpu->kvm)
  kvmppc_mmu_pte_vflush(v, va >> 12, mask);
}

#ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
static int segment_contains_magic_page(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong esid)
{
 ulong mp_ea = vcpu->arch.magic_page_ea;

 return mp_ea && !(kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR) &&
  (mp_ea >> SID_SHIFT) == esid;
}
#endif

static int kvmppc_mmu_book3s_64_esid_to_vsid(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong esid,
          u64 *vsid)
{
 ulong ea = esid << SID_SHIFT;
 struct kvmppc_slb *slb;
 u64 gvsid = esid;
 ulong mp_ea = vcpu->arch.magic_page_ea;
 int pagesize = MMU_PAGE_64K;
 u64 msr = kvmppc_get_msr(vcpu);

 if (msr & (MSR_DR|MSR_IR)) {
  slb = kvmppc_mmu_book3s_64_find_slbe(vcpu, ea);
  if (slb) {
   gvsid = slb->vsid;
   pagesize = slb->base_page_size;
   if (slb->tb) {
    gvsid <<= SID_SHIFT_1T - SID_SHIFT;
    gvsid |= esid & ((1ul << (SID_SHIFT_1T - SID_SHIFT)) - 1);
    gvsid |= VSID_1T;
   }
  }
 }

 switch (msr & (MSR_DR|MSR_IR)) {
 case 0:
  gvsid = VSID_REAL | esid;
  break;
 case MSR_IR:
  gvsid |= VSID_REAL_IR;
  break;
 case MSR_DR:
  gvsid |= VSID_REAL_DR;
  break;
 case MSR_DR|MSR_IR:
  if (!slb)
   goto no_slb;

  break;
 default:
  BUG();
  break;
 }

#ifdef CONFIG_PPC_64K_PAGES
 /*
 * Mark this as a 64k segment if the host is using
 * 64k pages, the host MMU supports 64k pages and
 * the guest segment page size is >= 64k,
 * but not if this segment contains the magic page.
 */
 if (pagesize >= MMU_PAGE_64K &&
     mmu_psize_defs[MMU_PAGE_64K].shift &&
     !segment_contains_magic_page(vcpu, esid))
  gvsid |= VSID_64K;
#endif

 if (kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR)
  gvsid |= VSID_PR;

 *vsid = gvsid;
 return 0;

no_slb:
 /* Catch magic page case */
 if (unlikely(mp_ea) &&
     unlikely(esid == (mp_ea >> SID_SHIFT)) &&
     !(kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR)) {
  *vsid = VSID_REAL | esid;
  return 0;
 }

 return -EINVAL;
}

static bool kvmppc_mmu_book3s_64_is_dcbz32(struct kvm_vcpu *vcpu)
{
 return (to_book3s(vcpu)->hid[5] & 0x80);
}

void kvmppc_mmu_book3s_64_init(struct kvm_vcpu *vcpu)
{
 struct kvmppc_mmu *mmu = &vcpu->arch.mmu;

 mmu->mfsrin = NULL;
 mmu->mtsrin = kvmppc_mmu_book3s_64_mtsrin;
 mmu->slbmte = kvmppc_mmu_book3s_64_slbmte;
 mmu->slbmfee = kvmppc_mmu_book3s_64_slbmfee;
 mmu->slbmfev = kvmppc_mmu_book3s_64_slbmfev;
 mmu->slbfee = kvmppc_mmu_book3s_64_slbfee;
 mmu->slbie = kvmppc_mmu_book3s_64_slbie;
 mmu->slbia = kvmppc_mmu_book3s_64_slbia;
 mmu->xlate = kvmppc_mmu_book3s_64_xlate;
 mmu->tlbie = kvmppc_mmu_book3s_64_tlbie;
 mmu->esid_to_vsid = kvmppc_mmu_book3s_64_esid_to_vsid;
 mmu->ea_to_vp = kvmppc_mmu_book3s_64_ea_to_vp;
 mmu->is_dcbz32 = kvmppc_mmu_book3s_64_is_dcbz32;

 vcpu->arch.hflags |= BOOK3S_HFLAG_SLB;
}