Quelle  e500.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Copyright (C) 2008-2011 Freescale Semiconductor, Inc. All rights reserved.
 *
 * Author: Yu Liu, <yu.liu@freescale.com>
 *
 * Description:
 * This file is derived from arch/powerpc/kvm/44x.c,
 * by Hollis Blanchard <hollisb@us.ibm.com>.
 */

#include <linux/kvm_host.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/err.h>
#include <linux/export.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/miscdevice.h>

#include <asm/reg.h>
#include <asm/cputable.h>
#include <asm/kvm_ppc.h>

#include "../mm/mmu_decl.h"
#include "booke.h"
#include "e500.h"

struct id {
 unsigned long val;
 struct id **pentry;
};

#define NUM_TIDS 256

/*
 * This table provide mappings from:
 * (guestAS,guestTID,guestPR) --> ID of physical cpu
 * guestAS [0..1]
 * guestTID [0..255]
 * guestPR [0..1]
 * ID [1..255]
 * Each vcpu keeps one vcpu_id_table.
 */
struct vcpu_id_table {
 struct id id[2][NUM_TIDS][2];
};

/*
 * This table provide reversed mappings of vcpu_id_table:
 * ID --> address of vcpu_id_table item.
 * Each physical core has one pcpu_id_table.
 */
struct pcpu_id_table {
 struct id *entry[NUM_TIDS];
};

static DEFINE_PER_CPU(struct pcpu_id_table, pcpu_sids);

/* This variable keeps last used shadow ID on local core.
 * The valid range of shadow ID is [1..255] */
static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, pcpu_last_used_sid);

/*
 * Allocate a free shadow id and setup a valid sid mapping in given entry.
 * A mapping is only valid when vcpu_id_table and pcpu_id_table are match.
 *
 * The caller must have preemption disabled, and keep it that way until
 * it has finished with the returned shadow id (either written into the
 * TLB or arch.shadow_pid, or discarded).
 */
static inline int local_sid_setup_one(struct id *entry)
{
 unsigned long sid;
 int ret = -1;

 sid = __this_cpu_inc_return(pcpu_last_used_sid);
 if (sid < NUM_TIDS) {
  __this_cpu_write(pcpu_sids.entry[sid], entry);
  entry->val = sid;
  entry->pentry = this_cpu_ptr(&pcpu_sids.entry[sid]);
  ret = sid;
 }

 /*
 * If sid == NUM_TIDS, we've run out of sids.  We return -1, and
 * the caller will invalidate everything and start over.
 *
 * sid > NUM_TIDS indicates a race, which we disable preemption to
 * avoid.
 */
 WARN_ON(sid > NUM_TIDS);

 return ret;
}

/*
 * Check if given entry contain a valid shadow id mapping.
 * An ID mapping is considered valid only if
 * both vcpu and pcpu know this mapping.
 *
 * The caller must have preemption disabled, and keep it that way until
 * it has finished with the returned shadow id (either written into the
 * TLB or arch.shadow_pid, or discarded).
 */
static inline int local_sid_lookup(struct id *entry)
{
 if (entry && entry->val != 0 &&
     __this_cpu_read(pcpu_sids.entry[entry->val]) == entry &&
     entry->pentry == this_cpu_ptr(&pcpu_sids.entry[entry->val]))
  return entry->val;
 return -1;
}

/* Invalidate all id mappings on local core -- call with preempt disabled */
static inline void local_sid_destroy_all(void)
{
 __this_cpu_write(pcpu_last_used_sid, 0);
 memset(this_cpu_ptr(&pcpu_sids), 0, sizeof(pcpu_sids));
}

static void *kvmppc_e500_id_table_alloc(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
{
 vcpu_e500->idt = kzalloc(sizeof(struct vcpu_id_table), GFP_KERNEL);
 return vcpu_e500->idt;
}

static void kvmppc_e500_id_table_free(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
{
 kfree(vcpu_e500->idt);
 vcpu_e500->idt = NULL;
}

/* Map guest pid to shadow.
 * We use PID to keep shadow of current guest non-zero PID,
 * and use PID1 to keep shadow of guest zero PID.
 * So that guest tlbe with TID=0 can be accessed at any time */
static void kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
{
 preempt_disable();
 vcpu_e500->vcpu.arch.shadow_pid = kvmppc_e500_get_sid(vcpu_e500,
   get_cur_as(&vcpu_e500->vcpu),
   get_cur_pid(&vcpu_e500->vcpu),
   get_cur_pr(&vcpu_e500->vcpu), 1);
 vcpu_e500->vcpu.arch.shadow_pid1 = kvmppc_e500_get_sid(vcpu_e500,
   get_cur_as(&vcpu_e500->vcpu), 0,
   get_cur_pr(&vcpu_e500->vcpu), 1);
 preempt_enable();
}

/* Invalidate all mappings on vcpu */
static void kvmppc_e500_id_table_reset_all(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
{
 memset(vcpu_e500->idt, 0, sizeof(struct vcpu_id_table));

 /* Update shadow pid when mappings are changed */
 kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
}

/* Invalidate one ID mapping on vcpu */
static inline void kvmppc_e500_id_table_reset_one(
          struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
          int as, int pid, int pr)
{
 struct vcpu_id_table *idt = vcpu_e500->idt;

 BUG_ON(as >= 2);
 BUG_ON(pid >= NUM_TIDS);
 BUG_ON(pr >= 2);

 idt->id[as][pid][pr].val = 0;
 idt->id[as][pid][pr].pentry = NULL;

 /* Update shadow pid when mappings are changed */
 kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
}

/*
 * Map guest (vcpu,AS,ID,PR) to physical core shadow id.
 * This function first lookup if a valid mapping exists,
 * if not, then creates a new one.
 *
 * The caller must have preemption disabled, and keep it that way until
 * it has finished with the returned shadow id (either written into the
 * TLB or arch.shadow_pid, or discarded).
 */
unsigned int kvmppc_e500_get_sid(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
     unsigned int as, unsigned int gid,
     unsigned int pr, int avoid_recursion)
{
 struct vcpu_id_table *idt = vcpu_e500->idt;
 int sid;

 BUG_ON(as >= 2);
 BUG_ON(gid >= NUM_TIDS);
 BUG_ON(pr >= 2);

 sid = local_sid_lookup(&idt->id[as][gid][pr]);

 while (sid <= 0) {
  /* No mapping yet */
  sid = local_sid_setup_one(&idt->id[as][gid][pr]);
  if (sid <= 0) {
   _tlbil_all();
   local_sid_destroy_all();
  }

  /* Update shadow pid when mappings are changed */
  if (!avoid_recursion)
   kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
 }

 return sid;
}

unsigned int kvmppc_e500_get_tlb_stid(struct kvm_vcpu *vcpu,
          struct kvm_book3e_206_tlb_entry *gtlbe)
{
 return kvmppc_e500_get_sid(to_e500(vcpu), get_tlb_ts(gtlbe),
       get_tlb_tid(gtlbe), get_cur_pr(vcpu), 0);
}

void kvmppc_set_pid(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 pid)
{
 struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);

 if (vcpu->arch.pid != pid) {
  vcpu_e500->pid[0] = vcpu->arch.pid = pid;
  kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(vcpu_e500);
 }
}

/* gtlbe must not be mapped by more than one host tlbe */
void kvmppc_e500_tlbil_one(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500,
                           struct kvm_book3e_206_tlb_entry *gtlbe)
{
 struct vcpu_id_table *idt = vcpu_e500->idt;
 unsigned int pr, tid, ts;
 int pid;
 u32 val, eaddr;
 unsigned long flags;

 ts = get_tlb_ts(gtlbe);
 tid = get_tlb_tid(gtlbe);

 preempt_disable();

 /* One guest ID may be mapped to two shadow IDs */
 for (pr = 0; pr < 2; pr++) {
  /*
 * The shadow PID can have a valid mapping on at most one
 * host CPU.  In the common case, it will be valid on this
 * CPU, in which case we do a local invalidation of the
 * specific address.
 *
 * If the shadow PID is not valid on the current host CPU,
 * we invalidate the entire shadow PID.
 */
  pid = local_sid_lookup(&idt->id[ts][tid][pr]);
  if (pid <= 0) {
   kvmppc_e500_id_table_reset_one(vcpu_e500, ts, tid, pr);
   continue;
  }

  /*
 * The guest is invalidating a 4K entry which is in a PID
 * that has a valid shadow mapping on this host CPU.  We
 * search host TLB to invalidate it's shadow TLB entry,
 * similar to __tlbil_va except that we need to look in AS1.
 */
  val = (pid << MAS6_SPID_SHIFT) | MAS6_SAS;
  eaddr = get_tlb_eaddr(gtlbe);

  local_irq_save(flags);

  mtspr(SPRN_MAS6, val);
  asm volatile("tlbsx 0, %[eaddr]" : : [eaddr] "r" (eaddr));
  val = mfspr(SPRN_MAS1);
  if (val & MAS1_VALID) {
   mtspr(SPRN_MAS1, val & ~MAS1_VALID);
   asm volatile("tlbwe");
  }

  local_irq_restore(flags);
 }

 preempt_enable();
}

void kvmppc_e500_tlbil_all(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
{
 kvmppc_e500_id_table_reset_all(vcpu_e500);
}

void kvmppc_mmu_msr_notify(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 old_msr)
{
 /* Recalc shadow pid since MSR changes */
 kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(to_e500(vcpu));
}

static void kvmppc_core_vcpu_load_e500(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu)
{
 kvmppc_booke_vcpu_load(vcpu, cpu);

 /* Shadow PID may be expired on local core */
 kvmppc_e500_recalc_shadow_pid(to_e500(vcpu));
}

static void kvmppc_core_vcpu_put_e500(struct kvm_vcpu *vcpu)
{
#ifdef CONFIG_SPE
 if (vcpu->arch.shadow_msr & MSR_SPE)
  kvmppc_vcpu_disable_spe(vcpu);
#endif

 kvmppc_booke_vcpu_put(vcpu);
}

static int kvmppc_e500_check_processor_compat(void)
{
 int r;

 if (strcmp(cur_cpu_spec->cpu_name, "e500v2") == 0)
  r = 0;
 else
  r = -ENOTSUPP;

 return r;
}

static void kvmppc_e500_tlb_setup(struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500)
{
 struct kvm_book3e_206_tlb_entry *tlbe;

 /* Insert large initial mapping for guest. */
 tlbe = get_entry(vcpu_e500, 1, 0);
 tlbe->mas1 = MAS1_VALID | MAS1_TSIZE(BOOK3E_PAGESZ_256M);
 tlbe->mas2 = 0;
 tlbe->mas7_3 = E500_TLB_SUPER_PERM_MASK;

 /* 4K map for serial output. Used by kernel wrapper. */
 tlbe = get_entry(vcpu_e500, 1, 1);
 tlbe->mas1 = MAS1_VALID | MAS1_TSIZE(BOOK3E_PAGESZ_4K);
 tlbe->mas2 = (0xe0004500 & 0xFFFFF000) | MAS2_I | MAS2_G;
 tlbe->mas7_3 = (0xe0004500 & 0xFFFFF000) | E500_TLB_SUPER_PERM_MASK;
}

int kvmppc_core_vcpu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu)
{
 struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);

 kvmppc_e500_tlb_setup(vcpu_e500);

 /* Registers init */
 vcpu->arch.pvr = mfspr(SPRN_PVR);
 vcpu_e500->svr = mfspr(SPRN_SVR);

 vcpu->arch.cpu_type = KVM_CPU_E500V2;

 return 0;
}

static int kvmppc_core_get_sregs_e500(struct kvm_vcpu *vcpu,
          struct kvm_sregs *sregs)
{
 struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);

 sregs->u.e.features |= KVM_SREGS_E_ARCH206_MMU | KVM_SREGS_E_SPE |
                        KVM_SREGS_E_PM;
 sregs->u.e.impl_id = KVM_SREGS_E_IMPL_FSL;

 sregs->u.e.impl.fsl.features = 0;
 sregs->u.e.impl.fsl.svr = vcpu_e500->svr;
 sregs->u.e.impl.fsl.hid0 = vcpu_e500->hid0;
 sregs->u.e.impl.fsl.mcar = vcpu_e500->mcar;

 sregs->u.e.ivor_high[0] = vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_UNAVAIL];
 sregs->u.e.ivor_high[1] = vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_FP_DATA];
 sregs->u.e.ivor_high[2] = vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_FP_ROUND];
 sregs->u.e.ivor_high[3] =
  vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_PERFORMANCE_MONITOR];

 kvmppc_get_sregs_ivor(vcpu, sregs);
 kvmppc_get_sregs_e500_tlb(vcpu, sregs);
 return 0;
}

static int kvmppc_core_set_sregs_e500(struct kvm_vcpu *vcpu,
          struct kvm_sregs *sregs)
{
 struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);
 int ret;

 if (sregs->u.e.impl_id == KVM_SREGS_E_IMPL_FSL) {
  vcpu_e500->svr = sregs->u.e.impl.fsl.svr;
  vcpu_e500->hid0 = sregs->u.e.impl.fsl.hid0;
  vcpu_e500->mcar = sregs->u.e.impl.fsl.mcar;
 }

 ret = kvmppc_set_sregs_e500_tlb(vcpu, sregs);
 if (ret < 0)
  return ret;

 if (!(sregs->u.e.features & KVM_SREGS_E_IVOR))
  return 0;

 if (sregs->u.e.features & KVM_SREGS_E_SPE) {
  vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_UNAVAIL] =
   sregs->u.e.ivor_high[0];
  vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_FP_DATA] =
   sregs->u.e.ivor_high[1];
  vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_SPE_FP_ROUND] =
   sregs->u.e.ivor_high[2];
 }

 if (sregs->u.e.features & KVM_SREGS_E_PM) {
  vcpu->arch.ivor[BOOKE_IRQPRIO_PERFORMANCE_MONITOR] =
   sregs->u.e.ivor_high[3];
 }

 return kvmppc_set_sregs_ivor(vcpu, sregs);
}

static int kvmppc_get_one_reg_e500(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 id,
       union kvmppc_one_reg *val)
{
 int r = kvmppc_get_one_reg_e500_tlb(vcpu, id, val);
 return r;
}

static int kvmppc_set_one_reg_e500(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 id,
       union kvmppc_one_reg *val)
{
 int r = kvmppc_get_one_reg_e500_tlb(vcpu, id, val);
 return r;
}

static int kvmppc_core_vcpu_create_e500(struct kvm_vcpu *vcpu)
{
 struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500;
 int err;

 BUILD_BUG_ON(offsetof(struct kvmppc_vcpu_e500, vcpu) != 0);
 vcpu_e500 = to_e500(vcpu);

 if (kvmppc_e500_id_table_alloc(vcpu_e500) == NULL)
  return -ENOMEM;

 err = kvmppc_e500_tlb_init(vcpu_e500);
 if (err)
  goto uninit_id;

 vcpu->arch.shared = (void*)__get_free_page(GFP_KERNEL|__GFP_ZERO);
 if (!vcpu->arch.shared) {
  err = -ENOMEM;
  goto uninit_tlb;
 }

 return 0;

uninit_tlb:
 kvmppc_e500_tlb_uninit(vcpu_e500);
uninit_id:
 kvmppc_e500_id_table_free(vcpu_e500);
 return err;
}

static void kvmppc_core_vcpu_free_e500(struct kvm_vcpu *vcpu)
{
 struct kvmppc_vcpu_e500 *vcpu_e500 = to_e500(vcpu);

 free_page((unsigned long)vcpu->arch.shared);
 kvmppc_e500_tlb_uninit(vcpu_e500);
 kvmppc_e500_id_table_free(vcpu_e500);
}

static int kvmppc_core_init_vm_e500(struct kvm *kvm)
{
 return 0;
}

static void kvmppc_core_destroy_vm_e500(struct kvm *kvm)
{
}

static struct kvmppc_ops kvm_ops_e500 = {
 .get_sregs = kvmppc_core_get_sregs_e500,
 .set_sregs = kvmppc_core_set_sregs_e500,
 .get_one_reg = kvmppc_get_one_reg_e500,
 .set_one_reg = kvmppc_set_one_reg_e500,
 .vcpu_load   = kvmppc_core_vcpu_load_e500,
 .vcpu_put    = kvmppc_core_vcpu_put_e500,
 .vcpu_create = kvmppc_core_vcpu_create_e500,
 .vcpu_free   = kvmppc_core_vcpu_free_e500,
 .init_vm = kvmppc_core_init_vm_e500,
 .destroy_vm = kvmppc_core_destroy_vm_e500,
 .emulate_op = kvmppc_core_emulate_op_e500,
 .emulate_mtspr = kvmppc_core_emulate_mtspr_e500,
 .emulate_mfspr = kvmppc_core_emulate_mfspr_e500,
 .create_vcpu_debugfs = kvmppc_create_vcpu_debugfs_e500,
};

static int __init kvmppc_e500_init(void)
{
 int r, i;
 unsigned long ivor[3];
 /* Process remaining handlers above the generic first 16 */
 unsigned long *handler = &kvmppc_booke_handler_addr[16];
 unsigned long handler_len;
 unsigned long max_ivor = 0;

 r = kvmppc_e500_check_processor_compat();
 if (r)
  goto err_out;

 r = kvmppc_booke_init();
 if (r)
  goto err_out;

 /* copy extra E500 exception handlers */
 ivor[0] = mfspr(SPRN_IVOR32);
 ivor[1] = mfspr(SPRN_IVOR33);
 ivor[2] = mfspr(SPRN_IVOR34);
 for (i = 0; i < 3; i++) {
  if (ivor[i] > ivor[max_ivor])
   max_ivor = i;

  handler_len = handler[i + 1] - handler[i];
  memcpy((void *)kvmppc_booke_handlers + ivor[i],
         (void *)handler[i], handler_len);
 }
 handler_len = handler[max_ivor + 1] - handler[max_ivor];
 flush_icache_range(kvmppc_booke_handlers, kvmppc_booke_handlers +
      ivor[max_ivor] + handler_len);

 r = kvm_init(sizeof(struct kvmppc_vcpu_e500), 0, THIS_MODULE);
 if (r)
  goto err_out;
 kvm_ops_e500.owner = THIS_MODULE;
 kvmppc_pr_ops = &kvm_ops_e500;

err_out:
 return r;
}

static void __exit kvmppc_e500_exit(void)
{
 kvmppc_pr_ops = NULL;
 kvmppc_booke_exit();
}

module_init(kvmppc_e500_init);
module_exit(kvmppc_e500_exit);
MODULE_ALIAS_MISCDEV(KVM_MINOR);
MODULE_ALIAS("devname:kvm");