Add the rt linux 4.1.3-rt3 as base
[kvmfornfv.git] / kernel / arch / powerpc / kvm / book3s_32_mmu_host.c
diff --git a/kernel/arch/powerpc/kvm/book3s_32_mmu_host.c b/kernel/arch/powerpc/kvm/book3s_32_mmu_host.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..2035d16
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,409 @@
+/*
+ * Copyright (C) 2010 SUSE Linux Products GmbH. All rights reserved.
+ *
+ * Authors:
+ *     Alexander Graf <agraf@suse.de>
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License, version 2, as
+ * published by the Free Software Foundation.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
+ */
+
+#include <linux/kvm_host.h>
+
+#include <asm/kvm_ppc.h>
+#include <asm/kvm_book3s.h>
+#include <asm/mmu-hash32.h>
+#include <asm/machdep.h>
+#include <asm/mmu_context.h>
+#include <asm/hw_irq.h>
+
+/* #define DEBUG_MMU */
+/* #define DEBUG_SR */
+
+#ifdef DEBUG_MMU
+#define dprintk_mmu(a, ...) printk(KERN_INFO a, __VA_ARGS__)
+#else
+#define dprintk_mmu(a, ...) do { } while(0)
+#endif
+
+#ifdef DEBUG_SR
+#define dprintk_sr(a, ...) printk(KERN_INFO a, __VA_ARGS__)
+#else
+#define dprintk_sr(a, ...) do { } while(0)
+#endif
+
+#if PAGE_SHIFT != 12
+#error Unknown page size
+#endif
+
+#ifdef CONFIG_SMP
+#error XXX need to grab mmu_hash_lock
+#endif
+
+#ifdef CONFIG_PTE_64BIT
+#error Only 32 bit pages are supported for now
+#endif
+
+static ulong htab;
+static u32 htabmask;
+
+void kvmppc_mmu_invalidate_pte(struct kvm_vcpu *vcpu, struct hpte_cache *pte)
+{
+       volatile u32 *pteg;
+
+       /* Remove from host HTAB */
+       pteg = (u32*)pte->slot;
+       pteg[0] = 0;
+
+       /* And make sure it's gone from the TLB too */
+       asm volatile ("sync");
+       asm volatile ("tlbie %0" : : "r" (pte->pte.eaddr) : "memory");
+       asm volatile ("sync");
+       asm volatile ("tlbsync");
+}
+
+/* We keep 512 gvsid->hvsid entries, mapping the guest ones to the array using
+ * a hash, so we don't waste cycles on looping */
+static u16 kvmppc_sid_hash(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
+{
+       return (u16)(((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 7)) & SID_MAP_MASK) ^
+                    ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 6)) & SID_MAP_MASK) ^
+                    ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 5)) & SID_MAP_MASK) ^
+                    ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 4)) & SID_MAP_MASK) ^
+                    ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 3)) & SID_MAP_MASK) ^
+                    ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 2)) & SID_MAP_MASK) ^
+                    ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 1)) & SID_MAP_MASK) ^
+                    ((gvsid >> (SID_MAP_BITS * 0)) & SID_MAP_MASK));
+}
+
+
+static struct kvmppc_sid_map *find_sid_vsid(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
+{
+       struct kvmppc_sid_map *map;
+       u16 sid_map_mask;
+
+       if (kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR)
+               gvsid |= VSID_PR;
+
+       sid_map_mask = kvmppc_sid_hash(vcpu, gvsid);
+       map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[sid_map_mask];
+       if (map->guest_vsid == gvsid) {
+               dprintk_sr("SR: Searching 0x%llx -> 0x%llx\n",
+                           gvsid, map->host_vsid);
+               return map;
+       }
+
+       map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[SID_MAP_MASK - sid_map_mask];
+       if (map->guest_vsid == gvsid) {
+               dprintk_sr("SR: Searching 0x%llx -> 0x%llx\n",
+                           gvsid, map->host_vsid);
+               return map;
+       }
+
+       dprintk_sr("SR: Searching 0x%llx -> not found\n", gvsid);
+       return NULL;
+}
+
+static u32 *kvmppc_mmu_get_pteg(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 vsid, u32 eaddr,
+                               bool primary)
+{
+       u32 page, hash;
+       ulong pteg = htab;
+
+       page = (eaddr & ~ESID_MASK) >> 12;
+
+       hash = ((vsid ^ page) << 6);
+       if (!primary)
+               hash = ~hash;
+
+       hash &= htabmask;
+
+       pteg |= hash;
+
+       dprintk_mmu("htab: %lx | hash: %x | htabmask: %x | pteg: %lx\n",
+               htab, hash, htabmask, pteg);
+
+       return (u32*)pteg;
+}
+
+extern char etext[];
+
+int kvmppc_mmu_map_page(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvmppc_pte *orig_pte,
+                       bool iswrite)
+{
+       pfn_t hpaddr;
+       u64 vpn;
+       u64 vsid;
+       struct kvmppc_sid_map *map;
+       volatile u32 *pteg;
+       u32 eaddr = orig_pte->eaddr;
+       u32 pteg0, pteg1;
+       register int rr = 0;
+       bool primary = false;
+       bool evict = false;
+       struct hpte_cache *pte;
+       int r = 0;
+       bool writable;
+
+       /* Get host physical address for gpa */
+       hpaddr = kvmppc_gpa_to_pfn(vcpu, orig_pte->raddr, iswrite, &writable);
+       if (is_error_noslot_pfn(hpaddr)) {
+               printk(KERN_INFO "Couldn't get guest page for gpa %lx!\n",
+                                orig_pte->raddr);
+               r = -EINVAL;
+               goto out;
+       }
+       hpaddr <<= PAGE_SHIFT;
+
+       /* and write the mapping ea -> hpa into the pt */
+       vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, orig_pte->eaddr >> SID_SHIFT, &vsid);
+       map = find_sid_vsid(vcpu, vsid);
+       if (!map) {
+               kvmppc_mmu_map_segment(vcpu, eaddr);
+               map = find_sid_vsid(vcpu, vsid);
+       }
+       BUG_ON(!map);
+
+       vsid = map->host_vsid;
+       vpn = (vsid << (SID_SHIFT - VPN_SHIFT)) |
+               ((eaddr & ~ESID_MASK) >> VPN_SHIFT);
+next_pteg:
+       if (rr == 16) {
+               primary = !primary;
+               evict = true;
+               rr = 0;
+       }
+
+       pteg = kvmppc_mmu_get_pteg(vcpu, vsid, eaddr, primary);
+
+       /* not evicting yet */
+       if (!evict && (pteg[rr] & PTE_V)) {
+               rr += 2;
+               goto next_pteg;
+       }
+
+       dprintk_mmu("KVM: old PTEG: %p (%d)\n", pteg, rr);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[0], pteg[1]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[2], pteg[3]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[4], pteg[5]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[6], pteg[7]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[8], pteg[9]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[10], pteg[11]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[12], pteg[13]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[14], pteg[15]);
+
+       pteg0 = ((eaddr & 0x0fffffff) >> 22) | (vsid << 7) | PTE_V |
+               (primary ? 0 : PTE_SEC);
+       pteg1 = hpaddr | PTE_M | PTE_R | PTE_C;
+
+       if (orig_pte->may_write && writable) {
+               pteg1 |= PP_RWRW;
+               mark_page_dirty(vcpu->kvm, orig_pte->raddr >> PAGE_SHIFT);
+       } else {
+               pteg1 |= PP_RWRX;
+       }
+
+       if (orig_pte->may_execute)
+               kvmppc_mmu_flush_icache(hpaddr >> PAGE_SHIFT);
+
+       local_irq_disable();
+
+       if (pteg[rr]) {
+               pteg[rr] = 0;
+               asm volatile ("sync");
+       }
+       pteg[rr + 1] = pteg1;
+       pteg[rr] = pteg0;
+       asm volatile ("sync");
+
+       local_irq_enable();
+
+       dprintk_mmu("KVM: new PTEG: %p\n", pteg);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[0], pteg[1]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[2], pteg[3]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[4], pteg[5]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[6], pteg[7]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[8], pteg[9]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[10], pteg[11]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[12], pteg[13]);
+       dprintk_mmu("KVM:   %08x - %08x\n", pteg[14], pteg[15]);
+
+
+       /* Now tell our Shadow PTE code about the new page */
+
+       pte = kvmppc_mmu_hpte_cache_next(vcpu);
+       if (!pte) {
+               kvm_release_pfn_clean(hpaddr >> PAGE_SHIFT);
+               r = -EAGAIN;
+               goto out;
+       }
+
+       dprintk_mmu("KVM: %c%c Map 0x%llx: [%lx] 0x%llx (0x%llx) -> %lx\n",
+                   orig_pte->may_write ? 'w' : '-',
+                   orig_pte->may_execute ? 'x' : '-',
+                   orig_pte->eaddr, (ulong)pteg, vpn,
+                   orig_pte->vpage, hpaddr);
+
+       pte->slot = (ulong)&pteg[rr];
+       pte->host_vpn = vpn;
+       pte->pte = *orig_pte;
+       pte->pfn = hpaddr >> PAGE_SHIFT;
+
+       kvmppc_mmu_hpte_cache_map(vcpu, pte);
+
+       kvm_release_pfn_clean(hpaddr >> PAGE_SHIFT);
+out:
+       return r;
+}
+
+void kvmppc_mmu_unmap_page(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvmppc_pte *pte)
+{
+       kvmppc_mmu_pte_vflush(vcpu, pte->vpage, 0xfffffffffULL);
+}
+
+static struct kvmppc_sid_map *create_sid_map(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 gvsid)
+{
+       struct kvmppc_sid_map *map;
+       struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu_book3s = to_book3s(vcpu);
+       u16 sid_map_mask;
+       static int backwards_map = 0;
+
+       if (kvmppc_get_msr(vcpu) & MSR_PR)
+               gvsid |= VSID_PR;
+
+       /* We might get collisions that trap in preceding order, so let's
+          map them differently */
+
+       sid_map_mask = kvmppc_sid_hash(vcpu, gvsid);
+       if (backwards_map)
+               sid_map_mask = SID_MAP_MASK - sid_map_mask;
+
+       map = &to_book3s(vcpu)->sid_map[sid_map_mask];
+
+       /* Make sure we're taking the other map next time */
+       backwards_map = !backwards_map;
+
+       /* Uh-oh ... out of mappings. Let's flush! */
+       if (vcpu_book3s->vsid_next >= VSID_POOL_SIZE) {
+               vcpu_book3s->vsid_next = 0;
+               memset(vcpu_book3s->sid_map, 0,
+                      sizeof(struct kvmppc_sid_map) * SID_MAP_NUM);
+               kvmppc_mmu_pte_flush(vcpu, 0, 0);
+               kvmppc_mmu_flush_segments(vcpu);
+       }
+       map->host_vsid = vcpu_book3s->vsid_pool[vcpu_book3s->vsid_next];
+       vcpu_book3s->vsid_next++;
+
+       map->guest_vsid = gvsid;
+       map->valid = true;
+
+       return map;
+}
+
+int kvmppc_mmu_map_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, ulong eaddr)
+{
+       u32 esid = eaddr >> SID_SHIFT;
+       u64 gvsid;
+       u32 sr;
+       struct kvmppc_sid_map *map;
+       struct kvmppc_book3s_shadow_vcpu *svcpu = svcpu_get(vcpu);
+       int r = 0;
+
+       if (vcpu->arch.mmu.esid_to_vsid(vcpu, esid, &gvsid)) {
+               /* Invalidate an entry */
+               svcpu->sr[esid] = SR_INVALID;
+               r = -ENOENT;
+               goto out;
+       }
+
+       map = find_sid_vsid(vcpu, gvsid);
+       if (!map)
+               map = create_sid_map(vcpu, gvsid);
+
+       map->guest_esid = esid;
+       sr = map->host_vsid | SR_KP;
+       svcpu->sr[esid] = sr;
+
+       dprintk_sr("MMU: mtsr %d, 0x%x\n", esid, sr);
+
+out:
+       svcpu_put(svcpu);
+       return r;
+}
+
+void kvmppc_mmu_flush_segments(struct kvm_vcpu *vcpu)
+{
+       int i;
+       struct kvmppc_book3s_shadow_vcpu *svcpu = svcpu_get(vcpu);
+
+       dprintk_sr("MMU: flushing all segments (%d)\n", ARRAY_SIZE(svcpu->sr));
+       for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(svcpu->sr); i++)
+               svcpu->sr[i] = SR_INVALID;
+
+       svcpu_put(svcpu);
+}
+
+void kvmppc_mmu_destroy_pr(struct kvm_vcpu *vcpu)
+{
+       int i;
+
+       kvmppc_mmu_hpte_destroy(vcpu);
+       preempt_disable();
+       for (i = 0; i < SID_CONTEXTS; i++)
+               __destroy_context(to_book3s(vcpu)->context_id[i]);
+       preempt_enable();
+}
+
+/* From mm/mmu_context_hash32.c */
+#define CTX_TO_VSID(c, id)     ((((c) * (897 * 16)) + (id * 0x111)) & 0xffffff)
+
+int kvmppc_mmu_init(struct kvm_vcpu *vcpu)
+{
+       struct kvmppc_vcpu_book3s *vcpu3s = to_book3s(vcpu);
+       int err;
+       ulong sdr1;
+       int i;
+       int j;
+
+       for (i = 0; i < SID_CONTEXTS; i++) {
+               err = __init_new_context();
+               if (err < 0)
+                       goto init_fail;
+               vcpu3s->context_id[i] = err;
+
+               /* Remember context id for this combination */
+               for (j = 0; j < 16; j++)
+                       vcpu3s->vsid_pool[(i * 16) + j] = CTX_TO_VSID(err, j);
+       }
+
+       vcpu3s->vsid_next = 0;
+
+       /* Remember where the HTAB is */
+       asm ( "mfsdr1 %0" : "=r"(sdr1) );
+       htabmask = ((sdr1 & 0x1FF) << 16) | 0xFFC0;
+       htab = (ulong)__va(sdr1 & 0xffff0000);
+
+       kvmppc_mmu_hpte_init(vcpu);
+
+       return 0;
+
+init_fail:
+       for (j = 0; j < i; j++) {
+               if (!vcpu3s->context_id[j])
+                       continue;
+
+               __destroy_context(to_book3s(vcpu)->context_id[j]);
+       }
+
+       return -1;
+}