arch/arm64/kvm/guest.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2012,2013 - ARM Ltd
   3  * Author: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
   4  *
   5  * Derived from arch/arm/kvm/guest.c:
   6  * Copyright (C) 2012 - Virtual Open Systems and Columbia University
   7  * Author: Christoffer Dall <c.dall@virtualopensystems.com>
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
  11  * published by the Free Software Foundation.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16  * GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  20  */
  21
  22 #include <linux/errno.h>
  23 #include <linux/err.h>
  24 #include <linux/kvm_host.h>
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/vmalloc.h>
  27 #include <linux/fs.h>
  28 #include <kvm/arm_psci.h>
  29 #include <asm/cputype.h>
  30 #include <linux/uaccess.h>
  31 #include <asm/kvm.h>
  32 #include <asm/kvm_emulate.h>
  33 #include <asm/kvm_coproc.h>
  34
  35 #include "trace.h"
  36
  37 #define VM_STAT(x) { #x, offsetof(struct kvm, stat.x), KVM_STAT_VM }
  38 #define VCPU_STAT(x) { #x, offsetof(struct kvm_vcpu, stat.x), KVM_STAT_VCPU }
  39
  40 struct kvm_stats_debugfs_item debugfs_entries[] = {
  41         VCPU_STAT(hvc_exit_stat),
  42         VCPU_STAT(wfe_exit_stat),
  43         VCPU_STAT(wfi_exit_stat),
  44         VCPU_STAT(mmio_exit_user),
  45         VCPU_STAT(mmio_exit_kernel),
  46         VCPU_STAT(exits),
  47         { NULL }
  48 };
  49
  50 int kvm_arch_vcpu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu)
  51 {
  52         return 0;
  53 }
  54
  55 static u64 core_reg_offset_from_id(u64 id)
  56 {
  57         return id & ~(KVM_REG_ARCH_MASK | KVM_REG_SIZE_MASK | KVM_REG_ARM_CORE);
  58 }
  59
  60 static int core_reg_size_from_offset(u64 off)
  61 {
  62         int size;
  63
  64         switch (off) {
  65         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.regs[0]) ...
  66              KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.regs[30]):
  67         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.sp):
  68         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.pc):
  69         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.pstate):
  70         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(sp_el1):
  71         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(elr_el1):
  72         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(spsr[0]) ...
  73              KVM_REG_ARM_CORE_REG(spsr[KVM_NR_SPSR - 1]):
  74                 size = sizeof(__u64);
  75                 break;
  76
  77         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(fp_regs.vregs[0]) ...
  78              KVM_REG_ARM_CORE_REG(fp_regs.vregs[31]):
  79                 size = sizeof(__uint128_t);
  80                 break;
  81
  82         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(fp_regs.fpsr):
  83         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(fp_regs.fpcr):
  84                 size = sizeof(__u32);
  85                 break;
  86
  87         default:
  88                 return -EINVAL;
  89         }
  90
  91         if (!IS_ALIGNED(off, size / sizeof(__u32)))
  92                 return -EINVAL;
  93
  94         return size;
  95 }
  96
  97 static int validate_core_offset(const struct kvm_one_reg *reg)
  98 {
  99         u64 off = core_reg_offset_from_id(reg->id);
 100         int size = core_reg_size_from_offset(off);
 101
 102         if (size < 0)
 103                 return -EINVAL;
 104
 105         if (KVM_REG_SIZE(reg->id) != size)
 106                 return -EINVAL;
 107
 108         return 0;
 109 }
 110
 111 static int get_core_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 112 {
 113         /*
 114          * Because the kvm_regs structure is a mix of 32, 64 and
 115          * 128bit fields, we index it as if it was a 32bit
 116          * array. Hence below, nr_regs is the number of entries, and
 117          * off the index in the "array".
 118          */
 119         __u32 __user *uaddr = (__u32 __user *)(unsigned long)reg->addr;
 120         struct kvm_regs *regs = vcpu_gp_regs(vcpu);
 121         int nr_regs = sizeof(*regs) / sizeof(__u32);
 122         u32 off;
 123
 124         /* Our ID is an index into the kvm_regs struct. */
 125         off = core_reg_offset_from_id(reg->id);
 126         if (off >= nr_regs ||
 127             (off + (KVM_REG_SIZE(reg->id) / sizeof(__u32))) >= nr_regs)
 128                 return -ENOENT;
 129
 130         if (validate_core_offset(reg))
 131                 return -EINVAL;
 132
 133         if (copy_to_user(uaddr, ((u32 *)regs) + off, KVM_REG_SIZE(reg->id)))
 134                 return -EFAULT;
 135
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 static int set_core_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 140 {
 141         __u32 __user *uaddr = (__u32 __user *)(unsigned long)reg->addr;
 142         struct kvm_regs *regs = vcpu_gp_regs(vcpu);
 143         int nr_regs = sizeof(*regs) / sizeof(__u32);
 144         __uint128_t tmp;
 145         void *valp = &tmp;
 146         u64 off;
 147         int err = 0;
 148
 149         /* Our ID is an index into the kvm_regs struct. */
 150         off = core_reg_offset_from_id(reg->id);
 151         if (off >= nr_regs ||
 152             (off + (KVM_REG_SIZE(reg->id) / sizeof(__u32))) >= nr_regs)
 153                 return -ENOENT;
 154
 155         if (validate_core_offset(reg))
 156                 return -EINVAL;
 157
 158         if (KVM_REG_SIZE(reg->id) > sizeof(tmp))
 159                 return -EINVAL;
 160
 161         if (copy_from_user(valp, uaddr, KVM_REG_SIZE(reg->id))) {
 162                 err = -EFAULT;
 163                 goto out;
 164         }
 165
 166         if (off == KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.pstate)) {
 167                 u64 mode = (*(u64 *)valp) & COMPAT_PSR_MODE_MASK;
 168                 switch (mode) {
 169                 case COMPAT_PSR_MODE_USR:
 170                         if (!system_supports_32bit_el0())
 171                                 return -EINVAL;
 172                         break;
 173                 case COMPAT_PSR_MODE_FIQ:
 174                 case COMPAT_PSR_MODE_IRQ:
 175                 case COMPAT_PSR_MODE_SVC:
 176                 case COMPAT_PSR_MODE_ABT:
 177                 case COMPAT_PSR_MODE_UND:
 178                         if (!vcpu_el1_is_32bit(vcpu))
 179                                 return -EINVAL;
 180                         break;
 181                 case PSR_MODE_EL0t:
 182                 case PSR_MODE_EL1t:
 183                 case PSR_MODE_EL1h:
 184                         if (vcpu_el1_is_32bit(vcpu))
 185                                 return -EINVAL;
 186                         break;
 187                 default:
 188                         err = -EINVAL;
 189                         goto out;
 190                 }
 191         }
 192
 193         memcpy((u32 *)regs + off, valp, KVM_REG_SIZE(reg->id));
 194 out:
 195         return err;
 196 }
 197
 198 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs)
 199 {
 200         return -EINVAL;
 201 }
 202
 203 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs)
 204 {
 205         return -EINVAL;
 206 }
 207
 208 static int kvm_arm_copy_core_reg_indices(u64 __user *uindices)
 209 {
 210         unsigned int i;
 211         int n = 0;
 212
 213         for (i = 0; i < sizeof(struct kvm_regs) / sizeof(__u32); i++) {
 214                 u64 reg = KVM_REG_ARM64 | KVM_REG_ARM_CORE | i;
 215                 int size = core_reg_size_from_offset(i);
 216
 217                 if (size < 0)
 218                         continue;
 219
 220                 switch (size) {
 221                 case sizeof(__u32):
 222                         reg |= KVM_REG_SIZE_U32;
 223                         break;
 224
 225                 case sizeof(__u64):
 226                         reg |= KVM_REG_SIZE_U64;
 227                         break;
 228
 229                 case sizeof(__uint128_t):
 230                         reg |= KVM_REG_SIZE_U128;
 231                         break;
 232
 233                 default:
 234                         WARN_ON(1);
 235                         continue;
 236                 }
 237
 238                 if (uindices) {
 239                         if (put_user(reg, uindices))
 240                                 return -EFAULT;
 241                         uindices++;
 242                 }
 243
 244                 n++;
 245         }
 246
 247         return n;
 248 }
 249
 250 static unsigned long num_core_regs(void)
 251 {
 252         return kvm_arm_copy_core_reg_indices(NULL);
 253 }
 254
 255 /**
 256  * ARM64 versions of the TIMER registers, always available on arm64
 257  */
 258
 259 #define NUM_TIMER_REGS 3
 260
 261 static bool is_timer_reg(u64 index)
 262 {
 263         switch (index) {
 264         case KVM_REG_ARM_TIMER_CTL:
 265         case KVM_REG_ARM_TIMER_CNT:
 266         case KVM_REG_ARM_TIMER_CVAL:
 267                 return true;
 268         }
 269         return false;
 270 }
 271
 272 static int copy_timer_indices(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 __user *uindices)
 273 {
 274         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CTL, uindices))
 275                 return -EFAULT;
 276         uindices++;
 277         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CNT, uindices))
 278                 return -EFAULT;
 279         uindices++;
 280         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CVAL, uindices))
 281                 return -EFAULT;
 282
 283         return 0;
 284 }
 285
 286 static int set_timer_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 287 {
 288         void __user *uaddr = (void __user *)(long)reg->addr;
 289         u64 val;
 290         int ret;
 291
 292         ret = copy_from_user(&val, uaddr, KVM_REG_SIZE(reg->id));
 293         if (ret != 0)
 294                 return -EFAULT;
 295
 296         return kvm_arm_timer_set_reg(vcpu, reg->id, val);
 297 }
 298
 299 static int get_timer_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 300 {
 301         void __user *uaddr = (void __user *)(long)reg->addr;
 302         u64 val;
 303
 304         val = kvm_arm_timer_get_reg(vcpu, reg->id);
 305         return copy_to_user(uaddr, &val, KVM_REG_SIZE(reg->id)) ? -EFAULT : 0;
 306 }
 307
 308 /**
 309  * kvm_arm_num_regs - how many registers do we present via KVM_GET_ONE_REG
 310  *
 311  * This is for all registers.
 312  */
 313 unsigned long kvm_arm_num_regs(struct kvm_vcpu *vcpu)
 314 {
 315         return num_core_regs() + kvm_arm_num_sys_reg_descs(vcpu)
 316                 + kvm_arm_get_fw_num_regs(vcpu) + NUM_TIMER_REGS;
 317 }
 318
 319 /**
 320  * kvm_arm_copy_reg_indices - get indices of all registers.
 321  *
 322  * We do core registers right here, then we append system regs.
 323  */
 324 int kvm_arm_copy_reg_indices(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 __user *uindices)
 325 {
 326         int ret;
 327
 328         ret = kvm_arm_copy_core_reg_indices(uindices);
 329         if (ret < 0)
 330                 return ret;
 331         uindices += ret;
 332
 333         ret = kvm_arm_copy_fw_reg_indices(vcpu, uindices);
 334         if (ret < 0)
 335                 return ret;
 336         uindices += kvm_arm_get_fw_num_regs(vcpu);
 337
 338         ret = copy_timer_indices(vcpu, uindices);
 339         if (ret < 0)
 340                 return ret;
 341         uindices += NUM_TIMER_REGS;
 342
 343         return kvm_arm_copy_sys_reg_indices(vcpu, uindices);
 344 }
 345
 346 int kvm_arm_get_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 347 {
 348         /* We currently use nothing arch-specific in upper 32 bits */
 349         if ((reg->id & ~KVM_REG_SIZE_MASK) >> 32 != KVM_REG_ARM64 >> 32)
 350                 return -EINVAL;
 351
 352         /* Register group 16 means we want a core register. */
 353         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_CORE)
 354                 return get_core_reg(vcpu, reg);
 355
 356         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_FW)
 357                 return kvm_arm_get_fw_reg(vcpu, reg);
 358
 359         if (is_timer_reg(reg->id))
 360                 return get_timer_reg(vcpu, reg);
 361
 362         return kvm_arm_sys_reg_get_reg(vcpu, reg);
 363 }
 364
 365 int kvm_arm_set_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 366 {
 367         /* We currently use nothing arch-specific in upper 32 bits */
 368         if ((reg->id & ~KVM_REG_SIZE_MASK) >> 32 != KVM_REG_ARM64 >> 32)
 369                 return -EINVAL;
 370
 371         /* Register group 16 means we set a core register. */
 372         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_CORE)
 373                 return set_core_reg(vcpu, reg);
 374
 375         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_FW)
 376                 return kvm_arm_set_fw_reg(vcpu, reg);
 377
 378         if (is_timer_reg(reg->id))
 379                 return set_timer_reg(vcpu, reg);
 380
 381         return kvm_arm_sys_reg_set_reg(vcpu, reg);
 382 }
 383
 384 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
 385                                   struct kvm_sregs *sregs)
 386 {
 387         return -EINVAL;
 388 }
 389
 390 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
 391                                   struct kvm_sregs *sregs)
 392 {
 393         return -EINVAL;
 394 }
 395
 396 int __attribute_const__ kvm_target_cpu(void)
 397 {
 398         unsigned long implementor = read_cpuid_implementor();
 399         unsigned long part_number = read_cpuid_part_number();
 400
 401         switch (implementor) {
 402         case ARM_CPU_IMP_ARM:
 403                 switch (part_number) {
 404                 case ARM_CPU_PART_AEM_V8:
 405                         return KVM_ARM_TARGET_AEM_V8;
 406                 case ARM_CPU_PART_FOUNDATION:
 407                         return KVM_ARM_TARGET_FOUNDATION_V8;
 408                 case ARM_CPU_PART_CORTEX_A53:
 409                         return KVM_ARM_TARGET_CORTEX_A53;
 410                 case ARM_CPU_PART_CORTEX_A57:
 411                         return KVM_ARM_TARGET_CORTEX_A57;
 412                 };
 413                 break;
 414         case ARM_CPU_IMP_APM:
 415                 switch (part_number) {
 416                 case APM_CPU_PART_POTENZA:
 417                         return KVM_ARM_TARGET_XGENE_POTENZA;
 418                 };
 419                 break;
 420         };
 421
 422         /* Return a default generic target */
 423         return KVM_ARM_TARGET_GENERIC_V8;
 424 }
 425
 426 int kvm_vcpu_preferred_target(struct kvm_vcpu_init *init)
 427 {
 428         int target = kvm_target_cpu();
 429
 430         if (target < 0)
 431                 return -ENODEV;
 432
 433         memset(init, 0, sizeof(*init));
 434
 435         /*
 436          * For now, we don't return any features.
 437          * In future, we might use features to return target
 438          * specific features available for the preferred
 439          * target type.
 440          */
 441         init->target = (__u32)target;
 442
 443         return 0;
 444 }
 445
 446 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu)
 447 {
 448         return -EINVAL;
 449 }
 450
 451 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu)
 452 {
 453         return -EINVAL;
 454 }
 455
 456 int kvm_arch_vcpu_ioctl_translate(struct kvm_vcpu *vcpu,
 457                                   struct kvm_translation *tr)
 458 {
 459         return -EINVAL;
 460 }
 461
 462 #define KVM_GUESTDBG_VALID_MASK (KVM_GUESTDBG_ENABLE |    \
 463                             KVM_GUESTDBG_USE_SW_BP | \
 464                             KVM_GUESTDBG_USE_HW | \
 465                             KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP)
 466
 467 /**
 468  * kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug - set up guest debugging
 469  * @kvm:        pointer to the KVM struct
 470  * @kvm_guest_debug: the ioctl data buffer
 471  *
 472  * This sets up and enables the VM for guest debugging. Userspace
 473  * passes in a control flag to enable different debug types and
 474  * potentially other architecture specific information in the rest of
 475  * the structure.
 476  */
 477 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug(struct kvm_vcpu *vcpu,
 478                                         struct kvm_guest_debug *dbg)
 479 {
 480         trace_kvm_set_guest_debug(vcpu, dbg->control);
 481
 482         if (dbg->control & ~KVM_GUESTDBG_VALID_MASK)
 483                 return -EINVAL;
 484
 485         if (dbg->control & KVM_GUESTDBG_ENABLE) {
 486                 vcpu->guest_debug = dbg->control;
 487
 488                 /* Hardware assisted Break and Watch points */
 489                 if (vcpu->guest_debug & KVM_GUESTDBG_USE_HW) {
 490                         vcpu->arch.external_debug_state = dbg->arch;
 491                 }
 492
 493         } else {
 494                 /* If not enabled clear all flags */
 495                 vcpu->guest_debug = 0;
 496         }
 497         return 0;
 498 }
 499
 500 int kvm_arm_vcpu_arch_set_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 501                                struct kvm_device_attr *attr)
 502 {
 503         int ret;
 504
 505         switch (attr->group) {
 506         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 507                 ret = kvm_arm_pmu_v3_set_attr(vcpu, attr);
 508                 break;
 509         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 510                 ret = kvm_arm_timer_set_attr(vcpu, attr);
 511                 break;
 512         default:
 513                 ret = -ENXIO;
 514                 break;
 515         }
 516
 517         return ret;
 518 }
 519
 520 int kvm_arm_vcpu_arch_get_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 521                                struct kvm_device_attr *attr)
 522 {
 523         int ret;
 524
 525         switch (attr->group) {
 526         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 527                 ret = kvm_arm_pmu_v3_get_attr(vcpu, attr);
 528                 break;
 529         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 530                 ret = kvm_arm_timer_get_attr(vcpu, attr);
 531                 break;
 532         default:
 533                 ret = -ENXIO;
 534                 break;
 535         }
 536
 537         return ret;
 538 }
 539
 540 int kvm_arm_vcpu_arch_has_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 541                                struct kvm_device_attr *attr)
 542 {
 543         int ret;
 544
 545         switch (attr->group) {
 546         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 547                 ret = kvm_arm_pmu_v3_has_attr(vcpu, attr);
 548                 break;
 549         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 550                 ret = kvm_arm_timer_has_attr(vcpu, attr);
 551                 break;
 552         default:
 553                 ret = -ENXIO;
 554                 break;
 555         }
 556
 557         return ret;
 558 }