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) & PSR_AA32_MODE_MASK;
 168                 switch (mode) {
 169                 case PSR_AA32_MODE_USR:
 170                         if (!system_supports_32bit_el0())
 171                                 return -EINVAL;
 172                         break;
 173                 case PSR_AA32_MODE_FIQ:
 174                 case PSR_AA32_MODE_IRQ:
 175                 case PSR_AA32_MODE_SVC:
 176                 case PSR_AA32_MODE_ABT:
 177                 case PSR_AA32_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
 195         if (*vcpu_cpsr(vcpu) & PSR_MODE32_BIT) {
 196                 int i;
 197
 198                 for (i = 0; i < 16; i++)
 199                         *vcpu_reg32(vcpu, i) = (u32)*vcpu_reg32(vcpu, i);
 200         }
 201 out:
 202         return err;
 203 }
 204
 205 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs)
 206 {
 207         return -EINVAL;
 208 }
 209
 210 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs)
 211 {
 212         return -EINVAL;
 213 }
 214
 215 static int kvm_arm_copy_core_reg_indices(u64 __user *uindices)
 216 {
 217         unsigned int i;
 218         int n = 0;
 219
 220         for (i = 0; i < sizeof(struct kvm_regs) / sizeof(__u32); i++) {
 221                 u64 reg = KVM_REG_ARM64 | KVM_REG_ARM_CORE | i;
 222                 int size = core_reg_size_from_offset(i);
 223
 224                 if (size < 0)
 225                         continue;
 226
 227                 switch (size) {
 228                 case sizeof(__u32):
 229                         reg |= KVM_REG_SIZE_U32;
 230                         break;
 231
 232                 case sizeof(__u64):
 233                         reg |= KVM_REG_SIZE_U64;
 234                         break;
 235
 236                 case sizeof(__uint128_t):
 237                         reg |= KVM_REG_SIZE_U128;
 238                         break;
 239
 240                 default:
 241                         WARN_ON(1);
 242                         continue;
 243                 }
 244
 245                 if (uindices) {
 246                         if (put_user(reg, uindices))
 247                                 return -EFAULT;
 248                         uindices++;
 249                 }
 250
 251                 n++;
 252         }
 253
 254         return n;
 255 }
 256
 257 static unsigned long num_core_regs(void)
 258 {
 259         return kvm_arm_copy_core_reg_indices(NULL);
 260 }
 261
 262 /**
 263  * ARM64 versions of the TIMER registers, always available on arm64
 264  */
 265
 266 #define NUM_TIMER_REGS 3
 267
 268 static bool is_timer_reg(u64 index)
 269 {
 270         switch (index) {
 271         case KVM_REG_ARM_TIMER_CTL:
 272         case KVM_REG_ARM_TIMER_CNT:
 273         case KVM_REG_ARM_TIMER_CVAL:
 274                 return true;
 275         }
 276         return false;
 277 }
 278
 279 static int copy_timer_indices(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 __user *uindices)
 280 {
 281         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CTL, uindices))
 282                 return -EFAULT;
 283         uindices++;
 284         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CNT, uindices))
 285                 return -EFAULT;
 286         uindices++;
 287         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CVAL, uindices))
 288                 return -EFAULT;
 289
 290         return 0;
 291 }
 292
 293 static int set_timer_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 294 {
 295         void __user *uaddr = (void __user *)(long)reg->addr;
 296         u64 val;
 297         int ret;
 298
 299         ret = copy_from_user(&val, uaddr, KVM_REG_SIZE(reg->id));
 300         if (ret != 0)
 301                 return -EFAULT;
 302
 303         return kvm_arm_timer_set_reg(vcpu, reg->id, val);
 304 }
 305
 306 static int get_timer_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 307 {
 308         void __user *uaddr = (void __user *)(long)reg->addr;
 309         u64 val;
 310
 311         val = kvm_arm_timer_get_reg(vcpu, reg->id);
 312         return copy_to_user(uaddr, &val, KVM_REG_SIZE(reg->id)) ? -EFAULT : 0;
 313 }
 314
 315 /**
 316  * kvm_arm_num_regs - how many registers do we present via KVM_GET_ONE_REG
 317  *
 318  * This is for all registers.
 319  */
 320 unsigned long kvm_arm_num_regs(struct kvm_vcpu *vcpu)
 321 {
 322         return num_core_regs() + kvm_arm_num_sys_reg_descs(vcpu)
 323                 + kvm_arm_get_fw_num_regs(vcpu) + NUM_TIMER_REGS;
 324 }
 325
 326 /**
 327  * kvm_arm_copy_reg_indices - get indices of all registers.
 328  *
 329  * We do core registers right here, then we append system regs.
 330  */
 331 int kvm_arm_copy_reg_indices(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 __user *uindices)
 332 {
 333         int ret;
 334
 335         ret = kvm_arm_copy_core_reg_indices(uindices);
 336         if (ret < 0)
 337                 return ret;
 338         uindices += ret;
 339
 340         ret = kvm_arm_copy_fw_reg_indices(vcpu, uindices);
 341         if (ret < 0)
 342                 return ret;
 343         uindices += kvm_arm_get_fw_num_regs(vcpu);
 344
 345         ret = copy_timer_indices(vcpu, uindices);
 346         if (ret < 0)
 347                 return ret;
 348         uindices += NUM_TIMER_REGS;
 349
 350         return kvm_arm_copy_sys_reg_indices(vcpu, uindices);
 351 }
 352
 353 int kvm_arm_get_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 354 {
 355         /* We currently use nothing arch-specific in upper 32 bits */
 356         if ((reg->id & ~KVM_REG_SIZE_MASK) >> 32 != KVM_REG_ARM64 >> 32)
 357                 return -EINVAL;
 358
 359         /* Register group 16 means we want a core register. */
 360         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_CORE)
 361                 return get_core_reg(vcpu, reg);
 362
 363         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_FW)
 364                 return kvm_arm_get_fw_reg(vcpu, reg);
 365
 366         if (is_timer_reg(reg->id))
 367                 return get_timer_reg(vcpu, reg);
 368
 369         return kvm_arm_sys_reg_get_reg(vcpu, reg);
 370 }
 371
 372 int kvm_arm_set_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 373 {
 374         /* We currently use nothing arch-specific in upper 32 bits */
 375         if ((reg->id & ~KVM_REG_SIZE_MASK) >> 32 != KVM_REG_ARM64 >> 32)
 376                 return -EINVAL;
 377
 378         /* Register group 16 means we set a core register. */
 379         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_CORE)
 380                 return set_core_reg(vcpu, reg);
 381
 382         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_FW)
 383                 return kvm_arm_set_fw_reg(vcpu, reg);
 384
 385         if (is_timer_reg(reg->id))
 386                 return set_timer_reg(vcpu, reg);
 387
 388         return kvm_arm_sys_reg_set_reg(vcpu, reg);
 389 }
 390
 391 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
 392                                   struct kvm_sregs *sregs)
 393 {
 394         return -EINVAL;
 395 }
 396
 397 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
 398                                   struct kvm_sregs *sregs)
 399 {
 400         return -EINVAL;
 401 }
 402
 403 int __kvm_arm_vcpu_get_events(struct kvm_vcpu *vcpu,
 404                               struct kvm_vcpu_events *events)
 405 {
 406         events->exception.serror_pending = !!(vcpu->arch.hcr_el2 & HCR_VSE);
 407         events->exception.serror_has_esr = cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_RAS_EXTN);
 408
 409         if (events->exception.serror_pending && events->exception.serror_has_esr)
 410                 events->exception.serror_esr = vcpu_get_vsesr(vcpu);
 411
 412         return 0;
 413 }
 414
 415 int __kvm_arm_vcpu_set_events(struct kvm_vcpu *vcpu,
 416                               struct kvm_vcpu_events *events)
 417 {
 418         bool serror_pending = events->exception.serror_pending;
 419         bool has_esr = events->exception.serror_has_esr;
 420
 421         if (serror_pending && has_esr) {
 422                 if (!cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_RAS_EXTN))
 423                         return -EINVAL;
 424
 425                 if (!((events->exception.serror_esr) & ~ESR_ELx_ISS_MASK))
 426                         kvm_set_sei_esr(vcpu, events->exception.serror_esr);
 427                 else
 428                         return -EINVAL;
 429         } else if (serror_pending) {
 430                 kvm_inject_vabt(vcpu);
 431         }
 432
 433         return 0;
 434 }
 435
 436 int __attribute_const__ kvm_target_cpu(void)
 437 {
 438         unsigned long implementor = read_cpuid_implementor();
 439         unsigned long part_number = read_cpuid_part_number();
 440
 441         switch (implementor) {
 442         case ARM_CPU_IMP_ARM:
 443                 switch (part_number) {
 444                 case ARM_CPU_PART_AEM_V8:
 445                         return KVM_ARM_TARGET_AEM_V8;
 446                 case ARM_CPU_PART_FOUNDATION:
 447                         return KVM_ARM_TARGET_FOUNDATION_V8;
 448                 case ARM_CPU_PART_CORTEX_A53:
 449                         return KVM_ARM_TARGET_CORTEX_A53;
 450                 case ARM_CPU_PART_CORTEX_A57:
 451                         return KVM_ARM_TARGET_CORTEX_A57;
 452                 };
 453                 break;
 454         case ARM_CPU_IMP_APM:
 455                 switch (part_number) {
 456                 case APM_CPU_PART_POTENZA:
 457                         return KVM_ARM_TARGET_XGENE_POTENZA;
 458                 };
 459                 break;
 460         };
 461
 462         /* Return a default generic target */
 463         return KVM_ARM_TARGET_GENERIC_V8;
 464 }
 465
 466 int kvm_vcpu_preferred_target(struct kvm_vcpu_init *init)
 467 {
 468         int target = kvm_target_cpu();
 469
 470         if (target < 0)
 471                 return -ENODEV;
 472
 473         memset(init, 0, sizeof(*init));
 474
 475         /*
 476          * For now, we don't return any features.
 477          * In future, we might use features to return target
 478          * specific features available for the preferred
 479          * target type.
 480          */
 481         init->target = (__u32)target;
 482
 483         return 0;
 484 }
 485
 486 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu)
 487 {
 488         return -EINVAL;
 489 }
 490
 491 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu)
 492 {
 493         return -EINVAL;
 494 }
 495
 496 int kvm_arch_vcpu_ioctl_translate(struct kvm_vcpu *vcpu,
 497                                   struct kvm_translation *tr)
 498 {
 499         return -EINVAL;
 500 }
 501
 502 #define KVM_GUESTDBG_VALID_MASK (KVM_GUESTDBG_ENABLE |    \
 503                             KVM_GUESTDBG_USE_SW_BP | \
 504                             KVM_GUESTDBG_USE_HW | \
 505                             KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP)
 506
 507 /**
 508  * kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug - set up guest debugging
 509  * @kvm:        pointer to the KVM struct
 510  * @kvm_guest_debug: the ioctl data buffer
 511  *
 512  * This sets up and enables the VM for guest debugging. Userspace
 513  * passes in a control flag to enable different debug types and
 514  * potentially other architecture specific information in the rest of
 515  * the structure.
 516  */
 517 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug(struct kvm_vcpu *vcpu,
 518                                         struct kvm_guest_debug *dbg)
 519 {
 520         int ret = 0;
 521
 522         trace_kvm_set_guest_debug(vcpu, dbg->control);
 523
 524         if (dbg->control & ~KVM_GUESTDBG_VALID_MASK) {
 525                 ret = -EINVAL;
 526                 goto out;
 527         }
 528
 529         if (dbg->control & KVM_GUESTDBG_ENABLE) {
 530                 vcpu->guest_debug = dbg->control;
 531
 532                 /* Hardware assisted Break and Watch points */
 533                 if (vcpu->guest_debug & KVM_GUESTDBG_USE_HW) {
 534                         vcpu->arch.external_debug_state = dbg->arch;
 535                 }
 536
 537         } else {
 538                 /* If not enabled clear all flags */
 539                 vcpu->guest_debug = 0;
 540         }
 541
 542 out:
 543         return ret;
 544 }
 545
 546 int kvm_arm_vcpu_arch_set_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 547                                struct kvm_device_attr *attr)
 548 {
 549         int ret;
 550
 551         switch (attr->group) {
 552         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 553                 ret = kvm_arm_pmu_v3_set_attr(vcpu, attr);
 554                 break;
 555         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 556                 ret = kvm_arm_timer_set_attr(vcpu, attr);
 557                 break;
 558         default:
 559                 ret = -ENXIO;
 560                 break;
 561         }
 562
 563         return ret;
 564 }
 565
 566 int kvm_arm_vcpu_arch_get_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 567                                struct kvm_device_attr *attr)
 568 {
 569         int ret;
 570
 571         switch (attr->group) {
 572         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 573                 ret = kvm_arm_pmu_v3_get_attr(vcpu, attr);
 574                 break;
 575         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 576                 ret = kvm_arm_timer_get_attr(vcpu, attr);
 577                 break;
 578         default:
 579                 ret = -ENXIO;
 580                 break;
 581         }
 582
 583         return ret;
 584 }
 585
 586 int kvm_arm_vcpu_arch_has_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 587                                struct kvm_device_attr *attr)
 588 {
 589         int ret;
 590
 591         switch (attr->group) {
 592         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 593                 ret = kvm_arm_pmu_v3_has_attr(vcpu, attr);
 594                 break;
 595         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 596                 ret = kvm_arm_timer_has_attr(vcpu, attr);
 597                 break;
 598         default:
 599                 ret = -ENXIO;
 600                 break;
 601         }
 602
 603         return ret;
 604 }