kvm: x86: fix stale mmio cache bug
[linux-block.git] / arch / x86 / include / asm / kvm_host.h
1 /*
2  * Kernel-based Virtual Machine driver for Linux
3  *
4  * This header defines architecture specific interfaces, x86 version
5  *
6  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
7  * the COPYING file in the top-level directory.
8  *
9  */
10
11 #ifndef _ASM_X86_KVM_HOST_H
12 #define _ASM_X86_KVM_HOST_H
13
14 #include <linux/types.h>
15 #include <linux/mm.h>
16 #include <linux/mmu_notifier.h>
17 #include <linux/tracepoint.h>
18 #include <linux/cpumask.h>
19 #include <linux/irq_work.h>
20
21 #include <linux/kvm.h>
22 #include <linux/kvm_para.h>
23 #include <linux/kvm_types.h>
24 #include <linux/perf_event.h>
25 #include <linux/pvclock_gtod.h>
26 #include <linux/clocksource.h>
27
28 #include <asm/pvclock-abi.h>
29 #include <asm/desc.h>
30 #include <asm/mtrr.h>
31 #include <asm/msr-index.h>
32 #include <asm/asm.h>
33
34 #define KVM_MAX_VCPUS 255
35 #define KVM_SOFT_MAX_VCPUS 160
36 #define KVM_USER_MEM_SLOTS 125
37 /* memory slots that are not exposed to userspace */
38 #define KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS 3
39 #define KVM_MEM_SLOTS_NUM (KVM_USER_MEM_SLOTS + KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS)
40
41 #define KVM_MMIO_SIZE 16
42
43 #define KVM_PIO_PAGE_OFFSET 1
44 #define KVM_COALESCED_MMIO_PAGE_OFFSET 2
45
46 #define KVM_IRQCHIP_NUM_PINS  KVM_IOAPIC_NUM_PINS
47
48 #define CR0_RESERVED_BITS                                               \
49         (~(unsigned long)(X86_CR0_PE | X86_CR0_MP | X86_CR0_EM | X86_CR0_TS \
50                           | X86_CR0_ET | X86_CR0_NE | X86_CR0_WP | X86_CR0_AM \
51                           | X86_CR0_NW | X86_CR0_CD | X86_CR0_PG))
52
53 #define CR3_L_MODE_RESERVED_BITS 0xFFFFFF0000000000ULL
54 #define CR4_RESERVED_BITS                                               \
55         (~(unsigned long)(X86_CR4_VME | X86_CR4_PVI | X86_CR4_TSD | X86_CR4_DE\
56                           | X86_CR4_PSE | X86_CR4_PAE | X86_CR4_MCE     \
57                           | X86_CR4_PGE | X86_CR4_PCE | X86_CR4_OSFXSR | X86_CR4_PCIDE \
58                           | X86_CR4_OSXSAVE | X86_CR4_SMEP | X86_CR4_FSGSBASE \
59                           | X86_CR4_OSXMMEXCPT | X86_CR4_VMXE | X86_CR4_SMAP))
60
61 #define CR8_RESERVED_BITS (~(unsigned long)X86_CR8_TPR)
62
63
64
65 #define INVALID_PAGE (~(hpa_t)0)
66 #define VALID_PAGE(x) ((x) != INVALID_PAGE)
67
68 #define UNMAPPED_GVA (~(gpa_t)0)
69
70 /* KVM Hugepage definitions for x86 */
71 #define KVM_NR_PAGE_SIZES       3
72 #define KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x)  (((x) - 1) * 9)
73 #define KVM_HPAGE_SHIFT(x)      (PAGE_SHIFT + KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(x))
74 #define KVM_HPAGE_SIZE(x)       (1UL << KVM_HPAGE_SHIFT(x))
75 #define KVM_HPAGE_MASK(x)       (~(KVM_HPAGE_SIZE(x) - 1))
76 #define KVM_PAGES_PER_HPAGE(x)  (KVM_HPAGE_SIZE(x) / PAGE_SIZE)
77
78 static inline gfn_t gfn_to_index(gfn_t gfn, gfn_t base_gfn, int level)
79 {
80         /* KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(PT_PAGE_TABLE_LEVEL) must be 0. */
81         return (gfn >> KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(level)) -
82                 (base_gfn >> KVM_HPAGE_GFN_SHIFT(level));
83 }
84
85 #define SELECTOR_TI_MASK (1 << 2)
86 #define SELECTOR_RPL_MASK 0x03
87
88 #define IOPL_SHIFT 12
89
90 #define KVM_PERMILLE_MMU_PAGES 20
91 #define KVM_MIN_ALLOC_MMU_PAGES 64
92 #define KVM_MMU_HASH_SHIFT 10
93 #define KVM_NUM_MMU_PAGES (1 << KVM_MMU_HASH_SHIFT)
94 #define KVM_MIN_FREE_MMU_PAGES 5
95 #define KVM_REFILL_PAGES 25
96 #define KVM_MAX_CPUID_ENTRIES 80
97 #define KVM_NR_FIXED_MTRR_REGION 88
98 #define KVM_NR_VAR_MTRR 8
99
100 #define ASYNC_PF_PER_VCPU 64
101
102 enum kvm_reg {
103         VCPU_REGS_RAX = 0,
104         VCPU_REGS_RCX = 1,
105         VCPU_REGS_RDX = 2,
106         VCPU_REGS_RBX = 3,
107         VCPU_REGS_RSP = 4,
108         VCPU_REGS_RBP = 5,
109         VCPU_REGS_RSI = 6,
110         VCPU_REGS_RDI = 7,
111 #ifdef CONFIG_X86_64
112         VCPU_REGS_R8 = 8,
113         VCPU_REGS_R9 = 9,
114         VCPU_REGS_R10 = 10,
115         VCPU_REGS_R11 = 11,
116         VCPU_REGS_R12 = 12,
117         VCPU_REGS_R13 = 13,
118         VCPU_REGS_R14 = 14,
119         VCPU_REGS_R15 = 15,
120 #endif
121         VCPU_REGS_RIP,
122         NR_VCPU_REGS
123 };
124
125 enum kvm_reg_ex {
126         VCPU_EXREG_PDPTR = NR_VCPU_REGS,
127         VCPU_EXREG_CR3,
128         VCPU_EXREG_RFLAGS,
129         VCPU_EXREG_SEGMENTS,
130 };
131
132 enum {
133         VCPU_SREG_ES,
134         VCPU_SREG_CS,
135         VCPU_SREG_SS,
136         VCPU_SREG_DS,
137         VCPU_SREG_FS,
138         VCPU_SREG_GS,
139         VCPU_SREG_TR,
140         VCPU_SREG_LDTR,
141 };
142
143 #include <asm/kvm_emulate.h>
144
145 #define KVM_NR_MEM_OBJS 40
146
147 #define KVM_NR_DB_REGS  4
148
149 #define DR6_BD          (1 << 13)
150 #define DR6_BS          (1 << 14)
151 #define DR6_RTM         (1 << 16)
152 #define DR6_FIXED_1     0xfffe0ff0
153 #define DR6_INIT        0xffff0ff0
154 #define DR6_VOLATILE    0x0001e00f
155
156 #define DR7_BP_EN_MASK  0x000000ff
157 #define DR7_GE          (1 << 9)
158 #define DR7_GD          (1 << 13)
159 #define DR7_FIXED_1     0x00000400
160 #define DR7_VOLATILE    0xffff2bff
161
162 /* apic attention bits */
163 #define KVM_APIC_CHECK_VAPIC    0
164 /*
165  * The following bit is set with PV-EOI, unset on EOI.
166  * We detect PV-EOI changes by guest by comparing
167  * this bit with PV-EOI in guest memory.
168  * See the implementation in apic_update_pv_eoi.
169  */
170 #define KVM_APIC_PV_EOI_PENDING 1
171
172 /*
173  * We don't want allocation failures within the mmu code, so we preallocate
174  * enough memory for a single page fault in a cache.
175  */
176 struct kvm_mmu_memory_cache {
177         int nobjs;
178         void *objects[KVM_NR_MEM_OBJS];
179 };
180
181 /*
182  * kvm_mmu_page_role, below, is defined as:
183  *
184  *   bits 0:3 - total guest paging levels (2-4, or zero for real mode)
185  *   bits 4:7 - page table level for this shadow (1-4)
186  *   bits 8:9 - page table quadrant for 2-level guests
187  *   bit   16 - direct mapping of virtual to physical mapping at gfn
188  *              used for real mode and two-dimensional paging
189  *   bits 17:19 - common access permissions for all ptes in this shadow page
190  */
191 union kvm_mmu_page_role {
192         unsigned word;
193         struct {
194                 unsigned level:4;
195                 unsigned cr4_pae:1;
196                 unsigned quadrant:2;
197                 unsigned pad_for_nice_hex_output:6;
198                 unsigned direct:1;
199                 unsigned access:3;
200                 unsigned invalid:1;
201                 unsigned nxe:1;
202                 unsigned cr0_wp:1;
203                 unsigned smep_andnot_wp:1;
204         };
205 };
206
207 struct kvm_mmu_page {
208         struct list_head link;
209         struct hlist_node hash_link;
210
211         /*
212          * The following two entries are used to key the shadow page in the
213          * hash table.
214          */
215         gfn_t gfn;
216         union kvm_mmu_page_role role;
217
218         u64 *spt;
219         /* hold the gfn of each spte inside spt */
220         gfn_t *gfns;
221         bool unsync;
222         int root_count;          /* Currently serving as active root */
223         unsigned int unsync_children;
224         unsigned long parent_ptes;      /* Reverse mapping for parent_pte */
225
226         /* The page is obsolete if mmu_valid_gen != kvm->arch.mmu_valid_gen.  */
227         unsigned long mmu_valid_gen;
228
229         DECLARE_BITMAP(unsync_child_bitmap, 512);
230
231 #ifdef CONFIG_X86_32
232         /*
233          * Used out of the mmu-lock to avoid reading spte values while an
234          * update is in progress; see the comments in __get_spte_lockless().
235          */
236         int clear_spte_count;
237 #endif
238
239         /* Number of writes since the last time traversal visited this page.  */
240         int write_flooding_count;
241 };
242
243 struct kvm_pio_request {
244         unsigned long count;
245         int in;
246         int port;
247         int size;
248 };
249
250 /*
251  * x86 supports 3 paging modes (4-level 64-bit, 3-level 64-bit, and 2-level
252  * 32-bit).  The kvm_mmu structure abstracts the details of the current mmu
253  * mode.
254  */
255 struct kvm_mmu {
256         void (*set_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long root);
257         unsigned long (*get_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu);
258         u64 (*get_pdptr)(struct kvm_vcpu *vcpu, int index);
259         int (*page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u32 err,
260                           bool prefault);
261         void (*inject_page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu,
262                                   struct x86_exception *fault);
263         gpa_t (*gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u32 access,
264                             struct x86_exception *exception);
265         gpa_t (*translate_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access);
266         int (*sync_page)(struct kvm_vcpu *vcpu,
267                          struct kvm_mmu_page *sp);
268         void (*invlpg)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
269         void (*update_pte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp,
270                            u64 *spte, const void *pte);
271         hpa_t root_hpa;
272         int root_level;
273         int shadow_root_level;
274         union kvm_mmu_page_role base_role;
275         bool direct_map;
276
277         /*
278          * Bitmap; bit set = permission fault
279          * Byte index: page fault error code [4:1]
280          * Bit index: pte permissions in ACC_* format
281          */
282         u8 permissions[16];
283
284         u64 *pae_root;
285         u64 *lm_root;
286         u64 rsvd_bits_mask[2][4];
287         u64 bad_mt_xwr;
288
289         /*
290          * Bitmap: bit set = last pte in walk
291          * index[0:1]: level (zero-based)
292          * index[2]: pte.ps
293          */
294         u8 last_pte_bitmap;
295
296         bool nx;
297
298         u64 pdptrs[4]; /* pae */
299 };
300
301 enum pmc_type {
302         KVM_PMC_GP = 0,
303         KVM_PMC_FIXED,
304 };
305
306 struct kvm_pmc {
307         enum pmc_type type;
308         u8 idx;
309         u64 counter;
310         u64 eventsel;
311         struct perf_event *perf_event;
312         struct kvm_vcpu *vcpu;
313 };
314
315 struct kvm_pmu {
316         unsigned nr_arch_gp_counters;
317         unsigned nr_arch_fixed_counters;
318         unsigned available_event_types;
319         u64 fixed_ctr_ctrl;
320         u64 global_ctrl;
321         u64 global_status;
322         u64 global_ovf_ctrl;
323         u64 counter_bitmask[2];
324         u64 global_ctrl_mask;
325         u64 reserved_bits;
326         u8 version;
327         struct kvm_pmc gp_counters[INTEL_PMC_MAX_GENERIC];
328         struct kvm_pmc fixed_counters[INTEL_PMC_MAX_FIXED];
329         struct irq_work irq_work;
330         u64 reprogram_pmi;
331 };
332
333 enum {
334         KVM_DEBUGREG_BP_ENABLED = 1,
335         KVM_DEBUGREG_WONT_EXIT = 2,
336 };
337
338 struct kvm_vcpu_arch {
339         /*
340          * rip and regs accesses must go through
341          * kvm_{register,rip}_{read,write} functions.
342          */
343         unsigned long regs[NR_VCPU_REGS];
344         u32 regs_avail;
345         u32 regs_dirty;
346
347         unsigned long cr0;
348         unsigned long cr0_guest_owned_bits;
349         unsigned long cr2;
350         unsigned long cr3;
351         unsigned long cr4;
352         unsigned long cr4_guest_owned_bits;
353         unsigned long cr8;
354         u32 hflags;
355         u64 efer;
356         u64 apic_base;
357         struct kvm_lapic *apic;    /* kernel irqchip context */
358         unsigned long apic_attention;
359         int32_t apic_arb_prio;
360         int mp_state;
361         u64 ia32_misc_enable_msr;
362         bool tpr_access_reporting;
363
364         /*
365          * Paging state of the vcpu
366          *
367          * If the vcpu runs in guest mode with two level paging this still saves
368          * the paging mode of the l1 guest. This context is always used to
369          * handle faults.
370          */
371         struct kvm_mmu mmu;
372
373         /*
374          * Paging state of an L2 guest (used for nested npt)
375          *
376          * This context will save all necessary information to walk page tables
377          * of the an L2 guest. This context is only initialized for page table
378          * walking and not for faulting since we never handle l2 page faults on
379          * the host.
380          */
381         struct kvm_mmu nested_mmu;
382
383         /*
384          * Pointer to the mmu context currently used for
385          * gva_to_gpa translations.
386          */
387         struct kvm_mmu *walk_mmu;
388
389         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_pte_list_desc_cache;
390         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_page_cache;
391         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_page_header_cache;
392
393         struct fpu guest_fpu;
394         u64 xcr0;
395         u64 guest_supported_xcr0;
396         u32 guest_xstate_size;
397
398         struct kvm_pio_request pio;
399         void *pio_data;
400
401         u8 event_exit_inst_len;
402
403         struct kvm_queued_exception {
404                 bool pending;
405                 bool has_error_code;
406                 bool reinject;
407                 u8 nr;
408                 u32 error_code;
409         } exception;
410
411         struct kvm_queued_interrupt {
412                 bool pending;
413                 bool soft;
414                 u8 nr;
415         } interrupt;
416
417         int halt_request; /* real mode on Intel only */
418
419         int cpuid_nent;
420         struct kvm_cpuid_entry2 cpuid_entries[KVM_MAX_CPUID_ENTRIES];
421         /* emulate context */
422
423         struct x86_emulate_ctxt emulate_ctxt;
424         bool emulate_regs_need_sync_to_vcpu;
425         bool emulate_regs_need_sync_from_vcpu;
426         int (*complete_userspace_io)(struct kvm_vcpu *vcpu);
427
428         gpa_t time;
429         struct pvclock_vcpu_time_info hv_clock;
430         unsigned int hw_tsc_khz;
431         struct gfn_to_hva_cache pv_time;
432         bool pv_time_enabled;
433         /* set guest stopped flag in pvclock flags field */
434         bool pvclock_set_guest_stopped_request;
435
436         struct {
437                 u64 msr_val;
438                 u64 last_steal;
439                 u64 accum_steal;
440                 struct gfn_to_hva_cache stime;
441                 struct kvm_steal_time steal;
442         } st;
443
444         u64 last_guest_tsc;
445         u64 last_host_tsc;
446         u64 tsc_offset_adjustment;
447         u64 this_tsc_nsec;
448         u64 this_tsc_write;
449         u64 this_tsc_generation;
450         bool tsc_catchup;
451         bool tsc_always_catchup;
452         s8 virtual_tsc_shift;
453         u32 virtual_tsc_mult;
454         u32 virtual_tsc_khz;
455         s64 ia32_tsc_adjust_msr;
456
457         atomic_t nmi_queued;  /* unprocessed asynchronous NMIs */
458         unsigned nmi_pending; /* NMI queued after currently running handler */
459         bool nmi_injected;    /* Trying to inject an NMI this entry */
460
461         struct mtrr_state_type mtrr_state;
462         u64 pat;
463
464         unsigned switch_db_regs;
465         unsigned long db[KVM_NR_DB_REGS];
466         unsigned long dr6;
467         unsigned long dr7;
468         unsigned long eff_db[KVM_NR_DB_REGS];
469         unsigned long guest_debug_dr7;
470
471         u64 mcg_cap;
472         u64 mcg_status;
473         u64 mcg_ctl;
474         u64 *mce_banks;
475
476         /* Cache MMIO info */
477         u64 mmio_gva;
478         unsigned access;
479         gfn_t mmio_gfn;
480         u64 mmio_gen;
481
482         struct kvm_pmu pmu;
483
484         /* used for guest single stepping over the given code position */
485         unsigned long singlestep_rip;
486
487         /* fields used by HYPER-V emulation */
488         u64 hv_vapic;
489
490         cpumask_var_t wbinvd_dirty_mask;
491
492         unsigned long last_retry_eip;
493         unsigned long last_retry_addr;
494
495         struct {
496                 bool halted;
497                 gfn_t gfns[roundup_pow_of_two(ASYNC_PF_PER_VCPU)];
498                 struct gfn_to_hva_cache data;
499                 u64 msr_val;
500                 u32 id;
501                 bool send_user_only;
502         } apf;
503
504         /* OSVW MSRs (AMD only) */
505         struct {
506                 u64 length;
507                 u64 status;
508         } osvw;
509
510         struct {
511                 u64 msr_val;
512                 struct gfn_to_hva_cache data;
513         } pv_eoi;
514
515         /*
516          * Indicate whether the access faults on its page table in guest
517          * which is set when fix page fault and used to detect unhandeable
518          * instruction.
519          */
520         bool write_fault_to_shadow_pgtable;
521
522         /* set at EPT violation at this point */
523         unsigned long exit_qualification;
524
525         /* pv related host specific info */
526         struct {
527                 bool pv_unhalted;
528         } pv;
529 };
530
531 struct kvm_lpage_info {
532         int write_count;
533 };
534
535 struct kvm_arch_memory_slot {
536         unsigned long *rmap[KVM_NR_PAGE_SIZES];
537         struct kvm_lpage_info *lpage_info[KVM_NR_PAGE_SIZES - 1];
538 };
539
540 struct kvm_apic_map {
541         struct rcu_head rcu;
542         u8 ldr_bits;
543         /* fields bellow are used to decode ldr values in different modes */
544         u32 cid_shift, cid_mask, lid_mask;
545         struct kvm_lapic *phys_map[256];
546         /* first index is cluster id second is cpu id in a cluster */
547         struct kvm_lapic *logical_map[16][16];
548 };
549
550 struct kvm_arch {
551         unsigned int n_used_mmu_pages;
552         unsigned int n_requested_mmu_pages;
553         unsigned int n_max_mmu_pages;
554         unsigned int indirect_shadow_pages;
555         unsigned long mmu_valid_gen;
556         struct hlist_head mmu_page_hash[KVM_NUM_MMU_PAGES];
557         /*
558          * Hash table of struct kvm_mmu_page.
559          */
560         struct list_head active_mmu_pages;
561         struct list_head zapped_obsolete_pages;
562
563         struct list_head assigned_dev_head;
564         struct iommu_domain *iommu_domain;
565         bool iommu_noncoherent;
566 #define __KVM_HAVE_ARCH_NONCOHERENT_DMA
567         atomic_t noncoherent_dma_count;
568         struct kvm_pic *vpic;
569         struct kvm_ioapic *vioapic;
570         struct kvm_pit *vpit;
571         int vapics_in_nmi_mode;
572         struct mutex apic_map_lock;
573         struct kvm_apic_map *apic_map;
574
575         unsigned int tss_addr;
576         struct page *apic_access_page;
577
578         gpa_t wall_clock;
579
580         struct page *ept_identity_pagetable;
581         bool ept_identity_pagetable_done;
582         gpa_t ept_identity_map_addr;
583
584         unsigned long irq_sources_bitmap;
585         s64 kvmclock_offset;
586         raw_spinlock_t tsc_write_lock;
587         u64 last_tsc_nsec;
588         u64 last_tsc_write;
589         u32 last_tsc_khz;
590         u64 cur_tsc_nsec;
591         u64 cur_tsc_write;
592         u64 cur_tsc_offset;
593         u64 cur_tsc_generation;
594         int nr_vcpus_matched_tsc;
595
596         spinlock_t pvclock_gtod_sync_lock;
597         bool use_master_clock;
598         u64 master_kernel_ns;
599         cycle_t master_cycle_now;
600         struct delayed_work kvmclock_update_work;
601         struct delayed_work kvmclock_sync_work;
602
603         struct kvm_xen_hvm_config xen_hvm_config;
604
605         /* fields used by HYPER-V emulation */
606         u64 hv_guest_os_id;
607         u64 hv_hypercall;
608         u64 hv_tsc_page;
609
610         #ifdef CONFIG_KVM_MMU_AUDIT
611         int audit_point;
612         #endif
613 };
614
615 struct kvm_vm_stat {
616         u32 mmu_shadow_zapped;
617         u32 mmu_pte_write;
618         u32 mmu_pte_updated;
619         u32 mmu_pde_zapped;
620         u32 mmu_flooded;
621         u32 mmu_recycled;
622         u32 mmu_cache_miss;
623         u32 mmu_unsync;
624         u32 remote_tlb_flush;
625         u32 lpages;
626 };
627
628 struct kvm_vcpu_stat {
629         u32 pf_fixed;
630         u32 pf_guest;
631         u32 tlb_flush;
632         u32 invlpg;
633
634         u32 exits;
635         u32 io_exits;
636         u32 mmio_exits;
637         u32 signal_exits;
638         u32 irq_window_exits;
639         u32 nmi_window_exits;
640         u32 halt_exits;
641         u32 halt_wakeup;
642         u32 request_irq_exits;
643         u32 irq_exits;
644         u32 host_state_reload;
645         u32 efer_reload;
646         u32 fpu_reload;
647         u32 insn_emulation;
648         u32 insn_emulation_fail;
649         u32 hypercalls;
650         u32 irq_injections;
651         u32 nmi_injections;
652 };
653
654 struct x86_instruction_info;
655
656 struct msr_data {
657         bool host_initiated;
658         u32 index;
659         u64 data;
660 };
661
662 struct kvm_x86_ops {
663         int (*cpu_has_kvm_support)(void);          /* __init */
664         int (*disabled_by_bios)(void);             /* __init */
665         int (*hardware_enable)(void);
666         void (*hardware_disable)(void);
667         void (*check_processor_compatibility)(void *rtn);
668         int (*hardware_setup)(void);               /* __init */
669         void (*hardware_unsetup)(void);            /* __exit */
670         bool (*cpu_has_accelerated_tpr)(void);
671         void (*cpuid_update)(struct kvm_vcpu *vcpu);
672
673         /* Create, but do not attach this VCPU */
674         struct kvm_vcpu *(*vcpu_create)(struct kvm *kvm, unsigned id);
675         void (*vcpu_free)(struct kvm_vcpu *vcpu);
676         void (*vcpu_reset)(struct kvm_vcpu *vcpu);
677
678         void (*prepare_guest_switch)(struct kvm_vcpu *vcpu);
679         void (*vcpu_load)(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu);
680         void (*vcpu_put)(struct kvm_vcpu *vcpu);
681
682         void (*update_db_bp_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu);
683         int (*get_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 *pdata);
684         int (*set_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
685         u64 (*get_segment_base)(struct kvm_vcpu *vcpu, int seg);
686         void (*get_segment)(struct kvm_vcpu *vcpu,
687                             struct kvm_segment *var, int seg);
688         int (*get_cpl)(struct kvm_vcpu *vcpu);
689         void (*set_segment)(struct kvm_vcpu *vcpu,
690                             struct kvm_segment *var, int seg);
691         void (*get_cs_db_l_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu, int *db, int *l);
692         void (*decache_cr0_guest_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu);
693         void (*decache_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu);
694         void (*decache_cr4_guest_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu);
695         void (*set_cr0)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
696         void (*set_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
697         int (*set_cr4)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr4);
698         void (*set_efer)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 efer);
699         void (*get_idt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
700         void (*set_idt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
701         void (*get_gdt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
702         void (*set_gdt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
703         u64 (*get_dr6)(struct kvm_vcpu *vcpu);
704         void (*set_dr6)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long value);
705         void (*sync_dirty_debug_regs)(struct kvm_vcpu *vcpu);
706         void (*set_dr7)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long value);
707         void (*cache_reg)(struct kvm_vcpu *vcpu, enum kvm_reg reg);
708         unsigned long (*get_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu);
709         void (*set_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
710         void (*fpu_deactivate)(struct kvm_vcpu *vcpu);
711
712         void (*tlb_flush)(struct kvm_vcpu *vcpu);
713
714         void (*run)(struct kvm_vcpu *vcpu);
715         int (*handle_exit)(struct kvm_vcpu *vcpu);
716         void (*skip_emulated_instruction)(struct kvm_vcpu *vcpu);
717         void (*set_interrupt_shadow)(struct kvm_vcpu *vcpu, int mask);
718         u32 (*get_interrupt_shadow)(struct kvm_vcpu *vcpu);
719         void (*patch_hypercall)(struct kvm_vcpu *vcpu,
720                                 unsigned char *hypercall_addr);
721         void (*set_irq)(struct kvm_vcpu *vcpu);
722         void (*set_nmi)(struct kvm_vcpu *vcpu);
723         void (*queue_exception)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr,
724                                 bool has_error_code, u32 error_code,
725                                 bool reinject);
726         void (*cancel_injection)(struct kvm_vcpu *vcpu);
727         int (*interrupt_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
728         int (*nmi_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
729         bool (*get_nmi_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu);
730         void (*set_nmi_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool masked);
731         void (*enable_nmi_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
732         void (*enable_irq_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
733         void (*update_cr8_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu, int tpr, int irr);
734         int (*vm_has_apicv)(struct kvm *kvm);
735         void (*hwapic_irr_update)(struct kvm_vcpu *vcpu, int max_irr);
736         void (*hwapic_isr_update)(struct kvm *kvm, int isr);
737         void (*load_eoi_exitmap)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 *eoi_exit_bitmap);
738         void (*set_virtual_x2apic_mode)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool set);
739         void (*deliver_posted_interrupt)(struct kvm_vcpu *vcpu, int vector);
740         void (*sync_pir_to_irr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
741         int (*set_tss_addr)(struct kvm *kvm, unsigned int addr);
742         int (*get_tdp_level)(void);
743         u64 (*get_mt_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn, bool is_mmio);
744         int (*get_lpage_level)(void);
745         bool (*rdtscp_supported)(void);
746         bool (*invpcid_supported)(void);
747         void (*adjust_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu, s64 adjustment, bool host);
748
749         void (*set_tdp_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
750
751         void (*set_supported_cpuid)(u32 func, struct kvm_cpuid_entry2 *entry);
752
753         bool (*has_wbinvd_exit)(void);
754
755         void (*set_tsc_khz)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 user_tsc_khz, bool scale);
756         u64 (*read_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu);
757         void (*write_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 offset);
758
759         u64 (*compute_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 target_tsc);
760         u64 (*read_l1_tsc)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 host_tsc);
761
762         void (*get_exit_info)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 *info1, u64 *info2);
763
764         int (*check_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu,
765                                struct x86_instruction_info *info,
766                                enum x86_intercept_stage stage);
767         void (*handle_external_intr)(struct kvm_vcpu *vcpu);
768         bool (*mpx_supported)(void);
769
770         int (*check_nested_events)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool external_intr);
771
772         void (*sched_in)(struct kvm_vcpu *kvm, int cpu);
773 };
774
775 struct kvm_arch_async_pf {
776         u32 token;
777         gfn_t gfn;
778         unsigned long cr3;
779         bool direct_map;
780 };
781
782 extern struct kvm_x86_ops *kvm_x86_ops;
783
784 static inline void adjust_tsc_offset_guest(struct kvm_vcpu *vcpu,
785                                            s64 adjustment)
786 {
787         kvm_x86_ops->adjust_tsc_offset(vcpu, adjustment, false);
788 }
789
790 static inline void adjust_tsc_offset_host(struct kvm_vcpu *vcpu, s64 adjustment)
791 {
792         kvm_x86_ops->adjust_tsc_offset(vcpu, adjustment, true);
793 }
794
795 int kvm_mmu_module_init(void);
796 void kvm_mmu_module_exit(void);
797
798 void kvm_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
799 int kvm_mmu_create(struct kvm_vcpu *vcpu);
800 void kvm_mmu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu);
801 void kvm_mmu_set_mask_ptes(u64 user_mask, u64 accessed_mask,
802                 u64 dirty_mask, u64 nx_mask, u64 x_mask);
803
804 void kvm_mmu_reset_context(struct kvm_vcpu *vcpu);
805 void kvm_mmu_slot_remove_write_access(struct kvm *kvm, int slot);
806 void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
807                                      struct kvm_memory_slot *slot,
808                                      gfn_t gfn_offset, unsigned long mask);
809 void kvm_mmu_zap_all(struct kvm *kvm);
810 void kvm_mmu_invalidate_mmio_sptes(struct kvm *kvm);
811 unsigned int kvm_mmu_calculate_mmu_pages(struct kvm *kvm);
812 void kvm_mmu_change_mmu_pages(struct kvm *kvm, unsigned int kvm_nr_mmu_pages);
813
814 int load_pdptrs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu, unsigned long cr3);
815
816 int emulator_write_phys(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa,
817                           const void *val, int bytes);
818 u8 kvm_get_guest_memory_type(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
819
820 extern bool tdp_enabled;
821
822 u64 vcpu_tsc_khz(struct kvm_vcpu *vcpu);
823
824 /* control of guest tsc rate supported? */
825 extern bool kvm_has_tsc_control;
826 /* minimum supported tsc_khz for guests */
827 extern u32  kvm_min_guest_tsc_khz;
828 /* maximum supported tsc_khz for guests */
829 extern u32  kvm_max_guest_tsc_khz;
830
831 enum emulation_result {
832         EMULATE_DONE,         /* no further processing */
833         EMULATE_USER_EXIT,    /* kvm_run ready for userspace exit */
834         EMULATE_FAIL,         /* can't emulate this instruction */
835 };
836
837 #define EMULTYPE_NO_DECODE          (1 << 0)
838 #define EMULTYPE_TRAP_UD            (1 << 1)
839 #define EMULTYPE_SKIP               (1 << 2)
840 #define EMULTYPE_RETRY              (1 << 3)
841 #define EMULTYPE_NO_REEXECUTE       (1 << 4)
842 int x86_emulate_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr2,
843                             int emulation_type, void *insn, int insn_len);
844
845 static inline int emulate_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu,
846                         int emulation_type)
847 {
848         return x86_emulate_instruction(vcpu, 0, emulation_type, NULL, 0);
849 }
850
851 void kvm_enable_efer_bits(u64);
852 bool kvm_valid_efer(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 efer);
853 int kvm_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 *data);
854 int kvm_set_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
855
856 struct x86_emulate_ctxt;
857
858 int kvm_fast_pio_out(struct kvm_vcpu *vcpu, int size, unsigned short port);
859 void kvm_emulate_cpuid(struct kvm_vcpu *vcpu);
860 int kvm_emulate_halt(struct kvm_vcpu *vcpu);
861 int kvm_emulate_wbinvd(struct kvm_vcpu *vcpu);
862
863 void kvm_get_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_segment *var, int seg);
864 int kvm_load_segment_descriptor(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 selector, int seg);
865 void kvm_vcpu_deliver_sipi_vector(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned int vector);
866
867 int kvm_task_switch(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 tss_selector, int idt_index,
868                     int reason, bool has_error_code, u32 error_code);
869
870 int kvm_set_cr0(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
871 int kvm_set_cr3(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
872 int kvm_set_cr4(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr4);
873 int kvm_set_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr8);
874 int kvm_set_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr, unsigned long val);
875 int kvm_get_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr, unsigned long *val);
876 unsigned long kvm_get_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu);
877 void kvm_lmsw(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long msw);
878 void kvm_get_cs_db_l_bits(struct kvm_vcpu *vcpu, int *db, int *l);
879 int kvm_set_xcr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 index, u64 xcr);
880
881 int kvm_get_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr, u64 *pdata);
882 int kvm_set_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr);
883
884 unsigned long kvm_get_rflags(struct kvm_vcpu *vcpu);
885 void kvm_set_rflags(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
886 bool kvm_rdpmc(struct kvm_vcpu *vcpu);
887
888 void kvm_queue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr);
889 void kvm_queue_exception_e(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, u32 error_code);
890 void kvm_requeue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr);
891 void kvm_requeue_exception_e(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, u32 error_code);
892 void kvm_inject_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct x86_exception *fault);
893 int kvm_read_guest_page_mmu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
894                             gfn_t gfn, void *data, int offset, int len,
895                             u32 access);
896 void kvm_propagate_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct x86_exception *fault);
897 bool kvm_require_cpl(struct kvm_vcpu *vcpu, int required_cpl);
898
899 static inline int __kvm_irq_line_state(unsigned long *irq_state,
900                                        int irq_source_id, int level)
901 {
902         /* Logical OR for level trig interrupt */
903         if (level)
904                 __set_bit(irq_source_id, irq_state);
905         else
906                 __clear_bit(irq_source_id, irq_state);
907
908         return !!(*irq_state);
909 }
910
911 int kvm_pic_set_irq(struct kvm_pic *pic, int irq, int irq_source_id, int level);
912 void kvm_pic_clear_all(struct kvm_pic *pic, int irq_source_id);
913
914 void kvm_inject_nmi(struct kvm_vcpu *vcpu);
915
916 int fx_init(struct kvm_vcpu *vcpu);
917
918 void kvm_mmu_flush_tlb(struct kvm_vcpu *vcpu);
919 void kvm_mmu_pte_write(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa,
920                        const u8 *new, int bytes);
921 int kvm_mmu_unprotect_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
922 int kvm_mmu_unprotect_page_virt(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
923 void __kvm_mmu_free_some_pages(struct kvm_vcpu *vcpu);
924 int kvm_mmu_load(struct kvm_vcpu *vcpu);
925 void kvm_mmu_unload(struct kvm_vcpu *vcpu);
926 void kvm_mmu_sync_roots(struct kvm_vcpu *vcpu);
927 gpa_t translate_nested_gpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access);
928 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_read(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
929                               struct x86_exception *exception);
930 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_fetch(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
931                                struct x86_exception *exception);
932 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_write(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
933                                struct x86_exception *exception);
934 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_system(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
935                                 struct x86_exception *exception);
936
937 int kvm_emulate_hypercall(struct kvm_vcpu *vcpu);
938
939 int kvm_mmu_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u32 error_code,
940                        void *insn, int insn_len);
941 void kvm_mmu_invlpg(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
942 void kvm_mmu_new_cr3(struct kvm_vcpu *vcpu);
943
944 void kvm_enable_tdp(void);
945 void kvm_disable_tdp(void);
946
947 static inline gpa_t translate_gpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access)
948 {
949         return gpa;
950 }
951
952 static inline struct kvm_mmu_page *page_header(hpa_t shadow_page)
953 {
954         struct page *page = pfn_to_page(shadow_page >> PAGE_SHIFT);
955
956         return (struct kvm_mmu_page *)page_private(page);
957 }
958
959 static inline u16 kvm_read_ldt(void)
960 {
961         u16 ldt;
962         asm("sldt %0" : "=g"(ldt));
963         return ldt;
964 }
965
966 static inline void kvm_load_ldt(u16 sel)
967 {
968         asm("lldt %0" : : "rm"(sel));
969 }
970
971 #ifdef CONFIG_X86_64
972 static inline unsigned long read_msr(unsigned long msr)
973 {
974         u64 value;
975
976         rdmsrl(msr, value);
977         return value;
978 }
979 #endif
980
981 static inline u32 get_rdx_init_val(void)
982 {
983         return 0x600; /* P6 family */
984 }
985
986 static inline void kvm_inject_gp(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 error_code)
987 {
988         kvm_queue_exception_e(vcpu, GP_VECTOR, error_code);
989 }
990
991 #define TSS_IOPB_BASE_OFFSET 0x66
992 #define TSS_BASE_SIZE 0x68
993 #define TSS_IOPB_SIZE (65536 / 8)
994 #define TSS_REDIRECTION_SIZE (256 / 8)
995 #define RMODE_TSS_SIZE                                                  \
996         (TSS_BASE_SIZE + TSS_REDIRECTION_SIZE + TSS_IOPB_SIZE + 1)
997
998 enum {
999         TASK_SWITCH_CALL = 0,
1000         TASK_SWITCH_IRET = 1,
1001         TASK_SWITCH_JMP = 2,
1002         TASK_SWITCH_GATE = 3,
1003 };
1004
1005 #define HF_GIF_MASK             (1 << 0)
1006 #define HF_HIF_MASK             (1 << 1)
1007 #define HF_VINTR_MASK           (1 << 2)
1008 #define HF_NMI_MASK             (1 << 3)
1009 #define HF_IRET_MASK            (1 << 4)
1010 #define HF_GUEST_MASK           (1 << 5) /* VCPU is in guest-mode */
1011
1012 /*
1013  * Hardware virtualization extension instructions may fault if a
1014  * reboot turns off virtualization while processes are running.
1015  * Trap the fault and ignore the instruction if that happens.
1016  */
1017 asmlinkage void kvm_spurious_fault(void);
1018
1019 #define ____kvm_handle_fault_on_reboot(insn, cleanup_insn)      \
1020         "666: " insn "\n\t" \
1021         "668: \n\t"                           \
1022         ".pushsection .fixup, \"ax\" \n" \
1023         "667: \n\t" \
1024         cleanup_insn "\n\t"                   \
1025         "cmpb $0, kvm_rebooting \n\t"         \
1026         "jne 668b \n\t"                       \
1027         __ASM_SIZE(push) " $666b \n\t"        \
1028         "call kvm_spurious_fault \n\t"        \
1029         ".popsection \n\t" \
1030         _ASM_EXTABLE(666b, 667b)
1031
1032 #define __kvm_handle_fault_on_reboot(insn)              \
1033         ____kvm_handle_fault_on_reboot(insn, "")
1034
1035 #define KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
1036 int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
1037 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end);
1038 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
1039 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
1040 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte);
1041 int cpuid_maxphyaddr(struct kvm_vcpu *vcpu);
1042 int kvm_cpu_has_injectable_intr(struct kvm_vcpu *v);
1043 int kvm_cpu_has_interrupt(struct kvm_vcpu *vcpu);
1044 int kvm_arch_interrupt_allowed(struct kvm_vcpu *vcpu);
1045 int kvm_cpu_get_interrupt(struct kvm_vcpu *v);
1046 void kvm_vcpu_reset(struct kvm_vcpu *vcpu);
1047
1048 void kvm_define_shared_msr(unsigned index, u32 msr);
1049 void kvm_set_shared_msr(unsigned index, u64 val, u64 mask);
1050
1051 bool kvm_is_linear_rip(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long linear_rip);
1052
1053 void kvm_arch_async_page_not_present(struct kvm_vcpu *vcpu,
1054                                      struct kvm_async_pf *work);
1055 void kvm_arch_async_page_present(struct kvm_vcpu *vcpu,
1056                                  struct kvm_async_pf *work);
1057 void kvm_arch_async_page_ready(struct kvm_vcpu *vcpu,
1058                                struct kvm_async_pf *work);
1059 bool kvm_arch_can_inject_async_page_present(struct kvm_vcpu *vcpu);
1060 extern bool kvm_find_async_pf_gfn(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1061
1062 void kvm_complete_insn_gp(struct kvm_vcpu *vcpu, int err);
1063
1064 int kvm_is_in_guest(void);
1065
1066 void kvm_pmu_init(struct kvm_vcpu *vcpu);
1067 void kvm_pmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
1068 void kvm_pmu_reset(struct kvm_vcpu *vcpu);
1069 void kvm_pmu_cpuid_update(struct kvm_vcpu *vcpu);
1070 bool kvm_pmu_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr);
1071 int kvm_pmu_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr, u64 *data);
1072 int kvm_pmu_set_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, struct msr_data *msr_info);
1073 int kvm_pmu_check_pmc(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned pmc);
1074 int kvm_pmu_read_pmc(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned pmc, u64 *data);
1075 void kvm_handle_pmu_event(struct kvm_vcpu *vcpu);
1076 void kvm_deliver_pmi(struct kvm_vcpu *vcpu);
1077
1078 #endif /* _ASM_X86_KVM_HOST_H */