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
  26 #include <asm/pvclock-abi.h>
  27 #include <asm/desc.h>
  28 #include <asm/mtrr.h>
  29 #include <asm/msr-index.h>
  30 #include <asm/asm.h>
  31
  32 #define KVM_MAX_VCPUS 254
  33 #define KVM_SOFT_MAX_VCPUS 160
  34 #define KVM_MEMORY_SLOTS 32
  35 /* memory slots that does not exposed to userspace */
  36 #define KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS 4
  37 #define KVM_MEM_SLOTS_NUM (KVM_MEMORY_SLOTS + KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS)
  38
  39 #define KVM_MMIO_SIZE 16
  40
  41 #define KVM_PIO_PAGE_OFFSET 1
  42 #define KVM_COALESCED_MMIO_PAGE_OFFSET 2
  43
  44 #define CR0_RESERVED_BITS                                               \
  45         (~(unsigned long)(X86_CR0_PE | X86_CR0_MP | X86_CR0_EM | X86_CR0_TS \
  46                           | X86_CR0_ET | X86_CR0_NE | X86_CR0_WP | X86_CR0_AM \
  47                           | X86_CR0_NW | X86_CR0_CD | X86_CR0_PG))
  48
  49 #define CR3_PAE_RESERVED_BITS ((X86_CR3_PWT | X86_CR3_PCD) - 1)
  50 #define CR3_NONPAE_RESERVED_BITS ((PAGE_SIZE-1) & ~(X86_CR3_PWT | X86_CR3_PCD))
  51 #define CR3_PCID_ENABLED_RESERVED_BITS 0xFFFFFF0000000000ULL
  52 #define CR3_L_MODE_RESERVED_BITS (CR3_NONPAE_RESERVED_BITS |    \
  53                                   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_RDWRGSFS \
  59                           | X86_CR4_OSXMMEXCPT | X86_CR4_VMXE))
  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 #define DE_VECTOR 0
  79 #define DB_VECTOR 1
  80 #define BP_VECTOR 3
  81 #define OF_VECTOR 4
  82 #define BR_VECTOR 5
  83 #define UD_VECTOR 6
  84 #define NM_VECTOR 7
  85 #define DF_VECTOR 8
  86 #define TS_VECTOR 10
  87 #define NP_VECTOR 11
  88 #define SS_VECTOR 12
  89 #define GP_VECTOR 13
  90 #define PF_VECTOR 14
  91 #define MF_VECTOR 16
  92 #define MC_VECTOR 18
  93
  94 #define SELECTOR_TI_MASK (1 << 2)
  95 #define SELECTOR_RPL_MASK 0x03
  96
  97 #define IOPL_SHIFT 12
  98
  99 #define KVM_PERMILLE_MMU_PAGES 20
 100 #define KVM_MIN_ALLOC_MMU_PAGES 64
 101 #define KVM_MMU_HASH_SHIFT 10
 102 #define KVM_NUM_MMU_PAGES (1 << KVM_MMU_HASH_SHIFT)
 103 #define KVM_MIN_FREE_MMU_PAGES 5
 104 #define KVM_REFILL_PAGES 25
 105 #define KVM_MAX_CPUID_ENTRIES 80
 106 #define KVM_NR_FIXED_MTRR_REGION 88
 107 #define KVM_NR_VAR_MTRR 8
 108
 109 #define ASYNC_PF_PER_VCPU 64
 110
 111 extern raw_spinlock_t kvm_lock;
 112 extern struct list_head vm_list;
 113
 114 struct kvm_vcpu;
 115 struct kvm;
 116 struct kvm_async_pf;
 117
 118 enum kvm_reg {
 119         VCPU_REGS_RAX = 0,
 120         VCPU_REGS_RCX = 1,
 121         VCPU_REGS_RDX = 2,
 122         VCPU_REGS_RBX = 3,
 123         VCPU_REGS_RSP = 4,
 124         VCPU_REGS_RBP = 5,
 125         VCPU_REGS_RSI = 6,
 126         VCPU_REGS_RDI = 7,
 127 #ifdef CONFIG_X86_64
 128         VCPU_REGS_R8 = 8,
 129         VCPU_REGS_R9 = 9,
 130         VCPU_REGS_R10 = 10,
 131         VCPU_REGS_R11 = 11,
 132         VCPU_REGS_R12 = 12,
 133         VCPU_REGS_R13 = 13,
 134         VCPU_REGS_R14 = 14,
 135         VCPU_REGS_R15 = 15,
 136 #endif
 137         VCPU_REGS_RIP,
 138         NR_VCPU_REGS
 139 };
 140
 141 enum kvm_reg_ex {
 142         VCPU_EXREG_PDPTR = NR_VCPU_REGS,
 143         VCPU_EXREG_CR3,
 144         VCPU_EXREG_RFLAGS,
 145         VCPU_EXREG_CPL,
 146         VCPU_EXREG_SEGMENTS,
 147 };
 148
 149 enum {
 150         VCPU_SREG_ES,
 151         VCPU_SREG_CS,
 152         VCPU_SREG_SS,
 153         VCPU_SREG_DS,
 154         VCPU_SREG_FS,
 155         VCPU_SREG_GS,
 156         VCPU_SREG_TR,
 157         VCPU_SREG_LDTR,
 158 };
 159
 160 #include <asm/kvm_emulate.h>
 161
 162 #define KVM_NR_MEM_OBJS 40
 163
 164 #define KVM_NR_DB_REGS  4
 165
 166 #define DR6_BD          (1 << 13)
 167 #define DR6_BS          (1 << 14)
 168 #define DR6_FIXED_1     0xffff0ff0
 169 #define DR6_VOLATILE    0x0000e00f
 170
 171 #define DR7_BP_EN_MASK  0x000000ff
 172 #define DR7_GE          (1 << 9)
 173 #define DR7_GD          (1 << 13)
 174 #define DR7_FIXED_1     0x00000400
 175 #define DR7_VOLATILE    0xffff23ff
 176
 177 /* apic attention bits */
 178 #define KVM_APIC_CHECK_VAPIC    0
 179 /*
 180  * The following bit is set with PV-EOI, unset on EOI.
 181  * We detect PV-EOI changes by guest by comparing
 182  * this bit with PV-EOI in guest memory.
 183  * See the implementation in apic_update_pv_eoi.
 184  */
 185 #define KVM_APIC_PV_EOI_PENDING 1
 186
 187 /*
 188  * We don't want allocation failures within the mmu code, so we preallocate
 189  * enough memory for a single page fault in a cache.
 190  */
 191 struct kvm_mmu_memory_cache {
 192         int nobjs;
 193         void *objects[KVM_NR_MEM_OBJS];
 194 };
 195
 196 /*
 197  * kvm_mmu_page_role, below, is defined as:
 198  *
 199  *   bits 0:3 - total guest paging levels (2-4, or zero for real mode)
 200  *   bits 4:7 - page table level for this shadow (1-4)
 201  *   bits 8:9 - page table quadrant for 2-level guests
 202  *   bit   16 - direct mapping of virtual to physical mapping at gfn
 203  *              used for real mode and two-dimensional paging
 204  *   bits 17:19 - common access permissions for all ptes in this shadow page
 205  */
 206 union kvm_mmu_page_role {
 207         unsigned word;
 208         struct {
 209                 unsigned level:4;
 210                 unsigned cr4_pae:1;
 211                 unsigned quadrant:2;
 212                 unsigned pad_for_nice_hex_output:6;
 213                 unsigned direct:1;
 214                 unsigned access:3;
 215                 unsigned invalid:1;
 216                 unsigned nxe:1;
 217                 unsigned cr0_wp:1;
 218                 unsigned smep_andnot_wp:1;
 219         };
 220 };
 221
 222 struct kvm_mmu_page {
 223         struct list_head link;
 224         struct hlist_node hash_link;
 225
 226         /*
 227          * The following two entries are used to key the shadow page in the
 228          * hash table.
 229          */
 230         gfn_t gfn;
 231         union kvm_mmu_page_role role;
 232
 233         u64 *spt;
 234         /* hold the gfn of each spte inside spt */
 235         gfn_t *gfns;
 236         /*
 237          * One bit set per slot which has memory
 238          * in this shadow page.
 239          */
 240         DECLARE_BITMAP(slot_bitmap, KVM_MEM_SLOTS_NUM);
 241         bool unsync;
 242         int root_count;          /* Currently serving as active root */
 243         unsigned int unsync_children;
 244         unsigned long parent_ptes;      /* Reverse mapping for parent_pte */
 245         DECLARE_BITMAP(unsync_child_bitmap, 512);
 246
 247 #ifdef CONFIG_X86_32
 248         int clear_spte_count;
 249 #endif
 250
 251         int write_flooding_count;
 252 };
 253
 254 struct kvm_pio_request {
 255         unsigned long count;
 256         int in;
 257         int port;
 258         int size;
 259 };
 260
 261 /*
 262  * x86 supports 3 paging modes (4-level 64-bit, 3-level 64-bit, and 2-level
 263  * 32-bit).  The kvm_mmu structure abstracts the details of the current mmu
 264  * mode.
 265  */
 266 struct kvm_mmu {
 267         void (*new_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 268         void (*set_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long root);
 269         unsigned long (*get_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 270         u64 (*get_pdptr)(struct kvm_vcpu *vcpu, int index);
 271         int (*page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u32 err,
 272                           bool prefault);
 273         void (*inject_page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 274                                   struct x86_exception *fault);
 275         void (*free)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 276         gpa_t (*gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u32 access,
 277                             struct x86_exception *exception);
 278         gpa_t (*translate_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access);
 279         int (*sync_page)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 280                          struct kvm_mmu_page *sp);
 281         void (*invlpg)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
 282         void (*update_pte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *sp,
 283                            u64 *spte, const void *pte);
 284         hpa_t root_hpa;
 285         int root_level;
 286         int shadow_root_level;
 287         union kvm_mmu_page_role base_role;
 288         bool direct_map;
 289
 290         /*
 291          * Bitmap; bit set = permission fault
 292          * Byte index: page fault error code [4:1]
 293          * Bit index: pte permissions in ACC_* format
 294          */
 295         u8 permissions[16];
 296
 297         u64 *pae_root;
 298         u64 *lm_root;
 299         u64 rsvd_bits_mask[2][4];
 300
 301         /*
 302          * Bitmap: bit set = last pte in walk
 303          * index[0:1]: level (zero-based)
 304          * index[2]: pte.ps
 305          */
 306         u8 last_pte_bitmap;
 307
 308         bool nx;
 309
 310         u64 pdptrs[4]; /* pae */
 311 };
 312
 313 enum pmc_type {
 314         KVM_PMC_GP = 0,
 315         KVM_PMC_FIXED,
 316 };
 317
 318 struct kvm_pmc {
 319         enum pmc_type type;
 320         u8 idx;
 321         u64 counter;
 322         u64 eventsel;
 323         struct perf_event *perf_event;
 324         struct kvm_vcpu *vcpu;
 325 };
 326
 327 struct kvm_pmu {
 328         unsigned nr_arch_gp_counters;
 329         unsigned nr_arch_fixed_counters;
 330         unsigned available_event_types;
 331         u64 fixed_ctr_ctrl;
 332         u64 global_ctrl;
 333         u64 global_status;
 334         u64 global_ovf_ctrl;
 335         u64 counter_bitmask[2];
 336         u64 global_ctrl_mask;
 337         u8 version;
 338         struct kvm_pmc gp_counters[INTEL_PMC_MAX_GENERIC];
 339         struct kvm_pmc fixed_counters[INTEL_PMC_MAX_FIXED];
 340         struct irq_work irq_work;
 341         u64 reprogram_pmi;
 342 };
 343
 344 struct kvm_vcpu_arch {
 345         /*
 346          * rip and regs accesses must go through
 347          * kvm_{register,rip}_{read,write} functions.
 348          */
 349         unsigned long regs[NR_VCPU_REGS];
 350         u32 regs_avail;
 351         u32 regs_dirty;
 352
 353         unsigned long cr0;
 354         unsigned long cr0_guest_owned_bits;
 355         unsigned long cr2;
 356         unsigned long cr3;
 357         unsigned long cr4;
 358         unsigned long cr4_guest_owned_bits;
 359         unsigned long cr8;
 360         u32 hflags;
 361         u64 efer;
 362         u64 apic_base;
 363         struct kvm_lapic *apic;    /* kernel irqchip context */
 364         unsigned long apic_attention;
 365         int32_t apic_arb_prio;
 366         int mp_state;
 367         int sipi_vector;
 368         u64 ia32_misc_enable_msr;
 369         bool tpr_access_reporting;
 370
 371         /*
 372          * Paging state of the vcpu
 373          *
 374          * If the vcpu runs in guest mode with two level paging this still saves
 375          * the paging mode of the l1 guest. This context is always used to
 376          * handle faults.
 377          */
 378         struct kvm_mmu mmu;
 379
 380         /*
 381          * Paging state of an L2 guest (used for nested npt)
 382          *
 383          * This context will save all necessary information to walk page tables
 384          * of the an L2 guest. This context is only initialized for page table
 385          * walking and not for faulting since we never handle l2 page faults on
 386          * the host.
 387          */
 388         struct kvm_mmu nested_mmu;
 389
 390         /*
 391          * Pointer to the mmu context currently used for
 392          * gva_to_gpa translations.
 393          */
 394         struct kvm_mmu *walk_mmu;
 395
 396         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_pte_list_desc_cache;
 397         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_page_cache;
 398         struct kvm_mmu_memory_cache mmu_page_header_cache;
 399
 400         struct fpu guest_fpu;
 401         u64 xcr0;
 402
 403         struct kvm_pio_request pio;
 404         void *pio_data;
 405
 406         u8 event_exit_inst_len;
 407
 408         struct kvm_queued_exception {
 409                 bool pending;
 410                 bool has_error_code;
 411                 bool reinject;
 412                 u8 nr;
 413                 u32 error_code;
 414         } exception;
 415
 416         struct kvm_queued_interrupt {
 417                 bool pending;
 418                 bool soft;
 419                 u8 nr;
 420         } interrupt;
 421
 422         int halt_request; /* real mode on Intel only */
 423
 424         int cpuid_nent;
 425         struct kvm_cpuid_entry2 cpuid_entries[KVM_MAX_CPUID_ENTRIES];
 426         /* emulate context */
 427
 428         struct x86_emulate_ctxt emulate_ctxt;
 429         bool emulate_regs_need_sync_to_vcpu;
 430         bool emulate_regs_need_sync_from_vcpu;
 431         int (*complete_userspace_io)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 432
 433         gpa_t time;
 434         struct pvclock_vcpu_time_info hv_clock;
 435         unsigned int hw_tsc_khz;
 436         unsigned int time_offset;
 437         struct page *time_page;
 438         /* set guest stopped flag in pvclock flags field */
 439         bool pvclock_set_guest_stopped_request;
 440
 441         struct {
 442                 u64 msr_val;
 443                 u64 last_steal;
 444                 u64 accum_steal;
 445                 struct gfn_to_hva_cache stime;
 446                 struct kvm_steal_time steal;
 447         } st;
 448
 449         u64 last_guest_tsc;
 450         u64 last_kernel_ns;
 451         u64 last_host_tsc;
 452         u64 tsc_offset_adjustment;
 453         u64 this_tsc_nsec;
 454         u64 this_tsc_write;
 455         u8  this_tsc_generation;
 456         bool tsc_catchup;
 457         bool tsc_always_catchup;
 458         s8 virtual_tsc_shift;
 459         u32 virtual_tsc_mult;
 460         u32 virtual_tsc_khz;
 461
 462         atomic_t nmi_queued;  /* unprocessed asynchronous NMIs */
 463         unsigned nmi_pending; /* NMI queued after currently running handler */
 464         bool nmi_injected;    /* Trying to inject an NMI this entry */
 465
 466         struct mtrr_state_type mtrr_state;
 467         u32 pat;
 468
 469         int switch_db_regs;
 470         unsigned long db[KVM_NR_DB_REGS];
 471         unsigned long dr6;
 472         unsigned long dr7;
 473         unsigned long eff_db[KVM_NR_DB_REGS];
 474
 475         u64 mcg_cap;
 476         u64 mcg_status;
 477         u64 mcg_ctl;
 478         u64 *mce_banks;
 479
 480         /* Cache MMIO info */
 481         u64 mmio_gva;
 482         unsigned access;
 483         gfn_t mmio_gfn;
 484
 485         struct kvm_pmu pmu;
 486
 487         /* used for guest single stepping over the given code position */
 488         unsigned long singlestep_rip;
 489
 490         /* fields used by HYPER-V emulation */
 491         u64 hv_vapic;
 492
 493         cpumask_var_t wbinvd_dirty_mask;
 494
 495         unsigned long last_retry_eip;
 496         unsigned long last_retry_addr;
 497
 498         struct {
 499                 bool halted;
 500                 gfn_t gfns[roundup_pow_of_two(ASYNC_PF_PER_VCPU)];
 501                 struct gfn_to_hva_cache data;
 502                 u64 msr_val;
 503                 u32 id;
 504                 bool send_user_only;
 505         } apf;
 506
 507         /* OSVW MSRs (AMD only) */
 508         struct {
 509                 u64 length;
 510                 u64 status;
 511         } osvw;
 512
 513         struct {
 514                 u64 msr_val;
 515                 struct gfn_to_hva_cache data;
 516         } pv_eoi;
 517 };
 518
 519 struct kvm_lpage_info {
 520         int write_count;
 521 };
 522
 523 struct kvm_arch_memory_slot {
 524         unsigned long *rmap[KVM_NR_PAGE_SIZES];
 525         struct kvm_lpage_info *lpage_info[KVM_NR_PAGE_SIZES - 1];
 526 };
 527
 528 struct kvm_apic_map {
 529         struct rcu_head rcu;
 530         u8 ldr_bits;
 531         /* fields bellow are used to decode ldr values in different modes */
 532         u32 cid_shift, cid_mask, lid_mask;
 533         struct kvm_lapic *phys_map[256];
 534         /* first index is cluster id second is cpu id in a cluster */
 535         struct kvm_lapic *logical_map[16][16];
 536 };
 537
 538 struct kvm_arch {
 539         unsigned int n_used_mmu_pages;
 540         unsigned int n_requested_mmu_pages;
 541         unsigned int n_max_mmu_pages;
 542         unsigned int indirect_shadow_pages;
 543         struct hlist_head mmu_page_hash[KVM_NUM_MMU_PAGES];
 544         /*
 545          * Hash table of struct kvm_mmu_page.
 546          */
 547         struct list_head active_mmu_pages;
 548         struct list_head assigned_dev_head;
 549         struct iommu_domain *iommu_domain;
 550         int iommu_flags;
 551         struct kvm_pic *vpic;
 552         struct kvm_ioapic *vioapic;
 553         struct kvm_pit *vpit;
 554         int vapics_in_nmi_mode;
 555         struct mutex apic_map_lock;
 556         struct kvm_apic_map *apic_map;
 557
 558         unsigned int tss_addr;
 559         struct page *apic_access_page;
 560
 561         gpa_t wall_clock;
 562
 563         struct page *ept_identity_pagetable;
 564         bool ept_identity_pagetable_done;
 565         gpa_t ept_identity_map_addr;
 566
 567         unsigned long irq_sources_bitmap;
 568         s64 kvmclock_offset;
 569         raw_spinlock_t tsc_write_lock;
 570         u64 last_tsc_nsec;
 571         u64 last_tsc_write;
 572         u32 last_tsc_khz;
 573         u64 cur_tsc_nsec;
 574         u64 cur_tsc_write;
 575         u64 cur_tsc_offset;
 576         u8  cur_tsc_generation;
 577
 578         struct kvm_xen_hvm_config xen_hvm_config;
 579
 580         /* fields used by HYPER-V emulation */
 581         u64 hv_guest_os_id;
 582         u64 hv_hypercall;
 583
 584         #ifdef CONFIG_KVM_MMU_AUDIT
 585         int audit_point;
 586         #endif
 587 };
 588
 589 struct kvm_vm_stat {
 590         u32 mmu_shadow_zapped;
 591         u32 mmu_pte_write;
 592         u32 mmu_pte_updated;
 593         u32 mmu_pde_zapped;
 594         u32 mmu_flooded;
 595         u32 mmu_recycled;
 596         u32 mmu_cache_miss;
 597         u32 mmu_unsync;
 598         u32 remote_tlb_flush;
 599         u32 lpages;
 600 };
 601
 602 struct kvm_vcpu_stat {
 603         u32 pf_fixed;
 604         u32 pf_guest;
 605         u32 tlb_flush;
 606         u32 invlpg;
 607
 608         u32 exits;
 609         u32 io_exits;
 610         u32 mmio_exits;
 611         u32 signal_exits;
 612         u32 irq_window_exits;
 613         u32 nmi_window_exits;
 614         u32 halt_exits;
 615         u32 halt_wakeup;
 616         u32 request_irq_exits;
 617         u32 irq_exits;
 618         u32 host_state_reload;
 619         u32 efer_reload;
 620         u32 fpu_reload;
 621         u32 insn_emulation;
 622         u32 insn_emulation_fail;
 623         u32 hypercalls;
 624         u32 irq_injections;
 625         u32 nmi_injections;
 626 };
 627
 628 struct x86_instruction_info;
 629
 630 struct kvm_x86_ops {
 631         int (*cpu_has_kvm_support)(void);          /* __init */
 632         int (*disabled_by_bios)(void);             /* __init */
 633         int (*hardware_enable)(void *dummy);
 634         void (*hardware_disable)(void *dummy);
 635         void (*check_processor_compatibility)(void *rtn);
 636         int (*hardware_setup)(void);               /* __init */
 637         void (*hardware_unsetup)(void);            /* __exit */
 638         bool (*cpu_has_accelerated_tpr)(void);
 639         void (*cpuid_update)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 640
 641         /* Create, but do not attach this VCPU */
 642         struct kvm_vcpu *(*vcpu_create)(struct kvm *kvm, unsigned id);
 643         void (*vcpu_free)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 644         int (*vcpu_reset)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 645
 646         void (*prepare_guest_switch)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 647         void (*vcpu_load)(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu);
 648         void (*vcpu_put)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 649
 650         void (*set_guest_debug)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 651                                 struct kvm_guest_debug *dbg);
 652         int (*get_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 *pdata);
 653         int (*set_msr)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 data);
 654         u64 (*get_segment_base)(struct kvm_vcpu *vcpu, int seg);
 655         void (*get_segment)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 656                             struct kvm_segment *var, int seg);
 657         int (*get_cpl)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 658         void (*set_segment)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 659                             struct kvm_segment *var, int seg);
 660         void (*get_cs_db_l_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu, int *db, int *l);
 661         void (*decache_cr0_guest_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 662         void (*decache_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 663         void (*decache_cr4_guest_bits)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 664         void (*set_cr0)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
 665         void (*set_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
 666         int (*set_cr4)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr4);
 667         void (*set_efer)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 efer);
 668         void (*get_idt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 669         void (*set_idt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 670         void (*get_gdt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 671         void (*set_gdt)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct desc_ptr *dt);
 672         void (*set_dr7)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long value);
 673         void (*cache_reg)(struct kvm_vcpu *vcpu, enum kvm_reg reg);
 674         unsigned long (*get_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 675         void (*set_rflags)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
 676         void (*fpu_activate)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 677         void (*fpu_deactivate)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 678
 679         void (*tlb_flush)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 680
 681         void (*run)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 682         int (*handle_exit)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 683         void (*skip_emulated_instruction)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 684         void (*set_interrupt_shadow)(struct kvm_vcpu *vcpu, int mask);
 685         u32 (*get_interrupt_shadow)(struct kvm_vcpu *vcpu, int mask);
 686         void (*patch_hypercall)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 687                                 unsigned char *hypercall_addr);
 688         void (*set_irq)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 689         void (*set_nmi)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 690         void (*queue_exception)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr,
 691                                 bool has_error_code, u32 error_code,
 692                                 bool reinject);
 693         void (*cancel_injection)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 694         int (*interrupt_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 695         int (*nmi_allowed)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 696         bool (*get_nmi_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 697         void (*set_nmi_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu, bool masked);
 698         void (*enable_nmi_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 699         void (*enable_irq_window)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 700         void (*update_cr8_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu, int tpr, int irr);
 701         int (*set_tss_addr)(struct kvm *kvm, unsigned int addr);
 702         int (*get_tdp_level)(void);
 703         u64 (*get_mt_mask)(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn, bool is_mmio);
 704         int (*get_lpage_level)(void);
 705         bool (*rdtscp_supported)(void);
 706         bool (*invpcid_supported)(void);
 707         void (*adjust_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu, s64 adjustment, bool host);
 708
 709         void (*set_tdp_cr3)(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
 710
 711         void (*set_supported_cpuid)(u32 func, struct kvm_cpuid_entry2 *entry);
 712
 713         bool (*has_wbinvd_exit)(void);
 714
 715         void (*set_tsc_khz)(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 user_tsc_khz, bool scale);
 716         void (*write_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 offset);
 717
 718         u64 (*compute_tsc_offset)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 target_tsc);
 719         u64 (*read_l1_tsc)(struct kvm_vcpu *vcpu);
 720
 721         void (*get_exit_info)(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 *info1, u64 *info2);
 722
 723         int (*check_intercept)(struct kvm_vcpu *vcpu,
 724                                struct x86_instruction_info *info,
 725                                enum x86_intercept_stage stage);
 726 };
 727
 728 struct kvm_arch_async_pf {
 729         u32 token;
 730         gfn_t gfn;
 731         unsigned long cr3;
 732         bool direct_map;
 733 };
 734
 735 extern struct kvm_x86_ops *kvm_x86_ops;
 736
 737 static inline void adjust_tsc_offset_guest(struct kvm_vcpu *vcpu,
 738                                            s64 adjustment)
 739 {
 740         kvm_x86_ops->adjust_tsc_offset(vcpu, adjustment, false);
 741 }
 742
 743 static inline void adjust_tsc_offset_host(struct kvm_vcpu *vcpu, s64 adjustment)
 744 {
 745         kvm_x86_ops->adjust_tsc_offset(vcpu, adjustment, true);
 746 }
 747
 748 int kvm_mmu_module_init(void);
 749 void kvm_mmu_module_exit(void);
 750
 751 void kvm_mmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
 752 int kvm_mmu_create(struct kvm_vcpu *vcpu);
 753 int kvm_mmu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu);
 754 void kvm_mmu_set_mask_ptes(u64 user_mask, u64 accessed_mask,
 755                 u64 dirty_mask, u64 nx_mask, u64 x_mask);
 756
 757 int kvm_mmu_reset_context(struct kvm_vcpu *vcpu);
 758 void kvm_mmu_slot_remove_write_access(struct kvm *kvm, int slot);
 759 void kvm_mmu_write_protect_pt_masked(struct kvm *kvm,
 760                                      struct kvm_memory_slot *slot,
 761                                      gfn_t gfn_offset, unsigned long mask);
 762 void kvm_mmu_zap_all(struct kvm *kvm);
 763 unsigned int kvm_mmu_calculate_mmu_pages(struct kvm *kvm);
 764 void kvm_mmu_change_mmu_pages(struct kvm *kvm, unsigned int kvm_nr_mmu_pages);
 765
 766 int load_pdptrs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu, unsigned long cr3);
 767
 768 int emulator_write_phys(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa,
 769                           const void *val, int bytes);
 770 u8 kvm_get_guest_memory_type(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
 771
 772 extern bool tdp_enabled;
 773
 774 u64 vcpu_tsc_khz(struct kvm_vcpu *vcpu);
 775
 776 /* control of guest tsc rate supported? */
 777 extern bool kvm_has_tsc_control;
 778 /* minimum supported tsc_khz for guests */
 779 extern u32  kvm_min_guest_tsc_khz;
 780 /* maximum supported tsc_khz for guests */
 781 extern u32  kvm_max_guest_tsc_khz;
 782
 783 enum emulation_result {
 784         EMULATE_DONE,       /* no further processing */
 785         EMULATE_DO_MMIO,      /* kvm_run filled with mmio request */
 786         EMULATE_FAIL,         /* can't emulate this instruction */
 787 };
 788
 789 #define EMULTYPE_NO_DECODE          (1 << 0)
 790 #define EMULTYPE_TRAP_UD            (1 << 1)
 791 #define EMULTYPE_SKIP               (1 << 2)
 792 #define EMULTYPE_RETRY              (1 << 3)
 793 int x86_emulate_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr2,
 794                             int emulation_type, void *insn, int insn_len);
 795
 796 static inline int emulate_instruction(struct kvm_vcpu *vcpu,
 797                         int emulation_type)
 798 {
 799         return x86_emulate_instruction(vcpu, 0, emulation_type, NULL, 0);
 800 }
 801
 802 void kvm_enable_efer_bits(u64);
 803 int kvm_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 *data);
 804 int kvm_set_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 data);
 805
 806 struct x86_emulate_ctxt;
 807
 808 int kvm_fast_pio_out(struct kvm_vcpu *vcpu, int size, unsigned short port);
 809 void kvm_emulate_cpuid(struct kvm_vcpu *vcpu);
 810 int kvm_emulate_halt(struct kvm_vcpu *vcpu);
 811 int kvm_emulate_wbinvd(struct kvm_vcpu *vcpu);
 812
 813 void kvm_get_segment(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_segment *var, int seg);
 814 int kvm_load_segment_descriptor(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 selector, int seg);
 815
 816 int kvm_task_switch(struct kvm_vcpu *vcpu, u16 tss_selector, int idt_index,
 817                     int reason, bool has_error_code, u32 error_code);
 818
 819 int kvm_set_cr0(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr0);
 820 int kvm_set_cr3(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr3);
 821 int kvm_set_cr4(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr4);
 822 int kvm_set_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long cr8);
 823 int kvm_set_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr, unsigned long val);
 824 int kvm_get_dr(struct kvm_vcpu *vcpu, int dr, unsigned long *val);
 825 unsigned long kvm_get_cr8(struct kvm_vcpu *vcpu);
 826 void kvm_lmsw(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long msw);
 827 void kvm_get_cs_db_l_bits(struct kvm_vcpu *vcpu, int *db, int *l);
 828 int kvm_set_xcr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 index, u64 xcr);
 829
 830 int kvm_get_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr, u64 *pdata);
 831 int kvm_set_msr_common(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr, u64 data);
 832
 833 unsigned long kvm_get_rflags(struct kvm_vcpu *vcpu);
 834 void kvm_set_rflags(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long rflags);
 835 bool kvm_rdpmc(struct kvm_vcpu *vcpu);
 836
 837 void kvm_queue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr);
 838 void kvm_queue_exception_e(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, u32 error_code);
 839 void kvm_requeue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr);
 840 void kvm_requeue_exception_e(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr, u32 error_code);
 841 void kvm_inject_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct x86_exception *fault);
 842 int kvm_read_guest_page_mmu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu *mmu,
 843                             gfn_t gfn, void *data, int offset, int len,
 844                             u32 access);
 845 void kvm_propagate_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct x86_exception *fault);
 846 bool kvm_require_cpl(struct kvm_vcpu *vcpu, int required_cpl);
 847
 848 static inline int __kvm_irq_line_state(unsigned long *irq_state,
 849                                        int irq_source_id, int level)
 850 {
 851         /* Logical OR for level trig interrupt */
 852         if (level)
 853                 __set_bit(irq_source_id, irq_state);
 854         else
 855                 __clear_bit(irq_source_id, irq_state);
 856
 857         return !!(*irq_state);
 858 }
 859
 860 int kvm_pic_set_irq(struct kvm_pic *pic, int irq, int irq_source_id, int level);
 861 void kvm_pic_clear_all(struct kvm_pic *pic, int irq_source_id);
 862
 863 void kvm_inject_nmi(struct kvm_vcpu *vcpu);
 864
 865 int fx_init(struct kvm_vcpu *vcpu);
 866
 867 void kvm_mmu_flush_tlb(struct kvm_vcpu *vcpu);
 868 void kvm_mmu_pte_write(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa,
 869                        const u8 *new, int bytes);
 870 int kvm_mmu_unprotect_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
 871 int kvm_mmu_unprotect_page_virt(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
 872 void __kvm_mmu_free_some_pages(struct kvm_vcpu *vcpu);
 873 int kvm_mmu_load(struct kvm_vcpu *vcpu);
 874 void kvm_mmu_unload(struct kvm_vcpu *vcpu);
 875 void kvm_mmu_sync_roots(struct kvm_vcpu *vcpu);
 876 gpa_t translate_nested_gpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access);
 877 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_read(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
 878                               struct x86_exception *exception);
 879 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_fetch(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
 880                                struct x86_exception *exception);
 881 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_write(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
 882                                struct x86_exception *exception);
 883 gpa_t kvm_mmu_gva_to_gpa_system(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva,
 884                                 struct x86_exception *exception);
 885
 886 int kvm_emulate_hypercall(struct kvm_vcpu *vcpu);
 887
 888 int kvm_mmu_page_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva, u32 error_code,
 889                        void *insn, int insn_len);
 890 void kvm_mmu_invlpg(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
 891
 892 void kvm_enable_tdp(void);
 893 void kvm_disable_tdp(void);
 894
 895 int complete_pio(struct kvm_vcpu *vcpu);
 896 bool kvm_check_iopl(struct kvm_vcpu *vcpu);
 897
 898 static inline gpa_t translate_gpa(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, u32 access)
 899 {
 900         return gpa;
 901 }
 902
 903 static inline struct kvm_mmu_page *page_header(hpa_t shadow_page)
 904 {
 905         struct page *page = pfn_to_page(shadow_page >> PAGE_SHIFT);
 906
 907         return (struct kvm_mmu_page *)page_private(page);
 908 }
 909
 910 static inline u16 kvm_read_ldt(void)
 911 {
 912         u16 ldt;
 913         asm("sldt %0" : "=g"(ldt));
 914         return ldt;
 915 }
 916
 917 static inline void kvm_load_ldt(u16 sel)
 918 {
 919         asm("lldt %0" : : "rm"(sel));
 920 }
 921
 922 #ifdef CONFIG_X86_64
 923 static inline unsigned long read_msr(unsigned long msr)
 924 {
 925         u64 value;
 926
 927         rdmsrl(msr, value);
 928         return value;
 929 }
 930 #endif
 931
 932 static inline u32 get_rdx_init_val(void)
 933 {
 934         return 0x600; /* P6 family */
 935 }
 936
 937 static inline void kvm_inject_gp(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 error_code)
 938 {
 939         kvm_queue_exception_e(vcpu, GP_VECTOR, error_code);
 940 }
 941
 942 #define TSS_IOPB_BASE_OFFSET 0x66
 943 #define TSS_BASE_SIZE 0x68
 944 #define TSS_IOPB_SIZE (65536 / 8)
 945 #define TSS_REDIRECTION_SIZE (256 / 8)
 946 #define RMODE_TSS_SIZE                                                  \
 947         (TSS_BASE_SIZE + TSS_REDIRECTION_SIZE + TSS_IOPB_SIZE + 1)
 948
 949 enum {
 950         TASK_SWITCH_CALL = 0,
 951         TASK_SWITCH_IRET = 1,
 952         TASK_SWITCH_JMP = 2,
 953         TASK_SWITCH_GATE = 3,
 954 };
 955
 956 #define HF_GIF_MASK             (1 << 0)
 957 #define HF_HIF_MASK             (1 << 1)
 958 #define HF_VINTR_MASK           (1 << 2)
 959 #define HF_NMI_MASK             (1 << 3)
 960 #define HF_IRET_MASK            (1 << 4)
 961 #define HF_GUEST_MASK           (1 << 5) /* VCPU is in guest-mode */
 962
 963 /*
 964  * Hardware virtualization extension instructions may fault if a
 965  * reboot turns off virtualization while processes are running.
 966  * Trap the fault and ignore the instruction if that happens.
 967  */
 968 asmlinkage void kvm_spurious_fault(void);
 969 extern bool kvm_rebooting;
 970
 971 #define ____kvm_handle_fault_on_reboot(insn, cleanup_insn)      \
 972         "666: " insn "\n\t" \
 973         "668: \n\t"                           \
 974         ".pushsection .fixup, \"ax\" \n" \
 975         "667: \n\t" \
 976         cleanup_insn "\n\t"                   \
 977         "cmpb $0, kvm_rebooting \n\t"         \
 978         "jne 668b \n\t"                       \
 979         __ASM_SIZE(push) " $666b \n\t"        \
 980         "call kvm_spurious_fault \n\t"        \
 981         ".popsection \n\t" \
 982         _ASM_EXTABLE(666b, 667b)
 983
 984 #define __kvm_handle_fault_on_reboot(insn)              \
 985         ____kvm_handle_fault_on_reboot(insn, "")
 986
 987 #define KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
 988 int kvm_unmap_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
 989 int kvm_unmap_hva_range(struct kvm *kvm, unsigned long start, unsigned long end);
 990 int kvm_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
 991 int kvm_test_age_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva);
 992 void kvm_set_spte_hva(struct kvm *kvm, unsigned long hva, pte_t pte);
 993 int cpuid_maxphyaddr(struct kvm_vcpu *vcpu);
 994 int kvm_cpu_has_interrupt(struct kvm_vcpu *vcpu);
 995 int kvm_arch_interrupt_allowed(struct kvm_vcpu *vcpu);
 996 int kvm_cpu_get_interrupt(struct kvm_vcpu *v);
 997
 998 void kvm_define_shared_msr(unsigned index, u32 msr);
 999 void kvm_set_shared_msr(unsigned index, u64 val, u64 mask);
1000
1001 bool kvm_is_linear_rip(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long linear_rip);
1002
1003 void kvm_arch_async_page_not_present(struct kvm_vcpu *vcpu,
1004                                      struct kvm_async_pf *work);
1005 void kvm_arch_async_page_present(struct kvm_vcpu *vcpu,
1006                                  struct kvm_async_pf *work);
1007 void kvm_arch_async_page_ready(struct kvm_vcpu *vcpu,
1008                                struct kvm_async_pf *work);
1009 bool kvm_arch_can_inject_async_page_present(struct kvm_vcpu *vcpu);
1010 extern bool kvm_find_async_pf_gfn(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1011
1012 void kvm_complete_insn_gp(struct kvm_vcpu *vcpu, int err);
1013
1014 int kvm_is_in_guest(void);
1015
1016 void kvm_pmu_init(struct kvm_vcpu *vcpu);
1017 void kvm_pmu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
1018 void kvm_pmu_reset(struct kvm_vcpu *vcpu);
1019 void kvm_pmu_cpuid_update(struct kvm_vcpu *vcpu);
1020 bool kvm_pmu_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr);
1021 int kvm_pmu_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr, u64 *data);
1022 int kvm_pmu_set_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr, u64 data);
1023 int kvm_pmu_read_pmc(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned pmc, u64 *data);
1024 void kvm_handle_pmu_event(struct kvm_vcpu *vcpu);
1025 void kvm_deliver_pmi(struct kvm_vcpu *vcpu);
1026
1027 #endif /* _ASM_X86_KVM_HOST_H */