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 validate_core_offset(const struct kvm_one_reg *reg)
  61 {
  62         u64 off = core_reg_offset_from_id(reg->id);
  63         int size;
  64
  65         switch (off) {
  66         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.regs[0]) ...
  67              KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.regs[30]):
  68         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.sp):
  69         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.pc):
  70         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.pstate):
  71         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(sp_el1):
  72         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(elr_el1):
  73         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(spsr[0]) ...
  74              KVM_REG_ARM_CORE_REG(spsr[KVM_NR_SPSR - 1]):
  75                 size = sizeof(__u64);
  76                 break;
  77
  78         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(fp_regs.vregs[0]) ...
  79              KVM_REG_ARM_CORE_REG(fp_regs.vregs[31]):
  80                 size = sizeof(__uint128_t);
  81                 break;
  82
  83         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(fp_regs.fpsr):
  84         case KVM_REG_ARM_CORE_REG(fp_regs.fpcr):
  85                 size = sizeof(__u32);
  86                 break;
  87
  88         default:
  89                 return -EINVAL;
  90         }
  91
  92         if (KVM_REG_SIZE(reg->id) == size &&
  93             IS_ALIGNED(off, size / sizeof(__u32)))
  94                 return 0;
  95
  96         return -EINVAL;
  97 }
  98
  99 static int get_core_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 100 {
 101         /*
 102          * Because the kvm_regs structure is a mix of 32, 64 and
 103          * 128bit fields, we index it as if it was a 32bit
 104          * array. Hence below, nr_regs is the number of entries, and
 105          * off the index in the "array".
 106          */
 107         __u32 __user *uaddr = (__u32 __user *)(unsigned long)reg->addr;
 108         struct kvm_regs *regs = vcpu_gp_regs(vcpu);
 109         int nr_regs = sizeof(*regs) / sizeof(__u32);
 110         u32 off;
 111
 112         /* Our ID is an index into the kvm_regs struct. */
 113         off = core_reg_offset_from_id(reg->id);
 114         if (off >= nr_regs ||
 115             (off + (KVM_REG_SIZE(reg->id) / sizeof(__u32))) >= nr_regs)
 116                 return -ENOENT;
 117
 118         if (validate_core_offset(reg))
 119                 return -EINVAL;
 120
 121         if (copy_to_user(uaddr, ((u32 *)regs) + off, KVM_REG_SIZE(reg->id)))
 122                 return -EFAULT;
 123
 124         return 0;
 125 }
 126
 127 static int set_core_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 128 {
 129         __u32 __user *uaddr = (__u32 __user *)(unsigned long)reg->addr;
 130         struct kvm_regs *regs = vcpu_gp_regs(vcpu);
 131         int nr_regs = sizeof(*regs) / sizeof(__u32);
 132         __uint128_t tmp;
 133         void *valp = &tmp;
 134         u64 off;
 135         int err = 0;
 136
 137         /* Our ID is an index into the kvm_regs struct. */
 138         off = core_reg_offset_from_id(reg->id);
 139         if (off >= nr_regs ||
 140             (off + (KVM_REG_SIZE(reg->id) / sizeof(__u32))) >= nr_regs)
 141                 return -ENOENT;
 142
 143         if (validate_core_offset(reg))
 144                 return -EINVAL;
 145
 146         if (KVM_REG_SIZE(reg->id) > sizeof(tmp))
 147                 return -EINVAL;
 148
 149         if (copy_from_user(valp, uaddr, KVM_REG_SIZE(reg->id))) {
 150                 err = -EFAULT;
 151                 goto out;
 152         }
 153
 154         if (off == KVM_REG_ARM_CORE_REG(regs.pstate)) {
 155                 u64 mode = (*(u64 *)valp) & PSR_AA32_MODE_MASK;
 156                 switch (mode) {
 157                 case PSR_AA32_MODE_USR:
 158                         if (!system_supports_32bit_el0())
 159                                 return -EINVAL;
 160                         break;
 161                 case PSR_AA32_MODE_FIQ:
 162                 case PSR_AA32_MODE_IRQ:
 163                 case PSR_AA32_MODE_SVC:
 164                 case PSR_AA32_MODE_ABT:
 165                 case PSR_AA32_MODE_UND:
 166                         if (!vcpu_el1_is_32bit(vcpu))
 167                                 return -EINVAL;
 168                         break;
 169                 case PSR_MODE_EL0t:
 170                 case PSR_MODE_EL1t:
 171                 case PSR_MODE_EL1h:
 172                         if (vcpu_el1_is_32bit(vcpu))
 173                                 return -EINVAL;
 174                         break;
 175                 default:
 176                         err = -EINVAL;
 177                         goto out;
 178                 }
 179         }
 180
 181         memcpy((u32 *)regs + off, valp, KVM_REG_SIZE(reg->id));
 182 out:
 183         return err;
 184 }
 185
 186 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs)
 187 {
 188         return -EINVAL;
 189 }
 190
 191 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs)
 192 {
 193         return -EINVAL;
 194 }
 195
 196 static unsigned long num_core_regs(void)
 197 {
 198         return sizeof(struct kvm_regs) / sizeof(__u32);
 199 }
 200
 201 /**
 202  * ARM64 versions of the TIMER registers, always available on arm64
 203  */
 204
 205 #define NUM_TIMER_REGS 3
 206
 207 static bool is_timer_reg(u64 index)
 208 {
 209         switch (index) {
 210         case KVM_REG_ARM_TIMER_CTL:
 211         case KVM_REG_ARM_TIMER_CNT:
 212         case KVM_REG_ARM_TIMER_CVAL:
 213                 return true;
 214         }
 215         return false;
 216 }
 217
 218 static int copy_timer_indices(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 __user *uindices)
 219 {
 220         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CTL, uindices))
 221                 return -EFAULT;
 222         uindices++;
 223         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CNT, uindices))
 224                 return -EFAULT;
 225         uindices++;
 226         if (put_user(KVM_REG_ARM_TIMER_CVAL, uindices))
 227                 return -EFAULT;
 228
 229         return 0;
 230 }
 231
 232 static int set_timer_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 233 {
 234         void __user *uaddr = (void __user *)(long)reg->addr;
 235         u64 val;
 236         int ret;
 237
 238         ret = copy_from_user(&val, uaddr, KVM_REG_SIZE(reg->id));
 239         if (ret != 0)
 240                 return -EFAULT;
 241
 242         return kvm_arm_timer_set_reg(vcpu, reg->id, val);
 243 }
 244
 245 static int get_timer_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 246 {
 247         void __user *uaddr = (void __user *)(long)reg->addr;
 248         u64 val;
 249
 250         val = kvm_arm_timer_get_reg(vcpu, reg->id);
 251         return copy_to_user(uaddr, &val, KVM_REG_SIZE(reg->id)) ? -EFAULT : 0;
 252 }
 253
 254 /**
 255  * kvm_arm_num_regs - how many registers do we present via KVM_GET_ONE_REG
 256  *
 257  * This is for all registers.
 258  */
 259 unsigned long kvm_arm_num_regs(struct kvm_vcpu *vcpu)
 260 {
 261         return num_core_regs() + kvm_arm_num_sys_reg_descs(vcpu)
 262                 + kvm_arm_get_fw_num_regs(vcpu) + NUM_TIMER_REGS;
 263 }
 264
 265 /**
 266  * kvm_arm_copy_reg_indices - get indices of all registers.
 267  *
 268  * We do core registers right here, then we append system regs.
 269  */
 270 int kvm_arm_copy_reg_indices(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 __user *uindices)
 271 {
 272         unsigned int i;
 273         const u64 core_reg = KVM_REG_ARM64 | KVM_REG_SIZE_U64 | KVM_REG_ARM_CORE;
 274         int ret;
 275
 276         for (i = 0; i < sizeof(struct kvm_regs) / sizeof(__u32); i++) {
 277                 if (put_user(core_reg | i, uindices))
 278                         return -EFAULT;
 279                 uindices++;
 280         }
 281
 282         ret = kvm_arm_copy_fw_reg_indices(vcpu, uindices);
 283         if (ret)
 284                 return ret;
 285         uindices += kvm_arm_get_fw_num_regs(vcpu);
 286
 287         ret = copy_timer_indices(vcpu, uindices);
 288         if (ret)
 289                 return ret;
 290         uindices += NUM_TIMER_REGS;
 291
 292         return kvm_arm_copy_sys_reg_indices(vcpu, uindices);
 293 }
 294
 295 int kvm_arm_get_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 296 {
 297         /* We currently use nothing arch-specific in upper 32 bits */
 298         if ((reg->id & ~KVM_REG_SIZE_MASK) >> 32 != KVM_REG_ARM64 >> 32)
 299                 return -EINVAL;
 300
 301         /* Register group 16 means we want a core register. */
 302         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_CORE)
 303                 return get_core_reg(vcpu, reg);
 304
 305         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_FW)
 306                 return kvm_arm_get_fw_reg(vcpu, reg);
 307
 308         if (is_timer_reg(reg->id))
 309                 return get_timer_reg(vcpu, reg);
 310
 311         return kvm_arm_sys_reg_get_reg(vcpu, reg);
 312 }
 313
 314 int kvm_arm_set_reg(struct kvm_vcpu *vcpu, const struct kvm_one_reg *reg)
 315 {
 316         /* We currently use nothing arch-specific in upper 32 bits */
 317         if ((reg->id & ~KVM_REG_SIZE_MASK) >> 32 != KVM_REG_ARM64 >> 32)
 318                 return -EINVAL;
 319
 320         /* Register group 16 means we set a core register. */
 321         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_CORE)
 322                 return set_core_reg(vcpu, reg);
 323
 324         if ((reg->id & KVM_REG_ARM_COPROC_MASK) == KVM_REG_ARM_FW)
 325                 return kvm_arm_set_fw_reg(vcpu, reg);
 326
 327         if (is_timer_reg(reg->id))
 328                 return set_timer_reg(vcpu, reg);
 329
 330         return kvm_arm_sys_reg_set_reg(vcpu, reg);
 331 }
 332
 333 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
 334                                   struct kvm_sregs *sregs)
 335 {
 336         return -EINVAL;
 337 }
 338
 339 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
 340                                   struct kvm_sregs *sregs)
 341 {
 342         return -EINVAL;
 343 }
 344
 345 int __kvm_arm_vcpu_get_events(struct kvm_vcpu *vcpu,
 346                               struct kvm_vcpu_events *events)
 347 {
 348         events->exception.serror_pending = !!(vcpu->arch.hcr_el2 & HCR_VSE);
 349         events->exception.serror_has_esr = cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_RAS_EXTN);
 350
 351         if (events->exception.serror_pending && events->exception.serror_has_esr)
 352                 events->exception.serror_esr = vcpu_get_vsesr(vcpu);
 353
 354         return 0;
 355 }
 356
 357 int __kvm_arm_vcpu_set_events(struct kvm_vcpu *vcpu,
 358                               struct kvm_vcpu_events *events)
 359 {
 360         bool serror_pending = events->exception.serror_pending;
 361         bool has_esr = events->exception.serror_has_esr;
 362
 363         if (serror_pending && has_esr) {
 364                 if (!cpus_have_const_cap(ARM64_HAS_RAS_EXTN))
 365                         return -EINVAL;
 366
 367                 if (!((events->exception.serror_esr) & ~ESR_ELx_ISS_MASK))
 368                         kvm_set_sei_esr(vcpu, events->exception.serror_esr);
 369                 else
 370                         return -EINVAL;
 371         } else if (serror_pending) {
 372                 kvm_inject_vabt(vcpu);
 373         }
 374
 375         return 0;
 376 }
 377
 378 int __attribute_const__ kvm_target_cpu(void)
 379 {
 380         unsigned long implementor = read_cpuid_implementor();
 381         unsigned long part_number = read_cpuid_part_number();
 382
 383         switch (implementor) {
 384         case ARM_CPU_IMP_ARM:
 385                 switch (part_number) {
 386                 case ARM_CPU_PART_AEM_V8:
 387                         return KVM_ARM_TARGET_AEM_V8;
 388                 case ARM_CPU_PART_FOUNDATION:
 389                         return KVM_ARM_TARGET_FOUNDATION_V8;
 390                 case ARM_CPU_PART_CORTEX_A53:
 391                         return KVM_ARM_TARGET_CORTEX_A53;
 392                 case ARM_CPU_PART_CORTEX_A57:
 393                         return KVM_ARM_TARGET_CORTEX_A57;
 394                 };
 395                 break;
 396         case ARM_CPU_IMP_APM:
 397                 switch (part_number) {
 398                 case APM_CPU_PART_POTENZA:
 399                         return KVM_ARM_TARGET_XGENE_POTENZA;
 400                 };
 401                 break;
 402         };
 403
 404         /* Return a default generic target */
 405         return KVM_ARM_TARGET_GENERIC_V8;
 406 }
 407
 408 int kvm_vcpu_preferred_target(struct kvm_vcpu_init *init)
 409 {
 410         int target = kvm_target_cpu();
 411
 412         if (target < 0)
 413                 return -ENODEV;
 414
 415         memset(init, 0, sizeof(*init));
 416
 417         /*
 418          * For now, we don't return any features.
 419          * In future, we might use features to return target
 420          * specific features available for the preferred
 421          * target type.
 422          */
 423         init->target = (__u32)target;
 424
 425         return 0;
 426 }
 427
 428 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu)
 429 {
 430         return -EINVAL;
 431 }
 432
 433 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu)
 434 {
 435         return -EINVAL;
 436 }
 437
 438 int kvm_arch_vcpu_ioctl_translate(struct kvm_vcpu *vcpu,
 439                                   struct kvm_translation *tr)
 440 {
 441         return -EINVAL;
 442 }
 443
 444 #define KVM_GUESTDBG_VALID_MASK (KVM_GUESTDBG_ENABLE |    \
 445                             KVM_GUESTDBG_USE_SW_BP | \
 446                             KVM_GUESTDBG_USE_HW | \
 447                             KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP)
 448
 449 /**
 450  * kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug - set up guest debugging
 451  * @kvm:        pointer to the KVM struct
 452  * @kvm_guest_debug: the ioctl data buffer
 453  *
 454  * This sets up and enables the VM for guest debugging. Userspace
 455  * passes in a control flag to enable different debug types and
 456  * potentially other architecture specific information in the rest of
 457  * the structure.
 458  */
 459 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug(struct kvm_vcpu *vcpu,
 460                                         struct kvm_guest_debug *dbg)
 461 {
 462         int ret = 0;
 463
 464         trace_kvm_set_guest_debug(vcpu, dbg->control);
 465
 466         if (dbg->control & ~KVM_GUESTDBG_VALID_MASK) {
 467                 ret = -EINVAL;
 468                 goto out;
 469         }
 470
 471         if (dbg->control & KVM_GUESTDBG_ENABLE) {
 472                 vcpu->guest_debug = dbg->control;
 473
 474                 /* Hardware assisted Break and Watch points */
 475                 if (vcpu->guest_debug & KVM_GUESTDBG_USE_HW) {
 476                         vcpu->arch.external_debug_state = dbg->arch;
 477                 }
 478
 479         } else {
 480                 /* If not enabled clear all flags */
 481                 vcpu->guest_debug = 0;
 482         }
 483
 484 out:
 485         return ret;
 486 }
 487
 488 int kvm_arm_vcpu_arch_set_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 489                                struct kvm_device_attr *attr)
 490 {
 491         int ret;
 492
 493         switch (attr->group) {
 494         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 495                 ret = kvm_arm_pmu_v3_set_attr(vcpu, attr);
 496                 break;
 497         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 498                 ret = kvm_arm_timer_set_attr(vcpu, attr);
 499                 break;
 500         default:
 501                 ret = -ENXIO;
 502                 break;
 503         }
 504
 505         return ret;
 506 }
 507
 508 int kvm_arm_vcpu_arch_get_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 509                                struct kvm_device_attr *attr)
 510 {
 511         int ret;
 512
 513         switch (attr->group) {
 514         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 515                 ret = kvm_arm_pmu_v3_get_attr(vcpu, attr);
 516                 break;
 517         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 518                 ret = kvm_arm_timer_get_attr(vcpu, attr);
 519                 break;
 520         default:
 521                 ret = -ENXIO;
 522                 break;
 523         }
 524
 525         return ret;
 526 }
 527
 528 int kvm_arm_vcpu_arch_has_attr(struct kvm_vcpu *vcpu,
 529                                struct kvm_device_attr *attr)
 530 {
 531         int ret;
 532
 533         switch (attr->group) {
 534         case KVM_ARM_VCPU_PMU_V3_CTRL:
 535                 ret = kvm_arm_pmu_v3_has_attr(vcpu, attr);
 536                 break;
 537         case KVM_ARM_VCPU_TIMER_CTRL:
 538                 ret = kvm_arm_timer_has_attr(vcpu, attr);
 539                 break;
 540         default:
 541                 ret = -ENXIO;
 542                 break;
 543         }
 544
 545         return ret;
 546 }