← Back to branch summary

~ubuntu-branches/ubuntu/hardy/kvm/hardy-backports

« back to all changes in this revision

Viewing changes to kernel/tmp/paging_tmpl.h

  • Committer: Bazaar Package Importer
  • Author(s): Soren Hansen
  • Date: 2008-01-03 10:39:25 UTC
  • mfrom: (1.1.16 upstream)
  • Revision ID: james.westby@ubuntu.com-20080103103925-8480u7sq2646hvbh
Tags: 1:59+dfsg-0ubuntu1
* New upstream release
* Build with alsa support (cherry pick from 57+dfsg-2)

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
kernel/tmp/paging_tmpl.h
1
 
/*
2
 
 * Kernel-based Virtual Machine driver for Linux
3
 
 *
4
 
 * This module enables machines with Intel VT-x extensions to run virtual
5
 
 * machines without emulation or binary translation.
6
 
 *
7
 
 * MMU support
8
 
 *
9
 
 * Copyright (C) 2006 Qumranet, Inc.
10
 
 *
11
 
 * Authors:
12
 
 *   Yaniv Kamay  <yaniv@qumranet.com>
13
 
 *   Avi Kivity   <avi@qumranet.com>
14
 
 *
15
 
 * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
16
 
 * the COPYING file in the top-level directory.
17
 
 *
18
 
 */
19
 
 
20
 
/*
21
 
 * We need the mmu code to access both 32-bit and 64-bit guest ptes,
22
 
 * so the code in this file is compiled twice, once per pte size.
23
 
 */
24
 
 
25
 
#if PTTYPE == 64
26
 
        #define pt_element_t u64
27
 
        #define guest_walker guest_walker64
28
 
        #define FNAME(name) paging##64_##name
29
 
        #define PT_BASE_ADDR_MASK PT64_BASE_ADDR_MASK
30
 
        #define PT_DIR_BASE_ADDR_MASK PT64_DIR_BASE_ADDR_MASK
31
 
        #define PT_INDEX(addr, level) PT64_INDEX(addr, level)
32
 
        #define SHADOW_PT_INDEX(addr, level) PT64_INDEX(addr, level)
33
 
        #define PT_LEVEL_MASK(level) PT64_LEVEL_MASK(level)
34
 
        #define PT_LEVEL_BITS PT64_LEVEL_BITS
35
 
        #ifdef CONFIG_X86_64
36
 
        #define PT_MAX_FULL_LEVELS 4
37
 
        #define CMPXCHG cmpxchg
38
 
        #else
39
 
        #define CMPXCHG cmpxchg64
40
 
        #define PT_MAX_FULL_LEVELS 2
41
 
        #endif
42
 
#elif PTTYPE == 32
43
 
        #define pt_element_t u32
44
 
        #define guest_walker guest_walker32
45
 
        #define FNAME(name) paging##32_##name
46
 
        #define PT_BASE_ADDR_MASK PT32_BASE_ADDR_MASK
47
 
        #define PT_DIR_BASE_ADDR_MASK PT32_DIR_BASE_ADDR_MASK
48
 
        #define PT_INDEX(addr, level) PT32_INDEX(addr, level)
49
 
        #define SHADOW_PT_INDEX(addr, level) PT64_INDEX(addr, level)
50
 
        #define PT_LEVEL_MASK(level) PT32_LEVEL_MASK(level)
51
 
        #define PT_LEVEL_BITS PT32_LEVEL_BITS
52
 
        #define PT_MAX_FULL_LEVELS 2
53
 
        #define CMPXCHG cmpxchg
54
 
#else
55
 
        #error Invalid PTTYPE value
56
 
#endif
57
 
 
58
 
#define gpte_to_gfn FNAME(gpte_to_gfn)
59
 
#define gpte_to_gfn_pde FNAME(gpte_to_gfn_pde)
60
 
 
61
 
/*
62
 
 * The guest_walker structure emulates the behavior of the hardware page
63
 
 * table walker.
64
 
 */
65
 
struct guest_walker {
66
 
        int level;
67
 
        gfn_t table_gfn[PT_MAX_FULL_LEVELS];
68
 
        pt_element_t ptes[PT_MAX_FULL_LEVELS];
69
 
        gpa_t pte_gpa[PT_MAX_FULL_LEVELS];
70
 
        unsigned pt_access;
71
 
        unsigned pte_access;
72
 
        gfn_t gfn;
73
 
        u32 error_code;
74
 
};
75
 
 
76
 
static gfn_t gpte_to_gfn(pt_element_t gpte)
77
 
{
78
 
        return (gpte & PT_BASE_ADDR_MASK) >> PAGE_SHIFT;
79
 
}
80
 
 
81
 
static gfn_t gpte_to_gfn_pde(pt_element_t gpte)
82
 
{
83
 
        return (gpte & PT_DIR_BASE_ADDR_MASK) >> PAGE_SHIFT;
84
 
}
85
 
 
86
 
static bool FNAME(cmpxchg_gpte)(struct kvm *kvm,
87
 
                         gfn_t table_gfn, unsigned index,
88
 
                         pt_element_t orig_pte, pt_element_t new_pte)
89
 
{
90
 
        pt_element_t ret;
91
 
        pt_element_t *table;
92
 
        struct page *page;
93
 
 
94
 
        page = gfn_to_page(kvm, table_gfn);
95
 
        table = kmap_atomic(page, KM_USER0);
96
 
 
97
 
        ret = CMPXCHG(&table[index], orig_pte, new_pte);
98
 
 
99
 
        kunmap_atomic(table, KM_USER0);
100
 
 
101
 
        kvm_release_page_dirty(page);
102
 
 
103
 
        return (ret != orig_pte);
104
 
}
105
 
 
106
 
static unsigned FNAME(gpte_access)(struct kvm_vcpu *vcpu, pt_element_t gpte)
107
 
{
108
 
        unsigned access;
109
 
 
110
 
        access = (gpte & (PT_WRITABLE_MASK | PT_USER_MASK)) | ACC_EXEC_MASK;
111
 
#if PTTYPE == 64
112
 
        if (is_nx(vcpu))
113
 
                access &= ~(gpte >> PT64_NX_SHIFT);
114
 
#endif
115
 
        return access;
116
 
}
117
 
 
118
 
/*
119
 
 * Fetch a guest pte for a guest virtual address
120
 
 */
121
 
static int FNAME(walk_addr)(struct guest_walker *walker,
122
 
                            struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
123
 
                            int write_fault, int user_fault, int fetch_fault)
124
 
{
125
 
        pt_element_t pte;
126
 
        gfn_t table_gfn;
127
 
        unsigned index, pt_access, pte_access;
128
 
        gpa_t pte_gpa;
129
 
 
130
 
        pgprintk("%s: addr %lx\n", __FUNCTION__, addr);
131
 
walk:
132
 
        walker->level = vcpu->arch.mmu.root_level;
133
 
        pte = vcpu->arch.cr3;
134
 
#if PTTYPE == 64
135
 
        if (!is_long_mode(vcpu)) {
136
 
                pte = vcpu->arch.pdptrs[(addr >> 30) & 3];
137
 
                if (!is_present_pte(pte))
138
 
                        goto not_present;
139
 
                --walker->level;
140
 
        }
141
 
#endif
142
 
        ASSERT((!is_long_mode(vcpu) && is_pae(vcpu)) ||
143
 
               (vcpu->cr3 & CR3_NONPAE_RESERVED_BITS) == 0);
144
 
 
145
 
        pt_access = ACC_ALL;
146
 
 
147
 
        for (;;) {
148
 
                index = PT_INDEX(addr, walker->level);
149
 
 
150
 
                table_gfn = gpte_to_gfn(pte);
151
 
                pte_gpa = gfn_to_gpa(table_gfn);
152
 
                pte_gpa += index * sizeof(pt_element_t);
153
 
                walker->table_gfn[walker->level - 1] = table_gfn;
154
 
                walker->pte_gpa[walker->level - 1] = pte_gpa;
155
 
                pgprintk("%s: table_gfn[%d] %lx\n", __FUNCTION__,
156
 
                         walker->level - 1, table_gfn);
157
 
 
158
 
                kvm_read_guest(vcpu->kvm, pte_gpa, &pte, sizeof(pte));
159
 
 
160
 
                if (!is_present_pte(pte))
161
 
                        goto not_present;
162
 
 
163
 
                if (write_fault && !is_writeble_pte(pte))
164
 
                        if (user_fault || is_write_protection(vcpu))
165
 
                                goto access_error;
166
 
 
167
 
                if (user_fault && !(pte & PT_USER_MASK))
168
 
                        goto access_error;
169
 
 
170
 
#if PTTYPE == 64
171
 
                if (fetch_fault && is_nx(vcpu) && (pte & PT64_NX_MASK))
172
 
                        goto access_error;
173
 
#endif
174
 
 
175
 
                if (!(pte & PT_ACCESSED_MASK)) {
176
 
                        mark_page_dirty(vcpu->kvm, table_gfn);
177
 
                        if (FNAME(cmpxchg_gpte)(vcpu->kvm, table_gfn,
178
 
                            index, pte, pte|PT_ACCESSED_MASK))
179
 
                                goto walk;
180
 
                        pte |= PT_ACCESSED_MASK;
181
 
                }
182
 
 
183
 
                pte_access = pt_access & FNAME(gpte_access)(vcpu, pte);
184
 
 
185
 
                walker->ptes[walker->level - 1] = pte;
186
 
 
187
 
                if (walker->level == PT_PAGE_TABLE_LEVEL) {
188
 
                        walker->gfn = gpte_to_gfn(pte);
189
 
                        break;
190
 
                }
191
 
 
192
 
                if (walker->level == PT_DIRECTORY_LEVEL
193
 
                    && (pte & PT_PAGE_SIZE_MASK)
194
 
                    && (PTTYPE == 64 || is_pse(vcpu))) {
195
 
                        walker->gfn = gpte_to_gfn_pde(pte);
196
 
                        walker->gfn += PT_INDEX(addr, PT_PAGE_TABLE_LEVEL);
197
 
                        if (PTTYPE == 32 && is_cpuid_PSE36())
198
 
                                walker->gfn += pse36_gfn_delta(pte);
199
 
                        break;
200
 
                }
201
 
 
202
 
                pt_access = pte_access;
203
 
                --walker->level;
204
 
        }
205
 
 
206
 
        if (write_fault && !is_dirty_pte(pte)) {
207
 
                bool ret;
208
 
 
209
 
                mark_page_dirty(vcpu->kvm, table_gfn);
210
 
                ret = FNAME(cmpxchg_gpte)(vcpu->kvm, table_gfn, index, pte,
211
 
                            pte|PT_DIRTY_MASK);
212
 
                if (ret)
213
 
                        goto walk;
214
 
                pte |= PT_DIRTY_MASK;
215
 
                kvm_mmu_pte_write(vcpu, pte_gpa, (u8 *)&pte, sizeof(pte));
216
 
                walker->ptes[walker->level - 1] = pte;
217
 
        }
218
 
 
219
 
        walker->pt_access = pt_access;
220
 
        walker->pte_access = pte_access;
221
 
        pgprintk("%s: pte %llx pte_access %x pt_access %x\n",
222
 
                 __FUNCTION__, (u64)pte, pt_access, pte_access);
223
 
        return 1;
224
 
 
225
 
not_present:
226
 
        walker->error_code = 0;
227
 
        goto err;
228
 
 
229
 
access_error:
230
 
        walker->error_code = PFERR_PRESENT_MASK;
231
 
 
232
 
err:
233
 
        if (write_fault)
234
 
                walker->error_code |= PFERR_WRITE_MASK;
235
 
        if (user_fault)
236
 
                walker->error_code |= PFERR_USER_MASK;
237
 
        if (fetch_fault)
238
 
                walker->error_code |= PFERR_FETCH_MASK;
239
 
        return 0;
240
 
}
241
 
 
242
 
static void FNAME(update_pte)(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_mmu_page *page,
243
 
                              u64 *spte, const void *pte, int bytes,
244
 
                              int offset_in_pte)
245
 
{
246
 
        pt_element_t gpte;
247
 
        unsigned pte_access;
248
 
 
249
 
        gpte = *(const pt_element_t *)pte;
250
 
        if (~gpte & (PT_PRESENT_MASK | PT_ACCESSED_MASK)) {
251
 
                if (!offset_in_pte && !is_present_pte(gpte))
252
 
                        set_shadow_pte(spte, shadow_notrap_nonpresent_pte);
253
 
                return;
254
 
        }
255
 
        if (bytes < sizeof(pt_element_t))
256
 
                return;
257
 
        pgprintk("%s: gpte %llx spte %p\n", __FUNCTION__, (u64)gpte, spte);
258
 
        pte_access = page->role.access & FNAME(gpte_access)(vcpu, gpte);
259
 
        mmu_set_spte(vcpu, spte, page->role.access, pte_access, 0, 0,
260
 
                     gpte & PT_DIRTY_MASK, NULL, gpte_to_gfn(gpte));
261
 
}
262
 
 
263
 
/*
264
 
 * Fetch a shadow pte for a specific level in the paging hierarchy.
265
 
 */
266
 
static u64 *FNAME(fetch)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
267
 
                         struct guest_walker *walker,
268
 
                         int user_fault, int write_fault, int *ptwrite)
269
 
{
270
 
        hpa_t shadow_addr;
271
 
        int level;
272
 
        u64 *shadow_ent;
273
 
        unsigned access = walker->pt_access;
274
 
 
275
 
        if (!is_present_pte(walker->ptes[walker->level - 1]))
276
 
                return NULL;
277
 
 
278
 
        shadow_addr = vcpu->arch.mmu.root_hpa;
279
 
        level = vcpu->arch.mmu.shadow_root_level;
280
 
        if (level == PT32E_ROOT_LEVEL) {
281
 
                shadow_addr = vcpu->arch.mmu.pae_root[(addr >> 30) & 3];
282
 
                shadow_addr &= PT64_BASE_ADDR_MASK;
283
 
                --level;
284
 
        }
285
 
 
286
 
        for (; ; level--) {
287
 
                u32 index = SHADOW_PT_INDEX(addr, level);
288
 
                struct kvm_mmu_page *shadow_page;
289
 
                u64 shadow_pte;
290
 
                int metaphysical;
291
 
                gfn_t table_gfn;
292
 
                bool new_page = 0;
293
 
 
294
 
                shadow_ent = ((u64 *)__va(shadow_addr)) + index;
295
 
                if (is_shadow_present_pte(*shadow_ent)) {
296
 
                        if (level == PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
297
 
                                break;
298
 
                        shadow_addr = *shadow_ent & PT64_BASE_ADDR_MASK;
299
 
                        continue;
300
 
                }
301
 
 
302
 
                if (level == PT_PAGE_TABLE_LEVEL)
303
 
                        break;
304
 
 
305
 
                if (level - 1 == PT_PAGE_TABLE_LEVEL
306
 
                    && walker->level == PT_DIRECTORY_LEVEL) {
307
 
                        metaphysical = 1;
308
 
                        if (!is_dirty_pte(walker->ptes[level - 1]))
309
 
                                access &= ~ACC_WRITE_MASK;
310
 
                        table_gfn = gpte_to_gfn(walker->ptes[level - 1]);
311
 
                } else {
312
 
                        metaphysical = 0;
313
 
                        table_gfn = walker->table_gfn[level - 2];
314
 
                }
315
 
                shadow_page = kvm_mmu_get_page(vcpu, table_gfn, addr, level-1,
316
 
                                               metaphysical, access,
317
 
                                               shadow_ent, &new_page);
318
 
                if (new_page && !metaphysical) {
319
 
                        pt_element_t curr_pte;
320
 
                        kvm_read_guest(vcpu->kvm, walker->pte_gpa[level - 2],
321
 
                                       &curr_pte, sizeof(curr_pte));
322
 
                        if (curr_pte != walker->ptes[level - 2])
323
 
                                return NULL;
324
 
                }
325
 
                shadow_addr = __pa(shadow_page->spt);
326
 
                shadow_pte = shadow_addr | PT_PRESENT_MASK | PT_ACCESSED_MASK
327
 
                        | PT_WRITABLE_MASK | PT_USER_MASK;
328
 
                *shadow_ent = shadow_pte;
329
 
        }
330
 
 
331
 
        mmu_set_spte(vcpu, shadow_ent, access, walker->pte_access & access,
332
 
                     user_fault, write_fault,
333
 
                     walker->ptes[walker->level-1] & PT_DIRTY_MASK,
334
 
                     ptwrite, walker->gfn);
335
 
 
336
 
        return shadow_ent;
337
 
}
338
 
 
339
 
/*
340
 
 * Page fault handler.  There are several causes for a page fault:
341
 
 *   - there is no shadow pte for the guest pte
342
 
 *   - write access through a shadow pte marked read only so that we can set
343
 
 *     the dirty bit
344
 
 *   - write access to a shadow pte marked read only so we can update the page
345
 
 *     dirty bitmap, when userspace requests it
346
 
 *   - mmio access; in this case we will never install a present shadow pte
347
 
 *   - normal guest page fault due to the guest pte marked not present, not
348
 
 *     writable, or not executable
349
 
 *
350
 
 *  Returns: 1 if we need to emulate the instruction, 0 otherwise, or
351
 
 *           a negative value on error.
352
 
 */
353
 
static int FNAME(page_fault)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t addr,
354
 
                               u32 error_code)
355
 
{
356
 
        int write_fault = error_code & PFERR_WRITE_MASK;
357
 
        int user_fault = error_code & PFERR_USER_MASK;
358
 
        int fetch_fault = error_code & PFERR_FETCH_MASK;
359
 
        struct guest_walker walker;
360
 
        u64 *shadow_pte;
361
 
        int write_pt = 0;
362
 
        int r;
363
 
 
364
 
        pgprintk("%s: addr %lx err %x\n", __FUNCTION__, addr, error_code);
365
 
        kvm_mmu_audit(vcpu, "pre page fault");
366
 
 
367
 
        r = mmu_topup_memory_caches(vcpu);
368
 
        if (r)
369
 
                return r;
370
 
 
371
 
        /*
372
 
         * Look up the shadow pte for the faulting address.
373
 
         */
374
 
        r = FNAME(walk_addr)(&walker, vcpu, addr, write_fault, user_fault,
375
 
                             fetch_fault);
376
 
 
377
 
        /*
378
 
         * The page is not mapped by the guest.  Let the guest handle it.
379
 
         */
380
 
        if (!r) {
381
 
                pgprintk("%s: guest page fault\n", __FUNCTION__);
382
 
                inject_page_fault(vcpu, addr, walker.error_code);
383
 
                vcpu->arch.last_pt_write_count = 0; /* reset fork detector */
384
 
                return 0;
385
 
        }
386
 
 
387
 
        shadow_pte = FNAME(fetch)(vcpu, addr, &walker, user_fault, write_fault,
388
 
                                  &write_pt);
389
 
        pgprintk("%s: shadow pte %p %llx ptwrite %d\n", __FUNCTION__,
390
 
                 shadow_pte, *shadow_pte, write_pt);
391
 
 
392
 
        if (!write_pt)
393
 
                vcpu->arch.last_pt_write_count = 0; /* reset fork detector */
394
 
 
395
 
        /*
396
 
         * mmio: emulate if accessible, otherwise its a guest fault.
397
 
         */
398
 
        if (shadow_pte && is_io_pte(*shadow_pte))
399
 
                return 1;
400
 
 
401
 
        ++vcpu->stat.pf_fixed;
402
 
        kvm_mmu_audit(vcpu, "post page fault (fixed)");
403
 
 
404
 
        return write_pt;
405
 
}
406
 
 
407
 
static gpa_t FNAME(gva_to_gpa)(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t vaddr)
408
 
{
409
 
        struct guest_walker walker;
410
 
        gpa_t gpa = UNMAPPED_GVA;
411
 
        int r;
412
 
 
413
 
        r = FNAME(walk_addr)(&walker, vcpu, vaddr, 0, 0, 0);
414
 
 
415
 
        if (r) {
416
 
                gpa = gfn_to_gpa(walker.gfn);
417
 
                gpa |= vaddr & ~PAGE_MASK;
418
 
        }
419
 
 
420
 
        return gpa;
421
 
}
422
 
 
423
 
static void FNAME(prefetch_page)(struct kvm_vcpu *vcpu,
424
 
                                 struct kvm_mmu_page *sp)
425
 
{
426
 
        int i, offset = 0;
427
 
        pt_element_t *gpt;
428
 
        struct page *page;
429
 
 
430
 
        if (sp->role.metaphysical
431
 
            || (PTTYPE == 32 && sp->role.level > PT_PAGE_TABLE_LEVEL)) {
432
 
                nonpaging_prefetch_page(vcpu, sp);
433
 
                return;
434
 
        }
435
 
 
436
 
        if (PTTYPE == 32)
437
 
                offset = sp->role.quadrant << PT64_LEVEL_BITS;
438
 
        page = gfn_to_page(vcpu->kvm, sp->gfn);
439
 
        gpt = kmap_atomic(page, KM_USER0);
440
 
        for (i = 0; i < PT64_ENT_PER_PAGE; ++i)
441
 
                if (is_present_pte(gpt[offset + i]))
442
 
                        sp->spt[i] = shadow_trap_nonpresent_pte;
443
 
                else
444
 
                        sp->spt[i] = shadow_notrap_nonpresent_pte;
445
 
        kunmap_atomic(gpt, KM_USER0);
446
 
        kvm_release_page_clean(page);
447
 
}
448
 
 
449
 
#undef pt_element_t
450
 
#undef guest_walker
451
 
#undef FNAME
452
 
#undef PT_BASE_ADDR_MASK
453
 
#undef PT_INDEX
454
 
#undef SHADOW_PT_INDEX
455
 
#undef PT_LEVEL_MASK
456
 
#undef PT_DIR_BASE_ADDR_MASK
457
 
#undef PT_LEVEL_BITS
458
 
#undef PT_MAX_FULL_LEVELS
459
 
#undef gpte_to_gfn
460
 
#undef gpte_to_gfn_pde
461
 
#undef CMPXCHG