xref: /freebsd/sys/arm64/vmm/vmm_arm64.c (revision 55aa31480ced477610b7cb0a948af6e99fefe864)
147e07394SAndrew Turner /*-
247e07394SAndrew Turner  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause
347e07394SAndrew Turner  *
447e07394SAndrew Turner  * Copyright (C) 2015 Mihai Carabas <mihai.carabas@gmail.com>
547e07394SAndrew Turner  * All rights reserved.
647e07394SAndrew Turner  *
747e07394SAndrew Turner  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
847e07394SAndrew Turner  * modification, are permitted provided that the following conditions
947e07394SAndrew Turner  * are met:
1047e07394SAndrew Turner  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
1147e07394SAndrew Turner  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
1247e07394SAndrew Turner  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
1347e07394SAndrew Turner  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
1447e07394SAndrew Turner  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
1547e07394SAndrew Turner  *
1647e07394SAndrew Turner  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
1747e07394SAndrew Turner  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
1847e07394SAndrew Turner  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
1947e07394SAndrew Turner  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
2047e07394SAndrew Turner  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
2147e07394SAndrew Turner  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
2247e07394SAndrew Turner  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
2347e07394SAndrew Turner  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
2447e07394SAndrew Turner  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
2547e07394SAndrew Turner  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
2647e07394SAndrew Turner  * SUCH DAMAGE.
2747e07394SAndrew Turner  */
2847e07394SAndrew Turner 
2947e07394SAndrew Turner #include <sys/cdefs.h>
3047e07394SAndrew Turner #include <sys/param.h>
3147e07394SAndrew Turner #include <sys/systm.h>
3247e07394SAndrew Turner #include <sys/smp.h>
3347e07394SAndrew Turner #include <sys/kernel.h>
3447e07394SAndrew Turner #include <sys/malloc.h>
3547e07394SAndrew Turner #include <sys/mman.h>
3647e07394SAndrew Turner #include <sys/pcpu.h>
3747e07394SAndrew Turner #include <sys/proc.h>
3847e07394SAndrew Turner #include <sys/sysctl.h>
3947e07394SAndrew Turner #include <sys/lock.h>
4047e07394SAndrew Turner #include <sys/mutex.h>
4147e07394SAndrew Turner #include <sys/vmem.h>
4247e07394SAndrew Turner 
4347e07394SAndrew Turner #include <vm/vm.h>
4447e07394SAndrew Turner #include <vm/pmap.h>
4547e07394SAndrew Turner #include <vm/vm_extern.h>
4647e07394SAndrew Turner #include <vm/vm_map.h>
4747e07394SAndrew Turner #include <vm/vm_page.h>
4847e07394SAndrew Turner #include <vm/vm_param.h>
4947e07394SAndrew Turner 
5047e07394SAndrew Turner #include <machine/armreg.h>
5147e07394SAndrew Turner #include <machine/vm.h>
5247e07394SAndrew Turner #include <machine/cpufunc.h>
5347e07394SAndrew Turner #include <machine/cpu.h>
5447e07394SAndrew Turner #include <machine/machdep.h>
5547e07394SAndrew Turner #include <machine/vmm.h>
5647e07394SAndrew Turner #include <machine/vmm_dev.h>
5747e07394SAndrew Turner #include <machine/atomic.h>
5847e07394SAndrew Turner #include <machine/hypervisor.h>
5947e07394SAndrew Turner #include <machine/pmap.h>
6047e07394SAndrew Turner 
6147e07394SAndrew Turner #include "mmu.h"
6247e07394SAndrew Turner #include "arm64.h"
6347e07394SAndrew Turner #include "hyp.h"
6447e07394SAndrew Turner #include "reset.h"
6547e07394SAndrew Turner #include "io/vgic.h"
6647e07394SAndrew Turner #include "io/vgic_v3.h"
6747e07394SAndrew Turner #include "io/vtimer.h"
68*55aa3148SAndrew Turner #include "vmm_handlers.h"
6947e07394SAndrew Turner #include "vmm_stat.h"
7047e07394SAndrew Turner 
7147e07394SAndrew Turner #define	HANDLED		1
7247e07394SAndrew Turner #define	UNHANDLED	0
7347e07394SAndrew Turner 
7447e07394SAndrew Turner /* Number of bits in an EL2 virtual address */
7547e07394SAndrew Turner #define	EL2_VIRT_BITS	48
7647e07394SAndrew Turner CTASSERT((1ul << EL2_VIRT_BITS) >= HYP_VM_MAX_ADDRESS);
7747e07394SAndrew Turner 
7847e07394SAndrew Turner /* TODO: Move the host hypctx off the stack */
7947e07394SAndrew Turner #define	VMM_STACK_PAGES	4
8047e07394SAndrew Turner #define	VMM_STACK_SIZE	(VMM_STACK_PAGES * PAGE_SIZE)
8147e07394SAndrew Turner 
8247e07394SAndrew Turner static int vmm_pmap_levels, vmm_virt_bits, vmm_max_ipa_bits;
8347e07394SAndrew Turner 
8447e07394SAndrew Turner /* Register values passed to arm_setup_vectors to set in the hypervisor */
8547e07394SAndrew Turner struct vmm_init_regs {
8647e07394SAndrew Turner 	uint64_t tcr_el2;
8747e07394SAndrew Turner 	uint64_t vtcr_el2;
8847e07394SAndrew Turner };
8947e07394SAndrew Turner 
9047e07394SAndrew Turner MALLOC_DEFINE(M_HYP, "ARM VMM HYP", "ARM VMM HYP");
9147e07394SAndrew Turner 
9247e07394SAndrew Turner extern char hyp_init_vectors[];
9347e07394SAndrew Turner extern char hyp_vectors[];
9447e07394SAndrew Turner extern char hyp_stub_vectors[];
9547e07394SAndrew Turner 
9647e07394SAndrew Turner static vm_paddr_t hyp_code_base;
9747e07394SAndrew Turner static size_t hyp_code_len;
9847e07394SAndrew Turner 
9947e07394SAndrew Turner static char *stack[MAXCPU];
10047e07394SAndrew Turner static vm_offset_t stack_hyp_va[MAXCPU];
10147e07394SAndrew Turner 
10247e07394SAndrew Turner static vmem_t *el2_mem_alloc;
10347e07394SAndrew Turner 
10447e07394SAndrew Turner static void arm_setup_vectors(void *arg);
10547e07394SAndrew Turner 
10647e07394SAndrew Turner DPCPU_DEFINE_STATIC(struct hypctx *, vcpu);
10747e07394SAndrew Turner 
10847e07394SAndrew Turner static inline void
10947e07394SAndrew Turner arm64_set_active_vcpu(struct hypctx *hypctx)
11047e07394SAndrew Turner {
11147e07394SAndrew Turner 	DPCPU_SET(vcpu, hypctx);
11247e07394SAndrew Turner }
11347e07394SAndrew Turner 
11447e07394SAndrew Turner struct hypctx *
11547e07394SAndrew Turner arm64_get_active_vcpu(void)
11647e07394SAndrew Turner {
11747e07394SAndrew Turner 	return (DPCPU_GET(vcpu));
11847e07394SAndrew Turner }
11947e07394SAndrew Turner 
12047e07394SAndrew Turner static void
12147e07394SAndrew Turner arm_setup_vectors(void *arg)
12247e07394SAndrew Turner {
12347e07394SAndrew Turner 	struct vmm_init_regs *el2_regs;
12447e07394SAndrew Turner 	uintptr_t stack_top;
12547e07394SAndrew Turner 	uint32_t sctlr_el2;
12647e07394SAndrew Turner 	register_t daif;
12747e07394SAndrew Turner 
12847e07394SAndrew Turner 	el2_regs = arg;
12947e07394SAndrew Turner 	arm64_set_active_vcpu(NULL);
13047e07394SAndrew Turner 
13147e07394SAndrew Turner 	daif = intr_disable();
13247e07394SAndrew Turner 
13347e07394SAndrew Turner 	/*
13447e07394SAndrew Turner 	 * Install the temporary vectors which will be responsible for
13547e07394SAndrew Turner 	 * initializing the VMM when we next trap into EL2.
13647e07394SAndrew Turner 	 *
13747e07394SAndrew Turner 	 * x0: the exception vector table responsible for hypervisor
13847e07394SAndrew Turner 	 * initialization on the next call.
13947e07394SAndrew Turner 	 */
14047e07394SAndrew Turner 	vmm_call_hyp(vtophys(&vmm_hyp_code));
14147e07394SAndrew Turner 
14247e07394SAndrew Turner 	/* Create and map the hypervisor stack */
14347e07394SAndrew Turner 	stack_top = stack_hyp_va[PCPU_GET(cpuid)] + VMM_STACK_SIZE;
14447e07394SAndrew Turner 
14547e07394SAndrew Turner 	/*
14647e07394SAndrew Turner 	 * Configure the system control register for EL2:
14747e07394SAndrew Turner 	 *
14847e07394SAndrew Turner 	 * SCTLR_EL2_M: MMU on
14947e07394SAndrew Turner 	 * SCTLR_EL2_C: Data cacheability not affected
15047e07394SAndrew Turner 	 * SCTLR_EL2_I: Instruction cacheability not affected
15147e07394SAndrew Turner 	 * SCTLR_EL2_A: Instruction alignment check
15247e07394SAndrew Turner 	 * SCTLR_EL2_SA: Stack pointer alignment check
15347e07394SAndrew Turner 	 * SCTLR_EL2_WXN: Treat writable memory as execute never
15447e07394SAndrew Turner 	 * ~SCTLR_EL2_EE: Data accesses are little-endian
15547e07394SAndrew Turner 	 */
15647e07394SAndrew Turner 	sctlr_el2 = SCTLR_EL2_RES1;
15747e07394SAndrew Turner 	sctlr_el2 |= SCTLR_EL2_M | SCTLR_EL2_C | SCTLR_EL2_I;
15847e07394SAndrew Turner 	sctlr_el2 |= SCTLR_EL2_A | SCTLR_EL2_SA;
15947e07394SAndrew Turner 	sctlr_el2 |= SCTLR_EL2_WXN;
16047e07394SAndrew Turner 	sctlr_el2 &= ~SCTLR_EL2_EE;
16147e07394SAndrew Turner 
16247e07394SAndrew Turner 	/* Special call to initialize EL2 */
16347e07394SAndrew Turner 	vmm_call_hyp(vmmpmap_to_ttbr0(), stack_top, el2_regs->tcr_el2,
16447e07394SAndrew Turner 	    sctlr_el2, el2_regs->vtcr_el2);
16547e07394SAndrew Turner 
16647e07394SAndrew Turner 	intr_restore(daif);
16747e07394SAndrew Turner }
16847e07394SAndrew Turner 
16947e07394SAndrew Turner static void
17047e07394SAndrew Turner arm_teardown_vectors(void *arg)
17147e07394SAndrew Turner {
17247e07394SAndrew Turner 	register_t daif;
17347e07394SAndrew Turner 
17447e07394SAndrew Turner 	/*
17547e07394SAndrew Turner 	 * vmm_cleanup() will disable the MMU. For the next few instructions,
17647e07394SAndrew Turner 	 * before the hardware disables the MMU, one of the following is
17747e07394SAndrew Turner 	 * possible:
17847e07394SAndrew Turner 	 *
17947e07394SAndrew Turner 	 * a. The instruction addresses are fetched with the MMU disabled,
18047e07394SAndrew Turner 	 * and they must represent the actual physical addresses. This will work
18147e07394SAndrew Turner 	 * because we call the vmm_cleanup() function by its physical address.
18247e07394SAndrew Turner 	 *
18347e07394SAndrew Turner 	 * b. The instruction addresses are fetched using the old translation
18447e07394SAndrew Turner 	 * tables. This will work because we have an identity mapping in place
18547e07394SAndrew Turner 	 * in the translation tables and vmm_cleanup() is called by its physical
18647e07394SAndrew Turner 	 * address.
18747e07394SAndrew Turner 	 */
18847e07394SAndrew Turner 	daif = intr_disable();
18947e07394SAndrew Turner 	/* TODO: Invalidate the cache */
19047e07394SAndrew Turner 	vmm_call_hyp(HYP_CLEANUP, vtophys(hyp_stub_vectors));
19147e07394SAndrew Turner 	intr_restore(daif);
19247e07394SAndrew Turner 
19347e07394SAndrew Turner 	arm64_set_active_vcpu(NULL);
19447e07394SAndrew Turner }
19547e07394SAndrew Turner 
19647e07394SAndrew Turner static uint64_t
19747e07394SAndrew Turner vmm_vtcr_el2_sl(u_int levels)
19847e07394SAndrew Turner {
19947e07394SAndrew Turner #if PAGE_SIZE == PAGE_SIZE_4K
20047e07394SAndrew Turner 	switch (levels) {
20147e07394SAndrew Turner 	case 2:
20247e07394SAndrew Turner 		return (VTCR_EL2_SL0_4K_LVL2);
20347e07394SAndrew Turner 	case 3:
20447e07394SAndrew Turner 		return (VTCR_EL2_SL0_4K_LVL1);
20547e07394SAndrew Turner 	case 4:
20647e07394SAndrew Turner 		return (VTCR_EL2_SL0_4K_LVL0);
20747e07394SAndrew Turner 	default:
20847e07394SAndrew Turner 		panic("%s: Invalid number of page table levels %u", __func__,
20947e07394SAndrew Turner 		    levels);
21047e07394SAndrew Turner 	}
21147e07394SAndrew Turner #elif PAGE_SIZE == PAGE_SIZE_16K
21247e07394SAndrew Turner 	switch (levels) {
21347e07394SAndrew Turner 	case 2:
21447e07394SAndrew Turner 		return (VTCR_EL2_SL0_16K_LVL2);
21547e07394SAndrew Turner 	case 3:
21647e07394SAndrew Turner 		return (VTCR_EL2_SL0_16K_LVL1);
21747e07394SAndrew Turner 	case 4:
21847e07394SAndrew Turner 		return (VTCR_EL2_SL0_16K_LVL0);
21947e07394SAndrew Turner 	default:
22047e07394SAndrew Turner 		panic("%s: Invalid number of page table levels %u", __func__,
22147e07394SAndrew Turner 		    levels);
22247e07394SAndrew Turner 	}
22347e07394SAndrew Turner #else
22447e07394SAndrew Turner #error Unsupported page size
22547e07394SAndrew Turner #endif
22647e07394SAndrew Turner }
22747e07394SAndrew Turner 
22847e07394SAndrew Turner int
22947e07394SAndrew Turner vmmops_modinit(int ipinum)
23047e07394SAndrew Turner {
23147e07394SAndrew Turner 	struct vmm_init_regs el2_regs;
23247e07394SAndrew Turner 	vm_offset_t next_hyp_va;
23347e07394SAndrew Turner 	vm_paddr_t vmm_base;
23447e07394SAndrew Turner 	uint64_t id_aa64mmfr0_el1, pa_range_bits, pa_range_field;
23547e07394SAndrew Turner 	uint64_t cnthctl_el2;
23647e07394SAndrew Turner 	int cpu, i;
23747e07394SAndrew Turner 	bool rv __diagused;
23847e07394SAndrew Turner 
239d730cdeaSMark Johnston 	if (!has_hyp()) {
24047e07394SAndrew Turner 		printf(
24147e07394SAndrew Turner 		    "vmm: Processor doesn't have support for virtualization\n");
24247e07394SAndrew Turner 		return (ENXIO);
24347e07394SAndrew Turner 	}
24447e07394SAndrew Turner 
24547e07394SAndrew Turner 	/* TODO: Support VHE */
24647e07394SAndrew Turner 	if (in_vhe()) {
24747e07394SAndrew Turner 		printf("vmm: VHE is unsupported\n");
24847e07394SAndrew Turner 		return (ENXIO);
24947e07394SAndrew Turner 	}
25047e07394SAndrew Turner 
25147e07394SAndrew Turner 	if (!vgic_present()) {
25247e07394SAndrew Turner 		printf("vmm: No vgic found\n");
25347e07394SAndrew Turner 		return (ENODEV);
25447e07394SAndrew Turner 	}
25547e07394SAndrew Turner 
25647e07394SAndrew Turner 	if (!get_kernel_reg(ID_AA64MMFR0_EL1, &id_aa64mmfr0_el1)) {
25747e07394SAndrew Turner 		printf("vmm: Unable to read ID_AA64MMFR0_EL1\n");
25847e07394SAndrew Turner 		return (ENXIO);
25947e07394SAndrew Turner 	}
26047e07394SAndrew Turner 	pa_range_field = ID_AA64MMFR0_PARange_VAL(id_aa64mmfr0_el1);
26147e07394SAndrew Turner 	/*
26247e07394SAndrew Turner 	 * Use 3 levels to give us up to 39 bits with 4k pages, or
26347e07394SAndrew Turner 	 * 47 bits with 16k pages.
26447e07394SAndrew Turner 	 */
26547e07394SAndrew Turner 	/* TODO: Check the number of levels for 64k pages */
26647e07394SAndrew Turner 	vmm_pmap_levels = 3;
26747e07394SAndrew Turner 	switch (pa_range_field) {
26847e07394SAndrew Turner 	case ID_AA64MMFR0_PARange_4G:
26947e07394SAndrew Turner 		printf("vmm: Not enough physical address bits\n");
27047e07394SAndrew Turner 		return (ENXIO);
27147e07394SAndrew Turner 	case ID_AA64MMFR0_PARange_64G:
27247e07394SAndrew Turner 		vmm_virt_bits = 36;
27347e07394SAndrew Turner #if PAGE_SIZE == PAGE_SIZE_16K
27447e07394SAndrew Turner 		vmm_pmap_levels = 2;
27547e07394SAndrew Turner #endif
27647e07394SAndrew Turner 		break;
27747e07394SAndrew Turner 	default:
27847e07394SAndrew Turner 		vmm_virt_bits = 39;
27947e07394SAndrew Turner 		break;
28047e07394SAndrew Turner 	}
28147e07394SAndrew Turner 	pa_range_bits = pa_range_field >> ID_AA64MMFR0_PARange_SHIFT;
28247e07394SAndrew Turner 
28347e07394SAndrew Turner 	/* Initialise the EL2 MMU */
28447e07394SAndrew Turner 	if (!vmmpmap_init()) {
28547e07394SAndrew Turner 		printf("vmm: Failed to init the EL2 MMU\n");
28647e07394SAndrew Turner 		return (ENOMEM);
28747e07394SAndrew Turner 	}
28847e07394SAndrew Turner 
28947e07394SAndrew Turner 	/* Set up the stage 2 pmap callbacks */
29047e07394SAndrew Turner 	MPASS(pmap_clean_stage2_tlbi == NULL);
291*55aa3148SAndrew Turner 	pmap_clean_stage2_tlbi = vmm_clean_s2_tlbi;
292*55aa3148SAndrew Turner 	pmap_stage2_invalidate_range = vmm_s2_tlbi_range;
293*55aa3148SAndrew Turner 	pmap_stage2_invalidate_all = vmm_s2_tlbi_all;
29447e07394SAndrew Turner 
29547e07394SAndrew Turner 	/*
29647e07394SAndrew Turner 	 * Create an allocator for the virtual address space used by EL2.
29747e07394SAndrew Turner 	 * EL2 code is identity-mapped; the allocator is used to find space for
29847e07394SAndrew Turner 	 * VM structures.
29947e07394SAndrew Turner 	 */
30047e07394SAndrew Turner 	el2_mem_alloc = vmem_create("VMM EL2", 0, 0, PAGE_SIZE, 0, M_WAITOK);
30147e07394SAndrew Turner 
30247e07394SAndrew Turner 	/* Create the mappings for the hypervisor translation table. */
30347e07394SAndrew Turner 	hyp_code_len = round_page(&vmm_hyp_code_end - &vmm_hyp_code);
30447e07394SAndrew Turner 
30547e07394SAndrew Turner 	/* We need an physical identity mapping for when we activate the MMU */
30647e07394SAndrew Turner 	hyp_code_base = vmm_base = vtophys(&vmm_hyp_code);
30747e07394SAndrew Turner 	rv = vmmpmap_enter(vmm_base, hyp_code_len, vmm_base,
30847e07394SAndrew Turner 	    VM_PROT_READ | VM_PROT_EXECUTE);
30947e07394SAndrew Turner 	MPASS(rv);
31047e07394SAndrew Turner 
31147e07394SAndrew Turner 	next_hyp_va = roundup2(vmm_base + hyp_code_len, L2_SIZE);
31247e07394SAndrew Turner 
31347e07394SAndrew Turner 	/* Create a per-CPU hypervisor stack */
31447e07394SAndrew Turner 	CPU_FOREACH(cpu) {
31547e07394SAndrew Turner 		stack[cpu] = malloc(VMM_STACK_SIZE, M_HYP, M_WAITOK | M_ZERO);
31647e07394SAndrew Turner 		stack_hyp_va[cpu] = next_hyp_va;
31747e07394SAndrew Turner 
31847e07394SAndrew Turner 		for (i = 0; i < VMM_STACK_PAGES; i++) {
31947e07394SAndrew Turner 			rv = vmmpmap_enter(stack_hyp_va[cpu] + ptoa(i),
32047e07394SAndrew Turner 			    PAGE_SIZE, vtophys(stack[cpu] + ptoa(i)),
32147e07394SAndrew Turner 			    VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
32247e07394SAndrew Turner 			MPASS(rv);
32347e07394SAndrew Turner 		}
32447e07394SAndrew Turner 		next_hyp_va += L2_SIZE;
32547e07394SAndrew Turner 	}
32647e07394SAndrew Turner 
32747e07394SAndrew Turner 	el2_regs.tcr_el2 = TCR_EL2_RES1;
32847e07394SAndrew Turner 	el2_regs.tcr_el2 |= min(pa_range_bits << TCR_EL2_PS_SHIFT,
32947e07394SAndrew Turner 	    TCR_EL2_PS_52BITS);
33047e07394SAndrew Turner 	el2_regs.tcr_el2 |= TCR_EL2_T0SZ(64 - EL2_VIRT_BITS);
33147e07394SAndrew Turner 	el2_regs.tcr_el2 |= TCR_EL2_IRGN0_WBWA | TCR_EL2_ORGN0_WBWA;
33247e07394SAndrew Turner #if PAGE_SIZE == PAGE_SIZE_4K
33347e07394SAndrew Turner 	el2_regs.tcr_el2 |= TCR_EL2_TG0_4K;
33447e07394SAndrew Turner #elif PAGE_SIZE == PAGE_SIZE_16K
33547e07394SAndrew Turner 	el2_regs.tcr_el2 |= TCR_EL2_TG0_16K;
33647e07394SAndrew Turner #else
33747e07394SAndrew Turner #error Unsupported page size
33847e07394SAndrew Turner #endif
33947e07394SAndrew Turner #ifdef SMP
34047e07394SAndrew Turner 	el2_regs.tcr_el2 |= TCR_EL2_SH0_IS;
34147e07394SAndrew Turner #endif
34247e07394SAndrew Turner 
34347e07394SAndrew Turner 	switch (el2_regs.tcr_el2 & TCR_EL2_PS_MASK) {
34447e07394SAndrew Turner 	case TCR_EL2_PS_32BITS:
34547e07394SAndrew Turner 		vmm_max_ipa_bits = 32;
34647e07394SAndrew Turner 		break;
34747e07394SAndrew Turner 	case TCR_EL2_PS_36BITS:
34847e07394SAndrew Turner 		vmm_max_ipa_bits = 36;
34947e07394SAndrew Turner 		break;
35047e07394SAndrew Turner 	case TCR_EL2_PS_40BITS:
35147e07394SAndrew Turner 		vmm_max_ipa_bits = 40;
35247e07394SAndrew Turner 		break;
35347e07394SAndrew Turner 	case TCR_EL2_PS_42BITS:
35447e07394SAndrew Turner 		vmm_max_ipa_bits = 42;
35547e07394SAndrew Turner 		break;
35647e07394SAndrew Turner 	case TCR_EL2_PS_44BITS:
35747e07394SAndrew Turner 		vmm_max_ipa_bits = 44;
35847e07394SAndrew Turner 		break;
35947e07394SAndrew Turner 	case TCR_EL2_PS_48BITS:
36047e07394SAndrew Turner 		vmm_max_ipa_bits = 48;
36147e07394SAndrew Turner 		break;
36247e07394SAndrew Turner 	case TCR_EL2_PS_52BITS:
36347e07394SAndrew Turner 	default:
36447e07394SAndrew Turner 		vmm_max_ipa_bits = 52;
36547e07394SAndrew Turner 		break;
36647e07394SAndrew Turner 	}
36747e07394SAndrew Turner 
36847e07394SAndrew Turner 	/*
36947e07394SAndrew Turner 	 * Configure the Stage 2 translation control register:
37047e07394SAndrew Turner 	 *
37147e07394SAndrew Turner 	 * VTCR_IRGN0_WBWA: Translation table walks access inner cacheable
37247e07394SAndrew Turner 	 * normal memory
37347e07394SAndrew Turner 	 * VTCR_ORGN0_WBWA: Translation table walks access outer cacheable
37447e07394SAndrew Turner 	 * normal memory
37547e07394SAndrew Turner 	 * VTCR_EL2_TG0_4K/16K: Stage 2 uses the same page size as the kernel
37647e07394SAndrew Turner 	 * VTCR_EL2_SL0_4K_LVL1: Stage 2 uses concatenated level 1 tables
37747e07394SAndrew Turner 	 * VTCR_EL2_SH0_IS: Memory associated with Stage 2 walks is inner
37847e07394SAndrew Turner 	 * shareable
37947e07394SAndrew Turner 	 */
38047e07394SAndrew Turner 	el2_regs.vtcr_el2 = VTCR_EL2_RES1;
38147e07394SAndrew Turner 	el2_regs.vtcr_el2 |=
38247e07394SAndrew Turner 	    min(pa_range_bits << VTCR_EL2_PS_SHIFT, VTCR_EL2_PS_48BIT);
38347e07394SAndrew Turner 	el2_regs.vtcr_el2 |= VTCR_EL2_IRGN0_WBWA | VTCR_EL2_ORGN0_WBWA;
38447e07394SAndrew Turner 	el2_regs.vtcr_el2 |= VTCR_EL2_T0SZ(64 - vmm_virt_bits);
38547e07394SAndrew Turner 	el2_regs.vtcr_el2 |= vmm_vtcr_el2_sl(vmm_pmap_levels);
38647e07394SAndrew Turner #if PAGE_SIZE == PAGE_SIZE_4K
38747e07394SAndrew Turner 	el2_regs.vtcr_el2 |= VTCR_EL2_TG0_4K;
38847e07394SAndrew Turner #elif PAGE_SIZE == PAGE_SIZE_16K
38947e07394SAndrew Turner 	el2_regs.vtcr_el2 |= VTCR_EL2_TG0_16K;
39047e07394SAndrew Turner #else
39147e07394SAndrew Turner #error Unsupported page size
39247e07394SAndrew Turner #endif
39347e07394SAndrew Turner #ifdef SMP
39447e07394SAndrew Turner 	el2_regs.vtcr_el2 |= VTCR_EL2_SH0_IS;
39547e07394SAndrew Turner #endif
39647e07394SAndrew Turner 
39747e07394SAndrew Turner 	smp_rendezvous(NULL, arm_setup_vectors, NULL, &el2_regs);
39847e07394SAndrew Turner 
39947e07394SAndrew Turner 	/* Add memory to the vmem allocator (checking there is space) */
40047e07394SAndrew Turner 	if (vmm_base > (L2_SIZE + PAGE_SIZE)) {
40147e07394SAndrew Turner 		/*
40247e07394SAndrew Turner 		 * Ensure there is an L2 block before the vmm code to check
40347e07394SAndrew Turner 		 * for buffer overflows on earlier data. Include the PAGE_SIZE
40447e07394SAndrew Turner 		 * of the minimum we can allocate.
40547e07394SAndrew Turner 		 */
40647e07394SAndrew Turner 		vmm_base -= L2_SIZE + PAGE_SIZE;
40747e07394SAndrew Turner 		vmm_base = rounddown2(vmm_base, L2_SIZE);
40847e07394SAndrew Turner 
40947e07394SAndrew Turner 		/*
41047e07394SAndrew Turner 		 * Check there is memory before the vmm code to add.
41147e07394SAndrew Turner 		 *
41247e07394SAndrew Turner 		 * Reserve the L2 block at address 0 so NULL dereference will
41347e07394SAndrew Turner 		 * raise an exception.
41447e07394SAndrew Turner 		 */
41547e07394SAndrew Turner 		if (vmm_base > L2_SIZE)
41647e07394SAndrew Turner 			vmem_add(el2_mem_alloc, L2_SIZE, vmm_base - L2_SIZE,
41747e07394SAndrew Turner 			    M_WAITOK);
41847e07394SAndrew Turner 	}
41947e07394SAndrew Turner 
42047e07394SAndrew Turner 	/*
42147e07394SAndrew Turner 	 * Add the memory after the stacks. There is most of an L2 block
42247e07394SAndrew Turner 	 * between the last stack and the first allocation so this should
42347e07394SAndrew Turner 	 * be safe without adding more padding.
42447e07394SAndrew Turner 	 */
42547e07394SAndrew Turner 	if (next_hyp_va < HYP_VM_MAX_ADDRESS - PAGE_SIZE)
42647e07394SAndrew Turner 		vmem_add(el2_mem_alloc, next_hyp_va,
42747e07394SAndrew Turner 		    HYP_VM_MAX_ADDRESS - next_hyp_va, M_WAITOK);
42847e07394SAndrew Turner 
429*55aa3148SAndrew Turner 	cnthctl_el2 = vmm_read_reg(HYP_REG_CNTHCTL);
43047e07394SAndrew Turner 
43147e07394SAndrew Turner 	vgic_init();
43247e07394SAndrew Turner 	vtimer_init(cnthctl_el2);
43347e07394SAndrew Turner 
43447e07394SAndrew Turner 	return (0);
43547e07394SAndrew Turner }
43647e07394SAndrew Turner 
43747e07394SAndrew Turner int
43847e07394SAndrew Turner vmmops_modcleanup(void)
43947e07394SAndrew Turner {
44047e07394SAndrew Turner 	int cpu;
44147e07394SAndrew Turner 
44247e07394SAndrew Turner 	smp_rendezvous(NULL, arm_teardown_vectors, NULL, NULL);
44347e07394SAndrew Turner 
44447e07394SAndrew Turner 	CPU_FOREACH(cpu) {
44547e07394SAndrew Turner 		vmmpmap_remove(stack_hyp_va[cpu], VMM_STACK_PAGES * PAGE_SIZE,
44647e07394SAndrew Turner 		    false);
44747e07394SAndrew Turner 	}
44847e07394SAndrew Turner 
44947e07394SAndrew Turner 	vmmpmap_remove(hyp_code_base, hyp_code_len, false);
45047e07394SAndrew Turner 
45147e07394SAndrew Turner 	vtimer_cleanup();
45247e07394SAndrew Turner 
45347e07394SAndrew Turner 	vmmpmap_fini();
45447e07394SAndrew Turner 
45547e07394SAndrew Turner 	CPU_FOREACH(cpu)
45647e07394SAndrew Turner 		free(stack[cpu], M_HYP);
45747e07394SAndrew Turner 
45847e07394SAndrew Turner 	pmap_clean_stage2_tlbi = NULL;
45947e07394SAndrew Turner 	pmap_stage2_invalidate_range = NULL;
46047e07394SAndrew Turner 	pmap_stage2_invalidate_all = NULL;
46147e07394SAndrew Turner 
46247e07394SAndrew Turner 	return (0);
46347e07394SAndrew Turner }
46447e07394SAndrew Turner 
46547e07394SAndrew Turner static vm_size_t
46647e07394SAndrew Turner el2_hyp_size(struct vm *vm)
46747e07394SAndrew Turner {
46847e07394SAndrew Turner 	return (round_page(sizeof(struct hyp) +
46947e07394SAndrew Turner 	    sizeof(struct hypctx *) * vm_get_maxcpus(vm)));
47047e07394SAndrew Turner }
47147e07394SAndrew Turner 
47247e07394SAndrew Turner static vm_size_t
47347e07394SAndrew Turner el2_hypctx_size(void)
47447e07394SAndrew Turner {
47547e07394SAndrew Turner 	return (round_page(sizeof(struct hypctx)));
47647e07394SAndrew Turner }
47747e07394SAndrew Turner 
47847e07394SAndrew Turner static vm_offset_t
47947e07394SAndrew Turner el2_map_enter(vm_offset_t data, vm_size_t size, vm_prot_t prot)
48047e07394SAndrew Turner {
48147e07394SAndrew Turner 	vmem_addr_t addr;
48247e07394SAndrew Turner 	int err __diagused;
48347e07394SAndrew Turner 	bool rv __diagused;
48447e07394SAndrew Turner 
48547e07394SAndrew Turner 	err = vmem_alloc(el2_mem_alloc, size, M_NEXTFIT | M_WAITOK, &addr);
48647e07394SAndrew Turner 	MPASS(err == 0);
48747e07394SAndrew Turner 	rv = vmmpmap_enter(addr, size, vtophys(data), prot);
48847e07394SAndrew Turner 	MPASS(rv);
48947e07394SAndrew Turner 
49047e07394SAndrew Turner 	return (addr);
49147e07394SAndrew Turner }
49247e07394SAndrew Turner 
49347e07394SAndrew Turner void *
49447e07394SAndrew Turner vmmops_init(struct vm *vm, pmap_t pmap)
49547e07394SAndrew Turner {
49647e07394SAndrew Turner 	struct hyp *hyp;
49747e07394SAndrew Turner 	vm_size_t size;
49847e07394SAndrew Turner 
49947e07394SAndrew Turner 	size = el2_hyp_size(vm);
50047e07394SAndrew Turner 	hyp = malloc_aligned(size, PAGE_SIZE, M_HYP, M_WAITOK | M_ZERO);
50147e07394SAndrew Turner 
50247e07394SAndrew Turner 	hyp->vm = vm;
50347e07394SAndrew Turner 	hyp->vgic_attached = false;
50447e07394SAndrew Turner 
50547e07394SAndrew Turner 	vtimer_vminit(hyp);
50647e07394SAndrew Turner 	vgic_vminit(hyp);
50747e07394SAndrew Turner 
50847e07394SAndrew Turner 	hyp->el2_addr = el2_map_enter((vm_offset_t)hyp, size,
50947e07394SAndrew Turner 	    VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
51047e07394SAndrew Turner 
51147e07394SAndrew Turner 	return (hyp);
51247e07394SAndrew Turner }
51347e07394SAndrew Turner 
51447e07394SAndrew Turner void *
51547e07394SAndrew Turner vmmops_vcpu_init(void *vmi, struct vcpu *vcpu1, int vcpuid)
51647e07394SAndrew Turner {
51747e07394SAndrew Turner 	struct hyp *hyp = vmi;
51847e07394SAndrew Turner 	struct hypctx *hypctx;
51947e07394SAndrew Turner 	vm_size_t size;
52047e07394SAndrew Turner 
52147e07394SAndrew Turner 	size = el2_hypctx_size();
52247e07394SAndrew Turner 	hypctx = malloc_aligned(size, PAGE_SIZE, M_HYP, M_WAITOK | M_ZERO);
52347e07394SAndrew Turner 
52447e07394SAndrew Turner 	KASSERT(vcpuid >= 0 && vcpuid < vm_get_maxcpus(hyp->vm),
52547e07394SAndrew Turner 	    ("%s: Invalid vcpuid %d", __func__, vcpuid));
52647e07394SAndrew Turner 	hyp->ctx[vcpuid] = hypctx;
52747e07394SAndrew Turner 
52847e07394SAndrew Turner 	hypctx->hyp = hyp;
52947e07394SAndrew Turner 	hypctx->vcpu = vcpu1;
53047e07394SAndrew Turner 
53147e07394SAndrew Turner 	reset_vm_el01_regs(hypctx);
53247e07394SAndrew Turner 	reset_vm_el2_regs(hypctx);
53347e07394SAndrew Turner 
53447e07394SAndrew Turner 	vtimer_cpuinit(hypctx);
53547e07394SAndrew Turner 	vgic_cpuinit(hypctx);
53647e07394SAndrew Turner 
53747e07394SAndrew Turner 	hypctx->el2_addr = el2_map_enter((vm_offset_t)hypctx, size,
53847e07394SAndrew Turner 	    VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE);
53947e07394SAndrew Turner 
54047e07394SAndrew Turner 	return (hypctx);
54147e07394SAndrew Turner }
54247e07394SAndrew Turner 
54347e07394SAndrew Turner static int
54447e07394SAndrew Turner arm_vmm_pinit(pmap_t pmap)
54547e07394SAndrew Turner {
54647e07394SAndrew Turner 
54747e07394SAndrew Turner 	pmap_pinit_stage(pmap, PM_STAGE2, vmm_pmap_levels);
54847e07394SAndrew Turner 	return (1);
54947e07394SAndrew Turner }
55047e07394SAndrew Turner 
55147e07394SAndrew Turner struct vmspace *
55247e07394SAndrew Turner vmmops_vmspace_alloc(vm_offset_t min, vm_offset_t max)
55347e07394SAndrew Turner {
55447e07394SAndrew Turner 	return (vmspace_alloc(min, max, arm_vmm_pinit));
55547e07394SAndrew Turner }
55647e07394SAndrew Turner 
55747e07394SAndrew Turner void
55847e07394SAndrew Turner vmmops_vmspace_free(struct vmspace *vmspace)
55947e07394SAndrew Turner {
56047e07394SAndrew Turner 
56147e07394SAndrew Turner 	pmap_remove_pages(vmspace_pmap(vmspace));
56247e07394SAndrew Turner 	vmspace_free(vmspace);
56347e07394SAndrew Turner }
56447e07394SAndrew Turner 
56547e07394SAndrew Turner static inline void
56647e07394SAndrew Turner arm64_print_hyp_regs(struct vm_exit *vme)
56747e07394SAndrew Turner {
56847e07394SAndrew Turner 	printf("esr_el2:   0x%016lx\n", vme->u.hyp.esr_el2);
56947e07394SAndrew Turner 	printf("far_el2:   0x%016lx\n", vme->u.hyp.far_el2);
57047e07394SAndrew Turner 	printf("hpfar_el2: 0x%016lx\n", vme->u.hyp.hpfar_el2);
57147e07394SAndrew Turner 	printf("elr_el2:   0x%016lx\n", vme->pc);
57247e07394SAndrew Turner }
57347e07394SAndrew Turner 
57447e07394SAndrew Turner static void
57547e07394SAndrew Turner arm64_gen_inst_emul_data(struct hypctx *hypctx, uint32_t esr_iss,
57647e07394SAndrew Turner     struct vm_exit *vme_ret)
57747e07394SAndrew Turner {
57847e07394SAndrew Turner 	struct vm_guest_paging *paging;
57947e07394SAndrew Turner 	struct vie *vie;
58047e07394SAndrew Turner 	uint32_t esr_sas, reg_num;
58147e07394SAndrew Turner 
58247e07394SAndrew Turner 	/*
58347e07394SAndrew Turner 	 * Get the page address from HPFAR_EL2.
58447e07394SAndrew Turner 	 */
58547e07394SAndrew Turner 	vme_ret->u.inst_emul.gpa =
58647e07394SAndrew Turner 	    HPFAR_EL2_FIPA_ADDR(hypctx->exit_info.hpfar_el2);
58747e07394SAndrew Turner 	/* Bits [11:0] are the same as bits [11:0] from the virtual address. */
58847e07394SAndrew Turner 	vme_ret->u.inst_emul.gpa += hypctx->exit_info.far_el2 &
58947e07394SAndrew Turner 	    FAR_EL2_HPFAR_PAGE_MASK;
59047e07394SAndrew Turner 
59147e07394SAndrew Turner 	esr_sas = (esr_iss & ISS_DATA_SAS_MASK) >> ISS_DATA_SAS_SHIFT;
59247e07394SAndrew Turner 	reg_num = (esr_iss & ISS_DATA_SRT_MASK) >> ISS_DATA_SRT_SHIFT;
59347e07394SAndrew Turner 
59447e07394SAndrew Turner 	vie = &vme_ret->u.inst_emul.vie;
59547e07394SAndrew Turner 	vie->access_size = 1 << esr_sas;
59647e07394SAndrew Turner 	vie->sign_extend = (esr_iss & ISS_DATA_SSE) ? 1 : 0;
59747e07394SAndrew Turner 	vie->dir = (esr_iss & ISS_DATA_WnR) ? VM_DIR_WRITE : VM_DIR_READ;
59847e07394SAndrew Turner 	vie->reg = reg_num;
59947e07394SAndrew Turner 
60047e07394SAndrew Turner 	paging = &vme_ret->u.inst_emul.paging;
60147e07394SAndrew Turner 	paging->ttbr0_addr = hypctx->ttbr0_el1 & ~(TTBR_ASID_MASK | TTBR_CnP);
60247e07394SAndrew Turner 	paging->ttbr1_addr = hypctx->ttbr1_el1 & ~(TTBR_ASID_MASK | TTBR_CnP);
60347e07394SAndrew Turner 	paging->tcr_el1 = hypctx->tcr_el1;
60447e07394SAndrew Turner 	paging->tcr2_el1 = hypctx->tcr2_el1;
60547e07394SAndrew Turner 	paging->flags = hypctx->tf.tf_spsr & (PSR_M_MASK | PSR_M_32);
60647e07394SAndrew Turner 	if ((hypctx->sctlr_el1 & SCTLR_M) != 0)
60747e07394SAndrew Turner 		paging->flags |= VM_GP_MMU_ENABLED;
60847e07394SAndrew Turner }
60947e07394SAndrew Turner 
61047e07394SAndrew Turner static void
61147e07394SAndrew Turner arm64_gen_reg_emul_data(uint32_t esr_iss, struct vm_exit *vme_ret)
61247e07394SAndrew Turner {
61347e07394SAndrew Turner 	uint32_t reg_num;
61447e07394SAndrew Turner 	struct vre *vre;
61547e07394SAndrew Turner 
61647e07394SAndrew Turner 	/* u.hyp member will be replaced by u.reg_emul */
61747e07394SAndrew Turner 	vre = &vme_ret->u.reg_emul.vre;
61847e07394SAndrew Turner 
61947e07394SAndrew Turner 	vre->inst_syndrome = esr_iss;
62047e07394SAndrew Turner 	/* ARMv8 Architecture Manual, p. D7-2273: 1 means read */
62147e07394SAndrew Turner 	vre->dir = (esr_iss & ISS_MSR_DIR) ? VM_DIR_READ : VM_DIR_WRITE;
62247e07394SAndrew Turner 	reg_num = ISS_MSR_Rt(esr_iss);
62347e07394SAndrew Turner 	vre->reg = reg_num;
62447e07394SAndrew Turner }
62547e07394SAndrew Turner 
62647e07394SAndrew Turner void
62747e07394SAndrew Turner raise_data_insn_abort(struct hypctx *hypctx, uint64_t far, bool dabort, int fsc)
62847e07394SAndrew Turner {
62947e07394SAndrew Turner 	uint64_t esr;
63047e07394SAndrew Turner 
63147e07394SAndrew Turner 	if ((hypctx->tf.tf_spsr & PSR_M_MASK) == PSR_M_EL0t)
63247e07394SAndrew Turner 		esr = EXCP_INSN_ABORT_L << ESR_ELx_EC_SHIFT;
63347e07394SAndrew Turner 	else
63447e07394SAndrew Turner 		esr = EXCP_INSN_ABORT << ESR_ELx_EC_SHIFT;
63547e07394SAndrew Turner 	/* Set the bit that changes from insn -> data abort */
63647e07394SAndrew Turner 	if (dabort)
63747e07394SAndrew Turner 		esr |= EXCP_DATA_ABORT_L << ESR_ELx_EC_SHIFT;
63847e07394SAndrew Turner 	/* Set the IL bit if set by hardware */
63947e07394SAndrew Turner 	esr |= hypctx->tf.tf_esr & ESR_ELx_IL;
64047e07394SAndrew Turner 
64147e07394SAndrew Turner 	vmmops_exception(hypctx, esr | fsc, far);
64247e07394SAndrew Turner }
64347e07394SAndrew Turner 
64447e07394SAndrew Turner static int
64547e07394SAndrew Turner handle_el1_sync_excp(struct hypctx *hypctx, struct vm_exit *vme_ret,
64647e07394SAndrew Turner     pmap_t pmap)
64747e07394SAndrew Turner {
64847e07394SAndrew Turner 	uint64_t gpa;
64947e07394SAndrew Turner 	uint32_t esr_ec, esr_iss;
65047e07394SAndrew Turner 
65147e07394SAndrew Turner 	esr_ec = ESR_ELx_EXCEPTION(hypctx->tf.tf_esr);
65247e07394SAndrew Turner 	esr_iss = hypctx->tf.tf_esr & ESR_ELx_ISS_MASK;
65347e07394SAndrew Turner 
65447e07394SAndrew Turner 	switch (esr_ec) {
65547e07394SAndrew Turner 	case EXCP_UNKNOWN:
65647e07394SAndrew Turner 		vmm_stat_incr(hypctx->vcpu, VMEXIT_UNKNOWN, 1);
65747e07394SAndrew Turner 		arm64_print_hyp_regs(vme_ret);
65847e07394SAndrew Turner 		vme_ret->exitcode = VM_EXITCODE_HYP;
65947e07394SAndrew Turner 		break;
66047e07394SAndrew Turner 	case EXCP_TRAP_WFI_WFE:
66147e07394SAndrew Turner 		if ((hypctx->tf.tf_esr & 0x3) == 0) { /* WFI */
66247e07394SAndrew Turner 			vmm_stat_incr(hypctx->vcpu, VMEXIT_WFI, 1);
66347e07394SAndrew Turner 			vme_ret->exitcode = VM_EXITCODE_WFI;
66447e07394SAndrew Turner 		} else {
66547e07394SAndrew Turner 			vmm_stat_incr(hypctx->vcpu, VMEXIT_WFE, 1);
66647e07394SAndrew Turner 			vme_ret->exitcode = VM_EXITCODE_HYP;
66747e07394SAndrew Turner 		}
66847e07394SAndrew Turner 		break;
66947e07394SAndrew Turner 	case EXCP_HVC:
67047e07394SAndrew Turner 		vmm_stat_incr(hypctx->vcpu, VMEXIT_HVC, 1);
67147e07394SAndrew Turner 		vme_ret->exitcode = VM_EXITCODE_HVC;
67247e07394SAndrew Turner 		break;
67347e07394SAndrew Turner 	case EXCP_MSR:
67447e07394SAndrew Turner 		vmm_stat_incr(hypctx->vcpu, VMEXIT_MSR, 1);
67547e07394SAndrew Turner 		arm64_gen_reg_emul_data(esr_iss, vme_ret);
67647e07394SAndrew Turner 		vme_ret->exitcode = VM_EXITCODE_REG_EMUL;
67747e07394SAndrew Turner 		break;
67875cb9492SMark Johnston 	case EXCP_BRK:
67975cb9492SMark Johnston 		vmm_stat_incr(hypctx->vcpu, VMEXIT_BRK, 1);
68075cb9492SMark Johnston 		vme_ret->exitcode = VM_EXITCODE_BRK;
68175cb9492SMark Johnston 		break;
68275cb9492SMark Johnston 	case EXCP_SOFTSTP_EL0:
68375cb9492SMark Johnston 		vmm_stat_incr(hypctx->vcpu, VMEXIT_SS, 1);
68475cb9492SMark Johnston 		vme_ret->exitcode = VM_EXITCODE_SS;
68575cb9492SMark Johnston 		break;
68647e07394SAndrew Turner 	case EXCP_INSN_ABORT_L:
68747e07394SAndrew Turner 	case EXCP_DATA_ABORT_L:
68847e07394SAndrew Turner 		vmm_stat_incr(hypctx->vcpu, esr_ec == EXCP_DATA_ABORT_L ?
68947e07394SAndrew Turner 		    VMEXIT_DATA_ABORT : VMEXIT_INSN_ABORT, 1);
69047e07394SAndrew Turner 		switch (hypctx->tf.tf_esr & ISS_DATA_DFSC_MASK) {
69147e07394SAndrew Turner 		case ISS_DATA_DFSC_TF_L0:
69247e07394SAndrew Turner 		case ISS_DATA_DFSC_TF_L1:
69347e07394SAndrew Turner 		case ISS_DATA_DFSC_TF_L2:
69447e07394SAndrew Turner 		case ISS_DATA_DFSC_TF_L3:
69547e07394SAndrew Turner 		case ISS_DATA_DFSC_AFF_L1:
69647e07394SAndrew Turner 		case ISS_DATA_DFSC_AFF_L2:
69747e07394SAndrew Turner 		case ISS_DATA_DFSC_AFF_L3:
69847e07394SAndrew Turner 		case ISS_DATA_DFSC_PF_L1:
69947e07394SAndrew Turner 		case ISS_DATA_DFSC_PF_L2:
70047e07394SAndrew Turner 		case ISS_DATA_DFSC_PF_L3:
70147e07394SAndrew Turner 			gpa = HPFAR_EL2_FIPA_ADDR(hypctx->exit_info.hpfar_el2);
70247e07394SAndrew Turner 			/* Check the IPA is valid */
70347e07394SAndrew Turner 			if (gpa >= (1ul << vmm_max_ipa_bits)) {
70447e07394SAndrew Turner 				raise_data_insn_abort(hypctx,
70547e07394SAndrew Turner 				    hypctx->exit_info.far_el2,
70647e07394SAndrew Turner 				    esr_ec == EXCP_DATA_ABORT_L,
70747e07394SAndrew Turner 				    ISS_DATA_DFSC_ASF_L0);
70847e07394SAndrew Turner 				vme_ret->inst_length = 0;
70947e07394SAndrew Turner 				return (HANDLED);
71047e07394SAndrew Turner 			}
71147e07394SAndrew Turner 
71247e07394SAndrew Turner 			if (vm_mem_allocated(hypctx->vcpu, gpa)) {
71347e07394SAndrew Turner 				vme_ret->exitcode = VM_EXITCODE_PAGING;
71447e07394SAndrew Turner 				vme_ret->inst_length = 0;
71547e07394SAndrew Turner 				vme_ret->u.paging.esr = hypctx->tf.tf_esr;
71647e07394SAndrew Turner 				vme_ret->u.paging.gpa = gpa;
71747e07394SAndrew Turner 			} else if (esr_ec == EXCP_INSN_ABORT_L) {
71847e07394SAndrew Turner 				/*
71947e07394SAndrew Turner 				 * Raise an external abort. Device memory is
72047e07394SAndrew Turner 				 * not executable
72147e07394SAndrew Turner 				 */
72247e07394SAndrew Turner 				raise_data_insn_abort(hypctx,
72347e07394SAndrew Turner 				    hypctx->exit_info.far_el2, false,
72447e07394SAndrew Turner 				    ISS_DATA_DFSC_EXT);
72547e07394SAndrew Turner 				vme_ret->inst_length = 0;
72647e07394SAndrew Turner 				return (HANDLED);
72747e07394SAndrew Turner 			} else {
72847e07394SAndrew Turner 				arm64_gen_inst_emul_data(hypctx, esr_iss,
72947e07394SAndrew Turner 				    vme_ret);
73047e07394SAndrew Turner 				vme_ret->exitcode = VM_EXITCODE_INST_EMUL;
73147e07394SAndrew Turner 			}
73247e07394SAndrew Turner 			break;
73347e07394SAndrew Turner 		default:
73447e07394SAndrew Turner 			arm64_print_hyp_regs(vme_ret);
73547e07394SAndrew Turner 			vme_ret->exitcode = VM_EXITCODE_HYP;
73647e07394SAndrew Turner 			break;
73747e07394SAndrew Turner 		}
73847e07394SAndrew Turner 
73947e07394SAndrew Turner 		break;
74047e07394SAndrew Turner 
74147e07394SAndrew Turner 	default:
74247e07394SAndrew Turner 		vmm_stat_incr(hypctx->vcpu, VMEXIT_UNHANDLED_SYNC, 1);
74347e07394SAndrew Turner 		arm64_print_hyp_regs(vme_ret);
74447e07394SAndrew Turner 		vme_ret->exitcode = VM_EXITCODE_HYP;
74547e07394SAndrew Turner 		break;
74647e07394SAndrew Turner 	}
74747e07394SAndrew Turner 
74847e07394SAndrew Turner 	/* We don't don't do any instruction emulation here */
74947e07394SAndrew Turner 	return (UNHANDLED);
75047e07394SAndrew Turner }
75147e07394SAndrew Turner 
75247e07394SAndrew Turner static int
75347e07394SAndrew Turner arm64_handle_world_switch(struct hypctx *hypctx, int excp_type,
75447e07394SAndrew Turner     struct vm_exit *vme, pmap_t pmap)
75547e07394SAndrew Turner {
75647e07394SAndrew Turner 	int handled;
75747e07394SAndrew Turner 
75847e07394SAndrew Turner 	switch (excp_type) {
75947e07394SAndrew Turner 	case EXCP_TYPE_EL1_SYNC:
76047e07394SAndrew Turner 		/* The exit code will be set by handle_el1_sync_excp(). */
76147e07394SAndrew Turner 		handled = handle_el1_sync_excp(hypctx, vme, pmap);
76247e07394SAndrew Turner 		break;
76347e07394SAndrew Turner 
76447e07394SAndrew Turner 	case EXCP_TYPE_EL1_IRQ:
76547e07394SAndrew Turner 	case EXCP_TYPE_EL1_FIQ:
76647e07394SAndrew Turner 		/* The host kernel will handle IRQs and FIQs. */
76747e07394SAndrew Turner 		vmm_stat_incr(hypctx->vcpu,
76847e07394SAndrew Turner 		    excp_type == EXCP_TYPE_EL1_IRQ ? VMEXIT_IRQ : VMEXIT_FIQ,1);
76947e07394SAndrew Turner 		vme->exitcode = VM_EXITCODE_BOGUS;
77047e07394SAndrew Turner 		handled = UNHANDLED;
77147e07394SAndrew Turner 		break;
77247e07394SAndrew Turner 
77347e07394SAndrew Turner 	case EXCP_TYPE_EL1_ERROR:
77447e07394SAndrew Turner 	case EXCP_TYPE_EL2_SYNC:
77547e07394SAndrew Turner 	case EXCP_TYPE_EL2_IRQ:
77647e07394SAndrew Turner 	case EXCP_TYPE_EL2_FIQ:
77747e07394SAndrew Turner 	case EXCP_TYPE_EL2_ERROR:
77847e07394SAndrew Turner 		vmm_stat_incr(hypctx->vcpu, VMEXIT_UNHANDLED_EL2, 1);
77947e07394SAndrew Turner 		vme->exitcode = VM_EXITCODE_BOGUS;
78047e07394SAndrew Turner 		handled = UNHANDLED;
78147e07394SAndrew Turner 		break;
78247e07394SAndrew Turner 
78347e07394SAndrew Turner 	default:
78447e07394SAndrew Turner 		vmm_stat_incr(hypctx->vcpu, VMEXIT_UNHANDLED, 1);
78547e07394SAndrew Turner 		vme->exitcode = VM_EXITCODE_BOGUS;
78647e07394SAndrew Turner 		handled = UNHANDLED;
78747e07394SAndrew Turner 		break;
78847e07394SAndrew Turner 	}
78947e07394SAndrew Turner 
79047e07394SAndrew Turner 	return (handled);
79147e07394SAndrew Turner }
79247e07394SAndrew Turner 
79347e07394SAndrew Turner static void
79447e07394SAndrew Turner ptp_release(void **cookie)
79547e07394SAndrew Turner {
79647e07394SAndrew Turner 	if (*cookie != NULL) {
79747e07394SAndrew Turner 		vm_gpa_release(*cookie);
79847e07394SAndrew Turner 		*cookie = NULL;
79947e07394SAndrew Turner 	}
80047e07394SAndrew Turner }
80147e07394SAndrew Turner 
80247e07394SAndrew Turner static void *
80347e07394SAndrew Turner ptp_hold(struct vcpu *vcpu, vm_paddr_t ptpphys, size_t len, void **cookie)
80447e07394SAndrew Turner {
80547e07394SAndrew Turner 	void *ptr;
80647e07394SAndrew Turner 
80747e07394SAndrew Turner 	ptp_release(cookie);
80847e07394SAndrew Turner 	ptr = vm_gpa_hold(vcpu, ptpphys, len, VM_PROT_RW, cookie);
80947e07394SAndrew Turner 	return (ptr);
81047e07394SAndrew Turner }
81147e07394SAndrew Turner 
81247e07394SAndrew Turner /* log2 of the number of bytes in a page table entry */
81347e07394SAndrew Turner #define	PTE_SHIFT	3
81447e07394SAndrew Turner int
81547e07394SAndrew Turner vmmops_gla2gpa(void *vcpui, struct vm_guest_paging *paging, uint64_t gla,
81647e07394SAndrew Turner     int prot, uint64_t *gpa, int *is_fault)
81747e07394SAndrew Turner {
81847e07394SAndrew Turner 	struct hypctx *hypctx;
81947e07394SAndrew Turner 	void *cookie;
82047e07394SAndrew Turner 	uint64_t mask, *ptep, pte, pte_addr;
82147e07394SAndrew Turner 	int address_bits, granule_shift, ia_bits, levels, pte_shift, tsz;
82247e07394SAndrew Turner 	bool is_el0;
82347e07394SAndrew Turner 
82447e07394SAndrew Turner 	/* Check if the MMU is off */
82547e07394SAndrew Turner 	if ((paging->flags & VM_GP_MMU_ENABLED) == 0) {
82647e07394SAndrew Turner 		*is_fault = 0;
82747e07394SAndrew Turner 		*gpa = gla;
82847e07394SAndrew Turner 		return (0);
82947e07394SAndrew Turner 	}
83047e07394SAndrew Turner 
83147e07394SAndrew Turner 	is_el0 = (paging->flags & PSR_M_MASK) == PSR_M_EL0t;
83247e07394SAndrew Turner 
83347e07394SAndrew Turner 	if (ADDR_IS_KERNEL(gla)) {
83447e07394SAndrew Turner 		/* If address translation is disabled raise an exception */
83547e07394SAndrew Turner 		if ((paging->tcr_el1 & TCR_EPD1) != 0) {
83647e07394SAndrew Turner 			*is_fault = 1;
83747e07394SAndrew Turner 			return (0);
83847e07394SAndrew Turner 		}
83947e07394SAndrew Turner 		if (is_el0 && (paging->tcr_el1 & TCR_E0PD1) != 0) {
84047e07394SAndrew Turner 			*is_fault = 1;
84147e07394SAndrew Turner 			return (0);
84247e07394SAndrew Turner 		}
84347e07394SAndrew Turner 		pte_addr = paging->ttbr1_addr;
84447e07394SAndrew Turner 		tsz = (paging->tcr_el1 & TCR_T1SZ_MASK) >> TCR_T1SZ_SHIFT;
84547e07394SAndrew Turner 		/* Clear the top byte if TBI is on */
84647e07394SAndrew Turner 		if ((paging->tcr_el1 & TCR_TBI1) != 0)
84747e07394SAndrew Turner 			gla |= (0xfful << 56);
84847e07394SAndrew Turner 		switch (paging->tcr_el1 & TCR_TG1_MASK) {
84947e07394SAndrew Turner 		case TCR_TG1_4K:
85047e07394SAndrew Turner 			granule_shift = PAGE_SHIFT_4K;
85147e07394SAndrew Turner 			break;
85247e07394SAndrew Turner 		case TCR_TG1_16K:
85347e07394SAndrew Turner 			granule_shift = PAGE_SHIFT_16K;
85447e07394SAndrew Turner 			break;
85547e07394SAndrew Turner 		case TCR_TG1_64K:
85647e07394SAndrew Turner 			granule_shift = PAGE_SHIFT_64K;
85747e07394SAndrew Turner 			break;
85847e07394SAndrew Turner 		default:
85947e07394SAndrew Turner 			*is_fault = 1;
86047e07394SAndrew Turner 			return (EINVAL);
86147e07394SAndrew Turner 		}
86247e07394SAndrew Turner 	} else {
86347e07394SAndrew Turner 		/* If address translation is disabled raise an exception */
86447e07394SAndrew Turner 		if ((paging->tcr_el1 & TCR_EPD0) != 0) {
86547e07394SAndrew Turner 			*is_fault = 1;
86647e07394SAndrew Turner 			return (0);
86747e07394SAndrew Turner 		}
86847e07394SAndrew Turner 		if (is_el0 && (paging->tcr_el1 & TCR_E0PD0) != 0) {
86947e07394SAndrew Turner 			*is_fault = 1;
87047e07394SAndrew Turner 			return (0);
87147e07394SAndrew Turner 		}
87247e07394SAndrew Turner 		pte_addr = paging->ttbr0_addr;
87347e07394SAndrew Turner 		tsz = (paging->tcr_el1 & TCR_T0SZ_MASK) >> TCR_T0SZ_SHIFT;
87447e07394SAndrew Turner 		/* Clear the top byte if TBI is on */
87547e07394SAndrew Turner 		if ((paging->tcr_el1 & TCR_TBI0) != 0)
87647e07394SAndrew Turner 			gla &= ~(0xfful << 56);
87747e07394SAndrew Turner 		switch (paging->tcr_el1 & TCR_TG0_MASK) {
87847e07394SAndrew Turner 		case TCR_TG0_4K:
87947e07394SAndrew Turner 			granule_shift = PAGE_SHIFT_4K;
88047e07394SAndrew Turner 			break;
88147e07394SAndrew Turner 		case TCR_TG0_16K:
88247e07394SAndrew Turner 			granule_shift = PAGE_SHIFT_16K;
88347e07394SAndrew Turner 			break;
88447e07394SAndrew Turner 		case TCR_TG0_64K:
88547e07394SAndrew Turner 			granule_shift = PAGE_SHIFT_64K;
88647e07394SAndrew Turner 			break;
88747e07394SAndrew Turner 		default:
88847e07394SAndrew Turner 			*is_fault = 1;
88947e07394SAndrew Turner 			return (EINVAL);
89047e07394SAndrew Turner 		}
89147e07394SAndrew Turner 	}
89247e07394SAndrew Turner 
89347e07394SAndrew Turner 	/*
89447e07394SAndrew Turner 	 * TODO: Support FEAT_TTST for smaller tsz values and FEAT_LPA2
89547e07394SAndrew Turner 	 * for larger values.
89647e07394SAndrew Turner 	 */
89747e07394SAndrew Turner 	switch (granule_shift) {
89847e07394SAndrew Turner 	case PAGE_SHIFT_4K:
89947e07394SAndrew Turner 	case PAGE_SHIFT_16K:
90047e07394SAndrew Turner 		/*
90147e07394SAndrew Turner 		 * See "Table D8-11 4KB granule, determining stage 1 initial
90247e07394SAndrew Turner 		 * lookup level" and "Table D8-21 16KB granule, determining
90347e07394SAndrew Turner 		 * stage 1 initial lookup level" from the "Arm Architecture
90447e07394SAndrew Turner 		 * Reference Manual for A-Profile architecture" revision I.a
90547e07394SAndrew Turner 		 * for the minimum and maximum values.
90647e07394SAndrew Turner 		 *
90747e07394SAndrew Turner 		 * TODO: Support less than 16 when FEAT_LPA2 is implemented
90847e07394SAndrew Turner 		 * and TCR_EL1.DS == 1
90947e07394SAndrew Turner 		 * TODO: Support more than 39 when FEAT_TTST is implemented
91047e07394SAndrew Turner 		 */
91147e07394SAndrew Turner 		if (tsz < 16 || tsz > 39) {
91247e07394SAndrew Turner 			*is_fault = 1;
91347e07394SAndrew Turner 			return (EINVAL);
91447e07394SAndrew Turner 		}
91547e07394SAndrew Turner 		break;
91647e07394SAndrew Turner 	case PAGE_SHIFT_64K:
91747e07394SAndrew Turner 	/* TODO: Support 64k granule. It will probably work, but is untested */
91847e07394SAndrew Turner 	default:
91947e07394SAndrew Turner 		*is_fault = 1;
92047e07394SAndrew Turner 		return (EINVAL);
92147e07394SAndrew Turner 	}
92247e07394SAndrew Turner 
92347e07394SAndrew Turner 	/*
92447e07394SAndrew Turner 	 * Calculate the input address bits. These are 64 bit in an address
92547e07394SAndrew Turner 	 * with the top tsz bits being all 0 or all 1.
92647e07394SAndrew Turner 	  */
92747e07394SAndrew Turner 	ia_bits = 64 - tsz;
92847e07394SAndrew Turner 
92947e07394SAndrew Turner 	/*
93047e07394SAndrew Turner 	 * Calculate the number of address bits used in the page table
93147e07394SAndrew Turner 	 * calculation. This is ia_bits minus the bottom granule_shift
93247e07394SAndrew Turner 	 * bits that are passed to the output address.
93347e07394SAndrew Turner 	 */
93447e07394SAndrew Turner 	address_bits = ia_bits - granule_shift;
93547e07394SAndrew Turner 
93647e07394SAndrew Turner 	/*
93747e07394SAndrew Turner 	 * Calculate the number of levels. Each level uses
93847e07394SAndrew Turner 	 * granule_shift - PTE_SHIFT bits of the input address.
93947e07394SAndrew Turner 	 * This is because the table is 1 << granule_shift and each
94047e07394SAndrew Turner 	 * entry is 1 << PTE_SHIFT bytes.
94147e07394SAndrew Turner 	 */
94247e07394SAndrew Turner 	levels = howmany(address_bits, granule_shift - PTE_SHIFT);
94347e07394SAndrew Turner 
94447e07394SAndrew Turner 	/* Mask of the upper unused bits in the virtual address */
94547e07394SAndrew Turner 	gla &= (1ul << ia_bits) - 1;
94647e07394SAndrew Turner 	hypctx = (struct hypctx *)vcpui;
94747e07394SAndrew Turner 	cookie = NULL;
94847e07394SAndrew Turner 	/* TODO: Check if the level supports block descriptors */
94947e07394SAndrew Turner 	for (;levels > 0; levels--) {
95047e07394SAndrew Turner 		int idx;
95147e07394SAndrew Turner 
95247e07394SAndrew Turner 		pte_shift = (levels - 1) * (granule_shift - PTE_SHIFT) +
95347e07394SAndrew Turner 		    granule_shift;
95447e07394SAndrew Turner 		idx = (gla >> pte_shift) &
95547e07394SAndrew Turner 		    ((1ul << (granule_shift - PTE_SHIFT)) - 1);
95647e07394SAndrew Turner 		while (idx > PAGE_SIZE / sizeof(pte)) {
95747e07394SAndrew Turner 			idx -= PAGE_SIZE / sizeof(pte);
95847e07394SAndrew Turner 			pte_addr += PAGE_SIZE;
95947e07394SAndrew Turner 		}
96047e07394SAndrew Turner 
96147e07394SAndrew Turner 		ptep = ptp_hold(hypctx->vcpu, pte_addr, PAGE_SIZE, &cookie);
96247e07394SAndrew Turner 		if (ptep == NULL)
96347e07394SAndrew Turner 			goto error;
96447e07394SAndrew Turner 		pte = ptep[idx];
96547e07394SAndrew Turner 
96647e07394SAndrew Turner 		/* Calculate the level we are looking at */
96747e07394SAndrew Turner 		switch (levels) {
96847e07394SAndrew Turner 		default:
96947e07394SAndrew Turner 			goto fault;
97047e07394SAndrew Turner 		/* TODO: Level -1 when FEAT_LPA2 is implemented */
97147e07394SAndrew Turner 		case 4: /* Level 0 */
97247e07394SAndrew Turner 			if ((pte & ATTR_DESCR_MASK) != L0_TABLE)
97347e07394SAndrew Turner 				goto fault;
97447e07394SAndrew Turner 			/* FALLTHROUGH */
97547e07394SAndrew Turner 		case 3: /* Level 1 */
97647e07394SAndrew Turner 		case 2: /* Level 2 */
97747e07394SAndrew Turner 			switch (pte & ATTR_DESCR_MASK) {
97847e07394SAndrew Turner 			/* Use L1 macro as all levels are the same */
97947e07394SAndrew Turner 			case L1_TABLE:
98047e07394SAndrew Turner 				/* Check if EL0 can access this address space */
98147e07394SAndrew Turner 				if (is_el0 &&
98247e07394SAndrew Turner 				    (pte & TATTR_AP_TABLE_NO_EL0) != 0)
98347e07394SAndrew Turner 					goto fault;
98447e07394SAndrew Turner 				/* Check if the address space is writable */
98547e07394SAndrew Turner 				if ((prot & PROT_WRITE) != 0 &&
98647e07394SAndrew Turner 				    (pte & TATTR_AP_TABLE_RO) != 0)
98747e07394SAndrew Turner 					goto fault;
98847e07394SAndrew Turner 				if ((prot & PROT_EXEC) != 0) {
98947e07394SAndrew Turner 					/* Check the table exec attribute */
99047e07394SAndrew Turner 					if ((is_el0 &&
99147e07394SAndrew Turner 					    (pte & TATTR_UXN_TABLE) != 0) ||
99247e07394SAndrew Turner 					    (!is_el0 &&
99347e07394SAndrew Turner 					     (pte & TATTR_PXN_TABLE) != 0))
99447e07394SAndrew Turner 						goto fault;
99547e07394SAndrew Turner 				}
99647e07394SAndrew Turner 				pte_addr = pte & ~ATTR_MASK;
99747e07394SAndrew Turner 				break;
99847e07394SAndrew Turner 			case L1_BLOCK:
99947e07394SAndrew Turner 				goto done;
100047e07394SAndrew Turner 			default:
100147e07394SAndrew Turner 				goto fault;
100247e07394SAndrew Turner 			}
100347e07394SAndrew Turner 			break;
100447e07394SAndrew Turner 		case 1: /* Level 3 */
100547e07394SAndrew Turner 			if ((pte & ATTR_DESCR_MASK) == L3_PAGE)
100647e07394SAndrew Turner 				goto done;
100747e07394SAndrew Turner 			goto fault;
100847e07394SAndrew Turner 		}
100947e07394SAndrew Turner 	}
101047e07394SAndrew Turner 
101147e07394SAndrew Turner done:
101247e07394SAndrew Turner 	/* Check if EL0 has access to the block/page */
101347e07394SAndrew Turner 	if (is_el0 && (pte & ATTR_S1_AP(ATTR_S1_AP_USER)) == 0)
101447e07394SAndrew Turner 		goto fault;
101547e07394SAndrew Turner 	if ((prot & PROT_WRITE) != 0 && (pte & ATTR_S1_AP_RW_BIT) != 0)
101647e07394SAndrew Turner 		goto fault;
101747e07394SAndrew Turner 	if ((prot & PROT_EXEC) != 0) {
101847e07394SAndrew Turner 		if ((is_el0 && (pte & ATTR_S1_UXN) != 0) ||
101947e07394SAndrew Turner 		    (!is_el0 && (pte & ATTR_S1_PXN) != 0))
102047e07394SAndrew Turner 			goto fault;
102147e07394SAndrew Turner 	}
102247e07394SAndrew Turner 	mask = (1ul << pte_shift) - 1;
102347e07394SAndrew Turner 	*gpa = (pte & ~ATTR_MASK) | (gla & mask);
102447e07394SAndrew Turner 	*is_fault = 0;
102547e07394SAndrew Turner 	ptp_release(&cookie);
102647e07394SAndrew Turner 	return (0);
102747e07394SAndrew Turner 
102847e07394SAndrew Turner error:
102947e07394SAndrew Turner 	ptp_release(&cookie);
103047e07394SAndrew Turner 	return (EFAULT);
103147e07394SAndrew Turner fault:
103247e07394SAndrew Turner 	*is_fault = 1;
103347e07394SAndrew Turner 	ptp_release(&cookie);
103447e07394SAndrew Turner 	return (0);
103547e07394SAndrew Turner }
103647e07394SAndrew Turner 
103747e07394SAndrew Turner int
103847e07394SAndrew Turner vmmops_run(void *vcpui, register_t pc, pmap_t pmap, struct vm_eventinfo *evinfo)
103947e07394SAndrew Turner {
104047e07394SAndrew Turner 	uint64_t excp_type;
104147e07394SAndrew Turner 	int handled;
104247e07394SAndrew Turner 	register_t daif;
104347e07394SAndrew Turner 	struct hyp *hyp;
104447e07394SAndrew Turner 	struct hypctx *hypctx;
104547e07394SAndrew Turner 	struct vcpu *vcpu;
104647e07394SAndrew Turner 	struct vm_exit *vme;
104747e07394SAndrew Turner 	int mode;
104847e07394SAndrew Turner 
104947e07394SAndrew Turner 	hypctx = (struct hypctx *)vcpui;
105047e07394SAndrew Turner 	hyp = hypctx->hyp;
105147e07394SAndrew Turner 	vcpu = hypctx->vcpu;
105247e07394SAndrew Turner 	vme = vm_exitinfo(vcpu);
105347e07394SAndrew Turner 
105447e07394SAndrew Turner 	hypctx->tf.tf_elr = (uint64_t)pc;
105547e07394SAndrew Turner 
105647e07394SAndrew Turner 	for (;;) {
105747e07394SAndrew Turner 		if (hypctx->has_exception) {
105847e07394SAndrew Turner 			hypctx->has_exception = false;
105947e07394SAndrew Turner 			hypctx->elr_el1 = hypctx->tf.tf_elr;
106047e07394SAndrew Turner 
106147e07394SAndrew Turner 			mode = hypctx->tf.tf_spsr & (PSR_M_MASK | PSR_M_32);
106247e07394SAndrew Turner 
106347e07394SAndrew Turner 			if (mode == PSR_M_EL1t) {
106447e07394SAndrew Turner 				hypctx->tf.tf_elr = hypctx->vbar_el1 + 0x0;
106547e07394SAndrew Turner 			} else if (mode == PSR_M_EL1h) {
106647e07394SAndrew Turner 				hypctx->tf.tf_elr = hypctx->vbar_el1 + 0x200;
106747e07394SAndrew Turner 			} else if ((mode & PSR_M_32) == PSR_M_64) {
106847e07394SAndrew Turner 				/* 64-bit EL0 */
106947e07394SAndrew Turner 				hypctx->tf.tf_elr = hypctx->vbar_el1 + 0x400;
107047e07394SAndrew Turner 			} else {
107147e07394SAndrew Turner 				/* 32-bit EL0 */
107247e07394SAndrew Turner 				hypctx->tf.tf_elr = hypctx->vbar_el1 + 0x600;
107347e07394SAndrew Turner 			}
107447e07394SAndrew Turner 
107547e07394SAndrew Turner 			/* Set the new spsr */
107647e07394SAndrew Turner 			hypctx->spsr_el1 = hypctx->tf.tf_spsr;
107747e07394SAndrew Turner 
107847e07394SAndrew Turner 			/* Set the new cpsr */
107947e07394SAndrew Turner 			hypctx->tf.tf_spsr = hypctx->spsr_el1 & PSR_FLAGS;
108047e07394SAndrew Turner 			hypctx->tf.tf_spsr |= PSR_DAIF | PSR_M_EL1h;
108147e07394SAndrew Turner 
108247e07394SAndrew Turner 			/*
108347e07394SAndrew Turner 			 * Update fields that may change on exeption entry
108447e07394SAndrew Turner 			 * based on how sctlr_el1 is configured.
108547e07394SAndrew Turner 			 */
10860cdd0032SAndrew Turner 			if ((hypctx->sctlr_el1 & SCTLR_SPAN) == 0)
108747e07394SAndrew Turner 				hypctx->tf.tf_spsr |= PSR_PAN;
108847e07394SAndrew Turner 			if ((hypctx->sctlr_el1 & SCTLR_DSSBS) == 0)
108947e07394SAndrew Turner 				hypctx->tf.tf_spsr &= ~PSR_SSBS;
109047e07394SAndrew Turner 			else
109147e07394SAndrew Turner 				hypctx->tf.tf_spsr |= PSR_SSBS;
109247e07394SAndrew Turner 		}
109347e07394SAndrew Turner 
109447e07394SAndrew Turner 		daif = intr_disable();
109547e07394SAndrew Turner 
109647e07394SAndrew Turner 		/* Check if the vcpu is suspended */
109747e07394SAndrew Turner 		if (vcpu_suspended(evinfo)) {
109847e07394SAndrew Turner 			intr_restore(daif);
109947e07394SAndrew Turner 			vm_exit_suspended(vcpu, pc);
110047e07394SAndrew Turner 			break;
110147e07394SAndrew Turner 		}
110247e07394SAndrew Turner 
110347e07394SAndrew Turner 		if (vcpu_debugged(vcpu)) {
110447e07394SAndrew Turner 			intr_restore(daif);
110547e07394SAndrew Turner 			vm_exit_debug(vcpu, pc);
110647e07394SAndrew Turner 			break;
110747e07394SAndrew Turner 		}
110847e07394SAndrew Turner 
110947e07394SAndrew Turner 		/* Activate the stage2 pmap so the vmid is valid */
111047e07394SAndrew Turner 		pmap_activate_vm(pmap);
111147e07394SAndrew Turner 		hyp->vttbr_el2 = pmap_to_ttbr0(pmap);
111247e07394SAndrew Turner 
111347e07394SAndrew Turner 		/*
111447e07394SAndrew Turner 		 * TODO: What happens if a timer interrupt is asserted exactly
111547e07394SAndrew Turner 		 * here, but for the previous VM?
111647e07394SAndrew Turner 		 */
111747e07394SAndrew Turner 		arm64_set_active_vcpu(hypctx);
111847e07394SAndrew Turner 		vgic_flush_hwstate(hypctx);
111947e07394SAndrew Turner 
112047e07394SAndrew Turner 		/* Call into EL2 to switch to the guest */
1121*55aa3148SAndrew Turner 		excp_type = vmm_enter_guest(hyp, hypctx);
112247e07394SAndrew Turner 
112347e07394SAndrew Turner 		vgic_sync_hwstate(hypctx);
112447e07394SAndrew Turner 		vtimer_sync_hwstate(hypctx);
112547e07394SAndrew Turner 
112647e07394SAndrew Turner 		/*
112747e07394SAndrew Turner 		 * Deactivate the stage2 pmap. vmm_pmap_clean_stage2_tlbi
112847e07394SAndrew Turner 		 * depends on this meaning we activate the VM before entering
112947e07394SAndrew Turner 		 * the vm again
113047e07394SAndrew Turner 		 */
113147e07394SAndrew Turner 		PCPU_SET(curvmpmap, NULL);
113247e07394SAndrew Turner 		intr_restore(daif);
113347e07394SAndrew Turner 
113447e07394SAndrew Turner 		vmm_stat_incr(vcpu, VMEXIT_COUNT, 1);
113547e07394SAndrew Turner 		if (excp_type == EXCP_TYPE_MAINT_IRQ)
113647e07394SAndrew Turner 			continue;
113747e07394SAndrew Turner 
113847e07394SAndrew Turner 		vme->pc = hypctx->tf.tf_elr;
113947e07394SAndrew Turner 		vme->inst_length = INSN_SIZE;
114047e07394SAndrew Turner 		vme->u.hyp.exception_nr = excp_type;
114147e07394SAndrew Turner 		vme->u.hyp.esr_el2 = hypctx->tf.tf_esr;
114247e07394SAndrew Turner 		vme->u.hyp.far_el2 = hypctx->exit_info.far_el2;
114347e07394SAndrew Turner 		vme->u.hyp.hpfar_el2 = hypctx->exit_info.hpfar_el2;
114447e07394SAndrew Turner 
114547e07394SAndrew Turner 		handled = arm64_handle_world_switch(hypctx, excp_type, vme,
114647e07394SAndrew Turner 		    pmap);
114747e07394SAndrew Turner 		if (handled == UNHANDLED)
114847e07394SAndrew Turner 			/* Exit loop to emulate instruction. */
114947e07394SAndrew Turner 			break;
115047e07394SAndrew Turner 		else
115147e07394SAndrew Turner 			/* Resume guest execution from the next instruction. */
115247e07394SAndrew Turner 			hypctx->tf.tf_elr += vme->inst_length;
115347e07394SAndrew Turner 	}
115447e07394SAndrew Turner 
115547e07394SAndrew Turner 	return (0);
115647e07394SAndrew Turner }
115747e07394SAndrew Turner 
115847e07394SAndrew Turner static void
115947e07394SAndrew Turner arm_pcpu_vmcleanup(void *arg)
116047e07394SAndrew Turner {
116147e07394SAndrew Turner 	struct hyp *hyp;
116247e07394SAndrew Turner 	int i, maxcpus;
116347e07394SAndrew Turner 
116447e07394SAndrew Turner 	hyp = arg;
116547e07394SAndrew Turner 	maxcpus = vm_get_maxcpus(hyp->vm);
116647e07394SAndrew Turner 	for (i = 0; i < maxcpus; i++) {
116747e07394SAndrew Turner 		if (arm64_get_active_vcpu() == hyp->ctx[i]) {
116847e07394SAndrew Turner 			arm64_set_active_vcpu(NULL);
116947e07394SAndrew Turner 			break;
117047e07394SAndrew Turner 		}
117147e07394SAndrew Turner 	}
117247e07394SAndrew Turner }
117347e07394SAndrew Turner 
117447e07394SAndrew Turner void
117547e07394SAndrew Turner vmmops_vcpu_cleanup(void *vcpui)
117647e07394SAndrew Turner {
117747e07394SAndrew Turner 	struct hypctx *hypctx = vcpui;
117847e07394SAndrew Turner 
117947e07394SAndrew Turner 	vtimer_cpucleanup(hypctx);
118047e07394SAndrew Turner 	vgic_cpucleanup(hypctx);
118147e07394SAndrew Turner 
118247e07394SAndrew Turner 	vmmpmap_remove(hypctx->el2_addr, el2_hypctx_size(), true);
118347e07394SAndrew Turner 
118447e07394SAndrew Turner 	free(hypctx, M_HYP);
118547e07394SAndrew Turner }
118647e07394SAndrew Turner 
118747e07394SAndrew Turner void
118847e07394SAndrew Turner vmmops_cleanup(void *vmi)
118947e07394SAndrew Turner {
119047e07394SAndrew Turner 	struct hyp *hyp = vmi;
119147e07394SAndrew Turner 
119247e07394SAndrew Turner 	vtimer_vmcleanup(hyp);
119347e07394SAndrew Turner 	vgic_vmcleanup(hyp);
119447e07394SAndrew Turner 
119547e07394SAndrew Turner 	smp_rendezvous(NULL, arm_pcpu_vmcleanup, NULL, hyp);
119647e07394SAndrew Turner 
119747e07394SAndrew Turner 	vmmpmap_remove(hyp->el2_addr, el2_hyp_size(hyp->vm), true);
119847e07394SAndrew Turner 
119947e07394SAndrew Turner 	free(hyp, M_HYP);
120047e07394SAndrew Turner }
120147e07394SAndrew Turner 
120247e07394SAndrew Turner /*
120347e07394SAndrew Turner  * Return register value. Registers have different sizes and an explicit cast
120447e07394SAndrew Turner  * must be made to ensure proper conversion.
120547e07394SAndrew Turner  */
120647e07394SAndrew Turner static uint64_t *
120747e07394SAndrew Turner hypctx_regptr(struct hypctx *hypctx, int reg)
120847e07394SAndrew Turner {
120947e07394SAndrew Turner 	switch (reg) {
121047e07394SAndrew Turner 	case VM_REG_GUEST_X0 ... VM_REG_GUEST_X29:
121147e07394SAndrew Turner 		return (&hypctx->tf.tf_x[reg]);
121247e07394SAndrew Turner 	case VM_REG_GUEST_LR:
121347e07394SAndrew Turner 		return (&hypctx->tf.tf_lr);
121447e07394SAndrew Turner 	case VM_REG_GUEST_SP:
121547e07394SAndrew Turner 		return (&hypctx->tf.tf_sp);
121647e07394SAndrew Turner 	case VM_REG_GUEST_CPSR:
121747e07394SAndrew Turner 		return (&hypctx->tf.tf_spsr);
121847e07394SAndrew Turner 	case VM_REG_GUEST_PC:
121947e07394SAndrew Turner 		return (&hypctx->tf.tf_elr);
122047e07394SAndrew Turner 	case VM_REG_GUEST_SCTLR_EL1:
122147e07394SAndrew Turner 		return (&hypctx->sctlr_el1);
122247e07394SAndrew Turner 	case VM_REG_GUEST_TTBR0_EL1:
122347e07394SAndrew Turner 		return (&hypctx->ttbr0_el1);
122447e07394SAndrew Turner 	case VM_REG_GUEST_TTBR1_EL1:
122547e07394SAndrew Turner 		return (&hypctx->ttbr1_el1);
122647e07394SAndrew Turner 	case VM_REG_GUEST_TCR_EL1:
122747e07394SAndrew Turner 		return (&hypctx->tcr_el1);
122847e07394SAndrew Turner 	case VM_REG_GUEST_TCR2_EL1:
122947e07394SAndrew Turner 		return (&hypctx->tcr2_el1);
123047e07394SAndrew Turner 	default:
123147e07394SAndrew Turner 		break;
123247e07394SAndrew Turner 	}
123347e07394SAndrew Turner 	return (NULL);
123447e07394SAndrew Turner }
123547e07394SAndrew Turner 
123647e07394SAndrew Turner int
123747e07394SAndrew Turner vmmops_getreg(void *vcpui, int reg, uint64_t *retval)
123847e07394SAndrew Turner {
123947e07394SAndrew Turner 	uint64_t *regp;
124047e07394SAndrew Turner 	int running, hostcpu;
124147e07394SAndrew Turner 	struct hypctx *hypctx = vcpui;
124247e07394SAndrew Turner 
124347e07394SAndrew Turner 	running = vcpu_is_running(hypctx->vcpu, &hostcpu);
124447e07394SAndrew Turner 	if (running && hostcpu != curcpu)
124547e07394SAndrew Turner 		panic("arm_getreg: %s%d is running", vm_name(hypctx->hyp->vm),
124647e07394SAndrew Turner 		    vcpu_vcpuid(hypctx->vcpu));
124747e07394SAndrew Turner 
124847e07394SAndrew Turner 	regp = hypctx_regptr(hypctx, reg);
124947e07394SAndrew Turner 	if (regp == NULL)
125047e07394SAndrew Turner 		return (EINVAL);
125147e07394SAndrew Turner 
125247e07394SAndrew Turner 	*retval = *regp;
125347e07394SAndrew Turner 	return (0);
125447e07394SAndrew Turner }
125547e07394SAndrew Turner 
125647e07394SAndrew Turner int
125747e07394SAndrew Turner vmmops_setreg(void *vcpui, int reg, uint64_t val)
125847e07394SAndrew Turner {
125947e07394SAndrew Turner 	uint64_t *regp;
126047e07394SAndrew Turner 	struct hypctx *hypctx = vcpui;
126147e07394SAndrew Turner 	int running, hostcpu;
126247e07394SAndrew Turner 
126347e07394SAndrew Turner 	running = vcpu_is_running(hypctx->vcpu, &hostcpu);
126447e07394SAndrew Turner 	if (running && hostcpu != curcpu)
126547e07394SAndrew Turner 		panic("arm_setreg: %s%d is running", vm_name(hypctx->hyp->vm),
126647e07394SAndrew Turner 		    vcpu_vcpuid(hypctx->vcpu));
126747e07394SAndrew Turner 
126847e07394SAndrew Turner 	regp = hypctx_regptr(hypctx, reg);
126947e07394SAndrew Turner 	if (regp == NULL)
127047e07394SAndrew Turner 		return (EINVAL);
127147e07394SAndrew Turner 
127247e07394SAndrew Turner 	*regp = val;
127347e07394SAndrew Turner 	return (0);
127447e07394SAndrew Turner }
127547e07394SAndrew Turner 
127647e07394SAndrew Turner int
127747e07394SAndrew Turner vmmops_exception(void *vcpui, uint64_t esr, uint64_t far)
127847e07394SAndrew Turner {
127947e07394SAndrew Turner 	struct hypctx *hypctx = vcpui;
128047e07394SAndrew Turner 	int running, hostcpu;
128147e07394SAndrew Turner 
128247e07394SAndrew Turner 	running = vcpu_is_running(hypctx->vcpu, &hostcpu);
128347e07394SAndrew Turner 	if (running && hostcpu != curcpu)
128447e07394SAndrew Turner 		panic("%s: %s%d is running", __func__, vm_name(hypctx->hyp->vm),
128547e07394SAndrew Turner 		    vcpu_vcpuid(hypctx->vcpu));
128647e07394SAndrew Turner 
128747e07394SAndrew Turner 	hypctx->far_el1 = far;
128847e07394SAndrew Turner 	hypctx->esr_el1 = esr;
128947e07394SAndrew Turner 	hypctx->has_exception = true;
129047e07394SAndrew Turner 
129147e07394SAndrew Turner 	return (0);
129247e07394SAndrew Turner }
129347e07394SAndrew Turner 
129447e07394SAndrew Turner int
129547e07394SAndrew Turner vmmops_getcap(void *vcpui, int num, int *retval)
129647e07394SAndrew Turner {
129775cb9492SMark Johnston 	struct hypctx *hypctx = vcpui;
129847e07394SAndrew Turner 	int ret;
129947e07394SAndrew Turner 
130047e07394SAndrew Turner 	ret = ENOENT;
130147e07394SAndrew Turner 
130247e07394SAndrew Turner 	switch (num) {
130347e07394SAndrew Turner 	case VM_CAP_UNRESTRICTED_GUEST:
130447e07394SAndrew Turner 		*retval = 1;
130547e07394SAndrew Turner 		ret = 0;
130647e07394SAndrew Turner 		break;
130775cb9492SMark Johnston 	case VM_CAP_BRK_EXIT:
130875cb9492SMark Johnston 	case VM_CAP_SS_EXIT:
130975cb9492SMark Johnston 	case VM_CAP_MASK_HWINTR:
131075cb9492SMark Johnston 		*retval = (hypctx->setcaps & (1ul << num)) != 0;
131175cb9492SMark Johnston 		break;
131247e07394SAndrew Turner 	default:
131347e07394SAndrew Turner 		break;
131447e07394SAndrew Turner 	}
131547e07394SAndrew Turner 
131647e07394SAndrew Turner 	return (ret);
131747e07394SAndrew Turner }
131847e07394SAndrew Turner 
131947e07394SAndrew Turner int
132047e07394SAndrew Turner vmmops_setcap(void *vcpui, int num, int val)
132147e07394SAndrew Turner {
132275cb9492SMark Johnston 	struct hypctx *hypctx = vcpui;
132375cb9492SMark Johnston 	int ret;
132447e07394SAndrew Turner 
132575cb9492SMark Johnston 	ret = 0;
132675cb9492SMark Johnston 
132775cb9492SMark Johnston 	switch (num) {
132875cb9492SMark Johnston 	case VM_CAP_BRK_EXIT:
1329abf239cfSAndrew Turner 		if ((val != 0) == ((hypctx->setcaps & (1ul << num)) != 0))
133075cb9492SMark Johnston 			break;
133175cb9492SMark Johnston 		if (val != 0)
133275cb9492SMark Johnston 			hypctx->mdcr_el2 |= MDCR_EL2_TDE;
133375cb9492SMark Johnston 		else
133475cb9492SMark Johnston 			hypctx->mdcr_el2 &= ~MDCR_EL2_TDE;
133575cb9492SMark Johnston 		break;
133675cb9492SMark Johnston 	case VM_CAP_SS_EXIT:
1337abf239cfSAndrew Turner 		if ((val != 0) == ((hypctx->setcaps & (1ul << num)) != 0))
133875cb9492SMark Johnston 			break;
133975cb9492SMark Johnston 
134075cb9492SMark Johnston 		if (val != 0) {
134175cb9492SMark Johnston 			hypctx->debug_spsr |= (hypctx->tf.tf_spsr & PSR_SS);
134275cb9492SMark Johnston 			hypctx->debug_mdscr |= hypctx->mdscr_el1 &
134375cb9492SMark Johnston 			    (MDSCR_SS | MDSCR_KDE);
134475cb9492SMark Johnston 
134575cb9492SMark Johnston 			hypctx->tf.tf_spsr |= PSR_SS;
134675cb9492SMark Johnston 			hypctx->mdscr_el1 |= MDSCR_SS | MDSCR_KDE;
134775cb9492SMark Johnston 			hypctx->mdcr_el2 |= MDCR_EL2_TDE;
134875cb9492SMark Johnston 		} else {
134975cb9492SMark Johnston 			hypctx->tf.tf_spsr &= ~PSR_SS;
135075cb9492SMark Johnston 			hypctx->tf.tf_spsr |= hypctx->debug_spsr;
135175cb9492SMark Johnston 			hypctx->debug_spsr &= ~PSR_SS;
135275cb9492SMark Johnston 			hypctx->mdscr_el1 &= ~(MDSCR_SS | MDSCR_KDE);
135375cb9492SMark Johnston 			hypctx->mdscr_el1 |= hypctx->debug_mdscr;
135475cb9492SMark Johnston 			hypctx->debug_mdscr &= ~(MDSCR_SS | MDSCR_KDE);
135575cb9492SMark Johnston 			hypctx->mdcr_el2 &= ~MDCR_EL2_TDE;
135675cb9492SMark Johnston 		}
135775cb9492SMark Johnston 		break;
135875cb9492SMark Johnston 	case VM_CAP_MASK_HWINTR:
1359abf239cfSAndrew Turner 		if ((val != 0) == ((hypctx->setcaps & (1ul << num)) != 0))
136075cb9492SMark Johnston 			break;
136175cb9492SMark Johnston 
136275cb9492SMark Johnston 		if (val != 0) {
136375cb9492SMark Johnston 			hypctx->debug_spsr |= (hypctx->tf.tf_spsr &
136475cb9492SMark Johnston 			    (PSR_I | PSR_F));
136575cb9492SMark Johnston 			hypctx->tf.tf_spsr |= PSR_I | PSR_F;
136675cb9492SMark Johnston 		} else {
136775cb9492SMark Johnston 			hypctx->tf.tf_spsr &= ~(PSR_I | PSR_F);
136875cb9492SMark Johnston 			hypctx->tf.tf_spsr |= (hypctx->debug_spsr &
136975cb9492SMark Johnston 			    (PSR_I | PSR_F));
137075cb9492SMark Johnston 			hypctx->debug_spsr &= ~(PSR_I | PSR_F);
137175cb9492SMark Johnston 		}
137275cb9492SMark Johnston 		break;
137375cb9492SMark Johnston 	default:
137475cb9492SMark Johnston 		ret = ENOENT;
137575cb9492SMark Johnston 		break;
137675cb9492SMark Johnston 	}
137775cb9492SMark Johnston 
137875cb9492SMark Johnston 	if (ret == 0) {
137975cb9492SMark Johnston 		if (val == 0)
138075cb9492SMark Johnston 			hypctx->setcaps &= ~(1ul << num);
138175cb9492SMark Johnston 		else
138275cb9492SMark Johnston 			hypctx->setcaps |= (1ul << num);
138375cb9492SMark Johnston 	}
138475cb9492SMark Johnston 
138575cb9492SMark Johnston 	return (ret);
138647e07394SAndrew Turner }
1387