xref: /openbmc/linux/arch/arm64/kvm/debug.c (revision 7aa8d146)
156c7f5e7SAlex Bennée /*
256c7f5e7SAlex Bennée  * Debug and Guest Debug support
356c7f5e7SAlex Bennée  *
456c7f5e7SAlex Bennée  * Copyright (C) 2015 - Linaro Ltd
556c7f5e7SAlex Bennée  * Author: Alex Bennée <alex.bennee@linaro.org>
656c7f5e7SAlex Bennée  *
756c7f5e7SAlex Bennée  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
856c7f5e7SAlex Bennée  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
956c7f5e7SAlex Bennée  * published by the Free Software Foundation.
1056c7f5e7SAlex Bennée  *
1156c7f5e7SAlex Bennée  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
1256c7f5e7SAlex Bennée  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
1356c7f5e7SAlex Bennée  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
1456c7f5e7SAlex Bennée  * GNU General Public License for more details.
1556c7f5e7SAlex Bennée  *
1656c7f5e7SAlex Bennée  * You should have received a copy of the GNU General Public License
1756c7f5e7SAlex Bennée  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
1856c7f5e7SAlex Bennée  */
1956c7f5e7SAlex Bennée 
2056c7f5e7SAlex Bennée #include <linux/kvm_host.h>
21eef8c85aSAlex Bennée #include <linux/hw_breakpoint.h>
2256c7f5e7SAlex Bennée 
23337b99bfSAlex Bennée #include <asm/debug-monitors.h>
24337b99bfSAlex Bennée #include <asm/kvm_asm.h>
2556c7f5e7SAlex Bennée #include <asm/kvm_arm.h>
26337b99bfSAlex Bennée #include <asm/kvm_emulate.h>
27337b99bfSAlex Bennée 
28eef8c85aSAlex Bennée #include "trace.h"
29eef8c85aSAlex Bennée 
30337b99bfSAlex Bennée /* These are the bits of MDSCR_EL1 we may manipulate */
31337b99bfSAlex Bennée #define MDSCR_EL1_DEBUG_MASK	(DBG_MDSCR_SS | \
32337b99bfSAlex Bennée 				DBG_MDSCR_KDE | \
33337b99bfSAlex Bennée 				DBG_MDSCR_MDE)
3456c7f5e7SAlex Bennée 
3556c7f5e7SAlex Bennée static DEFINE_PER_CPU(u32, mdcr_el2);
3656c7f5e7SAlex Bennée 
3756c7f5e7SAlex Bennée /**
38337b99bfSAlex Bennée  * save/restore_guest_debug_regs
39337b99bfSAlex Bennée  *
40337b99bfSAlex Bennée  * For some debug operations we need to tweak some guest registers. As
41337b99bfSAlex Bennée  * a result we need to save the state of those registers before we
42337b99bfSAlex Bennée  * make those modifications.
43337b99bfSAlex Bennée  *
44337b99bfSAlex Bennée  * Guest access to MDSCR_EL1 is trapped by the hypervisor and handled
45337b99bfSAlex Bennée  * after we have restored the preserved value to the main context.
46337b99bfSAlex Bennée  */
47337b99bfSAlex Bennée static void save_guest_debug_regs(struct kvm_vcpu *vcpu)
48337b99bfSAlex Bennée {
498d404c4cSChristoffer Dall 	u64 val = vcpu_read_sys_reg(vcpu, MDSCR_EL1);
508d404c4cSChristoffer Dall 
518d404c4cSChristoffer Dall 	vcpu->arch.guest_debug_preserved.mdscr_el1 = val;
52eef8c85aSAlex Bennée 
53eef8c85aSAlex Bennée 	trace_kvm_arm_set_dreg32("Saved MDSCR_EL1",
54eef8c85aSAlex Bennée 				vcpu->arch.guest_debug_preserved.mdscr_el1);
55337b99bfSAlex Bennée }
56337b99bfSAlex Bennée 
57337b99bfSAlex Bennée static void restore_guest_debug_regs(struct kvm_vcpu *vcpu)
58337b99bfSAlex Bennée {
598d404c4cSChristoffer Dall 	u64 val = vcpu->arch.guest_debug_preserved.mdscr_el1;
608d404c4cSChristoffer Dall 
618d404c4cSChristoffer Dall 	vcpu_write_sys_reg(vcpu, val, MDSCR_EL1);
62eef8c85aSAlex Bennée 
63eef8c85aSAlex Bennée 	trace_kvm_arm_set_dreg32("Restored MDSCR_EL1",
648d404c4cSChristoffer Dall 				vcpu_read_sys_reg(vcpu, MDSCR_EL1));
65337b99bfSAlex Bennée }
66337b99bfSAlex Bennée 
67337b99bfSAlex Bennée /**
6856c7f5e7SAlex Bennée  * kvm_arm_init_debug - grab what we need for debug
6956c7f5e7SAlex Bennée  *
7056c7f5e7SAlex Bennée  * Currently the sole task of this function is to retrieve the initial
7156c7f5e7SAlex Bennée  * value of mdcr_el2 so we can preserve MDCR_EL2.HPMN which has
7256c7f5e7SAlex Bennée  * presumably been set-up by some knowledgeable bootcode.
7356c7f5e7SAlex Bennée  *
7456c7f5e7SAlex Bennée  * It is called once per-cpu during CPU hyp initialisation.
7556c7f5e7SAlex Bennée  */
7656c7f5e7SAlex Bennée 
7756c7f5e7SAlex Bennée void kvm_arm_init_debug(void)
7856c7f5e7SAlex Bennée {
797aa8d146SMarc Zyngier 	__this_cpu_write(mdcr_el2, kvm_call_hyp_ret(__kvm_get_mdcr_el2));
8056c7f5e7SAlex Bennée }
8156c7f5e7SAlex Bennée 
8256c7f5e7SAlex Bennée /**
8384e690bfSAlex Bennée  * kvm_arm_reset_debug_ptr - reset the debug ptr to point to the vcpu state
8484e690bfSAlex Bennée  */
8584e690bfSAlex Bennée 
8684e690bfSAlex Bennée void kvm_arm_reset_debug_ptr(struct kvm_vcpu *vcpu)
8784e690bfSAlex Bennée {
8884e690bfSAlex Bennée 	vcpu->arch.debug_ptr = &vcpu->arch.vcpu_debug_state;
8984e690bfSAlex Bennée }
9084e690bfSAlex Bennée 
9184e690bfSAlex Bennée /**
9256c7f5e7SAlex Bennée  * kvm_arm_setup_debug - set up debug related stuff
9356c7f5e7SAlex Bennée  *
9456c7f5e7SAlex Bennée  * @vcpu:	the vcpu pointer
9556c7f5e7SAlex Bennée  *
9656c7f5e7SAlex Bennée  * This is called before each entry into the hypervisor to setup any
9756c7f5e7SAlex Bennée  * debug related registers. Currently this just ensures we will trap
9856c7f5e7SAlex Bennée  * access to:
9956c7f5e7SAlex Bennée  *  - Performance monitors (MDCR_EL2_TPM/MDCR_EL2_TPMCR)
10056c7f5e7SAlex Bennée  *  - Debug ROM Address (MDCR_EL2_TDRA)
10156c7f5e7SAlex Bennée  *  - OS related registers (MDCR_EL2_TDOSA)
102f85279b4SWill Deacon  *  - Statistical profiler (MDCR_EL2_TPMS/MDCR_EL2_E2PB)
10356c7f5e7SAlex Bennée  *
10456c7f5e7SAlex Bennée  * Additionally, KVM only traps guest accesses to the debug registers if
10556c7f5e7SAlex Bennée  * the guest is not actively using them (see the KVM_ARM64_DEBUG_DIRTY
106fa89d31cSDave Martin  * flag on vcpu->arch.flags).  Since the guest must not interfere
10756c7f5e7SAlex Bennée  * with the hardware state when debugging the guest, we must ensure that
10856c7f5e7SAlex Bennée  * trapping is enabled whenever we are debugging the guest using the
10956c7f5e7SAlex Bennée  * debug registers.
11056c7f5e7SAlex Bennée  */
11156c7f5e7SAlex Bennée 
11256c7f5e7SAlex Bennée void kvm_arm_setup_debug(struct kvm_vcpu *vcpu)
11356c7f5e7SAlex Bennée {
114fa89d31cSDave Martin 	bool trap_debug = !(vcpu->arch.flags & KVM_ARM64_DEBUG_DIRTY);
1158d404c4cSChristoffer Dall 	unsigned long mdscr;
11656c7f5e7SAlex Bennée 
117eef8c85aSAlex Bennée 	trace_kvm_arm_setup_debug(vcpu, vcpu->guest_debug);
118eef8c85aSAlex Bennée 
119f85279b4SWill Deacon 	/*
120f85279b4SWill Deacon 	 * This also clears MDCR_EL2_E2PB_MASK to disable guest access
121f85279b4SWill Deacon 	 * to the profiling buffer.
122f85279b4SWill Deacon 	 */
12356c7f5e7SAlex Bennée 	vcpu->arch.mdcr_el2 = __this_cpu_read(mdcr_el2) & MDCR_EL2_HPMN_MASK;
12456c7f5e7SAlex Bennée 	vcpu->arch.mdcr_el2 |= (MDCR_EL2_TPM |
125f85279b4SWill Deacon 				MDCR_EL2_TPMS |
12656c7f5e7SAlex Bennée 				MDCR_EL2_TPMCR |
12756c7f5e7SAlex Bennée 				MDCR_EL2_TDRA |
12856c7f5e7SAlex Bennée 				MDCR_EL2_TDOSA);
12956c7f5e7SAlex Bennée 
130337b99bfSAlex Bennée 	/* Is Guest debugging in effect? */
131337b99bfSAlex Bennée 	if (vcpu->guest_debug) {
132337b99bfSAlex Bennée 		/* Route all software debug exceptions to EL2 */
1334bd611caSAlex Bennée 		vcpu->arch.mdcr_el2 |= MDCR_EL2_TDE;
134337b99bfSAlex Bennée 
135337b99bfSAlex Bennée 		/* Save guest debug state */
136337b99bfSAlex Bennée 		save_guest_debug_regs(vcpu);
137337b99bfSAlex Bennée 
138337b99bfSAlex Bennée 		/*
139337b99bfSAlex Bennée 		 * Single Step (ARM ARM D2.12.3 The software step state
140337b99bfSAlex Bennée 		 * machine)
141337b99bfSAlex Bennée 		 *
142337b99bfSAlex Bennée 		 * If we are doing Single Step we need to manipulate
143337b99bfSAlex Bennée 		 * the guest's MDSCR_EL1.SS and PSTATE.SS. Once the
144337b99bfSAlex Bennée 		 * step has occurred the hypervisor will trap the
145337b99bfSAlex Bennée 		 * debug exception and we return to userspace.
146337b99bfSAlex Bennée 		 *
147337b99bfSAlex Bennée 		 * If the guest attempts to single step its userspace
148337b99bfSAlex Bennée 		 * we would have to deal with a trapped exception
149337b99bfSAlex Bennée 		 * while in the guest kernel. Because this would be
150337b99bfSAlex Bennée 		 * hard to unwind we suppress the guest's ability to
151337b99bfSAlex Bennée 		 * do so by masking MDSCR_EL.SS.
152337b99bfSAlex Bennée 		 *
153337b99bfSAlex Bennée 		 * This confuses guest debuggers which use
154337b99bfSAlex Bennée 		 * single-step behind the scenes but everything
155337b99bfSAlex Bennée 		 * returns to normal once the host is no longer
156337b99bfSAlex Bennée 		 * debugging the system.
157337b99bfSAlex Bennée 		 */
158337b99bfSAlex Bennée 		if (vcpu->guest_debug & KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP) {
159337b99bfSAlex Bennée 			*vcpu_cpsr(vcpu) |=  DBG_SPSR_SS;
1608d404c4cSChristoffer Dall 			mdscr = vcpu_read_sys_reg(vcpu, MDSCR_EL1);
1618d404c4cSChristoffer Dall 			mdscr |= DBG_MDSCR_SS;
1628d404c4cSChristoffer Dall 			vcpu_write_sys_reg(vcpu, mdscr, MDSCR_EL1);
163337b99bfSAlex Bennée 		} else {
1648d404c4cSChristoffer Dall 			mdscr = vcpu_read_sys_reg(vcpu, MDSCR_EL1);
1658d404c4cSChristoffer Dall 			mdscr &= ~DBG_MDSCR_SS;
1668d404c4cSChristoffer Dall 			vcpu_write_sys_reg(vcpu, mdscr, MDSCR_EL1);
167337b99bfSAlex Bennée 		}
168834bf887SAlex Bennée 
169eef8c85aSAlex Bennée 		trace_kvm_arm_set_dreg32("SPSR_EL2", *vcpu_cpsr(vcpu));
170eef8c85aSAlex Bennée 
171834bf887SAlex Bennée 		/*
172834bf887SAlex Bennée 		 * HW Breakpoints and watchpoints
173834bf887SAlex Bennée 		 *
174834bf887SAlex Bennée 		 * We simply switch the debug_ptr to point to our new
175834bf887SAlex Bennée 		 * external_debug_state which has been populated by the
176834bf887SAlex Bennée 		 * debug ioctl. The existing KVM_ARM64_DEBUG_DIRTY
177834bf887SAlex Bennée 		 * mechanism ensures the registers are updated on the
178834bf887SAlex Bennée 		 * world switch.
179834bf887SAlex Bennée 		 */
180834bf887SAlex Bennée 		if (vcpu->guest_debug & KVM_GUESTDBG_USE_HW) {
181834bf887SAlex Bennée 			/* Enable breakpoints/watchpoints */
1828d404c4cSChristoffer Dall 			mdscr = vcpu_read_sys_reg(vcpu, MDSCR_EL1);
1838d404c4cSChristoffer Dall 			mdscr |= DBG_MDSCR_MDE;
1848d404c4cSChristoffer Dall 			vcpu_write_sys_reg(vcpu, mdscr, MDSCR_EL1);
185834bf887SAlex Bennée 
186834bf887SAlex Bennée 			vcpu->arch.debug_ptr = &vcpu->arch.external_debug_state;
187fa89d31cSDave Martin 			vcpu->arch.flags |= KVM_ARM64_DEBUG_DIRTY;
188834bf887SAlex Bennée 			trap_debug = true;
189eef8c85aSAlex Bennée 
190eef8c85aSAlex Bennée 			trace_kvm_arm_set_regset("BKPTS", get_num_brps(),
191eef8c85aSAlex Bennée 						&vcpu->arch.debug_ptr->dbg_bcr[0],
192eef8c85aSAlex Bennée 						&vcpu->arch.debug_ptr->dbg_bvr[0]);
193eef8c85aSAlex Bennée 
194eef8c85aSAlex Bennée 			trace_kvm_arm_set_regset("WAPTS", get_num_wrps(),
195eef8c85aSAlex Bennée 						&vcpu->arch.debug_ptr->dbg_wcr[0],
196eef8c85aSAlex Bennée 						&vcpu->arch.debug_ptr->dbg_wvr[0]);
197337b99bfSAlex Bennée 		}
19856c7f5e7SAlex Bennée 	}
19956c7f5e7SAlex Bennée 
200834bf887SAlex Bennée 	BUG_ON(!vcpu->guest_debug &&
201834bf887SAlex Bennée 		vcpu->arch.debug_ptr != &vcpu->arch.vcpu_debug_state);
202834bf887SAlex Bennée 
203834bf887SAlex Bennée 	/* Trap debug register access */
204834bf887SAlex Bennée 	if (trap_debug)
205834bf887SAlex Bennée 		vcpu->arch.mdcr_el2 |= MDCR_EL2_TDA;
206eef8c85aSAlex Bennée 
20754ceb1bcSChristoffer Dall 	/* If KDE or MDE are set, perform a full save/restore cycle. */
2088d404c4cSChristoffer Dall 	if (vcpu_read_sys_reg(vcpu, MDSCR_EL1) & (DBG_MDSCR_KDE | DBG_MDSCR_MDE))
209fa89d31cSDave Martin 		vcpu->arch.flags |= KVM_ARM64_DEBUG_DIRTY;
21054ceb1bcSChristoffer Dall 
211eef8c85aSAlex Bennée 	trace_kvm_arm_set_dreg32("MDCR_EL2", vcpu->arch.mdcr_el2);
2128d404c4cSChristoffer Dall 	trace_kvm_arm_set_dreg32("MDSCR_EL1", vcpu_read_sys_reg(vcpu, MDSCR_EL1));
213834bf887SAlex Bennée }
214834bf887SAlex Bennée 
21556c7f5e7SAlex Bennée void kvm_arm_clear_debug(struct kvm_vcpu *vcpu)
21656c7f5e7SAlex Bennée {
217eef8c85aSAlex Bennée 	trace_kvm_arm_clear_debug(vcpu->guest_debug);
218eef8c85aSAlex Bennée 
219834bf887SAlex Bennée 	if (vcpu->guest_debug) {
220337b99bfSAlex Bennée 		restore_guest_debug_regs(vcpu);
221834bf887SAlex Bennée 
222834bf887SAlex Bennée 		/*
223834bf887SAlex Bennée 		 * If we were using HW debug we need to restore the
224834bf887SAlex Bennée 		 * debug_ptr to the guest debug state.
225834bf887SAlex Bennée 		 */
226eef8c85aSAlex Bennée 		if (vcpu->guest_debug & KVM_GUESTDBG_USE_HW) {
227834bf887SAlex Bennée 			kvm_arm_reset_debug_ptr(vcpu);
228834bf887SAlex Bennée 
229eef8c85aSAlex Bennée 			trace_kvm_arm_set_regset("BKPTS", get_num_brps(),
230eef8c85aSAlex Bennée 						&vcpu->arch.debug_ptr->dbg_bcr[0],
231eef8c85aSAlex Bennée 						&vcpu->arch.debug_ptr->dbg_bvr[0]);
232eef8c85aSAlex Bennée 
233eef8c85aSAlex Bennée 			trace_kvm_arm_set_regset("WAPTS", get_num_wrps(),
234eef8c85aSAlex Bennée 						&vcpu->arch.debug_ptr->dbg_wcr[0],
235eef8c85aSAlex Bennée 						&vcpu->arch.debug_ptr->dbg_wvr[0]);
236eef8c85aSAlex Bennée 		}
237834bf887SAlex Bennée 	}
23856c7f5e7SAlex Bennée }
239