iommu/omap: Check for failure of a call to omap_iommu_dump_ctx
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / powerpc / ultravisor.rst
blob730854f73830a6afd4bb5db3c96eefe43120b1c8
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 .. _ultravisor:
4 ============================
5 Protected Execution Facility
6 ============================
8 .. contents::
9     :depth: 3
11 Protected Execution Facility
12 ############################
14     Protected Execution Facility (PEF) is an architectural change for
15     POWER 9 that enables Secure Virtual Machines (SVMs). DD2.3 chips
16     (PVR=0x004e1203) or greater will be PEF-capable. A new ISA release
17     will include the PEF RFC02487 changes.
19     When enabled, PEF adds a new higher privileged mode, called Ultravisor
20     mode, to POWER architecture. Along with the new mode there is new
21     firmware called the Protected Execution Ultravisor (or Ultravisor
22     for short). Ultravisor mode is the highest privileged mode in POWER
23     architecture.
25         +------------------+
26         | Privilege States |
27         +==================+
28         |  Problem         |
29         +------------------+
30         |  Supervisor      |
31         +------------------+
32         |  Hypervisor      |
33         +------------------+
34         |  Ultravisor      |
35         +------------------+
37     PEF protects SVMs from the hypervisor, privileged users, and other
38     VMs in the system. SVMs are protected while at rest and can only be
39     executed by an authorized machine. All virtual machines utilize
40     hypervisor services. The Ultravisor filters calls between the SVMs
41     and the hypervisor to assure that information does not accidentally
42     leak. All hypercalls except H_RANDOM are reflected to the hypervisor.
43     H_RANDOM is not reflected to prevent the hypervisor from influencing
44     random values in the SVM.
46     To support this there is a refactoring of the ownership of resources
47     in the CPU. Some of the resources which were previously hypervisor
48     privileged are now ultravisor privileged.
50 Hardware
51 ========
53     The hardware changes include the following:
55     * There is a new bit in the MSR that determines whether the current
56       process is running in secure mode, MSR(S) bit 41. MSR(S)=1, process
57       is in secure mode, MSR(s)=0 process is in normal mode.
59     * The MSR(S) bit can only be set by the Ultravisor.
61     * HRFID cannot be used to set the MSR(S) bit. If the hypervisor needs
62       to return to a SVM it must use an ultracall. It can determine if
63       the VM it is returning to is secure.
65     * There is a new Ultravisor privileged register, SMFCTRL, which has an
66       enable/disable bit SMFCTRL(E).
68     * The privilege of a process is now determined by three MSR bits,
69       MSR(S, HV, PR). In each of the tables below the modes are listed
70       from least privilege to highest privilege. The higher privilege
71       modes can access all the resources of the lower privilege modes.
73       **Secure Mode MSR Settings**
75       +---+---+---+---------------+
76       | S | HV| PR|Privilege      |
77       +===+===+===+===============+
78       | 1 | 0 | 1 | Problem       |
79       +---+---+---+---------------+
80       | 1 | 0 | 0 | Privileged(OS)|
81       +---+---+---+---------------+
82       | 1 | 1 | 0 | Ultravisor    |
83       +---+---+---+---------------+
84       | 1 | 1 | 1 | Reserved      |
85       +---+---+---+---------------+
87       **Normal Mode MSR Settings**
89       +---+---+---+---------------+
90       | S | HV| PR|Privilege      |
91       +===+===+===+===============+
92       | 0 | 0 | 1 | Problem       |
93       +---+---+---+---------------+
94       | 0 | 0 | 0 | Privileged(OS)|
95       +---+---+---+---------------+
96       | 0 | 1 | 0 | Hypervisor    |
97       +---+---+---+---------------+
98       | 0 | 1 | 1 | Problem (Host)|
99       +---+---+---+---------------+
101     * Memory is partitioned into secure and normal memory. Only processes
102       that are running in secure mode can access secure memory.
104     * The hardware does not allow anything that is not running secure to
105       access secure memory. This means that the Hypervisor cannot access
106       the memory of the SVM without using an ultracall (asking the
107       Ultravisor). The Ultravisor will only allow the hypervisor to see
108       the SVM memory encrypted.
110     * I/O systems are not allowed to directly address secure memory. This
111       limits the SVMs to virtual I/O only.
113     * The architecture allows the SVM to share pages of memory with the
114       hypervisor that are not protected with encryption. However, this
115       sharing must be initiated by the SVM.
117     * When a process is running in secure mode all hypercalls
118       (syscall lev=1) go to the Ultravisor.
120     * When a process is in secure mode all interrupts go to the
121       Ultravisor.
123     * The following resources have become Ultravisor privileged and
124       require an Ultravisor interface to manipulate:
126       * Processor configurations registers (SCOMs).
128       * Stop state information.
130       * The debug registers CIABR, DAWR, and DAWRX when SMFCTRL(D) is set.
131         If SMFCTRL(D) is not set they do not work in secure mode. When set,
132         reading and writing requires an Ultravisor call, otherwise that
133         will cause a Hypervisor Emulation Assistance interrupt.
135       * PTCR and partition table entries (partition table is in secure
136         memory). An attempt to write to PTCR will cause a Hypervisor
137         Emulation Assitance interrupt.
139       * LDBAR (LD Base Address Register) and IMC (In-Memory Collection)
140         non-architected registers. An attempt to write to them will cause a
141         Hypervisor Emulation Assistance interrupt.
143       * Paging for an SVM, sharing of memory with Hypervisor for an SVM.
144         (Including Virtual Processor Area (VPA) and virtual I/O).
147 Software/Microcode
148 ==================
150     The software changes include:
152     * SVMs are created from normal VM using (open source) tooling supplied
153       by IBM.
155     * All SVMs start as normal VMs and utilize an ultracall, UV_ESM
156       (Enter Secure Mode), to make the transition.
158     * When the UV_ESM ultracall is made the Ultravisor copies the VM into
159       secure memory, decrypts the verification information, and checks the
160       integrity of the SVM. If the integrity check passes the Ultravisor
161       passes control in secure mode.
163     * The verification information includes the pass phrase for the
164       encrypted disk associated with the SVM. This pass phrase is given
165       to the SVM when requested.
167     * The Ultravisor is not involved in protecting the encrypted disk of
168       the SVM while at rest.
170     * For external interrupts the Ultravisor saves the state of the SVM,
171       and reflects the interrupt to the hypervisor for processing.
172       For hypercalls, the Ultravisor inserts neutral state into all
173       registers not needed for the hypercall then reflects the call to
174       the hypervisor for processing. The H_RANDOM hypercall is performed
175       by the Ultravisor and not reflected.
177     * For virtual I/O to work bounce buffering must be done.
179     * The Ultravisor uses AES (IAPM) for protection of SVM memory. IAPM
180       is a mode of AES that provides integrity and secrecy concurrently.
182     * The movement of data between normal and secure pages is coordinated
183       with the Ultravisor by a new HMM plug-in in the Hypervisor.
185     The Ultravisor offers new services to the hypervisor and SVMs. These
186     are accessed through ultracalls.
188 Terminology
189 ===========
191     * Hypercalls: special system calls used to request services from
192       Hypervisor.
194     * Normal memory: Memory that is accessible to Hypervisor.
196     * Normal page: Page backed by normal memory and available to
197       Hypervisor.
199     * Shared page: A page backed by normal memory and available to both
200       the Hypervisor/QEMU and the SVM (i.e page has mappings in SVM and
201       Hypervisor/QEMU).
203     * Secure memory: Memory that is accessible only to Ultravisor and
204       SVMs.
206     * Secure page: Page backed by secure memory and only available to
207       Ultravisor and SVM.
209     * SVM: Secure Virtual Machine.
211     * Ultracalls: special system calls used to request services from
212       Ultravisor.
215 Ultravisor calls API
216 ####################
218     This section describes Ultravisor calls (ultracalls) needed to
219     support Secure Virtual Machines (SVM)s and Paravirtualized KVM. The
220     ultracalls allow the SVMs and Hypervisor to request services from the
221     Ultravisor such as accessing a register or memory region that can only
222     be accessed when running in Ultravisor-privileged mode.
224     The specific service needed from an ultracall is specified in register
225     R3 (the first parameter to the ultracall). Other parameters to the
226     ultracall, if any, are specified in registers R4 through R12.
228     Return value of all ultracalls is in register R3. Other output values
229     from the ultracall, if any, are returned in registers R4 through R12.
230     The only exception to this register usage is the ``UV_RETURN``
231     ultracall described below.
233     Each ultracall returns specific error codes, applicable in the context
234     of the ultracall. However, like with the PowerPC Architecture Platform
235     Reference (PAPR), if no specific error code is defined for a
236     particular situation, then the ultracall will fallback to an erroneous
237     parameter-position based code. i.e U_PARAMETER, U_P2, U_P3 etc
238     depending on the ultracall parameter that may have caused the error.
240     Some ultracalls involve transferring a page of data between Ultravisor
241     and Hypervisor.  Secure pages that are transferred from secure memory
242     to normal memory may be encrypted using dynamically generated keys.
243     When the secure pages are transferred back to secure memory, they may
244     be decrypted using the same dynamically generated keys. Generation and
245     management of these keys will be covered in a separate document.
247     For now this only covers ultracalls currently implemented and being
248     used by Hypervisor and SVMs but others can be added here when it
249     makes sense.
251     The full specification for all hypercalls/ultracalls will eventually
252     be made available in the public/OpenPower version of the PAPR
253     specification.
255     .. note::
257         If PEF is not enabled, the ultracalls will be redirected to the
258         Hypervisor which must handle/fail the calls.
260 Ultracalls used by Hypervisor
261 =============================
263     This section describes the virtual memory management ultracalls used
264     by the Hypervisor to manage SVMs.
266 UV_PAGE_OUT
267 -----------
269     Encrypt and move the contents of a page from secure memory to normal
270     memory.
272 Syntax
273 ~~~~~~
275 .. code-block:: c
277         uint64_t ultracall(const uint64_t UV_PAGE_OUT,
278                 uint16_t lpid,          /* LPAR ID */
279                 uint64_t dest_ra,       /* real address of destination page */
280                 uint64_t src_gpa,       /* source guest-physical-address */
281                 uint8_t  flags,         /* flags */
282                 uint64_t order)         /* page size order */
284 Return values
285 ~~~~~~~~~~~~~
287     One of the following values:
289         * U_SUCCESS     on success.
290         * U_PARAMETER   if ``lpid`` is invalid.
291         * U_P2          if ``dest_ra`` is invalid.
292         * U_P3          if the ``src_gpa`` address is invalid.
293         * U_P4          if any bit in the ``flags`` is unrecognized
294         * U_P5          if the ``order`` parameter is unsupported.
295         * U_FUNCTION    if functionality is not supported.
296         * U_BUSY        if page cannot be currently paged-out.
298 Description
299 ~~~~~~~~~~~
301     Encrypt the contents of a secure-page and make it available to
302     Hypervisor in a normal page.
304     By default, the source page is unmapped from the SVM's partition-
305     scoped page table. But the Hypervisor can provide a hint to the
306     Ultravisor to retain the page mapping by setting the ``UV_SNAPSHOT``
307     flag in ``flags`` parameter.
309     If the source page is already a shared page the call returns
310     U_SUCCESS, without doing anything.
312 Use cases
313 ~~~~~~~~~
315     #. QEMU attempts to access an address belonging to the SVM but the
316        page frame for that address is not mapped into QEMU's address
317        space. In this case, the Hypervisor will allocate a page frame,
318        map it into QEMU's address space and issue the ``UV_PAGE_OUT``
319        call to retrieve the encrypted contents of the page.
321     #. When Ultravisor runs low on secure memory and it needs to page-out
322        an LRU page. In this case, Ultravisor will issue the
323        ``H_SVM_PAGE_OUT`` hypercall to the Hypervisor. The Hypervisor will
324        then allocate a normal page and issue the ``UV_PAGE_OUT`` ultracall
325        and the Ultravisor will encrypt and move the contents of the secure
326        page into the normal page.
328     #. When Hypervisor accesses SVM data, the Hypervisor requests the
329        Ultravisor to transfer the corresponding page into a insecure page,
330        which the Hypervisor can access. The data in the normal page will
331        be encrypted though.
333 UV_PAGE_IN
334 ----------
336     Move the contents of a page from normal memory to secure memory.
338 Syntax
339 ~~~~~~
341 .. code-block:: c
343         uint64_t ultracall(const uint64_t UV_PAGE_IN,
344                 uint16_t lpid,          /* the LPAR ID */
345                 uint64_t src_ra,        /* source real address of page */
346                 uint64_t dest_gpa,      /* destination guest physical address */
347                 uint64_t flags,         /* flags */
348                 uint64_t order)         /* page size order */
350 Return values
351 ~~~~~~~~~~~~~
353     One of the following values:
355         * U_SUCCESS     on success.
356         * U_BUSY        if page cannot be currently paged-in.
357         * U_FUNCTION    if functionality is not supported
358         * U_PARAMETER   if ``lpid`` is invalid.
359         * U_P2          if ``src_ra`` is invalid.
360         * U_P3          if the ``dest_gpa`` address is invalid.
361         * U_P4          if any bit in the ``flags`` is unrecognized
362         * U_P5          if the ``order`` parameter is unsupported.
364 Description
365 ~~~~~~~~~~~
367     Move the contents of the page identified by ``src_ra`` from normal
368     memory to secure memory and map it to the guest physical address
369     ``dest_gpa``.
371     If `dest_gpa` refers to a shared address, map the page into the
372     partition-scoped page-table of the SVM.  If `dest_gpa` is not shared,
373     copy the contents of the page into the corresponding secure page.
374     Depending on the context, decrypt the page before being copied.
376     The caller provides the attributes of the page through the ``flags``
377     parameter. Valid values for ``flags`` are:
379         * CACHE_INHIBITED
380         * CACHE_ENABLED
381         * WRITE_PROTECTION
383     The Hypervisor must pin the page in memory before making
384     ``UV_PAGE_IN`` ultracall.
386 Use cases
387 ~~~~~~~~~
389     #. When a normal VM switches to secure mode, all its pages residing
390        in normal memory, are moved into secure memory.
392     #. When an SVM requests to share a page with Hypervisor the Hypervisor
393        allocates a page and informs the Ultravisor.
395     #. When an SVM accesses a secure page that has been paged-out,
396        Ultravisor invokes the Hypervisor to locate the page. After
397        locating the page, the Hypervisor uses UV_PAGE_IN to make the
398        page available to Ultravisor.
400 UV_PAGE_INVAL
401 -------------
403     Invalidate the Ultravisor mapping of a page.
405 Syntax
406 ~~~~~~
408 .. code-block:: c
410         uint64_t ultracall(const uint64_t UV_PAGE_INVAL,
411                 uint16_t lpid,          /* the LPAR ID */
412                 uint64_t guest_pa,      /* destination guest-physical-address */
413                 uint64_t order)         /* page size order */
415 Return values
416 ~~~~~~~~~~~~~
418     One of the following values:
420         * U_SUCCESS     on success.
421         * U_PARAMETER   if ``lpid`` is invalid.
422         * U_P2          if ``guest_pa`` is invalid (or corresponds to a secure
423                         page mapping).
424         * U_P3          if the ``order`` is invalid.
425         * U_FUNCTION    if functionality is not supported.
426         * U_BUSY        if page cannot be currently invalidated.
428 Description
429 ~~~~~~~~~~~
431     This ultracall informs Ultravisor that the page mapping in Hypervisor
432     corresponding to the given guest physical address has been invalidated
433     and that the Ultravisor should not access the page. If the specified
434     ``guest_pa`` corresponds to a secure page, Ultravisor will ignore the
435     attempt to invalidate the page and return U_P2.
437 Use cases
438 ~~~~~~~~~
440     #. When a shared page is unmapped from the QEMU's page table, possibly
441        because it is paged-out to disk, Ultravisor needs to know that the
442        page should not be accessed from its side too.
445 UV_WRITE_PATE
446 -------------
448     Validate and write the partition table entry (PATE) for a given
449     partition.
451 Syntax
452 ~~~~~~
454 .. code-block:: c
456         uint64_t ultracall(const uint64_t UV_WRITE_PATE,
457                 uint32_t lpid,          /* the LPAR ID */
458                 uint64_t dw0            /* the first double word to write */
459                 uint64_t dw1)           /* the second double word to write */
461 Return values
462 ~~~~~~~~~~~~~
464     One of the following values:
466         * U_SUCCESS     on success.
467         * U_BUSY        if PATE cannot be currently written to.
468         * U_FUNCTION    if functionality is not supported.
469         * U_PARAMETER   if ``lpid`` is invalid.
470         * U_P2          if ``dw0`` is invalid.
471         * U_P3          if the ``dw1`` address is invalid.
472         * U_PERMISSION  if the Hypervisor is attempting to change the PATE
473                         of a secure virtual machine or if called from a
474                         context other than Hypervisor.
476 Description
477 ~~~~~~~~~~~
479     Validate and write a LPID and its partition-table-entry for the given
480     LPID.  If the LPID is already allocated and initialized, this call
481     results in changing the partition table entry.
483 Use cases
484 ~~~~~~~~~
486     #. The Partition table resides in Secure memory and its entries,
487        called PATE (Partition Table Entries), point to the partition-
488        scoped page tables for the Hypervisor as well as each of the
489        virtual machines (both secure and normal). The Hypervisor
490        operates in partition 0 and its partition-scoped page tables
491        reside in normal memory.
493     #. This ultracall allows the Hypervisor to register the partition-
494        scoped and process-scoped page table entries for the Hypervisor
495        and other partitions (virtual machines) with the Ultravisor.
497     #. If the value of the PATE for an existing partition (VM) changes,
498        the TLB cache for the partition is flushed.
500     #. The Hypervisor is responsible for allocating LPID. The LPID and
501        its PATE entry are registered together.  The Hypervisor manages
502        the PATE entries for a normal VM and can change the PATE entry
503        anytime. Ultravisor manages the PATE entries for an SVM and
504        Hypervisor is not allowed to modify them.
506 UV_RETURN
507 ---------
509     Return control from the Hypervisor back to the Ultravisor after
510     processing an hypercall or interrupt that was forwarded (aka
511     *reflected*) to the Hypervisor.
513 Syntax
514 ~~~~~~
516 .. code-block:: c
518         uint64_t ultracall(const uint64_t UV_RETURN)
520 Return values
521 ~~~~~~~~~~~~~
523      This call never returns to Hypervisor on success.  It returns
524      U_INVALID if ultracall is not made from a Hypervisor context.
526 Description
527 ~~~~~~~~~~~
529     When an SVM makes an hypercall or incurs some other exception, the
530     Ultravisor usually forwards (aka *reflects*) the exceptions to the
531     Hypervisor.  After processing the exception, Hypervisor uses the
532     ``UV_RETURN`` ultracall to return control back to the SVM.
534     The expected register state on entry to this ultracall is:
536     * Non-volatile registers are restored to their original values.
537     * If returning from an hypercall, register R0 contains the return
538       value (**unlike other ultracalls**) and, registers R4 through R12
539       contain any output values of the hypercall.
540     * R3 contains the ultracall number, i.e UV_RETURN.
541     * If returning with a synthesized interrupt, R2 contains the
542       synthesized interrupt number.
544 Use cases
545 ~~~~~~~~~
547     #. Ultravisor relies on the Hypervisor to provide several services to
548        the SVM such as processing hypercall and other exceptions. After
549        processing the exception, Hypervisor uses UV_RETURN to return
550        control back to the Ultravisor.
552     #. Hypervisor has to use this ultracall to return control to the SVM.
555 UV_REGISTER_MEM_SLOT
556 --------------------
558     Register an SVM address-range with specified properties.
560 Syntax
561 ~~~~~~
563 .. code-block:: c
565         uint64_t ultracall(const uint64_t UV_REGISTER_MEM_SLOT,
566                 uint64_t lpid,          /* LPAR ID of the SVM */
567                 uint64_t start_gpa,     /* start guest physical address */
568                 uint64_t size,          /* size of address range in bytes */
569                 uint64_t flags          /* reserved for future expansion */
570                 uint16_t slotid)        /* slot identifier */
572 Return values
573 ~~~~~~~~~~~~~
575     One of the following values:
577         * U_SUCCESS     on success.
578         * U_PARAMETER   if ``lpid`` is invalid.
579         * U_P2          if ``start_gpa`` is invalid.
580         * U_P3          if ``size`` is invalid.
581         * U_P4          if any bit in the ``flags`` is unrecognized.
582         * U_P5          if the ``slotid`` parameter is unsupported.
583         * U_PERMISSION  if called from context other than Hypervisor.
584         * U_FUNCTION    if functionality is not supported.
587 Description
588 ~~~~~~~~~~~
590     Register a memory range for an SVM.  The memory range starts at the
591     guest physical address ``start_gpa`` and is ``size`` bytes long.
593 Use cases
594 ~~~~~~~~~
597     #. When a virtual machine goes secure, all the memory slots managed by
598        the Hypervisor move into secure memory. The Hypervisor iterates
599        through each of memory slots, and registers the slot with
600        Ultravisor.  Hypervisor may discard some slots such as those used
601        for firmware (SLOF).
603     #. When new memory is hot-plugged, a new memory slot gets registered.
606 UV_UNREGISTER_MEM_SLOT
607 ----------------------
609     Unregister an SVM address-range that was previously registered using
610     UV_REGISTER_MEM_SLOT.
612 Syntax
613 ~~~~~~
615 .. code-block:: c
617         uint64_t ultracall(const uint64_t UV_UNREGISTER_MEM_SLOT,
618                 uint64_t lpid,          /* LPAR ID of the SVM */
619                 uint64_t slotid)        /* reservation slotid */
621 Return values
622 ~~~~~~~~~~~~~
624     One of the following values:
626         * U_SUCCESS     on success.
627         * U_FUNCTION    if functionality is not supported.
628         * U_PARAMETER   if ``lpid`` is invalid.
629         * U_P2          if ``slotid`` is invalid.
630         * U_PERMISSION  if called from context other than Hypervisor.
632 Description
633 ~~~~~~~~~~~
635     Release the memory slot identified by ``slotid`` and free any
636     resources allocated towards the reservation.
638 Use cases
639 ~~~~~~~~~
641     #. Memory hot-remove.
644 UV_SVM_TERMINATE
645 ----------------
647     Terminate an SVM and release its resources.
649 Syntax
650 ~~~~~~
652 .. code-block:: c
654         uint64_t ultracall(const uint64_t UV_SVM_TERMINATE,
655                 uint64_t lpid,          /* LPAR ID of the SVM */)
657 Return values
658 ~~~~~~~~~~~~~
660     One of the following values:
662         * U_SUCCESS     on success.
663         * U_FUNCTION    if functionality is not supported.
664         * U_PARAMETER   if ``lpid`` is invalid.
665         * U_INVALID     if VM is not secure.
666         * U_PERMISSION  if not called from a Hypervisor context.
668 Description
669 ~~~~~~~~~~~
671     Terminate an SVM and release all its resources.
673 Use cases
674 ~~~~~~~~~
676     #. Called by Hypervisor when terminating an SVM.
679 Ultracalls used by SVM
680 ======================
682 UV_SHARE_PAGE
683 -------------
685     Share a set of guest physical pages with the Hypervisor.
687 Syntax
688 ~~~~~~
690 .. code-block:: c
692         uint64_t ultracall(const uint64_t UV_SHARE_PAGE,
693                 uint64_t gfn,   /* guest page frame number */
694                 uint64_t num)   /* number of pages of size PAGE_SIZE */
696 Return values
697 ~~~~~~~~~~~~~
699     One of the following values:
701         * U_SUCCESS     on success.
702         * U_FUNCTION    if functionality is not supported.
703         * U_INVALID     if the VM is not secure.
704         * U_PARAMETER   if ``gfn`` is invalid.
705         * U_P2          if ``num`` is invalid.
707 Description
708 ~~~~~~~~~~~
710     Share the ``num`` pages starting at guest physical frame number ``gfn``
711     with the Hypervisor. Assume page size is PAGE_SIZE bytes. Zero the
712     pages before returning.
714     If the address is already backed by a secure page, unmap the page and
715     back it with an insecure page, with the help of the Hypervisor. If it
716     is not backed by any page yet, mark the PTE as insecure and back it
717     with an insecure page when the address is accessed. If it is already
718     backed by an insecure page, zero the page and return.
720 Use cases
721 ~~~~~~~~~
723     #. The Hypervisor cannot access the SVM pages since they are backed by
724        secure pages. Hence an SVM must explicitly request Ultravisor for
725        pages it can share with Hypervisor.
727     #. Shared pages are needed to support virtio and Virtual Processor Area
728        (VPA) in SVMs.
731 UV_UNSHARE_PAGE
732 ---------------
734     Restore a shared SVM page to its initial state.
736 Syntax
737 ~~~~~~
739 .. code-block:: c
741         uint64_t ultracall(const uint64_t UV_UNSHARE_PAGE,
742                 uint64_t gfn,   /* guest page frame number */
743                 uint73 num)     /* number of pages of size PAGE_SIZE*/
745 Return values
746 ~~~~~~~~~~~~~
748     One of the following values:
750         * U_SUCCESS     on success.
751         * U_FUNCTION    if functionality is not supported.
752         * U_INVALID     if VM is not secure.
753         * U_PARAMETER   if ``gfn`` is invalid.
754         * U_P2          if ``num`` is invalid.
756 Description
757 ~~~~~~~~~~~
759     Stop sharing ``num`` pages starting at ``gfn`` with the Hypervisor.
760     Assume that the page size is PAGE_SIZE. Zero the pages before
761     returning.
763     If the address is already backed by an insecure page, unmap the page
764     and back it with a secure page. Inform the Hypervisor to release
765     reference to its shared page. If the address is not backed by a page
766     yet, mark the PTE as secure and back it with a secure page when that
767     address is accessed. If it is already backed by an secure page zero
768     the page and return.
770 Use cases
771 ~~~~~~~~~
773     #. The SVM may decide to unshare a page from the Hypervisor.
776 UV_UNSHARE_ALL_PAGES
777 --------------------
779     Unshare all pages the SVM has shared with Hypervisor.
781 Syntax
782 ~~~~~~
784 .. code-block:: c
786         uint64_t ultracall(const uint64_t UV_UNSHARE_ALL_PAGES)
788 Return values
789 ~~~~~~~~~~~~~
791     One of the following values:
793         * U_SUCCESS     on success.
794         * U_FUNCTION    if functionality is not supported.
795         * U_INVAL       if VM is not secure.
797 Description
798 ~~~~~~~~~~~
800     Unshare all shared pages from the Hypervisor. All unshared pages are
801     zeroed on return. Only pages explicitly shared by the SVM with the
802     Hypervisor (using UV_SHARE_PAGE ultracall) are unshared. Ultravisor
803     may internally share some pages with the Hypervisor without explicit
804     request from the SVM.  These pages will not be unshared by this
805     ultracall.
807 Use cases
808 ~~~~~~~~~
810     #. This call is needed when ``kexec`` is used to boot a different
811        kernel. It may also be needed during SVM reset.
813 UV_ESM
814 ------
816     Secure the virtual machine (*enter secure mode*).
818 Syntax
819 ~~~~~~
821 .. code-block:: c
823         uint64_t ultracall(const uint64_t UV_ESM,
824                 uint64_t esm_blob_addr, /* location of the ESM blob */
825                 unint64_t fdt)          /* Flattened device tree */
827 Return values
828 ~~~~~~~~~~~~~
830     One of the following values:
832         * U_SUCCESS     on success (including if VM is already secure).
833         * U_FUNCTION    if functionality is not supported.
834         * U_INVALID     if VM is not secure.
835         * U_PARAMETER   if ``esm_blob_addr`` is invalid.
836         * U_P2          if ``fdt`` is invalid.
837         * U_PERMISSION  if any integrity checks fail.
838         * U_RETRY       insufficient memory to create SVM.
839         * U_NO_KEY      symmetric key unavailable.
841 Description
842 ~~~~~~~~~~~
844     Secure the virtual machine. On successful completion, return
845     control to the virtual machine at the address specified in the
846     ESM blob.
848 Use cases
849 ~~~~~~~~~
851     #. A normal virtual machine can choose to switch to a secure mode.
853 Hypervisor Calls API
854 ####################
856     This document describes the Hypervisor calls (hypercalls) that are
857     needed to support the Ultravisor. Hypercalls are services provided by
858     the Hypervisor to virtual machines and Ultravisor.
860     Register usage for these hypercalls is identical to that of the other
861     hypercalls defined in the Power Architecture Platform Reference (PAPR)
862     document.  i.e on input, register R3 identifies the specific service
863     that is being requested and registers R4 through R11 contain
864     additional parameters to the hypercall, if any. On output, register
865     R3 contains the return value and registers R4 through R9 contain any
866     other output values from the hypercall.
868     This document only covers hypercalls currently implemented/planned
869     for Ultravisor usage but others can be added here when it makes sense.
871     The full specification for all hypercalls/ultracalls will eventually
872     be made available in the public/OpenPower version of the PAPR
873     specification.
875 Hypervisor calls to support Ultravisor
876 ======================================
878     Following are the set of hypercalls needed to support Ultravisor.
880 H_SVM_INIT_START
881 ----------------
883     Begin the process of converting a normal virtual machine into an SVM.
885 Syntax
886 ~~~~~~
888 .. code-block:: c
890         uint64_t hypercall(const uint64_t H_SVM_INIT_START)
892 Return values
893 ~~~~~~~~~~~~~
895     One of the following values:
897         * H_SUCCESS      on success.
899 Description
900 ~~~~~~~~~~~
902     Initiate the process of securing a virtual machine. This involves
903     coordinating with the Ultravisor, using ultracalls, to allocate
904     resources in the Ultravisor for the new SVM, transferring the VM's
905     pages from normal to secure memory etc. When the process is
906     completed, Ultravisor issues the H_SVM_INIT_DONE hypercall.
908 Use cases
909 ~~~~~~~~~
911      #. Ultravisor uses this hypercall to inform Hypervisor that a VM
912         has initiated the process of switching to secure mode.
915 H_SVM_INIT_DONE
916 ---------------
918     Complete the process of securing an SVM.
920 Syntax
921 ~~~~~~
923 .. code-block:: c
925         uint64_t hypercall(const uint64_t H_SVM_INIT_DONE)
927 Return values
928 ~~~~~~~~~~~~~
930     One of the following values:
932         * H_SUCCESS             on success.
933         * H_UNSUPPORTED         if called from the wrong context (e.g.
934                                 from an SVM or before an H_SVM_INIT_START
935                                 hypercall).
937 Description
938 ~~~~~~~~~~~
940     Complete the process of securing a virtual machine. This call must
941     be made after a prior call to ``H_SVM_INIT_START`` hypercall.
943 Use cases
944 ~~~~~~~~~
946     On successfully securing a virtual machine, the Ultravisor informs
947     Hypervisor about it. Hypervisor can use this call to finish setting
948     up its internal state for this virtual machine.
951 H_SVM_PAGE_IN
952 -------------
954     Move the contents of a page from normal memory to secure memory.
956 Syntax
957 ~~~~~~
959 .. code-block:: c
961         uint64_t hypercall(const uint64_t H_SVM_PAGE_IN,
962                 uint64_t guest_pa,      /* guest-physical-address */
963                 uint64_t flags,         /* flags */
964                 uint64_t order)         /* page size order */
966 Return values
967 ~~~~~~~~~~~~~
969     One of the following values:
971         * H_SUCCESS     on success.
972         * H_PARAMETER   if ``guest_pa`` is invalid.
973         * H_P2          if ``flags`` is invalid.
974         * H_P3          if ``order`` of page is invalid.
976 Description
977 ~~~~~~~~~~~
979     Retrieve the content of the page, belonging to the VM at the specified
980     guest physical address.
982     Only valid value(s) in ``flags`` are:
984         * H_PAGE_IN_SHARED which indicates that the page is to be shared
985           with the Ultravisor.
987         * H_PAGE_IN_NONSHARED indicates that the UV is not anymore
988           interested in the page. Applicable if the page is a shared page.
990     The ``order`` parameter must correspond to the configured page size.
992 Use cases
993 ~~~~~~~~~
995     #. When a normal VM becomes a secure VM (using the UV_ESM ultracall),
996        the Ultravisor uses this hypercall to move contents of each page of
997        the VM from normal memory to secure memory.
999     #. Ultravisor uses this hypercall to ask Hypervisor to provide a page
1000        in normal memory that can be shared between the SVM and Hypervisor.
1002     #. Ultravisor uses this hypercall to page-in a paged-out page. This
1003        can happen when the SVM touches a paged-out page.
1005     #. If SVM wants to disable sharing of pages with Hypervisor, it can
1006        inform Ultravisor to do so. Ultravisor will then use this hypercall
1007        and inform Hypervisor that it has released access to the normal
1008        page.
1010 H_SVM_PAGE_OUT
1011 ---------------
1013     Move the contents of the page to normal memory.
1015 Syntax
1016 ~~~~~~
1018 .. code-block:: c
1020         uint64_t hypercall(const uint64_t H_SVM_PAGE_OUT,
1021                 uint64_t guest_pa,      /* guest-physical-address */
1022                 uint64_t flags,         /* flags (currently none) */
1023                 uint64_t order)         /* page size order */
1025 Return values
1026 ~~~~~~~~~~~~~
1028     One of the following values:
1030         * H_SUCCESS     on success.
1031         * H_PARAMETER   if ``guest_pa`` is invalid.
1032         * H_P2          if ``flags`` is invalid.
1033         * H_P3          if ``order`` is invalid.
1035 Description
1036 ~~~~~~~~~~~
1038     Move the contents of the page identified by ``guest_pa`` to normal
1039     memory.
1041     Currently ``flags`` is unused and must be set to 0. The ``order``
1042     parameter must correspond to the configured page size.
1044 Use cases
1045 ~~~~~~~~~
1047     #. If Ultravisor is running low on secure pages, it can move the
1048        contents of some secure pages, into normal pages using this
1049        hypercall. The content will be encrypted.
1051 References
1052 ##########
1054 - `Supporting Protected Computing on IBM Power Architecture <https://developer.ibm.com/articles/l-support-protected-computing/>`_