kvm-all.c

   1 /*
   2  * QEMU KVM support
   3  *
   4  * Copyright IBM, Corp. 2008
   5  *           Red Hat, Inc. 2008
   6  *
   7  * Authors:
   8  *  Anthony Liguori   <aliguori@us.ibm.com>
   9  *  Glauber Costa     <gcosta@redhat.com>
  10  *
  11  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2 or later.
  12  * See the COPYING file in the top-level directory.
  13  *
  14  */
  15
  16 #include <sys/types.h>
  17 #include <sys/ioctl.h>
  18 #include <sys/mman.h>
  19 #include <stdarg.h>
  20
  21 #include <linux/kvm.h>
  22
  23 #include "qemu-common.h"
  24 #include "qemu/atomic.h"
  25 #include "qemu/option.h"
  26 #include "qemu/config-file.h"
  27 #include "sysemu/sysemu.h"
  28 #include "hw/hw.h"
  29 #include "hw/pci/msi.h"
  30 #include "exec/gdbstub.h"
  31 #include "sysemu/kvm.h"
  32 #include "qemu/bswap.h"
  33 #include "exec/memory.h"
  34 #include "exec/address-spaces.h"
  35 #include "qemu/event_notifier.h"
  36 #include "trace.h"
  37
  38 /* This check must be after config-host.h is included */
  39 #ifdef CONFIG_EVENTFD
  40 #include <sys/eventfd.h>
  41 #endif
  42
  43 #ifdef CONFIG_VALGRIND_H
  44 #include <valgrind/memcheck.h>
  45 #endif
  46
  47 /* KVM uses PAGE_SIZE in its definition of COALESCED_MMIO_MAX */
  48 #define PAGE_SIZE TARGET_PAGE_SIZE
  49
  50 //#define DEBUG_KVM
  51
  52 #ifdef DEBUG_KVM
  53 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  54     do { fprintf(stderr, fmt, ## __VA_ARGS__); } while (0)
  55 #else
  56 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  57     do { } while (0)
  58 #endif
  59
  60 #define KVM_MSI_HASHTAB_SIZE    256
  61
  62 typedef struct KVMSlot
  63 {
  64     hwaddr start_addr;
  65     ram_addr_t memory_size;
  66     void *ram;
  67     int slot;
  68     int flags;
  69 } KVMSlot;
  70
  71 typedef struct kvm_dirty_log KVMDirtyLog;
  72
  73 struct KVMState
  74 {
  75     KVMSlot *slots;
  76     int nr_slots;
  77     int fd;
  78     int vmfd;
  79     int coalesced_mmio;
  80     struct kvm_coalesced_mmio_ring *coalesced_mmio_ring;
  81     bool coalesced_flush_in_progress;
  82     int broken_set_mem_region;
  83     int migration_log;
  84     int vcpu_events;
  85     int robust_singlestep;
  86     int debugregs;
  87 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
  88     struct kvm_sw_breakpoint_head kvm_sw_breakpoints;
  89 #endif
  90     int pit_state2;
  91     int xsave, xcrs;
  92     int many_ioeventfds;
  93     int intx_set_mask;
  94     /* The man page (and posix) say ioctl numbers are signed int, but
  95      * they're not.  Linux, glibc and *BSD all treat ioctl numbers as
  96      * unsigned, and treating them as signed here can break things */
  97     unsigned irq_set_ioctl;
  98 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
  99     struct kvm_irq_routing *irq_routes;
 100     int nr_allocated_irq_routes;
 101     uint32_t *used_gsi_bitmap;
 102     unsigned int gsi_count;
 103     QTAILQ_HEAD(msi_hashtab, KVMMSIRoute) msi_hashtab[KVM_MSI_HASHTAB_SIZE];
 104     bool direct_msi;
 105 #endif
 106 };
 107
 108 KVMState *kvm_state;
 109 bool kvm_kernel_irqchip;
 110 bool kvm_async_interrupts_allowed;
 111 bool kvm_halt_in_kernel_allowed;
 112 bool kvm_irqfds_allowed;
 113 bool kvm_msi_via_irqfd_allowed;
 114 bool kvm_gsi_routing_allowed;
 115 bool kvm_gsi_direct_mapping;
 116 bool kvm_allowed;
 117 bool kvm_readonly_mem_allowed;
 118
 119 static const KVMCapabilityInfo kvm_required_capabilites[] = {
 120     KVM_CAP_INFO(USER_MEMORY),
 121     KVM_CAP_INFO(DESTROY_MEMORY_REGION_WORKS),
 122     KVM_CAP_LAST_INFO
 123 };
 124
 125 static KVMSlot *kvm_alloc_slot(KVMState *s)
 126 {
 127     int i;
 128
 129     for (i = 0; i < s->nr_slots; i++) {
 130         if (s->slots[i].memory_size == 0) {
 131             return &s->slots[i];
 132         }
 133     }
 134
 135     fprintf(stderr, "%s: no free slot available\n", __func__);
 136     abort();
 137 }
 138
 139 static KVMSlot *kvm_lookup_matching_slot(KVMState *s,
 140                                          hwaddr start_addr,
 141                                          hwaddr end_addr)
 142 {
 143     int i;
 144
 145     for (i = 0; i < s->nr_slots; i++) {
 146         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 147
 148         if (start_addr == mem->start_addr &&
 149             end_addr == mem->start_addr + mem->memory_size) {
 150             return mem;
 151         }
 152     }
 153
 154     return NULL;
 155 }
 156
 157 /*
 158  * Find overlapping slot with lowest start address
 159  */
 160 static KVMSlot *kvm_lookup_overlapping_slot(KVMState *s,
 161                                             hwaddr start_addr,
 162                                             hwaddr end_addr)
 163 {
 164     KVMSlot *found = NULL;
 165     int i;
 166
 167     for (i = 0; i < s->nr_slots; i++) {
 168         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 169
 170         if (mem->memory_size == 0 ||
 171             (found && found->start_addr < mem->start_addr)) {
 172             continue;
 173         }
 174
 175         if (end_addr > mem->start_addr &&
 176             start_addr < mem->start_addr + mem->memory_size) {
 177             found = mem;
 178         }
 179     }
 180
 181     return found;
 182 }
 183
 184 int kvm_physical_memory_addr_from_host(KVMState *s, void *ram,
 185                                        hwaddr *phys_addr)
 186 {
 187     int i;
 188
 189     for (i = 0; i < s->nr_slots; i++) {
 190         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 191
 192         if (ram >= mem->ram && ram < mem->ram + mem->memory_size) {
 193             *phys_addr = mem->start_addr + (ram - mem->ram);
 194             return 1;
 195         }
 196     }
 197
 198     return 0;
 199 }
 200
 201 static int kvm_set_user_memory_region(KVMState *s, KVMSlot *slot)
 202 {
 203     struct kvm_userspace_memory_region mem;
 204
 205     mem.slot = slot->slot;
 206     mem.guest_phys_addr = slot->start_addr;
 207     mem.userspace_addr = (unsigned long)slot->ram;
 208     mem.flags = slot->flags;
 209     if (s->migration_log) {
 210         mem.flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 211     }
 212
 213     if (slot->memory_size && mem.flags & KVM_MEM_READONLY) {
 214         /* Set the slot size to 0 before setting the slot to the desired
 215          * value. This is needed based on KVM commit 75d61fbc. */
 216         mem.memory_size = 0;
 217         kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &mem);
 218     }
 219     mem.memory_size = slot->memory_size;
 220     return kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &mem);
 221 }
 222
 223 static void kvm_reset_vcpu(void *opaque)
 224 {
 225     CPUState *cpu = opaque;
 226
 227     kvm_arch_reset_vcpu(cpu);
 228 }
 229
 230 int kvm_init_vcpu(CPUState *cpu)
 231 {
 232     KVMState *s = kvm_state;
 233     long mmap_size;
 234     int ret;
 235
 236     DPRINTF("kvm_init_vcpu\n");
 237
 238     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_CREATE_VCPU, (void *)kvm_arch_vcpu_id(cpu));
 239     if (ret < 0) {
 240         DPRINTF("kvm_create_vcpu failed\n");
 241         goto err;
 242     }
 243
 244     cpu->kvm_fd = ret;
 245     cpu->kvm_state = s;
 246     cpu->kvm_vcpu_dirty = true;
 247
 248     mmap_size = kvm_ioctl(s, KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE, 0);
 249     if (mmap_size < 0) {
 250         ret = mmap_size;
 251         DPRINTF("KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE failed\n");
 252         goto err;
 253     }
 254
 255     cpu->kvm_run = mmap(NULL, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 256                         cpu->kvm_fd, 0);
 257     if (cpu->kvm_run == MAP_FAILED) {
 258         ret = -errno;
 259         DPRINTF("mmap'ing vcpu state failed\n");
 260         goto err;
 261     }
 262
 263     if (s->coalesced_mmio && !s->coalesced_mmio_ring) {
 264         s->coalesced_mmio_ring =
 265             (void *)cpu->kvm_run + s->coalesced_mmio * PAGE_SIZE;
 266     }
 267
 268     ret = kvm_arch_init_vcpu(cpu);
 269     if (ret == 0) {
 270         qemu_register_reset(kvm_reset_vcpu, cpu);
 271         kvm_arch_reset_vcpu(cpu);
 272     }
 273 err:
 274     return ret;
 275 }
 276
 277 /*
 278  * dirty pages logging control
 279  */
 280
 281 static int kvm_mem_flags(KVMState *s, bool log_dirty, bool readonly)
 282 {
 283     int flags = 0;
 284     flags = log_dirty ? KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES : 0;
 285     if (readonly && kvm_readonly_mem_allowed) {
 286         flags |= KVM_MEM_READONLY;
 287     }
 288     return flags;
 289 }
 290
 291 static int kvm_slot_dirty_pages_log_change(KVMSlot *mem, bool log_dirty)
 292 {
 293     KVMState *s = kvm_state;
 294     int flags, mask = KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 295     int old_flags;
 296
 297     old_flags = mem->flags;
 298
 299     flags = (mem->flags & ~mask) | kvm_mem_flags(s, log_dirty, false);
 300     mem->flags = flags;
 301
 302     /* If nothing changed effectively, no need to issue ioctl */
 303     if (s->migration_log) {
 304         flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 305     }
 306
 307     if (flags == old_flags) {
 308         return 0;
 309     }
 310
 311     return kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 312 }
 313
 314 static int kvm_dirty_pages_log_change(hwaddr phys_addr,
 315                                       ram_addr_t size, bool log_dirty)
 316 {
 317     KVMState *s = kvm_state;
 318     KVMSlot *mem = kvm_lookup_matching_slot(s, phys_addr, phys_addr + size);
 319
 320     if (mem == NULL)  {
 321         fprintf(stderr, "BUG: %s: invalid parameters " TARGET_FMT_plx "-"
 322                 TARGET_FMT_plx "\n", __func__, phys_addr,
 323                 (hwaddr)(phys_addr + size - 1));
 324         return -EINVAL;
 325     }
 326     return kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 327 }
 328
 329 static void kvm_log_start(MemoryListener *listener,
 330                           MemoryRegionSection *section)
 331 {
 332     int r;
 333
 334     r = kvm_dirty_pages_log_change(section->offset_within_address_space,
 335                                    int128_get64(section->size), true);
 336     if (r < 0) {
 337         abort();
 338     }
 339 }
 340
 341 static void kvm_log_stop(MemoryListener *listener,
 342                           MemoryRegionSection *section)
 343 {
 344     int r;
 345
 346     r = kvm_dirty_pages_log_change(section->offset_within_address_space,
 347                                    int128_get64(section->size), false);
 348     if (r < 0) {
 349         abort();
 350     }
 351 }
 352
 353 static int kvm_set_migration_log(int enable)
 354 {
 355     KVMState *s = kvm_state;
 356     KVMSlot *mem;
 357     int i, err;
 358
 359     s->migration_log = enable;
 360
 361     for (i = 0; i < s->nr_slots; i++) {
 362         mem = &s->slots[i];
 363
 364         if (!mem->memory_size) {
 365             continue;
 366         }
 367         if (!!(mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) == enable) {
 368             continue;
 369         }
 370         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 371         if (err) {
 372             return err;
 373         }
 374     }
 375     return 0;
 376 }
 377
 378 /* get kvm's dirty pages bitmap and update qemu's */
 379 static int kvm_get_dirty_pages_log_range(MemoryRegionSection *section,
 380                                          unsigned long *bitmap)
 381 {
 382     unsigned int i, j;
 383     unsigned long page_number, c;
 384     hwaddr addr, addr1;
 385     unsigned int pages = int128_get64(section->size) / getpagesize();
 386     unsigned int len = (pages + HOST_LONG_BITS - 1) / HOST_LONG_BITS;
 387     unsigned long hpratio = getpagesize() / TARGET_PAGE_SIZE;
 388
 389     /*
 390      * bitmap-traveling is faster than memory-traveling (for addr...)
 391      * especially when most of the memory is not dirty.
 392      */
 393     for (i = 0; i < len; i++) {
 394         if (bitmap[i] != 0) {
 395             c = leul_to_cpu(bitmap[i]);
 396             do {
 397                 j = ffsl(c) - 1;
 398                 c &= ~(1ul << j);
 399                 page_number = (i * HOST_LONG_BITS + j) * hpratio;
 400                 addr1 = page_number * TARGET_PAGE_SIZE;
 401                 addr = section->offset_within_region + addr1;
 402                 memory_region_set_dirty(section->mr, addr,
 403                                         TARGET_PAGE_SIZE * hpratio);
 404             } while (c != 0);
 405         }
 406     }
 407     return 0;
 408 }
 409
 410 #define ALIGN(x, y)  (((x)+(y)-1) & ~((y)-1))
 411
 412 /**
 413  * kvm_physical_sync_dirty_bitmap - Grab dirty bitmap from kernel space
 414  * This function updates qemu's dirty bitmap using
 415  * memory_region_set_dirty().  This means all bits are set
 416  * to dirty.
 417  *
 418  * @start_add: start of logged region.
 419  * @end_addr: end of logged region.
 420  */
 421 static int kvm_physical_sync_dirty_bitmap(MemoryRegionSection *section)
 422 {
 423     KVMState *s = kvm_state;
 424     unsigned long size, allocated_size = 0;
 425     KVMDirtyLog d;
 426     KVMSlot *mem;
 427     int ret = 0;
 428     hwaddr start_addr = section->offset_within_address_space;
 429     hwaddr end_addr = start_addr + int128_get64(section->size);
 430
 431     d.dirty_bitmap = NULL;
 432     while (start_addr < end_addr) {
 433         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, end_addr);
 434         if (mem == NULL) {
 435             break;
 436         }
 437
 438         /* XXX bad kernel interface alert
 439          * For dirty bitmap, kernel allocates array of size aligned to
 440          * bits-per-long.  But for case when the kernel is 64bits and
 441          * the userspace is 32bits, userspace can't align to the same
 442          * bits-per-long, since sizeof(long) is different between kernel
 443          * and user space.  This way, userspace will provide buffer which
 444          * may be 4 bytes less than the kernel will use, resulting in
 445          * userspace memory corruption (which is not detectable by valgrind
 446          * too, in most cases).
 447          * So for now, let's align to 64 instead of HOST_LONG_BITS here, in
 448          * a hope that sizeof(long) wont become >8 any time soon.
 449          */
 450         size = ALIGN(((mem->memory_size) >> TARGET_PAGE_BITS),
 451                      /*HOST_LONG_BITS*/ 64) / 8;
 452         if (!d.dirty_bitmap) {
 453             d.dirty_bitmap = g_malloc(size);
 454         } else if (size > allocated_size) {
 455             d.dirty_bitmap = g_realloc(d.dirty_bitmap, size);
 456         }
 457         allocated_size = size;
 458         memset(d.dirty_bitmap, 0, allocated_size);
 459
 460         d.slot = mem->slot;
 461
 462         if (kvm_vm_ioctl(s, KVM_GET_DIRTY_LOG, &d) == -1) {
 463             DPRINTF("ioctl failed %d\n", errno);
 464             ret = -1;
 465             break;
 466         }
 467
 468         kvm_get_dirty_pages_log_range(section, d.dirty_bitmap);
 469         start_addr = mem->start_addr + mem->memory_size;
 470     }
 471     g_free(d.dirty_bitmap);
 472
 473     return ret;
 474 }
 475
 476 static void kvm_coalesce_mmio_region(MemoryListener *listener,
 477                                      MemoryRegionSection *secion,
 478                                      hwaddr start, hwaddr size)
 479 {
 480     KVMState *s = kvm_state;
 481
 482     if (s->coalesced_mmio) {
 483         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 484
 485         zone.addr = start;
 486         zone.size = size;
 487         zone.pad = 0;
 488
 489         (void)kvm_vm_ioctl(s, KVM_REGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 490     }
 491 }
 492
 493 static void kvm_uncoalesce_mmio_region(MemoryListener *listener,
 494                                        MemoryRegionSection *secion,
 495                                        hwaddr start, hwaddr size)
 496 {
 497     KVMState *s = kvm_state;
 498
 499     if (s->coalesced_mmio) {
 500         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 501
 502         zone.addr = start;
 503         zone.size = size;
 504         zone.pad = 0;
 505
 506         (void)kvm_vm_ioctl(s, KVM_UNREGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 507     }
 508 }
 509
 510 int kvm_check_extension(KVMState *s, unsigned int extension)
 511 {
 512     int ret;
 513
 514     ret = kvm_ioctl(s, KVM_CHECK_EXTENSION, extension);
 515     if (ret < 0) {
 516         ret = 0;
 517     }
 518
 519     return ret;
 520 }
 521
 522 static int kvm_set_ioeventfd_mmio(int fd, hwaddr addr, uint32_t val,
 523                                   bool assign, uint32_t size, bool datamatch)
 524 {
 525     int ret;
 526     struct kvm_ioeventfd iofd;
 527
 528     iofd.datamatch = datamatch ? val : 0;
 529     iofd.addr = addr;
 530     iofd.len = size;
 531     iofd.flags = 0;
 532     iofd.fd = fd;
 533
 534     if (!kvm_enabled()) {
 535         return -ENOSYS;
 536     }
 537
 538     if (datamatch) {
 539         iofd.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH;
 540     }
 541     if (!assign) {
 542         iofd.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
 543     }
 544
 545     ret = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &iofd);
 546
 547     if (ret < 0) {
 548         return -errno;
 549     }
 550
 551     return 0;
 552 }
 553
 554 static int kvm_set_ioeventfd_pio(int fd, uint16_t addr, uint16_t val,
 555                                  bool assign, uint32_t size, bool datamatch)
 556 {
 557     struct kvm_ioeventfd kick = {
 558         .datamatch = datamatch ? val : 0,
 559         .addr = addr,
 560         .flags = KVM_IOEVENTFD_FLAG_PIO,
 561         .len = size,
 562         .fd = fd,
 563     };
 564     int r;
 565     if (!kvm_enabled()) {
 566         return -ENOSYS;
 567     }
 568     if (datamatch) {
 569         kick.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH;
 570     }
 571     if (!assign) {
 572         kick.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
 573     }
 574     r = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &kick);
 575     if (r < 0) {
 576         return r;
 577     }
 578     return 0;
 579 }
 580
 581
 582 static int kvm_check_many_ioeventfds(void)
 583 {
 584     /* Userspace can use ioeventfd for io notification.  This requires a host
 585      * that supports eventfd(2) and an I/O thread; since eventfd does not
 586      * support SIGIO it cannot interrupt the vcpu.
 587      *
 588      * Older kernels have a 6 device limit on the KVM io bus.  Find out so we
 589      * can avoid creating too many ioeventfds.
 590      */
 591 #if defined(CONFIG_EVENTFD)
 592     int ioeventfds[7];
 593     int i, ret = 0;
 594     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ioeventfds); i++) {
 595         ioeventfds[i] = eventfd(0, EFD_CLOEXEC);
 596         if (ioeventfds[i] < 0) {
 597             break;
 598         }
 599         ret = kvm_set_ioeventfd_pio(ioeventfds[i], 0, i, true, 2, true);
 600         if (ret < 0) {
 601             close(ioeventfds[i]);
 602             break;
 603         }
 604     }
 605
 606     /* Decide whether many devices are supported or not */
 607     ret = i == ARRAY_SIZE(ioeventfds);
 608
 609     while (i-- > 0) {
 610         kvm_set_ioeventfd_pio(ioeventfds[i], 0, i, false, 2, true);
 611         close(ioeventfds[i]);
 612     }
 613     return ret;
 614 #else
 615     return 0;
 616 #endif
 617 }
 618
 619 static const KVMCapabilityInfo *
 620 kvm_check_extension_list(KVMState *s, const KVMCapabilityInfo *list)
 621 {
 622     while (list->name) {
 623         if (!kvm_check_extension(s, list->value)) {
 624             return list;
 625         }
 626         list++;
 627     }
 628     return NULL;
 629 }
 630
 631 static void kvm_set_phys_mem(MemoryRegionSection *section, bool add)
 632 {
 633     KVMState *s = kvm_state;
 634     KVMSlot *mem, old;
 635     int err;
 636     MemoryRegion *mr = section->mr;
 637     bool log_dirty = memory_region_is_logging(mr);
 638     bool writeable = !mr->readonly && !mr->rom_device;
 639     bool readonly_flag = mr->readonly || memory_region_is_romd(mr);
 640     hwaddr start_addr = section->offset_within_address_space;
 641     ram_addr_t size = int128_get64(section->size);
 642     void *ram = NULL;
 643     unsigned delta;
 644
 645     /* kvm works in page size chunks, but the function may be called
 646        with sub-page size and unaligned start address. */
 647     delta = TARGET_PAGE_ALIGN(size) - size;
 648     if (delta > size) {
 649         return;
 650     }
 651     start_addr += delta;
 652     size -= delta;
 653     size &= TARGET_PAGE_MASK;
 654     if (!size || (start_addr & ~TARGET_PAGE_MASK)) {
 655         return;
 656     }
 657
 658     if (!memory_region_is_ram(mr)) {
 659         if (writeable || !kvm_readonly_mem_allowed) {
 660             return;
 661         } else if (!mr->romd_mode) {
 662             /* If the memory device is not in romd_mode, then we actually want
 663              * to remove the kvm memory slot so all accesses will trap. */
 664             add = false;
 665         }
 666     }
 667
 668     ram = memory_region_get_ram_ptr(mr) + section->offset_within_region + delta;
 669
 670     while (1) {
 671         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, start_addr + size);
 672         if (!mem) {
 673             break;
 674         }
 675
 676         if (add && start_addr >= mem->start_addr &&
 677             (start_addr + size <= mem->start_addr + mem->memory_size) &&
 678             (ram - start_addr == mem->ram - mem->start_addr)) {
 679             /* The new slot fits into the existing one and comes with
 680              * identical parameters - update flags and done. */
 681             kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 682             return;
 683         }
 684
 685         old = *mem;
 686
 687         if (mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
 688             kvm_physical_sync_dirty_bitmap(section);
 689         }
 690
 691         /* unregister the overlapping slot */
 692         mem->memory_size = 0;
 693         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 694         if (err) {
 695             fprintf(stderr, "%s: error unregistering overlapping slot: %s\n",
 696                     __func__, strerror(-err));
 697             abort();
 698         }
 699
 700         /* Workaround for older KVM versions: we can't join slots, even not by
 701          * unregistering the previous ones and then registering the larger
 702          * slot. We have to maintain the existing fragmentation. Sigh.
 703          *
 704          * This workaround assumes that the new slot starts at the same
 705          * address as the first existing one. If not or if some overlapping
 706          * slot comes around later, we will fail (not seen in practice so far)
 707          * - and actually require a recent KVM version. */
 708         if (s->broken_set_mem_region &&
 709             old.start_addr == start_addr && old.memory_size < size && add) {
 710             mem = kvm_alloc_slot(s);
 711             mem->memory_size = old.memory_size;
 712             mem->start_addr = old.start_addr;
 713             mem->ram = old.ram;
 714             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 715
 716             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 717             if (err) {
 718                 fprintf(stderr, "%s: error updating slot: %s\n", __func__,
 719                         strerror(-err));
 720                 abort();
 721             }
 722
 723             start_addr += old.memory_size;
 724             ram += old.memory_size;
 725             size -= old.memory_size;
 726             continue;
 727         }
 728
 729         /* register prefix slot */
 730         if (old.start_addr < start_addr) {
 731             mem = kvm_alloc_slot(s);
 732             mem->memory_size = start_addr - old.start_addr;
 733             mem->start_addr = old.start_addr;
 734             mem->ram = old.ram;
 735             mem->flags =  kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 736
 737             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 738             if (err) {
 739                 fprintf(stderr, "%s: error registering prefix slot: %s\n",
 740                         __func__, strerror(-err));
 741 #ifdef TARGET_PPC
 742                 fprintf(stderr, "%s: This is probably because your kernel's " \
 743                                 "PAGE_SIZE is too big. Please try to use 4k " \
 744                                 "PAGE_SIZE!\n", __func__);
 745 #endif
 746                 abort();
 747             }
 748         }
 749
 750         /* register suffix slot */
 751         if (old.start_addr + old.memory_size > start_addr + size) {
 752             ram_addr_t size_delta;
 753
 754             mem = kvm_alloc_slot(s);
 755             mem->start_addr = start_addr + size;
 756             size_delta = mem->start_addr - old.start_addr;
 757             mem->memory_size = old.memory_size - size_delta;
 758             mem->ram = old.ram + size_delta;
 759             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 760
 761             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 762             if (err) {
 763                 fprintf(stderr, "%s: error registering suffix slot: %s\n",
 764                         __func__, strerror(-err));
 765                 abort();
 766             }
 767         }
 768     }
 769
 770     /* in case the KVM bug workaround already "consumed" the new slot */
 771     if (!size) {
 772         return;
 773     }
 774     if (!add) {
 775         return;
 776     }
 777     mem = kvm_alloc_slot(s);
 778     mem->memory_size = size;
 779     mem->start_addr = start_addr;
 780     mem->ram = ram;
 781     mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 782
 783     err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 784     if (err) {
 785         fprintf(stderr, "%s: error registering slot: %s\n", __func__,
 786                 strerror(-err));
 787         abort();
 788     }
 789 }
 790
 791 static void kvm_region_add(MemoryListener *listener,
 792                            MemoryRegionSection *section)
 793 {
 794     memory_region_ref(section->mr);
 795     kvm_set_phys_mem(section, true);
 796 }
 797
 798 static void kvm_region_del(MemoryListener *listener,
 799                            MemoryRegionSection *section)
 800 {
 801     kvm_set_phys_mem(section, false);
 802     memory_region_unref(section->mr);
 803 }
 804
 805 static void kvm_log_sync(MemoryListener *listener,
 806                          MemoryRegionSection *section)
 807 {
 808     int r;
 809
 810     r = kvm_physical_sync_dirty_bitmap(section);
 811     if (r < 0) {
 812         abort();
 813     }
 814 }
 815
 816 static void kvm_log_global_start(struct MemoryListener *listener)
 817 {
 818     int r;
 819
 820     r = kvm_set_migration_log(1);
 821     assert(r >= 0);
 822 }
 823
 824 static void kvm_log_global_stop(struct MemoryListener *listener)
 825 {
 826     int r;
 827
 828     r = kvm_set_migration_log(0);
 829     assert(r >= 0);
 830 }
 831
 832 static void kvm_mem_ioeventfd_add(MemoryListener *listener,
 833                                   MemoryRegionSection *section,
 834                                   bool match_data, uint64_t data,
 835                                   EventNotifier *e)
 836 {
 837     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 838     int r;
 839
 840     r = kvm_set_ioeventfd_mmio(fd, section->offset_within_address_space,
 841                                data, true, int128_get64(section->size),
 842                                match_data);
 843     if (r < 0) {
 844         fprintf(stderr, "%s: error adding ioeventfd: %s\n",
 845                 __func__, strerror(-r));
 846         abort();
 847     }
 848 }
 849
 850 static void kvm_mem_ioeventfd_del(MemoryListener *listener,
 851                                   MemoryRegionSection *section,
 852                                   bool match_data, uint64_t data,
 853                                   EventNotifier *e)
 854 {
 855     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 856     int r;
 857
 858     r = kvm_set_ioeventfd_mmio(fd, section->offset_within_address_space,
 859                                data, false, int128_get64(section->size),
 860                                match_data);
 861     if (r < 0) {
 862         abort();
 863     }
 864 }
 865
 866 static void kvm_io_ioeventfd_add(MemoryListener *listener,
 867                                  MemoryRegionSection *section,
 868                                  bool match_data, uint64_t data,
 869                                  EventNotifier *e)
 870 {
 871     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 872     int r;
 873
 874     r = kvm_set_ioeventfd_pio(fd, section->offset_within_address_space,
 875                               data, true, int128_get64(section->size),
 876                               match_data);
 877     if (r < 0) {
 878         fprintf(stderr, "%s: error adding ioeventfd: %s\n",
 879                 __func__, strerror(-r));
 880         abort();
 881     }
 882 }
 883
 884 static void kvm_io_ioeventfd_del(MemoryListener *listener,
 885                                  MemoryRegionSection *section,
 886                                  bool match_data, uint64_t data,
 887                                  EventNotifier *e)
 888
 889 {
 890     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 891     int r;
 892
 893     r = kvm_set_ioeventfd_pio(fd, section->offset_within_address_space,
 894                               data, false, int128_get64(section->size),
 895                               match_data);
 896     if (r < 0) {
 897         abort();
 898     }
 899 }
 900
 901 static MemoryListener kvm_memory_listener = {
 902     .region_add = kvm_region_add,
 903     .region_del = kvm_region_del,
 904     .log_start = kvm_log_start,
 905     .log_stop = kvm_log_stop,
 906     .log_sync = kvm_log_sync,
 907     .log_global_start = kvm_log_global_start,
 908     .log_global_stop = kvm_log_global_stop,
 909     .eventfd_add = kvm_mem_ioeventfd_add,
 910     .eventfd_del = kvm_mem_ioeventfd_del,
 911     .coalesced_mmio_add = kvm_coalesce_mmio_region,
 912     .coalesced_mmio_del = kvm_uncoalesce_mmio_region,
 913     .priority = 10,
 914 };
 915
 916 static MemoryListener kvm_io_listener = {
 917     .eventfd_add = kvm_io_ioeventfd_add,
 918     .eventfd_del = kvm_io_ioeventfd_del,
 919     .priority = 10,
 920 };
 921
 922 static void kvm_handle_interrupt(CPUState *cpu, int mask)
 923 {
 924     cpu->interrupt_request |= mask;
 925
 926     if (!qemu_cpu_is_self(cpu)) {
 927         qemu_cpu_kick(cpu);
 928     }
 929 }
 930
 931 int kvm_set_irq(KVMState *s, int irq, int level)
 932 {
 933     struct kvm_irq_level event;
 934     int ret;
 935
 936     assert(kvm_async_interrupts_enabled());
 937
 938     event.level = level;
 939     event.irq = irq;
 940     ret = kvm_vm_ioctl(s, s->irq_set_ioctl, &event);
 941     if (ret < 0) {
 942         perror("kvm_set_irq");
 943         abort();
 944     }
 945
 946     return (s->irq_set_ioctl == KVM_IRQ_LINE) ? 1 : event.status;
 947 }
 948
 949 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
 950 typedef struct KVMMSIRoute {
 951     struct kvm_irq_routing_entry kroute;
 952     QTAILQ_ENTRY(KVMMSIRoute) entry;
 953 } KVMMSIRoute;
 954
 955 static void set_gsi(KVMState *s, unsigned int gsi)
 956 {
 957     s->used_gsi_bitmap[gsi / 32] |= 1U << (gsi % 32);
 958 }
 959
 960 static void clear_gsi(KVMState *s, unsigned int gsi)
 961 {
 962     s->used_gsi_bitmap[gsi / 32] &= ~(1U << (gsi % 32));
 963 }
 964
 965 void kvm_init_irq_routing(KVMState *s)
 966 {
 967     int gsi_count, i;
 968
 969     gsi_count = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_IRQ_ROUTING);
 970     if (gsi_count > 0) {
 971         unsigned int gsi_bits, i;
 972
 973         /* Round up so we can search ints using ffs */
 974         gsi_bits = ALIGN(gsi_count, 32);
 975         s->used_gsi_bitmap = g_malloc0(gsi_bits / 8);
 976         s->gsi_count = gsi_count;
 977
 978         /* Mark any over-allocated bits as already in use */
 979         for (i = gsi_count; i < gsi_bits; i++) {
 980             set_gsi(s, i);
 981         }
 982     }
 983
 984     s->irq_routes = g_malloc0(sizeof(*s->irq_routes));
 985     s->nr_allocated_irq_routes = 0;
 986
 987     if (!s->direct_msi) {
 988         for (i = 0; i < KVM_MSI_HASHTAB_SIZE; i++) {
 989             QTAILQ_INIT(&s->msi_hashtab[i]);
 990         }
 991     }
 992
 993     kvm_arch_init_irq_routing(s);
 994 }
 995
 996 void kvm_irqchip_commit_routes(KVMState *s)
 997 {
 998     int ret;
 999
1000     s->irq_routes->flags = 0;
1001     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_GSI_ROUTING, s->irq_routes);
1002     assert(ret == 0);
1003 }
1004
1005 static void kvm_add_routing_entry(KVMState *s,
1006                                   struct kvm_irq_routing_entry *entry)
1007 {
1008     struct kvm_irq_routing_entry *new;
1009     int n, size;
1010
1011     if (s->irq_routes->nr == s->nr_allocated_irq_routes) {
1012         n = s->nr_allocated_irq_routes * 2;
1013         if (n < 64) {
1014             n = 64;
1015         }
1016         size = sizeof(struct kvm_irq_routing);
1017         size += n * sizeof(*new);
1018         s->irq_routes = g_realloc(s->irq_routes, size);
1019         s->nr_allocated_irq_routes = n;
1020     }
1021     n = s->irq_routes->nr++;
1022     new = &s->irq_routes->entries[n];
1023
1024     *new = *entry;
1025
1026     set_gsi(s, entry->gsi);
1027 }
1028
1029 static int kvm_update_routing_entry(KVMState *s,
1030                                     struct kvm_irq_routing_entry *new_entry)
1031 {
1032     struct kvm_irq_routing_entry *entry;
1033     int n;
1034
1035     for (n = 0; n < s->irq_routes->nr; n++) {
1036         entry = &s->irq_routes->entries[n];
1037         if (entry->gsi != new_entry->gsi) {
1038             continue;
1039         }
1040
1041         if(!memcmp(entry, new_entry, sizeof *entry)) {
1042             return 0;
1043         }
1044
1045         *entry = *new_entry;
1046
1047         kvm_irqchip_commit_routes(s);
1048
1049         return 0;
1050     }
1051
1052     return -ESRCH;
1053 }
1054
1055 void kvm_irqchip_add_irq_route(KVMState *s, int irq, int irqchip, int pin)
1056 {
1057     struct kvm_irq_routing_entry e = {};
1058
1059     assert(pin < s->gsi_count);
1060
1061     e.gsi = irq;
1062     e.type = KVM_IRQ_ROUTING_IRQCHIP;
1063     e.flags = 0;
1064     e.u.irqchip.irqchip = irqchip;
1065     e.u.irqchip.pin = pin;
1066     kvm_add_routing_entry(s, &e);
1067 }
1068
1069 void kvm_irqchip_release_virq(KVMState *s, int virq)
1070 {
1071     struct kvm_irq_routing_entry *e;
1072     int i;
1073
1074     if (kvm_gsi_direct_mapping()) {
1075         return;
1076     }
1077
1078     for (i = 0; i < s->irq_routes->nr; i++) {
1079         e = &s->irq_routes->entries[i];
1080         if (e->gsi == virq) {
1081             s->irq_routes->nr--;
1082             *e = s->irq_routes->entries[s->irq_routes->nr];
1083         }
1084     }
1085     clear_gsi(s, virq);
1086 }
1087
1088 static unsigned int kvm_hash_msi(uint32_t data)
1089 {
1090     /* This is optimized for IA32 MSI layout. However, no other arch shall
1091      * repeat the mistake of not providing a direct MSI injection API. */
1092     return data & 0xff;
1093 }
1094
1095 static void kvm_flush_dynamic_msi_routes(KVMState *s)
1096 {
1097     KVMMSIRoute *route, *next;
1098     unsigned int hash;
1099
1100     for (hash = 0; hash < KVM_MSI_HASHTAB_SIZE; hash++) {
1101         QTAILQ_FOREACH_SAFE(route, &s->msi_hashtab[hash], entry, next) {
1102             kvm_irqchip_release_virq(s, route->kroute.gsi);
1103             QTAILQ_REMOVE(&s->msi_hashtab[hash], route, entry);
1104             g_free(route);
1105         }
1106     }
1107 }
1108
1109 static int kvm_irqchip_get_virq(KVMState *s)
1110 {
1111     uint32_t *word = s->used_gsi_bitmap;
1112     int max_words = ALIGN(s->gsi_count, 32) / 32;
1113     int i, bit;
1114     bool retry = true;
1115
1116 again:
1117     /* Return the lowest unused GSI in the bitmap */
1118     for (i = 0; i < max_words; i++) {
1119         bit = ffs(~word[i]);
1120         if (!bit) {
1121             continue;
1122         }
1123
1124         return bit - 1 + i * 32;
1125     }
1126     if (!s->direct_msi && retry) {
1127         retry = false;
1128         kvm_flush_dynamic_msi_routes(s);
1129         goto again;
1130     }
1131     return -ENOSPC;
1132
1133 }
1134
1135 static KVMMSIRoute *kvm_lookup_msi_route(KVMState *s, MSIMessage msg)
1136 {
1137     unsigned int hash = kvm_hash_msi(msg.data);
1138     KVMMSIRoute *route;
1139
1140     QTAILQ_FOREACH(route, &s->msi_hashtab[hash], entry) {
1141         if (route->kroute.u.msi.address_lo == (uint32_t)msg.address &&
1142             route->kroute.u.msi.address_hi == (msg.address >> 32) &&
1143             route->kroute.u.msi.data == le32_to_cpu(msg.data)) {
1144             return route;
1145         }
1146     }
1147     return NULL;
1148 }
1149
1150 int kvm_irqchip_send_msi(KVMState *s, MSIMessage msg)
1151 {
1152     struct kvm_msi msi;
1153     KVMMSIRoute *route;
1154
1155     if (s->direct_msi) {
1156         msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1157         msi.address_hi = msg.address >> 32;
1158         msi.data = le32_to_cpu(msg.data);
1159         msi.flags = 0;
1160         memset(msi.pad, 0, sizeof(msi.pad));
1161
1162         return kvm_vm_ioctl(s, KVM_SIGNAL_MSI, &msi);
1163     }
1164
1165     route = kvm_lookup_msi_route(s, msg);
1166     if (!route) {
1167         int virq;
1168
1169         virq = kvm_irqchip_get_virq(s);
1170         if (virq < 0) {
1171             return virq;
1172         }
1173
1174         route = g_malloc0(sizeof(KVMMSIRoute));
1175         route->kroute.gsi = virq;
1176         route->kroute.type = KVM_IRQ_ROUTING_MSI;
1177         route->kroute.flags = 0;
1178         route->kroute.u.msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1179         route->kroute.u.msi.address_hi = msg.address >> 32;
1180         route->kroute.u.msi.data = le32_to_cpu(msg.data);
1181
1182         kvm_add_routing_entry(s, &route->kroute);
1183         kvm_irqchip_commit_routes(s);
1184
1185         QTAILQ_INSERT_TAIL(&s->msi_hashtab[kvm_hash_msi(msg.data)], route,
1186                            entry);
1187     }
1188
1189     assert(route->kroute.type == KVM_IRQ_ROUTING_MSI);
1190
1191     return kvm_set_irq(s, route->kroute.gsi, 1);
1192 }
1193
1194 int kvm_irqchip_add_msi_route(KVMState *s, MSIMessage msg)
1195 {
1196     struct kvm_irq_routing_entry kroute = {};
1197     int virq;
1198
1199     if (kvm_gsi_direct_mapping()) {
1200         return msg.data & 0xffff;
1201     }
1202
1203     if (!kvm_gsi_routing_enabled()) {
1204         return -ENOSYS;
1205     }
1206
1207     virq = kvm_irqchip_get_virq(s);
1208     if (virq < 0) {
1209         return virq;
1210     }
1211
1212     kroute.gsi = virq;
1213     kroute.type = KVM_IRQ_ROUTING_MSI;
1214     kroute.flags = 0;
1215     kroute.u.msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1216     kroute.u.msi.address_hi = msg.address >> 32;
1217     kroute.u.msi.data = le32_to_cpu(msg.data);
1218
1219     kvm_add_routing_entry(s, &kroute);
1220     kvm_irqchip_commit_routes(s);
1221
1222     return virq;
1223 }
1224
1225 int kvm_irqchip_update_msi_route(KVMState *s, int virq, MSIMessage msg)
1226 {
1227     struct kvm_irq_routing_entry kroute = {};
1228
1229     if (kvm_gsi_direct_mapping()) {
1230         return 0;
1231     }
1232
1233     if (!kvm_irqchip_in_kernel()) {
1234         return -ENOSYS;
1235     }
1236
1237     kroute.gsi = virq;
1238     kroute.type = KVM_IRQ_ROUTING_MSI;
1239     kroute.flags = 0;
1240     kroute.u.msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1241     kroute.u.msi.address_hi = msg.address >> 32;
1242     kroute.u.msi.data = le32_to_cpu(msg.data);
1243
1244     return kvm_update_routing_entry(s, &kroute);
1245 }
1246
1247 static int kvm_irqchip_assign_irqfd(KVMState *s, int fd, int rfd, int virq,
1248                                     bool assign)
1249 {
1250     struct kvm_irqfd irqfd = {
1251         .fd = fd,
1252         .gsi = virq,
1253         .flags = assign ? 0 : KVM_IRQFD_FLAG_DEASSIGN,
1254     };
1255
1256     if (rfd != -1) {
1257         irqfd.flags |= KVM_IRQFD_FLAG_RESAMPLE;
1258         irqfd.resamplefd = rfd;
1259     }
1260
1261     if (!kvm_irqfds_enabled()) {
1262         return -ENOSYS;
1263     }
1264
1265     return kvm_vm_ioctl(s, KVM_IRQFD, &irqfd);
1266 }
1267
1268 #else /* !KVM_CAP_IRQ_ROUTING */
1269
1270 void kvm_init_irq_routing(KVMState *s)
1271 {
1272 }
1273
1274 void kvm_irqchip_release_virq(KVMState *s, int virq)
1275 {
1276 }
1277
1278 int kvm_irqchip_send_msi(KVMState *s, MSIMessage msg)
1279 {
1280     abort();
1281 }
1282
1283 int kvm_irqchip_add_msi_route(KVMState *s, MSIMessage msg)
1284 {
1285     return -ENOSYS;
1286 }
1287
1288 static int kvm_irqchip_assign_irqfd(KVMState *s, int fd, int virq, bool assign)
1289 {
1290     abort();
1291 }
1292
1293 int kvm_irqchip_update_msi_route(KVMState *s, int virq, MSIMessage msg)
1294 {
1295     return -ENOSYS;
1296 }
1297 #endif /* !KVM_CAP_IRQ_ROUTING */
1298
1299 int kvm_irqchip_add_irqfd_notifier(KVMState *s, EventNotifier *n,
1300                                    EventNotifier *rn, int virq)
1301 {
1302     return kvm_irqchip_assign_irqfd(s, event_notifier_get_fd(n),
1303            rn ? event_notifier_get_fd(rn) : -1, virq, true);
1304 }
1305
1306 int kvm_irqchip_remove_irqfd_notifier(KVMState *s, EventNotifier *n, int virq)
1307 {
1308     return kvm_irqchip_assign_irqfd(s, event_notifier_get_fd(n), -1, virq,
1309            false);
1310 }
1311
1312 static int kvm_irqchip_create(KVMState *s)
1313 {
1314     int ret;
1315
1316     if (!qemu_opt_get_bool(qemu_get_machine_opts(), "kernel_irqchip", true) ||
1317         !kvm_check_extension(s, KVM_CAP_IRQCHIP)) {
1318         return 0;
1319     }
1320
1321     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_CREATE_IRQCHIP);
1322     if (ret < 0) {
1323         fprintf(stderr, "Create kernel irqchip failed\n");
1324         return ret;
1325     }
1326
1327     kvm_kernel_irqchip = true;
1328     /* If we have an in-kernel IRQ chip then we must have asynchronous
1329      * interrupt delivery (though the reverse is not necessarily true)
1330      */
1331     kvm_async_interrupts_allowed = true;
1332     kvm_halt_in_kernel_allowed = true;
1333
1334     kvm_init_irq_routing(s);
1335
1336     return 0;
1337 }
1338
1339 /* Find number of supported CPUs using the recommended
1340  * procedure from the kernel API documentation to cope with
1341  * older kernels that may be missing capabilities.
1342  */
1343 static int kvm_recommended_vcpus(KVMState *s)
1344 {
1345     int ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_NR_VCPUS);
1346     return (ret) ? ret : 4;
1347 }
1348
1349 static int kvm_max_vcpus(KVMState *s)
1350 {
1351     int ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_MAX_VCPUS);
1352     return (ret) ? ret : kvm_recommended_vcpus(s);
1353 }
1354
1355 int kvm_init(void)
1356 {
1357     static const char upgrade_note[] =
1358         "Please upgrade to at least kernel 2.6.29 or recent kvm-kmod\n"
1359         "(see http://sourceforge.net/projects/kvm).\n";
1360     struct {
1361         const char *name;
1362         int num;
1363     } num_cpus[] = {
1364         { "SMP",          smp_cpus },
1365         { "hotpluggable", max_cpus },
1366         { NULL, }
1367     }, *nc = num_cpus;
1368     int soft_vcpus_limit, hard_vcpus_limit;
1369     KVMState *s;
1370     const KVMCapabilityInfo *missing_cap;
1371     int ret;
1372     int i;
1373
1374     s = g_malloc0(sizeof(KVMState));
1375
1376     /*
1377      * On systems where the kernel can support different base page
1378      * sizes, host page size may be different from TARGET_PAGE_SIZE,
1379      * even with KVM.  TARGET_PAGE_SIZE is assumed to be the minimum
1380      * page size for the system though.
1381      */
1382     assert(TARGET_PAGE_SIZE <= getpagesize());
1383
1384 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
1385     QTAILQ_INIT(&s->kvm_sw_breakpoints);
1386 #endif
1387     s->vmfd = -1;
1388     s->fd = qemu_open("/dev/kvm", O_RDWR);
1389     if (s->fd == -1) {
1390         fprintf(stderr, "Could not access KVM kernel module: %m\n");
1391         ret = -errno;
1392         goto err;
1393     }
1394
1395     ret = kvm_ioctl(s, KVM_GET_API_VERSION, 0);
1396     if (ret < KVM_API_VERSION) {
1397         if (ret > 0) {
1398             ret = -EINVAL;
1399         }
1400         fprintf(stderr, "kvm version too old\n");
1401         goto err;
1402     }
1403
1404     if (ret > KVM_API_VERSION) {
1405         ret = -EINVAL;
1406         fprintf(stderr, "kvm version not supported\n");
1407         goto err;
1408     }
1409
1410     s->nr_slots = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_NR_MEMSLOTS);
1411
1412     /* If unspecified, use the default value */
1413     if (!s->nr_slots) {
1414         s->nr_slots = 32;
1415     }
1416
1417     s->slots = g_malloc0(s->nr_slots * sizeof(KVMSlot));
1418
1419     for (i = 0; i < s->nr_slots; i++) {
1420         s->slots[i].slot = i;
1421     }
1422
1423     /* check the vcpu limits */
1424     soft_vcpus_limit = kvm_recommended_vcpus(s);
1425     hard_vcpus_limit = kvm_max_vcpus(s);
1426
1427     while (nc->name) {
1428         if (nc->num > soft_vcpus_limit) {
1429             fprintf(stderr,
1430                     "Warning: Number of %s cpus requested (%d) exceeds "
1431                     "the recommended cpus supported by KVM (%d)\n",
1432                     nc->name, nc->num, soft_vcpus_limit);
1433
1434             if (nc->num > hard_vcpus_limit) {
1435                 ret = -EINVAL;
1436                 fprintf(stderr, "Number of %s cpus requested (%d) exceeds "
1437                         "the maximum cpus supported by KVM (%d)\n",
1438                         nc->name, nc->num, hard_vcpus_limit);
1439                 goto err;
1440             }
1441         }
1442         nc++;
1443     }
1444
1445     do {
1446         ret = kvm_ioctl(s, KVM_CREATE_VM, 0);
1447     } while (ret == -EINTR);
1448
1449     if (ret < 0) {
1450         fprintf(stderr, "ioctl(KVM_CREATE_VM) failed: %d %s\n", -s->vmfd,
1451                 strerror(-ret));
1452
1453 #ifdef TARGET_S390X
1454         fprintf(stderr, "Please add the 'switch_amode' kernel parameter to "
1455                         "your host kernel command line\n");
1456 #endif
1457         goto err;
1458     }
1459
1460     s->vmfd = ret;
1461     missing_cap = kvm_check_extension_list(s, kvm_required_capabilites);
1462     if (!missing_cap) {
1463         missing_cap =
1464             kvm_check_extension_list(s, kvm_arch_required_capabilities);
1465     }
1466     if (missing_cap) {
1467         ret = -EINVAL;
1468         fprintf(stderr, "kvm does not support %s\n%s",
1469                 missing_cap->name, upgrade_note);
1470         goto err;
1471     }
1472
1473     s->coalesced_mmio = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_COALESCED_MMIO);
1474
1475     s->broken_set_mem_region = 1;
1476     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_JOIN_MEMORY_REGIONS_WORKS);
1477     if (ret > 0) {
1478         s->broken_set_mem_region = 0;
1479     }
1480
1481 #ifdef KVM_CAP_VCPU_EVENTS
1482     s->vcpu_events = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_VCPU_EVENTS);
1483 #endif
1484
1485     s->robust_singlestep =
1486         kvm_check_extension(s, KVM_CAP_X86_ROBUST_SINGLESTEP);
1487
1488 #ifdef KVM_CAP_DEBUGREGS
1489     s->debugregs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_DEBUGREGS);
1490 #endif
1491
1492 #ifdef KVM_CAP_XSAVE
1493     s->xsave = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XSAVE);
1494 #endif
1495
1496 #ifdef KVM_CAP_XCRS
1497     s->xcrs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XCRS);
1498 #endif
1499
1500 #ifdef KVM_CAP_PIT_STATE2
1501     s->pit_state2 = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_PIT_STATE2);
1502 #endif
1503
1504 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
1505     s->direct_msi = (kvm_check_extension(s, KVM_CAP_SIGNAL_MSI) > 0);
1506 #endif
1507
1508     s->intx_set_mask = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_PCI_2_3);
1509
1510     s->irq_set_ioctl = KVM_IRQ_LINE;
1511     if (kvm_check_extension(s, KVM_CAP_IRQ_INJECT_STATUS)) {
1512         s->irq_set_ioctl = KVM_IRQ_LINE_STATUS;
1513     }
1514
1515 #ifdef KVM_CAP_READONLY_MEM
1516     kvm_readonly_mem_allowed =
1517         (kvm_check_extension(s, KVM_CAP_READONLY_MEM) > 0);
1518 #endif
1519
1520     ret = kvm_arch_init(s);
1521     if (ret < 0) {
1522         goto err;
1523     }
1524
1525     ret = kvm_irqchip_create(s);
1526     if (ret < 0) {
1527         goto err;
1528     }
1529
1530     kvm_state = s;
1531     memory_listener_register(&kvm_memory_listener, &address_space_memory);
1532     memory_listener_register(&kvm_io_listener, &address_space_io);
1533
1534     s->many_ioeventfds = kvm_check_many_ioeventfds();
1535
1536     cpu_interrupt_handler = kvm_handle_interrupt;
1537
1538     return 0;
1539
1540 err:
1541     if (s->vmfd >= 0) {
1542         close(s->vmfd);
1543     }
1544     if (s->fd != -1) {
1545         close(s->fd);
1546     }
1547     g_free(s->slots);
1548     g_free(s);
1549
1550     return ret;
1551 }
1552
1553 static void kvm_handle_io(uint16_t port, void *data, int direction, int size,
1554                           uint32_t count)
1555 {
1556     int i;
1557     uint8_t *ptr = data;
1558
1559     for (i = 0; i < count; i++) {
1560         address_space_rw(&address_space_io, port, ptr, size,
1561                          direction == KVM_EXIT_IO_OUT);
1562         ptr += size;
1563     }
1564 }
1565
1566 static int kvm_handle_internal_error(CPUState *cpu, struct kvm_run *run)
1567 {
1568     fprintf(stderr, "KVM internal error.");
1569     if (kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_INTERNAL_ERROR_DATA)) {
1570         int i;
1571
1572         fprintf(stderr, " Suberror: %d\n", run->internal.suberror);
1573         for (i = 0; i < run->internal.ndata; ++i) {
1574             fprintf(stderr, "extra data[%d]: %"PRIx64"\n",
1575                     i, (uint64_t)run->internal.data[i]);
1576         }
1577     } else {
1578         fprintf(stderr, "\n");
1579     }
1580     if (run->internal.suberror == KVM_INTERNAL_ERROR_EMULATION) {
1581         fprintf(stderr, "emulation failure\n");
1582         if (!kvm_arch_stop_on_emulation_error(cpu)) {
1583             cpu_dump_state(cpu, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
1584             return EXCP_INTERRUPT;
1585         }
1586     }
1587     /* FIXME: Should trigger a qmp message to let management know
1588      * something went wrong.
1589      */
1590     return -1;
1591 }
1592
1593 void kvm_flush_coalesced_mmio_buffer(void)
1594 {
1595     KVMState *s = kvm_state;
1596
1597     if (s->coalesced_flush_in_progress) {
1598         return;
1599     }
1600
1601     s->coalesced_flush_in_progress = true;
1602
1603     if (s->coalesced_mmio_ring) {
1604         struct kvm_coalesced_mmio_ring *ring = s->coalesced_mmio_ring;
1605         while (ring->first != ring->last) {
1606             struct kvm_coalesced_mmio *ent;
1607
1608             ent = &ring->coalesced_mmio[ring->first];
1609
1610             cpu_physical_memory_write(ent->phys_addr, ent->data, ent->len);
1611             smp_wmb();
1612             ring->first = (ring->first + 1) % KVM_COALESCED_MMIO_MAX;
1613         }
1614     }
1615
1616     s->coalesced_flush_in_progress = false;
1617 }
1618
1619 static void do_kvm_cpu_synchronize_state(void *arg)
1620 {
1621     CPUState *cpu = arg;
1622
1623     if (!cpu->kvm_vcpu_dirty) {
1624         kvm_arch_get_registers(cpu);
1625         cpu->kvm_vcpu_dirty = true;
1626     }
1627 }
1628
1629 void kvm_cpu_synchronize_state(CPUState *cpu)
1630 {
1631     if (!cpu->kvm_vcpu_dirty) {
1632         run_on_cpu(cpu, do_kvm_cpu_synchronize_state, cpu);
1633     }
1634 }
1635
1636 void kvm_cpu_synchronize_post_reset(CPUState *cpu)
1637 {
1638     kvm_arch_put_registers(cpu, KVM_PUT_RESET_STATE);
1639     cpu->kvm_vcpu_dirty = false;
1640 }
1641
1642 void kvm_cpu_synchronize_post_init(CPUState *cpu)
1643 {
1644     kvm_arch_put_registers(cpu, KVM_PUT_FULL_STATE);
1645     cpu->kvm_vcpu_dirty = false;
1646 }
1647
1648 int kvm_cpu_exec(CPUState *cpu)
1649 {
1650     struct kvm_run *run = cpu->kvm_run;
1651     int ret, run_ret;
1652
1653     DPRINTF("kvm_cpu_exec()\n");
1654
1655     if (kvm_arch_process_async_events(cpu)) {
1656         cpu->exit_request = 0;
1657         return EXCP_HLT;
1658     }
1659
1660     do {
1661         if (cpu->kvm_vcpu_dirty) {
1662             kvm_arch_put_registers(cpu, KVM_PUT_RUNTIME_STATE);
1663             cpu->kvm_vcpu_dirty = false;
1664         }
1665
1666         kvm_arch_pre_run(cpu, run);
1667         if (cpu->exit_request) {
1668             DPRINTF("interrupt exit requested\n");
1669             /*
1670              * KVM requires us to reenter the kernel after IO exits to complete
1671              * instruction emulation. This self-signal will ensure that we
1672              * leave ASAP again.
1673              */
1674             qemu_cpu_kick_self();
1675         }
1676         qemu_mutex_unlock_iothread();
1677
1678         run_ret = kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_RUN, 0);
1679
1680         qemu_mutex_lock_iothread();
1681         kvm_arch_post_run(cpu, run);
1682
1683         if (run_ret < 0) {
1684             if (run_ret == -EINTR || run_ret == -EAGAIN) {
1685                 DPRINTF("io window exit\n");
1686                 ret = EXCP_INTERRUPT;
1687                 break;
1688             }
1689             fprintf(stderr, "error: kvm run failed %s\n",
1690                     strerror(-run_ret));
1691             abort();
1692         }
1693
1694         trace_kvm_run_exit(cpu->cpu_index, run->exit_reason);
1695         switch (run->exit_reason) {
1696         case KVM_EXIT_IO:
1697             DPRINTF("handle_io\n");
1698             kvm_handle_io(run->io.port,
1699                           (uint8_t *)run + run->io.data_offset,
1700                           run->io.direction,
1701                           run->io.size,
1702                           run->io.count);
1703             ret = 0;
1704             break;
1705         case KVM_EXIT_MMIO:
1706             DPRINTF("handle_mmio\n");
1707             cpu_physical_memory_rw(run->mmio.phys_addr,
1708                                    run->mmio.data,
1709                                    run->mmio.len,
1710                                    run->mmio.is_write);
1711             ret = 0;
1712             break;
1713         case KVM_EXIT_IRQ_WINDOW_OPEN:
1714             DPRINTF("irq_window_open\n");
1715             ret = EXCP_INTERRUPT;
1716             break;
1717         case KVM_EXIT_SHUTDOWN:
1718             DPRINTF("shutdown\n");
1719             qemu_system_reset_request();
1720             ret = EXCP_INTERRUPT;
1721             break;
1722         case KVM_EXIT_UNKNOWN:
1723             fprintf(stderr, "KVM: unknown exit, hardware reason %" PRIx64 "\n",
1724                     (uint64_t)run->hw.hardware_exit_reason);
1725             ret = -1;
1726             break;
1727         case KVM_EXIT_INTERNAL_ERROR:
1728             ret = kvm_handle_internal_error(cpu, run);
1729             break;
1730         default:
1731             DPRINTF("kvm_arch_handle_exit\n");
1732             ret = kvm_arch_handle_exit(cpu, run);
1733             break;
1734         }
1735     } while (ret == 0);
1736
1737     if (ret < 0) {
1738         cpu_dump_state(cpu, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
1739         vm_stop(RUN_STATE_INTERNAL_ERROR);
1740     }
1741
1742     cpu->exit_request = 0;
1743     return ret;
1744 }
1745
1746 int kvm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1747 {
1748     int ret;
1749     void *arg;
1750     va_list ap;
1751
1752     va_start(ap, type);
1753     arg = va_arg(ap, void *);
1754     va_end(ap);
1755
1756     trace_kvm_ioctl(type, arg);
1757     ret = ioctl(s->fd, type, arg);
1758     if (ret == -1) {
1759         ret = -errno;
1760     }
1761     return ret;
1762 }
1763
1764 int kvm_vm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1765 {
1766     int ret;
1767     void *arg;
1768     va_list ap;
1769
1770     va_start(ap, type);
1771     arg = va_arg(ap, void *);
1772     va_end(ap);
1773
1774     trace_kvm_vm_ioctl(type, arg);
1775     ret = ioctl(s->vmfd, type, arg);
1776     if (ret == -1) {
1777         ret = -errno;
1778     }
1779     return ret;
1780 }
1781
1782 int kvm_vcpu_ioctl(CPUState *cpu, int type, ...)
1783 {
1784     int ret;
1785     void *arg;
1786     va_list ap;
1787
1788     va_start(ap, type);
1789     arg = va_arg(ap, void *);
1790     va_end(ap);
1791
1792     trace_kvm_vcpu_ioctl(cpu->cpu_index, type, arg);
1793     ret = ioctl(cpu->kvm_fd, type, arg);
1794     if (ret == -1) {
1795         ret = -errno;
1796     }
1797     return ret;
1798 }
1799
1800 int kvm_has_sync_mmu(void)
1801 {
1802     return kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_SYNC_MMU);
1803 }
1804
1805 int kvm_has_vcpu_events(void)
1806 {
1807     return kvm_state->vcpu_events;
1808 }
1809
1810 int kvm_has_robust_singlestep(void)
1811 {
1812     return kvm_state->robust_singlestep;
1813 }
1814
1815 int kvm_has_debugregs(void)
1816 {
1817     return kvm_state->debugregs;
1818 }
1819
1820 int kvm_has_xsave(void)
1821 {
1822     return kvm_state->xsave;
1823 }
1824
1825 int kvm_has_xcrs(void)
1826 {
1827     return kvm_state->xcrs;
1828 }
1829
1830 int kvm_has_pit_state2(void)
1831 {
1832     return kvm_state->pit_state2;
1833 }
1834
1835 int kvm_has_many_ioeventfds(void)
1836 {
1837     if (!kvm_enabled()) {
1838         return 0;
1839     }
1840     return kvm_state->many_ioeventfds;
1841 }
1842
1843 int kvm_has_gsi_routing(void)
1844 {
1845 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
1846     return kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_IRQ_ROUTING);
1847 #else
1848     return false;
1849 #endif
1850 }
1851
1852 int kvm_has_intx_set_mask(void)
1853 {
1854     return kvm_state->intx_set_mask;
1855 }
1856
1857 void kvm_setup_guest_memory(void *start, size_t size)
1858 {
1859 #ifdef CONFIG_VALGRIND_H
1860     VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED(start, size);
1861 #endif
1862     if (!kvm_has_sync_mmu()) {
1863         int ret = qemu_madvise(start, size, QEMU_MADV_DONTFORK);
1864
1865         if (ret) {
1866             perror("qemu_madvise");
1867             fprintf(stderr,
1868                     "Need MADV_DONTFORK in absence of synchronous KVM MMU\n");
1869             exit(1);
1870         }
1871     }
1872 }
1873
1874 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
1875 struct kvm_sw_breakpoint *kvm_find_sw_breakpoint(CPUState *cpu,
1876                                                  target_ulong pc)
1877 {
1878     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1879
1880     QTAILQ_FOREACH(bp, &cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, entry) {
1881         if (bp->pc == pc) {
1882             return bp;
1883         }
1884     }
1885     return NULL;
1886 }
1887
1888 int kvm_sw_breakpoints_active(CPUState *cpu)
1889 {
1890     return !QTAILQ_EMPTY(&cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints);
1891 }
1892
1893 struct kvm_set_guest_debug_data {
1894     struct kvm_guest_debug dbg;
1895     CPUState *cpu;
1896     int err;
1897 };
1898
1899 static void kvm_invoke_set_guest_debug(void *data)
1900 {
1901     struct kvm_set_guest_debug_data *dbg_data = data;
1902
1903     dbg_data->err = kvm_vcpu_ioctl(dbg_data->cpu, KVM_SET_GUEST_DEBUG,
1904                                    &dbg_data->dbg);
1905 }
1906
1907 int kvm_update_guest_debug(CPUState *cpu, unsigned long reinject_trap)
1908 {
1909     struct kvm_set_guest_debug_data data;
1910
1911     data.dbg.control = reinject_trap;
1912
1913     if (cpu->singlestep_enabled) {
1914         data.dbg.control |= KVM_GUESTDBG_ENABLE | KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP;
1915     }
1916     kvm_arch_update_guest_debug(cpu, &data.dbg);
1917     data.cpu = cpu;
1918
1919     run_on_cpu(cpu, kvm_invoke_set_guest_debug, &data);
1920     return data.err;
1921 }
1922
1923 int kvm_insert_breakpoint(CPUState *cpu, target_ulong addr,
1924                           target_ulong len, int type)
1925 {
1926     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1927     int err;
1928
1929     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1930         bp = kvm_find_sw_breakpoint(cpu, addr);
1931         if (bp) {
1932             bp->use_count++;
1933             return 0;
1934         }
1935
1936         bp = g_malloc(sizeof(struct kvm_sw_breakpoint));
1937         if (!bp) {
1938             return -ENOMEM;
1939         }
1940
1941         bp->pc = addr;
1942         bp->use_count = 1;
1943         err = kvm_arch_insert_sw_breakpoint(cpu, bp);
1944         if (err) {
1945             g_free(bp);
1946             return err;
1947         }
1948
1949         QTAILQ_INSERT_HEAD(&cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
1950     } else {
1951         err = kvm_arch_insert_hw_breakpoint(addr, len, type);
1952         if (err) {
1953             return err;
1954         }
1955     }
1956
1957     CPU_FOREACH(cpu) {
1958         err = kvm_update_guest_debug(cpu, 0);
1959         if (err) {
1960             return err;
1961         }
1962     }
1963     return 0;
1964 }
1965
1966 int kvm_remove_breakpoint(CPUState *cpu, target_ulong addr,
1967                           target_ulong len, int type)
1968 {
1969     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1970     int err;
1971
1972     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1973         bp = kvm_find_sw_breakpoint(cpu, addr);
1974         if (!bp) {
1975             return -ENOENT;
1976         }
1977
1978         if (bp->use_count > 1) {
1979             bp->use_count--;
1980             return 0;
1981         }
1982
1983         err = kvm_arch_remove_sw_breakpoint(cpu, bp);
1984         if (err) {
1985             return err;
1986         }
1987
1988         QTAILQ_REMOVE(&cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
1989         g_free(bp);
1990     } else {
1991         err = kvm_arch_remove_hw_breakpoint(addr, len, type);
1992         if (err) {
1993             return err;
1994         }
1995     }
1996
1997     CPU_FOREACH(cpu) {
1998         err = kvm_update_guest_debug(cpu, 0);
1999         if (err) {
2000             return err;
2001         }
2002     }
2003     return 0;
2004 }
2005
2006 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUState *cpu)
2007 {
2008     struct kvm_sw_breakpoint *bp, *next;
2009     KVMState *s = cpu->kvm_state;
2010
2011     QTAILQ_FOREACH_SAFE(bp, &s->kvm_sw_breakpoints, entry, next) {
2012         if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(cpu, bp) != 0) {
2013             /* Try harder to find a CPU that currently sees the breakpoint. */
2014             CPU_FOREACH(cpu) {
2015                 if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(cpu, bp) == 0) {
2016                     break;
2017                 }
2018             }
2019         }
2020         QTAILQ_REMOVE(&s->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
2021         g_free(bp);
2022     }
2023     kvm_arch_remove_all_hw_breakpoints();
2024
2025     CPU_FOREACH(cpu) {
2026         kvm_update_guest_debug(cpu, 0);
2027     }
2028 }
2029
2030 #else /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
2031
2032 int kvm_update_guest_debug(CPUState *cpu, unsigned long reinject_trap)
2033 {
2034     return -EINVAL;
2035 }
2036
2037 int kvm_insert_breakpoint(CPUState *cpu, target_ulong addr,
2038                           target_ulong len, int type)
2039 {
2040     return -EINVAL;
2041 }
2042
2043 int kvm_remove_breakpoint(CPUState *cpu, target_ulong addr,
2044                           target_ulong len, int type)
2045 {
2046     return -EINVAL;
2047 }
2048
2049 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUState *cpu)
2050 {
2051 }
2052 #endif /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
2053
2054 int kvm_set_signal_mask(CPUState *cpu, const sigset_t *sigset)
2055 {
2056     struct kvm_signal_mask *sigmask;
2057     int r;
2058
2059     if (!sigset) {
2060         return kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_SET_SIGNAL_MASK, NULL);
2061     }
2062
2063     sigmask = g_malloc(sizeof(*sigmask) + sizeof(*sigset));
2064
2065     sigmask->len = 8;
2066     memcpy(sigmask->sigset, sigset, sizeof(*sigset));
2067     r = kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_SET_SIGNAL_MASK, sigmask);
2068     g_free(sigmask);
2069
2070     return r;
2071 }
2072 int kvm_on_sigbus_vcpu(CPUState *cpu, int code, void *addr)
2073 {
2074     return kvm_arch_on_sigbus_vcpu(cpu, code, addr);
2075 }
2076
2077 int kvm_on_sigbus(int code, void *addr)
2078 {
2079     return kvm_arch_on_sigbus(code, addr);
2080 }