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