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