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