drivers/vfio/vfio_iommu_type1.c

   1 /*
   2  * VFIO: IOMMU DMA mapping support for Type1 IOMMU
   3  *
   4  * Copyright (C) 2012 Red Hat, Inc.  All rights reserved.
   5  *     Author: Alex Williamson <[email protected]>
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  * Derived from original vfio:
  12  * Copyright 2010 Cisco Systems, Inc.  All rights reserved.
  13  * Author: Tom Lyon, [email protected]
  14  *
  15  * We arbitrarily define a Type1 IOMMU as one matching the below code.
  16  * It could be called the x86 IOMMU as it's designed for AMD-Vi & Intel
  17  * VT-d, but that makes it harder to re-use as theoretically anyone
  18  * implementing a similar IOMMU could make use of this.  We expect the
  19  * IOMMU to support the IOMMU API and have few to no restrictions around
  20  * the IOVA range that can be mapped.  The Type1 IOMMU is currently
  21  * optimized for relatively static mappings of a userspace process with
  22  * userpsace pages pinned into memory.  We also assume devices and IOMMU
  23  * domains are PCI based as the IOMMU API is still centered around a
  24  * device/bus interface rather than a group interface.
  25  */
  26
  27 #include <linux/compat.h>
  28 #include <linux/device.h>
  29 #include <linux/fs.h>
  30 #include <linux/iommu.h>
  31 #include <linux/module.h>
  32 #include <linux/mm.h>
  33 #include <linux/rbtree.h>
  34 #include <linux/sched.h>
  35 #include <linux/slab.h>
  36 #include <linux/uaccess.h>
  37 #include <linux/vfio.h>
  38 #include <linux/workqueue.h>
  39 #include <linux/mdev.h>
  40 #include <linux/notifier.h>
  41 #include <linux/dma-iommu.h>
  42 #include <linux/irqdomain.h>
  43
  44 #define DRIVER_VERSION  "0.2"
  45 #define DRIVER_AUTHOR   "Alex Williamson <[email protected]>"
  46 #define DRIVER_DESC     "Type1 IOMMU driver for VFIO"
  47
  48 static bool allow_unsafe_interrupts;
  49 module_param_named(allow_unsafe_interrupts,
  50                    allow_unsafe_interrupts, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  51 MODULE_PARM_DESC(allow_unsafe_interrupts,
  52                  "Enable VFIO IOMMU support for on platforms without interrupt remapping support.");
  53
  54 static bool disable_hugepages;
  55 module_param_named(disable_hugepages,
  56                    disable_hugepages, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  57 MODULE_PARM_DESC(disable_hugepages,
  58                  "Disable VFIO IOMMU support for IOMMU hugepages.");
  59
  60 struct vfio_iommu {
  61         struct list_head        domain_list;
  62         struct vfio_domain      *external_domain; /* domain for external user */
  63         struct mutex            lock;
  64         struct rb_root          dma_list;
  65         struct blocking_notifier_head notifier;
  66         bool                    v2;
  67         bool                    nesting;
  68 };
  69
  70 struct vfio_domain {
  71         struct iommu_domain     *domain;
  72         struct list_head        next;
  73         struct list_head        group_list;
  74         int                     prot;           /* IOMMU_CACHE */
  75         bool                    fgsp;           /* Fine-grained super pages */
  76 };
  77
  78 struct vfio_dma {
  79         struct rb_node          node;
  80         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
  81         unsigned long           vaddr;          /* Process virtual addr */
  82         size_t                  size;           /* Map size (bytes) */
  83         int                     prot;           /* IOMMU_READ/WRITE */
  84         bool                    iommu_mapped;
  85         struct task_struct      *task;
  86         struct rb_root          pfn_list;       /* Ex-user pinned pfn list */
  87 };
  88
  89 struct vfio_group {
  90         struct iommu_group      *iommu_group;
  91         struct list_head        next;
  92 };
  93
  94 /*
  95  * Guest RAM pinning working set or DMA target
  96  */
  97 struct vfio_pfn {
  98         struct rb_node          node;
  99         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
 100         unsigned long           pfn;            /* Host pfn */
 101         atomic_t                ref_count;
 102 };
 103
 104 #define IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu) \
 105                                         (!list_empty(&iommu->domain_list))
 106
 107 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot);
 108
 109 /*
 110  * This code handles mapping and unmapping of user data buffers
 111  * into DMA'ble space using the IOMMU
 112  */
 113
 114 static struct vfio_dma *vfio_find_dma(struct vfio_iommu *iommu,
 115                                       dma_addr_t start, size_t size)
 116 {
 117         struct rb_node *node = iommu->dma_list.rb_node;
 118
 119         while (node) {
 120                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(node, struct vfio_dma, node);
 121
 122                 if (start + size <= dma->iova)
 123                         node = node->rb_left;
 124                 else if (start >= dma->iova + dma->size)
 125                         node = node->rb_right;
 126                 else
 127                         return dma;
 128         }
 129
 130         return NULL;
 131 }
 132
 133 static void vfio_link_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *new)
 134 {
 135         struct rb_node **link = &iommu->dma_list.rb_node, *parent = NULL;
 136         struct vfio_dma *dma;
 137
 138         while (*link) {
 139                 parent = *link;
 140                 dma = rb_entry(parent, struct vfio_dma, node);
 141
 142                 if (new->iova + new->size <= dma->iova)
 143                         link = &(*link)->rb_left;
 144                 else
 145                         link = &(*link)->rb_right;
 146         }
 147
 148         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 149         rb_insert_color(&new->node, &iommu->dma_list);
 150 }
 151
 152 static void vfio_unlink_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *old)
 153 {
 154         rb_erase(&old->node, &iommu->dma_list);
 155 }
 156
 157 /*
 158  * Helper Functions for host iova-pfn list
 159  */
 160 static struct vfio_pfn *vfio_find_vpfn(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova)
 161 {
 162         struct vfio_pfn *vpfn;
 163         struct rb_node *node = dma->pfn_list.rb_node;
 164
 165         while (node) {
 166                 vpfn = rb_entry(node, struct vfio_pfn, node);
 167
 168                 if (iova < vpfn->iova)
 169                         node = node->rb_left;
 170                 else if (iova > vpfn->iova)
 171                         node = node->rb_right;
 172                 else
 173                         return vpfn;
 174         }
 175         return NULL;
 176 }
 177
 178 static void vfio_link_pfn(struct vfio_dma *dma,
 179                           struct vfio_pfn *new)
 180 {
 181         struct rb_node **link, *parent = NULL;
 182         struct vfio_pfn *vpfn;
 183
 184         link = &dma->pfn_list.rb_node;
 185         while (*link) {
 186                 parent = *link;
 187                 vpfn = rb_entry(parent, struct vfio_pfn, node);
 188
 189                 if (new->iova < vpfn->iova)
 190                         link = &(*link)->rb_left;
 191                 else
 192                         link = &(*link)->rb_right;
 193         }
 194
 195         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 196         rb_insert_color(&new->node, &dma->pfn_list);
 197 }
 198
 199 static void vfio_unlink_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *old)
 200 {
 201         rb_erase(&old->node, &dma->pfn_list);
 202 }
 203
 204 static int vfio_add_to_pfn_list(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 205                                 unsigned long pfn)
 206 {
 207         struct vfio_pfn *vpfn;
 208
 209         vpfn = kzalloc(sizeof(*vpfn), GFP_KERNEL);
 210         if (!vpfn)
 211                 return -ENOMEM;
 212
 213         vpfn->iova = iova;
 214         vpfn->pfn = pfn;
 215         atomic_set(&vpfn->ref_count, 1);
 216         vfio_link_pfn(dma, vpfn);
 217         return 0;
 218 }
 219
 220 static void vfio_remove_from_pfn_list(struct vfio_dma *dma,
 221                                       struct vfio_pfn *vpfn)
 222 {
 223         vfio_unlink_pfn(dma, vpfn);
 224         kfree(vpfn);
 225 }
 226
 227 static struct vfio_pfn *vfio_iova_get_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma,
 228                                                unsigned long iova)
 229 {
 230         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 231
 232         if (vpfn)
 233                 atomic_inc(&vpfn->ref_count);
 234         return vpfn;
 235 }
 236
 237 static int vfio_iova_put_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *vpfn)
 238 {
 239         int ret = 0;
 240
 241         if (atomic_dec_and_test(&vpfn->ref_count)) {
 242                 ret = put_pfn(vpfn->pfn, dma->prot);
 243                 vfio_remove_from_pfn_list(dma, vpfn);
 244         }
 245         return ret;
 246 }
 247
 248 struct vwork {
 249         struct mm_struct        *mm;
 250         long                    npage;
 251         struct work_struct      work;
 252 };
 253
 254 /* delayed decrement/increment for locked_vm */
 255 static void vfio_lock_acct_bg(struct work_struct *work)
 256 {
 257         struct vwork *vwork = container_of(work, struct vwork, work);
 258         struct mm_struct *mm;
 259
 260         mm = vwork->mm;
 261         down_write(&mm->mmap_sem);
 262         mm->locked_vm += vwork->npage;
 263         up_write(&mm->mmap_sem);
 264         mmput(mm);
 265         kfree(vwork);
 266 }
 267
 268 static void vfio_lock_acct(struct task_struct *task, long npage)
 269 {
 270         struct vwork *vwork;
 271         struct mm_struct *mm;
 272         bool is_current;
 273
 274         if (!npage)
 275                 return;
 276
 277         is_current = (task->mm == current->mm);
 278
 279         mm = is_current ? task->mm : get_task_mm(task);
 280         if (!mm)
 281                 return; /* process exited */
 282
 283         if (down_write_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 284                 mm->locked_vm += npage;
 285                 up_write(&mm->mmap_sem);
 286                 if (!is_current)
 287                         mmput(mm);
 288                 return;
 289         }
 290
 291         if (is_current) {
 292                 mm = get_task_mm(task);
 293                 if (!mm)
 294                         return;
 295         }
 296
 297         /*
 298          * Couldn't get mmap_sem lock, so must setup to update
 299          * mm->locked_vm later. If locked_vm were atomic, we
 300          * wouldn't need this silliness
 301          */
 302         vwork = kmalloc(sizeof(struct vwork), GFP_KERNEL);
 303         if (WARN_ON(!vwork)) {
 304                 mmput(mm);
 305                 return;
 306         }
 307         INIT_WORK(&vwork->work, vfio_lock_acct_bg);
 308         vwork->mm = mm;
 309         vwork->npage = npage;
 310         schedule_work(&vwork->work);
 311 }
 312
 313 /*
 314  * Some mappings aren't backed by a struct page, for example an mmap'd
 315  * MMIO range for our own or another device.  These use a different
 316  * pfn conversion and shouldn't be tracked as locked pages.
 317  */
 318 static bool is_invalid_reserved_pfn(unsigned long pfn)
 319 {
 320         if (pfn_valid(pfn)) {
 321                 bool reserved;
 322                 struct page *tail = pfn_to_page(pfn);
 323                 struct page *head = compound_head(tail);
 324                 reserved = !!(PageReserved(head));
 325                 if (head != tail) {
 326                         /*
 327                          * "head" is not a dangling pointer
 328                          * (compound_head takes care of that)
 329                          * but the hugepage may have been split
 330                          * from under us (and we may not hold a
 331                          * reference count on the head page so it can
 332                          * be reused before we run PageReferenced), so
 333                          * we've to check PageTail before returning
 334                          * what we just read.
 335                          */
 336                         smp_rmb();
 337                         if (PageTail(tail))
 338                                 return reserved;
 339                 }
 340                 return PageReserved(tail);
 341         }
 342
 343         return true;
 344 }
 345
 346 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot)
 347 {
 348         if (!is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 349                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 350                 if (prot & IOMMU_WRITE)
 351                         SetPageDirty(page);
 352                 put_page(page);
 353                 return 1;
 354         }
 355         return 0;
 356 }
 357
 358 static int vaddr_get_pfn(struct mm_struct *mm, unsigned long vaddr,
 359                          int prot, unsigned long *pfn)
 360 {
 361         struct page *page[1];
 362         struct vm_area_struct *vma;
 363         int ret;
 364
 365         if (mm == current->mm) {
 366                 ret = get_user_pages_fast(vaddr, 1, !!(prot & IOMMU_WRITE),
 367                                           page);
 368         } else {
 369                 unsigned int flags = 0;
 370
 371                 if (prot & IOMMU_WRITE)
 372                         flags |= FOLL_WRITE;
 373
 374                 down_read(&mm->mmap_sem);
 375                 ret = get_user_pages_remote(NULL, mm, vaddr, 1, flags, page,
 376                                             NULL, NULL);
 377                 up_read(&mm->mmap_sem);
 378         }
 379
 380         if (ret == 1) {
 381                 *pfn = page_to_pfn(page[0]);
 382                 return 0;
 383         }
 384
 385         down_read(&mm->mmap_sem);
 386
 387         vma = find_vma_intersection(mm, vaddr, vaddr + 1);
 388
 389         if (vma && vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
 390                 *pfn = ((vaddr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) + vma->vm_pgoff;
 391                 if (is_invalid_reserved_pfn(*pfn))
 392                         ret = 0;
 393         }
 394
 395         up_read(&mm->mmap_sem);
 396         return ret;
 397 }
 398
 399 /*
 400  * Attempt to pin pages.  We really don't want to track all the pfns and
 401  * the iommu can only map chunks of consecutive pfns anyway, so get the
 402  * first page and all consecutive pages with the same locking.
 403  */
 404 static long vfio_pin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 405                                   long npage, unsigned long *pfn_base)
 406 {
 407         unsigned long limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
 408         bool lock_cap = capable(CAP_IPC_LOCK);
 409         long ret, pinned = 0, lock_acct = 0;
 410         bool rsvd;
 411         dma_addr_t iova = vaddr - dma->vaddr + dma->iova;
 412
 413         /* This code path is only user initiated */
 414         if (!current->mm)
 415                 return -ENODEV;
 416
 417         ret = vaddr_get_pfn(current->mm, vaddr, dma->prot, pfn_base);
 418         if (ret)
 419                 return ret;
 420
 421         pinned++;
 422         rsvd = is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base);
 423
 424         /*
 425          * Reserved pages aren't counted against the user, externally pinned
 426          * pages are already counted against the user.
 427          */
 428         if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 429                 if (!lock_cap && current->mm->locked_vm + 1 > limit) {
 430                         put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 431                         pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n", __func__,
 432                                         limit << PAGE_SHIFT);
 433                         return -ENOMEM;
 434                 }
 435                 lock_acct++;
 436         }
 437
 438         if (unlikely(disable_hugepages))
 439                 goto out;
 440
 441         /* Lock all the consecutive pages from pfn_base */
 442         for (vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE; pinned < npage;
 443              pinned++, vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE) {
 444                 unsigned long pfn = 0;
 445
 446                 ret = vaddr_get_pfn(current->mm, vaddr, dma->prot, &pfn);
 447                 if (ret)
 448                         break;
 449
 450                 if (pfn != *pfn_base + pinned ||
 451                     rsvd != is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 452                         put_pfn(pfn, dma->prot);
 453                         break;
 454                 }
 455
 456                 if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 457                         if (!lock_cap &&
 458                             current->mm->locked_vm + lock_acct + 1 > limit) {
 459                                 put_pfn(pfn, dma->prot);
 460                                 pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n",
 461                                         __func__, limit << PAGE_SHIFT);
 462                                 break;
 463                         }
 464                         lock_acct++;
 465                 }
 466         }
 467
 468 out:
 469         vfio_lock_acct(current, lock_acct);
 470
 471         return pinned;
 472 }
 473
 474 static long vfio_unpin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 475                                     unsigned long pfn, long npage,
 476                                     bool do_accounting)
 477 {
 478         long unlocked = 0, locked = 0;
 479         long i;
 480
 481         for (i = 0; i < npage; i++, iova += PAGE_SIZE) {
 482                 if (put_pfn(pfn++, dma->prot)) {
 483                         unlocked++;
 484                         if (vfio_find_vpfn(dma, iova))
 485                                 locked++;
 486                 }
 487         }
 488
 489         if (do_accounting)
 490                 vfio_lock_acct(dma->task, locked - unlocked);
 491
 492         return unlocked;
 493 }
 494
 495 static int vfio_pin_page_external(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 496                                   unsigned long *pfn_base, bool do_accounting)
 497 {
 498         unsigned long limit;
 499         bool lock_cap = has_capability(dma->task, CAP_IPC_LOCK);
 500         struct mm_struct *mm;
 501         int ret;
 502         bool rsvd;
 503
 504         mm = get_task_mm(dma->task);
 505         if (!mm)
 506                 return -ENODEV;
 507
 508         ret = vaddr_get_pfn(mm, vaddr, dma->prot, pfn_base);
 509         if (ret)
 510                 goto pin_page_exit;
 511
 512         rsvd = is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base);
 513         limit = task_rlimit(dma->task, RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
 514
 515         if (!rsvd && !lock_cap && mm->locked_vm + 1 > limit) {
 516                 put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 517                 pr_warn("%s: Task %s (%d) RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n",
 518                         __func__, dma->task->comm, task_pid_nr(dma->task),
 519                         limit << PAGE_SHIFT);
 520                 ret = -ENOMEM;
 521                 goto pin_page_exit;
 522         }
 523
 524         if (!rsvd && do_accounting)
 525                 vfio_lock_acct(dma->task, 1);
 526         ret = 1;
 527
 528 pin_page_exit:
 529         mmput(mm);
 530         return ret;
 531 }
 532
 533 static int vfio_unpin_page_external(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 534                                     bool do_accounting)
 535 {
 536         int unlocked;
 537         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 538
 539         if (!vpfn)
 540                 return 0;
 541
 542         unlocked = vfio_iova_put_vfio_pfn(dma, vpfn);
 543
 544         if (do_accounting)
 545                 vfio_lock_acct(dma->task, -unlocked);
 546
 547         return unlocked;
 548 }
 549
 550 static int vfio_iommu_type1_pin_pages(void *iommu_data,
 551                                       unsigned long *user_pfn,
 552                                       int npage, int prot,
 553                                       unsigned long *phys_pfn)
 554 {
 555         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 556         int i, j, ret;
 557         unsigned long remote_vaddr;
 558         struct vfio_dma *dma;
 559         bool do_accounting;
 560
 561         if (!iommu || !user_pfn || !phys_pfn)
 562                 return -EINVAL;
 563
 564         /* Supported for v2 version only */
 565         if (!iommu->v2)
 566                 return -EACCES;
 567
 568         mutex_lock(&iommu->lock);
 569
 570         /* Fail if notifier list is empty */
 571         if ((!iommu->external_domain) || (!iommu->notifier.head)) {
 572                 ret = -EINVAL;
 573                 goto pin_done;
 574         }
 575
 576         /*
 577          * If iommu capable domain exist in the container then all pages are
 578          * already pinned and accounted. Accouting should be done if there is no
 579          * iommu capable domain in the container.
 580          */
 581         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
 582
 583         for (i = 0; i < npage; i++) {
 584                 dma_addr_t iova;
 585                 struct vfio_pfn *vpfn;
 586
 587                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 588                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 589                 if (!dma) {
 590                         ret = -EINVAL;
 591                         goto pin_unwind;
 592                 }
 593
 594                 if ((dma->prot & prot) != prot) {
 595                         ret = -EPERM;
 596                         goto pin_unwind;
 597                 }
 598
 599                 vpfn = vfio_iova_get_vfio_pfn(dma, iova);
 600                 if (vpfn) {
 601                         phys_pfn[i] = vpfn->pfn;
 602                         continue;
 603                 }
 604
 605                 remote_vaddr = dma->vaddr + iova - dma->iova;
 606                 ret = vfio_pin_page_external(dma, remote_vaddr, &phys_pfn[i],
 607                                              do_accounting);
 608                 if (ret <= 0) {
 609                         WARN_ON(!ret);
 610                         goto pin_unwind;
 611                 }
 612
 613                 ret = vfio_add_to_pfn_list(dma, iova, phys_pfn[i]);
 614                 if (ret) {
 615                         vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 616                         goto pin_unwind;
 617                 }
 618         }
 619
 620         ret = i;
 621         goto pin_done;
 622
 623 pin_unwind:
 624         phys_pfn[i] = 0;
 625         for (j = 0; j < i; j++) {
 626                 dma_addr_t iova;
 627
 628                 iova = user_pfn[j] << PAGE_SHIFT;
 629                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 630                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 631                 phys_pfn[j] = 0;
 632         }
 633 pin_done:
 634         mutex_unlock(&iommu->lock);
 635         return ret;
 636 }
 637
 638 static int vfio_iommu_type1_unpin_pages(void *iommu_data,
 639                                         unsigned long *user_pfn,
 640                                         int npage)
 641 {
 642         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 643         bool do_accounting;
 644         int i;
 645
 646         if (!iommu || !user_pfn)
 647                 return -EINVAL;
 648
 649         /* Supported for v2 version only */
 650         if (!iommu->v2)
 651                 return -EACCES;
 652
 653         mutex_lock(&iommu->lock);
 654
 655         if (!iommu->external_domain) {
 656                 mutex_unlock(&iommu->lock);
 657                 return -EINVAL;
 658         }
 659
 660         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
 661         for (i = 0; i < npage; i++) {
 662                 struct vfio_dma *dma;
 663                 dma_addr_t iova;
 664
 665                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 666                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 667                 if (!dma)
 668                         goto unpin_exit;
 669                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 670         }
 671
 672 unpin_exit:
 673         mutex_unlock(&iommu->lock);
 674         return i > npage ? npage : (i > 0 ? i : -EINVAL);
 675 }
 676
 677 static long vfio_unmap_unpin(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
 678                              bool do_accounting)
 679 {
 680         dma_addr_t iova = dma->iova, end = dma->iova + dma->size;
 681         struct vfio_domain *domain, *d;
 682         long unlocked = 0;
 683
 684         if (!dma->size)
 685                 return 0;
 686
 687         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
 688                 return 0;
 689
 690         /*
 691          * We use the IOMMU to track the physical addresses, otherwise we'd
 692          * need a much more complicated tracking system.  Unfortunately that
 693          * means we need to use one of the iommu domains to figure out the
 694          * pfns to unpin.  The rest need to be unmapped in advance so we have
 695          * no iommu translations remaining when the pages are unpinned.
 696          */
 697         domain = d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
 698                                       struct vfio_domain, next);
 699
 700         list_for_each_entry_continue(d, &iommu->domain_list, next) {
 701                 iommu_unmap(d->domain, dma->iova, dma->size);
 702                 cond_resched();
 703         }
 704
 705         while (iova < end) {
 706                 size_t unmapped, len;
 707                 phys_addr_t phys, next;
 708
 709                 phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
 710                 if (WARN_ON(!phys)) {
 711                         iova += PAGE_SIZE;
 712                         continue;
 713                 }
 714
 715                 /*
 716                  * To optimize for fewer iommu_unmap() calls, each of which
 717                  * may require hardware cache flushing, try to find the
 718                  * largest contiguous physical memory chunk to unmap.
 719                  */
 720                 for (len = PAGE_SIZE;
 721                      !domain->fgsp && iova + len < end; len += PAGE_SIZE) {
 722                         next = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova + len);
 723                         if (next != phys + len)
 724                                 break;
 725                 }
 726
 727                 unmapped = iommu_unmap(domain->domain, iova, len);
 728                 if (WARN_ON(!unmapped))
 729                         break;
 730
 731                 unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma, iova,
 732                                                     phys >> PAGE_SHIFT,
 733                                                     unmapped >> PAGE_SHIFT,
 734                                                     false);
 735                 iova += unmapped;
 736
 737                 cond_resched();
 738         }
 739
 740         dma->iommu_mapped = false;
 741         if (do_accounting) {
 742                 vfio_lock_acct(dma->task, -unlocked);
 743                 return 0;
 744         }
 745         return unlocked;
 746 }
 747
 748 static void vfio_remove_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma)
 749 {
 750         vfio_unmap_unpin(iommu, dma, true);
 751         vfio_unlink_dma(iommu, dma);
 752         put_task_struct(dma->task);
 753         kfree(dma);
 754 }
 755
 756 static unsigned long vfio_pgsize_bitmap(struct vfio_iommu *iommu)
 757 {
 758         struct vfio_domain *domain;
 759         unsigned long bitmap = ULONG_MAX;
 760
 761         mutex_lock(&iommu->lock);
 762         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next)
 763                 bitmap &= domain->domain->pgsize_bitmap;
 764         mutex_unlock(&iommu->lock);
 765
 766         /*
 767          * In case the IOMMU supports page sizes smaller than PAGE_SIZE
 768          * we pretend PAGE_SIZE is supported and hide sub-PAGE_SIZE sizes.
 769          * That way the user will be able to map/unmap buffers whose size/
 770          * start address is aligned with PAGE_SIZE. Pinning code uses that
 771          * granularity while iommu driver can use the sub-PAGE_SIZE size
 772          * to map the buffer.
 773          */
 774         if (bitmap & ~PAGE_MASK) {
 775                 bitmap &= PAGE_MASK;
 776                 bitmap |= PAGE_SIZE;
 777         }
 778
 779         return bitmap;
 780 }
 781
 782 static int vfio_dma_do_unmap(struct vfio_iommu *iommu,
 783                              struct vfio_iommu_type1_dma_unmap *unmap)
 784 {
 785         uint64_t mask;
 786         struct vfio_dma *dma, *dma_last = NULL;
 787         size_t unmapped = 0;
 788         int ret = 0, retries = 0;
 789
 790         mask = ((uint64_t)1 << __ffs(vfio_pgsize_bitmap(iommu))) - 1;
 791
 792         if (unmap->iova & mask)
 793                 return -EINVAL;
 794         if (!unmap->size || unmap->size & mask)
 795                 return -EINVAL;
 796
 797         WARN_ON(mask & PAGE_MASK);
 798 again:
 799         mutex_lock(&iommu->lock);
 800
 801         /*
 802          * vfio-iommu-type1 (v1) - User mappings were coalesced together to
 803          * avoid tracking individual mappings.  This means that the granularity
 804          * of the original mapping was lost and the user was allowed to attempt
 805          * to unmap any range.  Depending on the contiguousness of physical
 806          * memory and page sizes supported by the IOMMU, arbitrary unmaps may
 807          * or may not have worked.  We only guaranteed unmap granularity
 808          * matching the original mapping; even though it was untracked here,
 809          * the original mappings are reflected in IOMMU mappings.  This
 810          * resulted in a couple unusual behaviors.  First, if a range is not
 811          * able to be unmapped, ex. a set of 4k pages that was mapped as a
 812          * 2M hugepage into the IOMMU, the unmap ioctl returns success but with
 813          * a zero sized unmap.  Also, if an unmap request overlaps the first
 814          * address of a hugepage, the IOMMU will unmap the entire hugepage.
 815          * This also returns success and the returned unmap size reflects the
 816          * actual size unmapped.
 817          *
 818          * We attempt to maintain compatibility with this "v1" interface, but
 819          * we take control out of the hands of the IOMMU.  Therefore, an unmap
 820          * request offset from the beginning of the original mapping will
 821          * return success with zero sized unmap.  And an unmap request covering
 822          * the first iova of mapping will unmap the entire range.
 823          *
 824          * The v2 version of this interface intends to be more deterministic.
 825          * Unmap requests must fully cover previous mappings.  Multiple
 826          * mappings may still be unmaped by specifying large ranges, but there
 827          * must not be any previous mappings bisected by the range.  An error
 828          * will be returned if these conditions are not met.  The v2 interface
 829          * will only return success and a size of zero if there were no
 830          * mappings within the range.
 831          */
 832         if (iommu->v2) {
 833                 dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova, 1);
 834                 if (dma && dma->iova != unmap->iova) {
 835                         ret = -EINVAL;
 836                         goto unlock;
 837                 }
 838                 dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova + unmap->size - 1, 0);
 839                 if (dma && dma->iova + dma->size != unmap->iova + unmap->size) {
 840                         ret = -EINVAL;
 841                         goto unlock;
 842                 }
 843         }
 844
 845         while ((dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova, unmap->size))) {
 846                 if (!iommu->v2 && unmap->iova > dma->iova)
 847                         break;
 848                 /*
 849                  * Task with same address space who mapped this iova range is
 850                  * allowed to unmap the iova range.
 851                  */
 852                 if (dma->task->mm != current->mm)
 853                         break;
 854
 855                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)) {
 856                         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap nb_unmap;
 857
 858                         if (dma_last == dma) {
 859                                 BUG_ON(++retries > 10);
 860                         } else {
 861                                 dma_last = dma;
 862                                 retries = 0;
 863                         }
 864
 865                         nb_unmap.iova = dma->iova;
 866                         nb_unmap.size = dma->size;
 867
 868                         /*
 869                          * Notify anyone (mdev vendor drivers) to invalidate and
 870                          * unmap iovas within the range we're about to unmap.
 871                          * Vendor drivers MUST unpin pages in response to an
 872                          * invalidation.
 873                          */
 874                         mutex_unlock(&iommu->lock);
 875                         blocking_notifier_call_chain(&iommu->notifier,
 876                                                     VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP,
 877                                                     &nb_unmap);
 878                         goto again;
 879                 }
 880                 unmapped += dma->size;
 881                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
 882         }
 883
 884 unlock:
 885         mutex_unlock(&iommu->lock);
 886
 887         /* Report how much was unmapped */
 888         unmap->size = unmapped;
 889
 890         return ret;
 891 }
 892
 893 /*
 894  * Turns out AMD IOMMU has a page table bug where it won't map large pages
 895  * to a region that previously mapped smaller pages.  This should be fixed
 896  * soon, so this is just a temporary workaround to break mappings down into
 897  * PAGE_SIZE.  Better to map smaller pages than nothing.
 898  */
 899 static int map_try_harder(struct vfio_domain *domain, dma_addr_t iova,
 900                           unsigned long pfn, long npage, int prot)
 901 {
 902         long i;
 903         int ret = 0;
 904
 905         for (i = 0; i < npage; i++, pfn++, iova += PAGE_SIZE) {
 906                 ret = iommu_map(domain->domain, iova,
 907                                 (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT,
 908                                 PAGE_SIZE, prot | domain->prot);
 909                 if (ret)
 910                         break;
 911         }
 912
 913         for (; i < npage && i > 0; i--, iova -= PAGE_SIZE)
 914                 iommu_unmap(domain->domain, iova, PAGE_SIZE);
 915
 916         return ret;
 917 }
 918
 919 static int vfio_iommu_map(struct vfio_iommu *iommu, dma_addr_t iova,
 920                           unsigned long pfn, long npage, int prot)
 921 {
 922         struct vfio_domain *d;
 923         int ret;
 924
 925         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
 926                 ret = iommu_map(d->domain, iova, (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT,
 927                                 npage << PAGE_SHIFT, prot | d->prot);
 928                 if (ret) {
 929                         if (ret != -EBUSY ||
 930                             map_try_harder(d, iova, pfn, npage, prot))
 931                                 goto unwind;
 932                 }
 933
 934                 cond_resched();
 935         }
 936
 937         return 0;
 938
 939 unwind:
 940         list_for_each_entry_continue_reverse(d, &iommu->domain_list, next)
 941                 iommu_unmap(d->domain, iova, npage << PAGE_SHIFT);
 942
 943         return ret;
 944 }
 945
 946 static int vfio_pin_map_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
 947                             size_t map_size)
 948 {
 949         dma_addr_t iova = dma->iova;
 950         unsigned long vaddr = dma->vaddr;
 951         size_t size = map_size;
 952         long npage;
 953         unsigned long pfn;
 954         int ret = 0;
 955
 956         while (size) {
 957                 /* Pin a contiguous chunk of memory */
 958                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr + dma->size,
 959                                               size >> PAGE_SHIFT, &pfn);
 960                 if (npage <= 0) {
 961                         WARN_ON(!npage);
 962                         ret = (int)npage;
 963                         break;
 964                 }
 965
 966                 /* Map it! */
 967                 ret = vfio_iommu_map(iommu, iova + dma->size, pfn, npage,
 968                                      dma->prot);
 969                 if (ret) {
 970                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova + dma->size, pfn,
 971                                                 npage, true);
 972                         break;
 973                 }
 974
 975                 size -= npage << PAGE_SHIFT;
 976                 dma->size += npage << PAGE_SHIFT;
 977         }
 978
 979         dma->iommu_mapped = true;
 980
 981         if (ret)
 982                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
 983
 984         return ret;
 985 }
 986
 987 static int vfio_dma_do_map(struct vfio_iommu *iommu,
 988                            struct vfio_iommu_type1_dma_map *map)
 989 {
 990         dma_addr_t iova = map->iova;
 991         unsigned long vaddr = map->vaddr;
 992         size_t size = map->size;
 993         int ret = 0, prot = 0;
 994         uint64_t mask;
 995         struct vfio_dma *dma;
 996
 997         /* Verify that none of our __u64 fields overflow */
 998         if (map->size != size || map->vaddr != vaddr || map->iova != iova)
 999                 return -EINVAL;
1000
1001         mask = ((uint64_t)1 << __ffs(vfio_pgsize_bitmap(iommu))) - 1;
1002
1003         WARN_ON(mask & PAGE_MASK);
1004
1005         /* READ/WRITE from device perspective */
1006         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE)
1007                 prot |= IOMMU_WRITE;
1008         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ)
1009                 prot |= IOMMU_READ;
1010
1011         if (!prot || !size || (size | iova | vaddr) & mask)
1012                 return -EINVAL;
1013
1014         /* Don't allow IOVA or virtual address wrap */
1015         if (iova + size - 1 < iova || vaddr + size - 1 < vaddr)
1016                 return -EINVAL;
1017
1018         mutex_lock(&iommu->lock);
1019
1020         if (vfio_find_dma(iommu, iova, size)) {
1021                 ret = -EEXIST;
1022                 goto out_unlock;
1023         }
1024
1025         dma = kzalloc(sizeof(*dma), GFP_KERNEL);
1026         if (!dma) {
1027                 ret = -ENOMEM;
1028                 goto out_unlock;
1029         }
1030
1031         dma->iova = iova;
1032         dma->vaddr = vaddr;
1033         dma->prot = prot;
1034         get_task_struct(current);
1035         dma->task = current;
1036         dma->pfn_list = RB_ROOT;
1037
1038         /* Insert zero-sized and grow as we map chunks of it */
1039         vfio_link_dma(iommu, dma);
1040
1041         /* Don't pin and map if container doesn't contain IOMMU capable domain*/
1042         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
1043                 dma->size = size;
1044         else
1045                 ret = vfio_pin_map_dma(iommu, dma, size);
1046
1047 out_unlock:
1048         mutex_unlock(&iommu->lock);
1049         return ret;
1050 }
1051
1052 static int vfio_bus_type(struct device *dev, void *data)
1053 {
1054         struct bus_type **bus = data;
1055
1056         if (*bus && *bus != dev->bus)
1057                 return -EINVAL;
1058
1059         *bus = dev->bus;
1060
1061         return 0;
1062 }
1063
1064 static int vfio_iommu_replay(struct vfio_iommu *iommu,
1065                              struct vfio_domain *domain)
1066 {
1067         struct vfio_domain *d;
1068         struct rb_node *n;
1069         int ret;
1070
1071         /* Arbitrarily pick the first domain in the list for lookups */
1072         d = list_first_entry(&iommu->domain_list, struct vfio_domain, next);
1073         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1074
1075         for (; n; n = rb_next(n)) {
1076                 struct vfio_dma *dma;
1077                 dma_addr_t iova;
1078
1079                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1080                 iova = dma->iova;
1081
1082                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1083                         phys_addr_t phys;
1084                         size_t size;
1085
1086                         if (dma->iommu_mapped) {
1087                                 phys_addr_t p;
1088                                 dma_addr_t i;
1089
1090                                 phys = iommu_iova_to_phys(d->domain, iova);
1091
1092                                 if (WARN_ON(!phys)) {
1093                                         iova += PAGE_SIZE;
1094                                         continue;
1095                                 }
1096
1097                                 size = PAGE_SIZE;
1098                                 p = phys + size;
1099                                 i = iova + size;
1100                                 while (i < dma->iova + dma->size &&
1101                                        p == iommu_iova_to_phys(d->domain, i)) {
1102                                         size += PAGE_SIZE;
1103                                         p += PAGE_SIZE;
1104                                         i += PAGE_SIZE;
1105                                 }
1106                         } else {
1107                                 unsigned long pfn;
1108                                 unsigned long vaddr = dma->vaddr +
1109                                                      (iova - dma->iova);
1110                                 size_t n = dma->iova + dma->size - iova;
1111                                 long npage;
1112
1113                                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr,
1114                                                               n >> PAGE_SHIFT,
1115                                                               &pfn);
1116                                 if (npage <= 0) {
1117                                         WARN_ON(!npage);
1118                                         ret = (int)npage;
1119                                         return ret;
1120                                 }
1121
1122                                 phys = pfn << PAGE_SHIFT;
1123                                 size = npage << PAGE_SHIFT;
1124                         }
1125
1126                         ret = iommu_map(domain->domain, iova, phys,
1127                                         size, dma->prot | domain->prot);
1128                         if (ret)
1129                                 return ret;
1130
1131                         iova += size;
1132                 }
1133                 dma->iommu_mapped = true;
1134         }
1135         return 0;
1136 }
1137
1138 /*
1139  * We change our unmap behavior slightly depending on whether the IOMMU
1140  * supports fine-grained superpages.  IOMMUs like AMD-Vi will use a superpage
1141  * for practically any contiguous power-of-two mapping we give it.  This means
1142  * we don't need to look for contiguous chunks ourselves to make unmapping
1143  * more efficient.  On IOMMUs with coarse-grained super pages, like Intel VT-d
1144  * with discrete 2M/1G/512G/1T superpages, identifying contiguous chunks
1145  * significantly boosts non-hugetlbfs mappings and doesn't seem to hurt when
1146  * hugetlbfs is in use.
1147  */
1148 static void vfio_test_domain_fgsp(struct vfio_domain *domain)
1149 {
1150         struct page *pages;
1151         int ret, order = get_order(PAGE_SIZE * 2);
1152
1153         pages = alloc_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, order);
1154         if (!pages)
1155                 return;
1156
1157         ret = iommu_map(domain->domain, 0, page_to_phys(pages), PAGE_SIZE * 2,
1158                         IOMMU_READ | IOMMU_WRITE | domain->prot);
1159         if (!ret) {
1160                 size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, 0, PAGE_SIZE);
1161
1162                 if (unmapped == PAGE_SIZE)
1163                         iommu_unmap(domain->domain, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
1164                 else
1165                         domain->fgsp = true;
1166         }
1167
1168         __free_pages(pages, order);
1169 }
1170
1171 static struct vfio_group *find_iommu_group(struct vfio_domain *domain,
1172                                            struct iommu_group *iommu_group)
1173 {
1174         struct vfio_group *g;
1175
1176         list_for_each_entry(g, &domain->group_list, next) {
1177                 if (g->iommu_group == iommu_group)
1178                         return g;
1179         }
1180
1181         return NULL;
1182 }
1183
1184 static bool vfio_iommu_has_resv_msi(struct iommu_group *group,
1185                                     phys_addr_t *base)
1186 {
1187         struct list_head group_resv_regions;
1188         struct iommu_resv_region *region, *next;
1189         bool ret = false;
1190
1191         INIT_LIST_HEAD(&group_resv_regions);
1192         iommu_get_group_resv_regions(group, &group_resv_regions);
1193         list_for_each_entry(region, &group_resv_regions, list) {
1194                 if (region->type & IOMMU_RESV_MSI) {
1195                         *base = region->start;
1196                         ret = true;
1197                         goto out;
1198                 }
1199         }
1200 out:
1201         list_for_each_entry_safe(region, next, &group_resv_regions, list)
1202                 kfree(region);
1203         return ret;
1204 }
1205
1206 static int vfio_iommu_type1_attach_group(void *iommu_data,
1207                                          struct iommu_group *iommu_group)
1208 {
1209         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1210         struct vfio_group *group;
1211         struct vfio_domain *domain, *d;
1212         struct bus_type *bus = NULL, *mdev_bus;
1213         int ret;
1214         bool resv_msi, msi_remap;
1215         phys_addr_t resv_msi_base;
1216
1217         mutex_lock(&iommu->lock);
1218
1219         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
1220                 if (find_iommu_group(d, iommu_group)) {
1221                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1222                         return -EINVAL;
1223                 }
1224         }
1225
1226         if (iommu->external_domain) {
1227                 if (find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group)) {
1228                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1229                         return -EINVAL;
1230                 }
1231         }
1232
1233         group = kzalloc(sizeof(*group), GFP_KERNEL);
1234         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
1235         if (!group || !domain) {
1236                 ret = -ENOMEM;
1237                 goto out_free;
1238         }
1239
1240         group->iommu_group = iommu_group;
1241
1242         /* Determine bus_type in order to allocate a domain */
1243         ret = iommu_group_for_each_dev(iommu_group, &bus, vfio_bus_type);
1244         if (ret)
1245                 goto out_free;
1246
1247         mdev_bus = symbol_get(mdev_bus_type);
1248
1249         if (mdev_bus) {
1250                 if ((bus == mdev_bus) && !iommu_present(bus)) {
1251                         symbol_put(mdev_bus_type);
1252                         if (!iommu->external_domain) {
1253                                 INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
1254                                 iommu->external_domain = domain;
1255                         } else
1256                                 kfree(domain);
1257
1258                         list_add(&group->next,
1259                                  &iommu->external_domain->group_list);
1260                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1261                         return 0;
1262                 }
1263                 symbol_put(mdev_bus_type);
1264         }
1265
1266         domain->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1267         if (!domain->domain) {
1268                 ret = -EIO;
1269                 goto out_free;
1270         }
1271
1272         if (iommu->nesting) {
1273                 int attr = 1;
1274
1275                 ret = iommu_domain_set_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_NESTING,
1276                                             &attr);
1277                 if (ret)
1278                         goto out_domain;
1279         }
1280
1281         ret = iommu_attach_group(domain->domain, iommu_group);
1282         if (ret)
1283                 goto out_domain;
1284
1285         resv_msi = vfio_iommu_has_resv_msi(iommu_group, &resv_msi_base);
1286
1287         INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
1288         list_add(&group->next, &domain->group_list);
1289
1290         msi_remap = resv_msi ? irq_domain_check_msi_remap() :
1291                                 iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_INTR_REMAP);
1292
1293         if (!allow_unsafe_interrupts && !msi_remap) {
1294                 pr_warn("%s: No interrupt remapping support.  Use the module param \"allow_unsafe_interrupts\" to enable VFIO IOMMU support on this platform\n",
1295                        __func__);
1296                 ret = -EPERM;
1297                 goto out_detach;
1298         }
1299
1300         if (iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY))
1301                 domain->prot |= IOMMU_CACHE;
1302
1303         /*
1304          * Try to match an existing compatible domain.  We don't want to
1305          * preclude an IOMMU driver supporting multiple bus_types and being
1306          * able to include different bus_types in the same IOMMU domain, so
1307          * we test whether the domains use the same iommu_ops rather than
1308          * testing if they're on the same bus_type.
1309          */
1310         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
1311                 if (d->domain->ops == domain->domain->ops &&
1312                     d->prot == domain->prot) {
1313                         iommu_detach_group(domain->domain, iommu_group);
1314                         if (!iommu_attach_group(d->domain, iommu_group)) {
1315                                 list_add(&group->next, &d->group_list);
1316                                 iommu_domain_free(domain->domain);
1317                                 kfree(domain);
1318                                 mutex_unlock(&iommu->lock);
1319                                 return 0;
1320                         }
1321
1322                         ret = iommu_attach_group(domain->domain, iommu_group);
1323                         if (ret)
1324                                 goto out_domain;
1325                 }
1326         }
1327
1328         vfio_test_domain_fgsp(domain);
1329
1330         /* replay mappings on new domains */
1331         ret = vfio_iommu_replay(iommu, domain);
1332         if (ret)
1333                 goto out_detach;
1334
1335         if (resv_msi) {
1336                 ret = iommu_get_msi_cookie(domain->domain, resv_msi_base);
1337                 if (ret)
1338                         goto out_detach;
1339         }
1340
1341         list_add(&domain->next, &iommu->domain_list);
1342
1343         mutex_unlock(&iommu->lock);
1344
1345         return 0;
1346
1347 out_detach:
1348         iommu_detach_group(domain->domain, iommu_group);
1349 out_domain:
1350         iommu_domain_free(domain->domain);
1351 out_free:
1352         kfree(domain);
1353         kfree(group);
1354         mutex_unlock(&iommu->lock);
1355         return ret;
1356 }
1357
1358 static void vfio_iommu_unmap_unpin_all(struct vfio_iommu *iommu)
1359 {
1360         struct rb_node *node;
1361
1362         while ((node = rb_first(&iommu->dma_list)))
1363                 vfio_remove_dma(iommu, rb_entry(node, struct vfio_dma, node));
1364 }
1365
1366 static void vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(struct vfio_iommu *iommu)
1367 {
1368         struct rb_node *n, *p;
1369
1370         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1371         for (; n; n = rb_next(n)) {
1372                 struct vfio_dma *dma;
1373                 long locked = 0, unlocked = 0;
1374
1375                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1376                 unlocked += vfio_unmap_unpin(iommu, dma, false);
1377                 p = rb_first(&dma->pfn_list);
1378                 for (; p; p = rb_next(p)) {
1379                         struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn,
1380                                                          node);
1381
1382                         if (!is_invalid_reserved_pfn(vpfn->pfn))
1383                                 locked++;
1384                 }
1385                 vfio_lock_acct(dma->task, locked - unlocked);
1386         }
1387 }
1388
1389 static void vfio_sanity_check_pfn_list(struct vfio_iommu *iommu)
1390 {
1391         struct rb_node *n;
1392
1393         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1394         for (; n; n = rb_next(n)) {
1395                 struct vfio_dma *dma;
1396
1397                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1398
1399                 if (WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)))
1400                         break;
1401         }
1402         /* mdev vendor driver must unregister notifier */
1403         WARN_ON(iommu->notifier.head);
1404 }
1405
1406 static void vfio_iommu_type1_detach_group(void *iommu_data,
1407                                           struct iommu_group *iommu_group)
1408 {
1409         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1410         struct vfio_domain *domain;
1411         struct vfio_group *group;
1412
1413         mutex_lock(&iommu->lock);
1414
1415         if (iommu->external_domain) {
1416                 group = find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group);
1417                 if (group) {
1418                         list_del(&group->next);
1419                         kfree(group);
1420
1421                         if (list_empty(&iommu->external_domain->group_list)) {
1422                                 vfio_sanity_check_pfn_list(iommu);
1423
1424                                 if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
1425                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
1426
1427                                 kfree(iommu->external_domain);
1428                                 iommu->external_domain = NULL;
1429                         }
1430                         goto detach_group_done;
1431                 }
1432         }
1433
1434         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1435                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
1436                 if (!group)
1437                         continue;
1438
1439                 iommu_detach_group(domain->domain, iommu_group);
1440                 list_del(&group->next);
1441                 kfree(group);
1442                 /*
1443                  * Group ownership provides privilege, if the group list is
1444                  * empty, the domain goes away. If it's the last domain with
1445                  * iommu and external domain doesn't exist, then all the
1446                  * mappings go away too. If it's the last domain with iommu and
1447                  * external domain exist, update accounting
1448                  */
1449                 if (list_empty(&domain->group_list)) {
1450                         if (list_is_singular(&iommu->domain_list)) {
1451                                 if (!iommu->external_domain)
1452                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
1453                                 else
1454                                         vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(iommu);
1455                         }
1456                         iommu_domain_free(domain->domain);
1457                         list_del(&domain->next);
1458                         kfree(domain);
1459                 }
1460                 break;
1461         }
1462
1463 detach_group_done:
1464         mutex_unlock(&iommu->lock);
1465 }
1466
1467 static void *vfio_iommu_type1_open(unsigned long arg)
1468 {
1469         struct vfio_iommu *iommu;
1470
1471         iommu = kzalloc(sizeof(*iommu), GFP_KERNEL);
1472         if (!iommu)
1473                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1474
1475         switch (arg) {
1476         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
1477                 break;
1478         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
1479                 iommu->nesting = true;
1480         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
1481                 iommu->v2 = true;
1482                 break;
1483         default:
1484                 kfree(iommu);
1485                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1486         }
1487
1488         INIT_LIST_HEAD(&iommu->domain_list);
1489         iommu->dma_list = RB_ROOT;
1490         mutex_init(&iommu->lock);
1491         BLOCKING_INIT_NOTIFIER_HEAD(&iommu->notifier);
1492
1493         return iommu;
1494 }
1495
1496 static void vfio_release_domain(struct vfio_domain *domain, bool external)
1497 {
1498         struct vfio_group *group, *group_tmp;
1499
1500         list_for_each_entry_safe(group, group_tmp,
1501                                  &domain->group_list, next) {
1502                 if (!external)
1503                         iommu_detach_group(domain->domain, group->iommu_group);
1504                 list_del(&group->next);
1505                 kfree(group);
1506         }
1507
1508         if (!external)
1509                 iommu_domain_free(domain->domain);
1510 }
1511
1512 static void vfio_iommu_type1_release(void *iommu_data)
1513 {
1514         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1515         struct vfio_domain *domain, *domain_tmp;
1516
1517         if (iommu->external_domain) {
1518                 vfio_release_domain(iommu->external_domain, true);
1519                 vfio_sanity_check_pfn_list(iommu);
1520                 kfree(iommu->external_domain);
1521         }
1522
1523         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
1524
1525         list_for_each_entry_safe(domain, domain_tmp,
1526                                  &iommu->domain_list, next) {
1527                 vfio_release_domain(domain, false);
1528                 list_del(&domain->next);
1529                 kfree(domain);
1530         }
1531         kfree(iommu);
1532 }
1533
1534 static int vfio_domains_have_iommu_cache(struct vfio_iommu *iommu)
1535 {
1536         struct vfio_domain *domain;
1537         int ret = 1;
1538
1539         mutex_lock(&iommu->lock);
1540         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1541                 if (!(domain->prot & IOMMU_CACHE)) {
1542                         ret = 0;
1543                         break;
1544                 }
1545         }
1546         mutex_unlock(&iommu->lock);
1547
1548         return ret;
1549 }
1550
1551 static long vfio_iommu_type1_ioctl(void *iommu_data,
1552                                    unsigned int cmd, unsigned long arg)
1553 {
1554         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1555         unsigned long minsz;
1556
1557         if (cmd == VFIO_CHECK_EXTENSION) {
1558                 switch (arg) {
1559                 case VFIO_TYPE1_IOMMU:
1560                 case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
1561                 case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
1562                         return 1;
1563                 case VFIO_DMA_CC_IOMMU:
1564                         if (!iommu)
1565                                 return 0;
1566                         return vfio_domains_have_iommu_cache(iommu);
1567                 default:
1568                         return 0;
1569                 }
1570         } else if (cmd == VFIO_IOMMU_GET_INFO) {
1571                 struct vfio_iommu_type1_info info;
1572
1573                 minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, iova_pgsizes);
1574
1575                 if (copy_from_user(&info, (void __user *)arg, minsz))
1576                         return -EFAULT;
1577
1578                 if (info.argsz < minsz)
1579                         return -EINVAL;
1580
1581                 info.flags = VFIO_IOMMU_INFO_PGSIZES;
1582
1583                 info.iova_pgsizes = vfio_pgsize_bitmap(iommu);
1584
1585                 return copy_to_user((void __user *)arg, &info, minsz) ?
1586                         -EFAULT : 0;
1587
1588         } else if (cmd == VFIO_IOMMU_MAP_DMA) {
1589                 struct vfio_iommu_type1_dma_map map;
1590                 uint32_t mask = VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ |
1591                                 VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE;
1592
1593                 minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_map, size);
1594
1595                 if (copy_from_user(&map, (void __user *)arg, minsz))
1596                         return -EFAULT;
1597
1598                 if (map.argsz < minsz || map.flags & ~mask)
1599                         return -EINVAL;
1600
1601                 return vfio_dma_do_map(iommu, &map);
1602
1603         } else if (cmd == VFIO_IOMMU_UNMAP_DMA) {
1604                 struct vfio_iommu_type1_dma_unmap unmap;
1605                 long ret;
1606
1607                 minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_unmap, size);
1608
1609                 if (copy_from_user(&unmap, (void __user *)arg, minsz))
1610                         return -EFAULT;
1611
1612                 if (unmap.argsz < minsz || unmap.flags)
1613                         return -EINVAL;
1614
1615                 ret = vfio_dma_do_unmap(iommu, &unmap);
1616                 if (ret)
1617                         return ret;
1618
1619                 return copy_to_user((void __user *)arg, &unmap, minsz) ?
1620                         -EFAULT : 0;
1621         }
1622
1623         return -ENOTTY;
1624 }
1625
1626 static int vfio_iommu_type1_register_notifier(void *iommu_data,
1627                                               unsigned long *events,
1628                                               struct notifier_block *nb)
1629 {
1630         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1631
1632         /* clear known events */
1633         *events &= ~VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP;
1634
1635         /* refuse to register if still events remaining */
1636         if (*events)
1637                 return -EINVAL;
1638
1639         return blocking_notifier_chain_register(&iommu->notifier, nb);
1640 }
1641
1642 static int vfio_iommu_type1_unregister_notifier(void *iommu_data,
1643                                                 struct notifier_block *nb)
1644 {
1645         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1646
1647         return blocking_notifier_chain_unregister(&iommu->notifier, nb);
1648 }
1649
1650 static const struct vfio_iommu_driver_ops vfio_iommu_driver_ops_type1 = {
1651         .name                   = "vfio-iommu-type1",
1652         .owner                  = THIS_MODULE,
1653         .open                   = vfio_iommu_type1_open,
1654         .release                = vfio_iommu_type1_release,
1655         .ioctl                  = vfio_iommu_type1_ioctl,
1656         .attach_group           = vfio_iommu_type1_attach_group,
1657         .detach_group           = vfio_iommu_type1_detach_group,
1658         .pin_pages              = vfio_iommu_type1_pin_pages,
1659         .unpin_pages            = vfio_iommu_type1_unpin_pages,
1660         .register_notifier      = vfio_iommu_type1_register_notifier,
1661         .unregister_notifier    = vfio_iommu_type1_unregister_notifier,
1662 };
1663
1664 static int __init vfio_iommu_type1_init(void)
1665 {
1666         return vfio_register_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
1667 }
1668
1669 static void __exit vfio_iommu_type1_cleanup(void)
1670 {
1671         vfio_unregister_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
1672 }
1673
1674 module_init(vfio_iommu_type1_init);
1675 module_exit(vfio_iommu_type1_cleanup);
1676
1677 MODULE_VERSION(DRIVER_VERSION);
1678 MODULE_LICENSE("GPL v2");
1679 MODULE_AUTHOR(DRIVER_AUTHOR);
1680 MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_DESC);