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-barrier.h"
  25 #include "sysemu.h"
  26 #include "hw/hw.h"
  27 #include "gdbstub.h"
  28 #include "kvm.h"
  29 #include "bswap.h"
  30 #include "memory.h"
  31
  32 /* This check must be after config-host.h is included */
  33 #ifdef CONFIG_EVENTFD
  34 #include <sys/eventfd.h>
  35 #endif
  36
  37 /* KVM uses PAGE_SIZE in it's definition of COALESCED_MMIO_MAX */
  38 #define PAGE_SIZE TARGET_PAGE_SIZE
  39
  40 //#define DEBUG_KVM
  41
  42 #ifdef DEBUG_KVM
  43 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  44     do { fprintf(stderr, fmt, ## __VA_ARGS__); } while (0)
  45 #else
  46 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  47     do { } while (0)
  48 #endif
  49
  50 typedef struct KVMSlot
  51 {
  52     target_phys_addr_t start_addr;
  53     ram_addr_t memory_size;
  54     void *ram;
  55     int slot;
  56     int flags;
  57 } KVMSlot;
  58
  59 typedef struct kvm_dirty_log KVMDirtyLog;
  60
  61 struct KVMState
  62 {
  63     KVMSlot slots[32];
  64     int fd;
  65     int vmfd;
  66     int coalesced_mmio;
  67     struct kvm_coalesced_mmio_ring *coalesced_mmio_ring;
  68     bool coalesced_flush_in_progress;
  69     int broken_set_mem_region;
  70     int migration_log;
  71     int vcpu_events;
  72     int robust_singlestep;
  73     int debugregs;
  74 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
  75     struct kvm_sw_breakpoint_head kvm_sw_breakpoints;
  76 #endif
  77     int irqchip_in_kernel;
  78     int pit_in_kernel;
  79     int xsave, xcrs;
  80     int many_ioeventfds;
  81 };
  82
  83 KVMState *kvm_state;
  84
  85 static const KVMCapabilityInfo kvm_required_capabilites[] = {
  86     KVM_CAP_INFO(USER_MEMORY),
  87     KVM_CAP_INFO(DESTROY_MEMORY_REGION_WORKS),
  88     KVM_CAP_LAST_INFO
  89 };
  90
  91 static KVMSlot *kvm_alloc_slot(KVMState *s)
  92 {
  93     int i;
  94
  95     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
  96         if (s->slots[i].memory_size == 0) {
  97             return &s->slots[i];
  98         }
  99     }
 100
 101     fprintf(stderr, "%s: no free slot available\n", __func__);
 102     abort();
 103 }
 104
 105 static KVMSlot *kvm_lookup_matching_slot(KVMState *s,
 106                                          target_phys_addr_t start_addr,
 107                                          target_phys_addr_t end_addr)
 108 {
 109     int i;
 110
 111     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 112         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 113
 114         if (start_addr == mem->start_addr &&
 115             end_addr == mem->start_addr + mem->memory_size) {
 116             return mem;
 117         }
 118     }
 119
 120     return NULL;
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Find overlapping slot with lowest start address
 125  */
 126 static KVMSlot *kvm_lookup_overlapping_slot(KVMState *s,
 127                                             target_phys_addr_t start_addr,
 128                                             target_phys_addr_t end_addr)
 129 {
 130     KVMSlot *found = NULL;
 131     int i;
 132
 133     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 134         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 135
 136         if (mem->memory_size == 0 ||
 137             (found && found->start_addr < mem->start_addr)) {
 138             continue;
 139         }
 140
 141         if (end_addr > mem->start_addr &&
 142             start_addr < mem->start_addr + mem->memory_size) {
 143             found = mem;
 144         }
 145     }
 146
 147     return found;
 148 }
 149
 150 int kvm_physical_memory_addr_from_host(KVMState *s, void *ram,
 151                                        target_phys_addr_t *phys_addr)
 152 {
 153     int i;
 154
 155     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 156         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 157
 158         if (ram >= mem->ram && ram < mem->ram + mem->memory_size) {
 159             *phys_addr = mem->start_addr + (ram - mem->ram);
 160             return 1;
 161         }
 162     }
 163
 164     return 0;
 165 }
 166
 167 static int kvm_set_user_memory_region(KVMState *s, KVMSlot *slot)
 168 {
 169     struct kvm_userspace_memory_region mem;
 170
 171     mem.slot = slot->slot;
 172     mem.guest_phys_addr = slot->start_addr;
 173     mem.memory_size = slot->memory_size;
 174     mem.userspace_addr = (unsigned long)slot->ram;
 175     mem.flags = slot->flags;
 176     if (s->migration_log) {
 177         mem.flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 178     }
 179     return kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &mem);
 180 }
 181
 182 static void kvm_reset_vcpu(void *opaque)
 183 {
 184     CPUState *env = opaque;
 185
 186     kvm_arch_reset_vcpu(env);
 187 }
 188
 189 int kvm_irqchip_in_kernel(void)
 190 {
 191     return kvm_state->irqchip_in_kernel;
 192 }
 193
 194 int kvm_pit_in_kernel(void)
 195 {
 196     return kvm_state->pit_in_kernel;
 197 }
 198
 199 int kvm_init_vcpu(CPUState *env)
 200 {
 201     KVMState *s = kvm_state;
 202     long mmap_size;
 203     int ret;
 204
 205     DPRINTF("kvm_init_vcpu\n");
 206
 207     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_CREATE_VCPU, env->cpu_index);
 208     if (ret < 0) {
 209         DPRINTF("kvm_create_vcpu failed\n");
 210         goto err;
 211     }
 212
 213     env->kvm_fd = ret;
 214     env->kvm_state = s;
 215     env->kvm_vcpu_dirty = 1;
 216
 217     mmap_size = kvm_ioctl(s, KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE, 0);
 218     if (mmap_size < 0) {
 219         ret = mmap_size;
 220         DPRINTF("KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE failed\n");
 221         goto err;
 222     }
 223
 224     env->kvm_run = mmap(NULL, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 225                         env->kvm_fd, 0);
 226     if (env->kvm_run == MAP_FAILED) {
 227         ret = -errno;
 228         DPRINTF("mmap'ing vcpu state failed\n");
 229         goto err;
 230     }
 231
 232     if (s->coalesced_mmio && !s->coalesced_mmio_ring) {
 233         s->coalesced_mmio_ring =
 234             (void *)env->kvm_run + s->coalesced_mmio * PAGE_SIZE;
 235     }
 236
 237     ret = kvm_arch_init_vcpu(env);
 238     if (ret == 0) {
 239         qemu_register_reset(kvm_reset_vcpu, env);
 240         kvm_arch_reset_vcpu(env);
 241     }
 242 err:
 243     return ret;
 244 }
 245
 246 /*
 247  * dirty pages logging control
 248  */
 249
 250 static int kvm_mem_flags(KVMState *s, bool log_dirty)
 251 {
 252     return log_dirty ? KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES : 0;
 253 }
 254
 255 static int kvm_slot_dirty_pages_log_change(KVMSlot *mem, bool log_dirty)
 256 {
 257     KVMState *s = kvm_state;
 258     int flags, mask = KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 259     int old_flags;
 260
 261     old_flags = mem->flags;
 262
 263     flags = (mem->flags & ~mask) | kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 264     mem->flags = flags;
 265
 266     /* If nothing changed effectively, no need to issue ioctl */
 267     if (s->migration_log) {
 268         flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 269     }
 270
 271     if (flags == old_flags) {
 272         return 0;
 273     }
 274
 275     return kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 276 }
 277
 278 static int kvm_dirty_pages_log_change(target_phys_addr_t phys_addr,
 279                                       ram_addr_t size, bool log_dirty)
 280 {
 281     KVMState *s = kvm_state;
 282     KVMSlot *mem = kvm_lookup_matching_slot(s, phys_addr, phys_addr + size);
 283
 284     if (mem == NULL)  {
 285         fprintf(stderr, "BUG: %s: invalid parameters " TARGET_FMT_plx "-"
 286                 TARGET_FMT_plx "\n", __func__, phys_addr,
 287                 (target_phys_addr_t)(phys_addr + size - 1));
 288         return -EINVAL;
 289     }
 290     return kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 291 }
 292
 293 static void kvm_log_start(MemoryListener *listener,
 294                           MemoryRegionSection *section)
 295 {
 296     int r;
 297
 298     r = kvm_dirty_pages_log_change(section->offset_within_address_space,
 299                                    section->size, true);
 300     if (r < 0) {
 301         abort();
 302     }
 303 }
 304
 305 static void kvm_log_stop(MemoryListener *listener,
 306                           MemoryRegionSection *section)
 307 {
 308     int r;
 309
 310     r = kvm_dirty_pages_log_change(section->offset_within_address_space,
 311                                    section->size, false);
 312     if (r < 0) {
 313         abort();
 314     }
 315 }
 316
 317 static int kvm_set_migration_log(int enable)
 318 {
 319     KVMState *s = kvm_state;
 320     KVMSlot *mem;
 321     int i, err;
 322
 323     s->migration_log = enable;
 324
 325     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 326         mem = &s->slots[i];
 327
 328         if (!mem->memory_size) {
 329             continue;
 330         }
 331         if (!!(mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) == enable) {
 332             continue;
 333         }
 334         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 335         if (err) {
 336             return err;
 337         }
 338     }
 339     return 0;
 340 }
 341
 342 /* get kvm's dirty pages bitmap and update qemu's */
 343 static int kvm_get_dirty_pages_log_range(MemoryRegionSection *section,
 344                                          unsigned long *bitmap)
 345 {
 346     unsigned int i, j;
 347     unsigned long page_number, addr, addr1, c;
 348     unsigned int len = ((section->size / TARGET_PAGE_SIZE) + HOST_LONG_BITS - 1) / HOST_LONG_BITS;
 349
 350     /*
 351      * bitmap-traveling is faster than memory-traveling (for addr...)
 352      * especially when most of the memory is not dirty.
 353      */
 354     for (i = 0; i < len; i++) {
 355         if (bitmap[i] != 0) {
 356             c = leul_to_cpu(bitmap[i]);
 357             do {
 358                 j = ffsl(c) - 1;
 359                 c &= ~(1ul << j);
 360                 page_number = i * HOST_LONG_BITS + j;
 361                 addr1 = page_number * TARGET_PAGE_SIZE;
 362                 addr = section->offset_within_region + addr1;
 363                 memory_region_set_dirty(section->mr, addr);
 364             } while (c != 0);
 365         }
 366     }
 367     return 0;
 368 }
 369
 370 #define ALIGN(x, y)  (((x)+(y)-1) & ~((y)-1))
 371
 372 /**
 373  * kvm_physical_sync_dirty_bitmap - Grab dirty bitmap from kernel space
 374  * This function updates qemu's dirty bitmap using cpu_physical_memory_set_dirty().
 375  * This means all bits are set to dirty.
 376  *
 377  * @start_add: start of logged region.
 378  * @end_addr: end of logged region.
 379  */
 380 static int kvm_physical_sync_dirty_bitmap(MemoryRegionSection *section)
 381 {
 382     KVMState *s = kvm_state;
 383     unsigned long size, allocated_size = 0;
 384     KVMDirtyLog d;
 385     KVMSlot *mem;
 386     int ret = 0;
 387     target_phys_addr_t start_addr = section->offset_within_address_space;
 388     target_phys_addr_t end_addr = start_addr + section->size;
 389
 390     d.dirty_bitmap = NULL;
 391     while (start_addr < end_addr) {
 392         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, end_addr);
 393         if (mem == NULL) {
 394             break;
 395         }
 396
 397         /* XXX bad kernel interface alert
 398          * For dirty bitmap, kernel allocates array of size aligned to
 399          * bits-per-long.  But for case when the kernel is 64bits and
 400          * the userspace is 32bits, userspace can't align to the same
 401          * bits-per-long, since sizeof(long) is different between kernel
 402          * and user space.  This way, userspace will provide buffer which
 403          * may be 4 bytes less than the kernel will use, resulting in
 404          * userspace memory corruption (which is not detectable by valgrind
 405          * too, in most cases).
 406          * So for now, let's align to 64 instead of HOST_LONG_BITS here, in
 407          * a hope that sizeof(long) wont become >8 any time soon.
 408          */
 409         size = ALIGN(((mem->memory_size) >> TARGET_PAGE_BITS),
 410                      /*HOST_LONG_BITS*/ 64) / 8;
 411         if (!d.dirty_bitmap) {
 412             d.dirty_bitmap = g_malloc(size);
 413         } else if (size > allocated_size) {
 414             d.dirty_bitmap = g_realloc(d.dirty_bitmap, size);
 415         }
 416         allocated_size = size;
 417         memset(d.dirty_bitmap, 0, allocated_size);
 418
 419         d.slot = mem->slot;
 420
 421         if (kvm_vm_ioctl(s, KVM_GET_DIRTY_LOG, &d) == -1) {
 422             DPRINTF("ioctl failed %d\n", errno);
 423             ret = -1;
 424             break;
 425         }
 426
 427         kvm_get_dirty_pages_log_range(section, d.dirty_bitmap);
 428         start_addr = mem->start_addr + mem->memory_size;
 429     }
 430     g_free(d.dirty_bitmap);
 431
 432     return ret;
 433 }
 434
 435 int kvm_coalesce_mmio_region(target_phys_addr_t start, ram_addr_t size)
 436 {
 437     int ret = -ENOSYS;
 438     KVMState *s = kvm_state;
 439
 440     if (s->coalesced_mmio) {
 441         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 442
 443         zone.addr = start;
 444         zone.size = size;
 445
 446         ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_REGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 447     }
 448
 449     return ret;
 450 }
 451
 452 int kvm_uncoalesce_mmio_region(target_phys_addr_t start, ram_addr_t size)
 453 {
 454     int ret = -ENOSYS;
 455     KVMState *s = kvm_state;
 456
 457     if (s->coalesced_mmio) {
 458         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 459
 460         zone.addr = start;
 461         zone.size = size;
 462
 463         ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_UNREGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 464     }
 465
 466     return ret;
 467 }
 468
 469 int kvm_check_extension(KVMState *s, unsigned int extension)
 470 {
 471     int ret;
 472
 473     ret = kvm_ioctl(s, KVM_CHECK_EXTENSION, extension);
 474     if (ret < 0) {
 475         ret = 0;
 476     }
 477
 478     return ret;
 479 }
 480
 481 static int kvm_check_many_ioeventfds(void)
 482 {
 483     /* Userspace can use ioeventfd for io notification.  This requires a host
 484      * that supports eventfd(2) and an I/O thread; since eventfd does not
 485      * support SIGIO it cannot interrupt the vcpu.
 486      *
 487      * Older kernels have a 6 device limit on the KVM io bus.  Find out so we
 488      * can avoid creating too many ioeventfds.
 489      */
 490 #if defined(CONFIG_EVENTFD)
 491     int ioeventfds[7];
 492     int i, ret = 0;
 493     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ioeventfds); i++) {
 494         ioeventfds[i] = eventfd(0, EFD_CLOEXEC);
 495         if (ioeventfds[i] < 0) {
 496             break;
 497         }
 498         ret = kvm_set_ioeventfd_pio_word(ioeventfds[i], 0, i, true);
 499         if (ret < 0) {
 500             close(ioeventfds[i]);
 501             break;
 502         }
 503     }
 504
 505     /* Decide whether many devices are supported or not */
 506     ret = i == ARRAY_SIZE(ioeventfds);
 507
 508     while (i-- > 0) {
 509         kvm_set_ioeventfd_pio_word(ioeventfds[i], 0, i, false);
 510         close(ioeventfds[i]);
 511     }
 512     return ret;
 513 #else
 514     return 0;
 515 #endif
 516 }
 517
 518 static const KVMCapabilityInfo *
 519 kvm_check_extension_list(KVMState *s, const KVMCapabilityInfo *list)
 520 {
 521     while (list->name) {
 522         if (!kvm_check_extension(s, list->value)) {
 523             return list;
 524         }
 525         list++;
 526     }
 527     return NULL;
 528 }
 529
 530 static void kvm_set_phys_mem(MemoryRegionSection *section, bool add)
 531 {
 532     KVMState *s = kvm_state;
 533     KVMSlot *mem, old;
 534     int err;
 535     MemoryRegion *mr = section->mr;
 536     bool log_dirty = memory_region_is_logging(mr);
 537     target_phys_addr_t start_addr = section->offset_within_address_space;
 538     ram_addr_t size = section->size;
 539     void *ram = NULL;
 540
 541     /* kvm works in page size chunks, but the function may be called
 542        with sub-page size and unaligned start address. */
 543     size = TARGET_PAGE_ALIGN(size);
 544     start_addr = TARGET_PAGE_ALIGN(start_addr);
 545
 546     if (!memory_region_is_ram(mr)) {
 547         return;
 548     }
 549
 550     ram = memory_region_get_ram_ptr(mr) + section->offset_within_region;
 551
 552     while (1) {
 553         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, start_addr + size);
 554         if (!mem) {
 555             break;
 556         }
 557
 558         if (add && start_addr >= mem->start_addr &&
 559             (start_addr + size <= mem->start_addr + mem->memory_size) &&
 560             (ram - start_addr == mem->ram - mem->start_addr)) {
 561             /* The new slot fits into the existing one and comes with
 562              * identical parameters - update flags and done. */
 563             kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 564             return;
 565         }
 566
 567         old = *mem;
 568
 569         /* unregister the overlapping slot */
 570         mem->memory_size = 0;
 571         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 572         if (err) {
 573             fprintf(stderr, "%s: error unregistering overlapping slot: %s\n",
 574                     __func__, strerror(-err));
 575             abort();
 576         }
 577
 578         /* Workaround for older KVM versions: we can't join slots, even not by
 579          * unregistering the previous ones and then registering the larger
 580          * slot. We have to maintain the existing fragmentation. Sigh.
 581          *
 582          * This workaround assumes that the new slot starts at the same
 583          * address as the first existing one. If not or if some overlapping
 584          * slot comes around later, we will fail (not seen in practice so far)
 585          * - and actually require a recent KVM version. */
 586         if (s->broken_set_mem_region &&
 587             old.start_addr == start_addr && old.memory_size < size && add) {
 588             mem = kvm_alloc_slot(s);
 589             mem->memory_size = old.memory_size;
 590             mem->start_addr = old.start_addr;
 591             mem->ram = old.ram;
 592             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 593
 594             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 595             if (err) {
 596                 fprintf(stderr, "%s: error updating slot: %s\n", __func__,
 597                         strerror(-err));
 598                 abort();
 599             }
 600
 601             start_addr += old.memory_size;
 602             ram += old.memory_size;
 603             size -= old.memory_size;
 604             continue;
 605         }
 606
 607         /* register prefix slot */
 608         if (old.start_addr < start_addr) {
 609             mem = kvm_alloc_slot(s);
 610             mem->memory_size = start_addr - old.start_addr;
 611             mem->start_addr = old.start_addr;
 612             mem->ram = old.ram;
 613             mem->flags =  kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 614
 615             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 616             if (err) {
 617                 fprintf(stderr, "%s: error registering prefix slot: %s\n",
 618                         __func__, strerror(-err));
 619 #ifdef TARGET_PPC
 620                 fprintf(stderr, "%s: This is probably because your kernel's " \
 621                                 "PAGE_SIZE is too big. Please try to use 4k " \
 622                                 "PAGE_SIZE!\n", __func__);
 623 #endif
 624                 abort();
 625             }
 626         }
 627
 628         /* register suffix slot */
 629         if (old.start_addr + old.memory_size > start_addr + size) {
 630             ram_addr_t size_delta;
 631
 632             mem = kvm_alloc_slot(s);
 633             mem->start_addr = start_addr + size;
 634             size_delta = mem->start_addr - old.start_addr;
 635             mem->memory_size = old.memory_size - size_delta;
 636             mem->ram = old.ram + size_delta;
 637             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 638
 639             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 640             if (err) {
 641                 fprintf(stderr, "%s: error registering suffix slot: %s\n",
 642                         __func__, strerror(-err));
 643                 abort();
 644             }
 645         }
 646     }
 647
 648     /* in case the KVM bug workaround already "consumed" the new slot */
 649     if (!size) {
 650         return;
 651     }
 652     if (!add) {
 653         return;
 654     }
 655     mem = kvm_alloc_slot(s);
 656     mem->memory_size = size;
 657     mem->start_addr = start_addr;
 658     mem->ram = ram;
 659     mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 660
 661     err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 662     if (err) {
 663         fprintf(stderr, "%s: error registering slot: %s\n", __func__,
 664                 strerror(-err));
 665         abort();
 666     }
 667 }
 668
 669 static void kvm_region_add(MemoryListener *listener,
 670                            MemoryRegionSection *section)
 671 {
 672     kvm_set_phys_mem(section, true);
 673 }
 674
 675 static void kvm_region_del(MemoryListener *listener,
 676                            MemoryRegionSection *section)
 677 {
 678     kvm_set_phys_mem(section, false);
 679 }
 680
 681 static void kvm_log_sync(MemoryListener *listener,
 682                          MemoryRegionSection *section)
 683 {
 684     int r;
 685
 686     r = kvm_physical_sync_dirty_bitmap(section);
 687     if (r < 0) {
 688         abort();
 689     }
 690 }
 691
 692 static void kvm_log_global_start(struct MemoryListener *listener)
 693 {
 694     int r;
 695
 696     r = kvm_set_migration_log(1);
 697     assert(r >= 0);
 698 }
 699
 700 static void kvm_log_global_stop(struct MemoryListener *listener)
 701 {
 702     int r;
 703
 704     r = kvm_set_migration_log(0);
 705     assert(r >= 0);
 706 }
 707
 708 static MemoryListener kvm_memory_listener = {
 709     .region_add = kvm_region_add,
 710     .region_del = kvm_region_del,
 711     .log_start = kvm_log_start,
 712     .log_stop = kvm_log_stop,
 713     .log_sync = kvm_log_sync,
 714     .log_global_start = kvm_log_global_start,
 715     .log_global_stop = kvm_log_global_stop,
 716 };
 717
 718 static void kvm_handle_interrupt(CPUState *env, int mask)
 719 {
 720     env->interrupt_request |= mask;
 721
 722     if (!qemu_cpu_is_self(env)) {
 723         qemu_cpu_kick(env);
 724     }
 725 }
 726
 727 int kvm_init(void)
 728 {
 729     static const char upgrade_note[] =
 730         "Please upgrade to at least kernel 2.6.29 or recent kvm-kmod\n"
 731         "(see http://sourceforge.net/projects/kvm).\n";
 732     KVMState *s;
 733     const KVMCapabilityInfo *missing_cap;
 734     int ret;
 735     int i;
 736
 737     s = g_malloc0(sizeof(KVMState));
 738
 739 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
 740     QTAILQ_INIT(&s->kvm_sw_breakpoints);
 741 #endif
 742     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 743         s->slots[i].slot = i;
 744     }
 745     s->vmfd = -1;
 746     s->fd = qemu_open("/dev/kvm", O_RDWR);
 747     if (s->fd == -1) {
 748         fprintf(stderr, "Could not access KVM kernel module: %m\n");
 749         ret = -errno;
 750         goto err;
 751     }
 752
 753     ret = kvm_ioctl(s, KVM_GET_API_VERSION, 0);
 754     if (ret < KVM_API_VERSION) {
 755         if (ret > 0) {
 756             ret = -EINVAL;
 757         }
 758         fprintf(stderr, "kvm version too old\n");
 759         goto err;
 760     }
 761
 762     if (ret > KVM_API_VERSION) {
 763         ret = -EINVAL;
 764         fprintf(stderr, "kvm version not supported\n");
 765         goto err;
 766     }
 767
 768     s->vmfd = kvm_ioctl(s, KVM_CREATE_VM, 0);
 769     if (s->vmfd < 0) {
 770 #ifdef TARGET_S390X
 771         fprintf(stderr, "Please add the 'switch_amode' kernel parameter to "
 772                         "your host kernel command line\n");
 773 #endif
 774         ret = s->vmfd;
 775         goto err;
 776     }
 777
 778     missing_cap = kvm_check_extension_list(s, kvm_required_capabilites);
 779     if (!missing_cap) {
 780         missing_cap =
 781             kvm_check_extension_list(s, kvm_arch_required_capabilities);
 782     }
 783     if (missing_cap) {
 784         ret = -EINVAL;
 785         fprintf(stderr, "kvm does not support %s\n%s",
 786                 missing_cap->name, upgrade_note);
 787         goto err;
 788     }
 789
 790     s->coalesced_mmio = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_COALESCED_MMIO);
 791
 792     s->broken_set_mem_region = 1;
 793     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_JOIN_MEMORY_REGIONS_WORKS);
 794     if (ret > 0) {
 795         s->broken_set_mem_region = 0;
 796     }
 797
 798 #ifdef KVM_CAP_VCPU_EVENTS
 799     s->vcpu_events = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_VCPU_EVENTS);
 800 #endif
 801
 802     s->robust_singlestep =
 803         kvm_check_extension(s, KVM_CAP_X86_ROBUST_SINGLESTEP);
 804
 805 #ifdef KVM_CAP_DEBUGREGS
 806     s->debugregs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_DEBUGREGS);
 807 #endif
 808
 809 #ifdef KVM_CAP_XSAVE
 810     s->xsave = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XSAVE);
 811 #endif
 812
 813 #ifdef KVM_CAP_XCRS
 814     s->xcrs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XCRS);
 815 #endif
 816
 817     ret = kvm_arch_init(s);
 818     if (ret < 0) {
 819         goto err;
 820     }
 821
 822     kvm_state = s;
 823     memory_listener_register(&kvm_memory_listener);
 824
 825     s->many_ioeventfds = kvm_check_many_ioeventfds();
 826
 827     cpu_interrupt_handler = kvm_handle_interrupt;
 828
 829     return 0;
 830
 831 err:
 832     if (s) {
 833         if (s->vmfd >= 0) {
 834             close(s->vmfd);
 835         }
 836         if (s->fd != -1) {
 837             close(s->fd);
 838         }
 839     }
 840     g_free(s);
 841
 842     return ret;
 843 }
 844
 845 static void kvm_handle_io(uint16_t port, void *data, int direction, int size,
 846                           uint32_t count)
 847 {
 848     int i;
 849     uint8_t *ptr = data;
 850
 851     for (i = 0; i < count; i++) {
 852         if (direction == KVM_EXIT_IO_IN) {
 853             switch (size) {
 854             case 1:
 855                 stb_p(ptr, cpu_inb(port));
 856                 break;
 857             case 2:
 858                 stw_p(ptr, cpu_inw(port));
 859                 break;
 860             case 4:
 861                 stl_p(ptr, cpu_inl(port));
 862                 break;
 863             }
 864         } else {
 865             switch (size) {
 866             case 1:
 867                 cpu_outb(port, ldub_p(ptr));
 868                 break;
 869             case 2:
 870                 cpu_outw(port, lduw_p(ptr));
 871                 break;
 872             case 4:
 873                 cpu_outl(port, ldl_p(ptr));
 874                 break;
 875             }
 876         }
 877
 878         ptr += size;
 879     }
 880 }
 881
 882 static int kvm_handle_internal_error(CPUState *env, struct kvm_run *run)
 883 {
 884     fprintf(stderr, "KVM internal error.");
 885     if (kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_INTERNAL_ERROR_DATA)) {
 886         int i;
 887
 888         fprintf(stderr, " Suberror: %d\n", run->internal.suberror);
 889         for (i = 0; i < run->internal.ndata; ++i) {
 890             fprintf(stderr, "extra data[%d]: %"PRIx64"\n",
 891                     i, (uint64_t)run->internal.data[i]);
 892         }
 893     } else {
 894         fprintf(stderr, "\n");
 895     }
 896     if (run->internal.suberror == KVM_INTERNAL_ERROR_EMULATION) {
 897         fprintf(stderr, "emulation failure\n");
 898         if (!kvm_arch_stop_on_emulation_error(env)) {
 899             cpu_dump_state(env, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
 900             return EXCP_INTERRUPT;
 901         }
 902     }
 903     /* FIXME: Should trigger a qmp message to let management know
 904      * something went wrong.
 905      */
 906     return -1;
 907 }
 908
 909 void kvm_flush_coalesced_mmio_buffer(void)
 910 {
 911     KVMState *s = kvm_state;
 912
 913     if (s->coalesced_flush_in_progress) {
 914         return;
 915     }
 916
 917     s->coalesced_flush_in_progress = true;
 918
 919     if (s->coalesced_mmio_ring) {
 920         struct kvm_coalesced_mmio_ring *ring = s->coalesced_mmio_ring;
 921         while (ring->first != ring->last) {
 922             struct kvm_coalesced_mmio *ent;
 923
 924             ent = &ring->coalesced_mmio[ring->first];
 925
 926             cpu_physical_memory_write(ent->phys_addr, ent->data, ent->len);
 927             smp_wmb();
 928             ring->first = (ring->first + 1) % KVM_COALESCED_MMIO_MAX;
 929         }
 930     }
 931
 932     s->coalesced_flush_in_progress = false;
 933 }
 934
 935 static void do_kvm_cpu_synchronize_state(void *_env)
 936 {
 937     CPUState *env = _env;
 938
 939     if (!env->kvm_vcpu_dirty) {
 940         kvm_arch_get_registers(env);
 941         env->kvm_vcpu_dirty = 1;
 942     }
 943 }
 944
 945 void kvm_cpu_synchronize_state(CPUState *env)
 946 {
 947     if (!env->kvm_vcpu_dirty) {
 948         run_on_cpu(env, do_kvm_cpu_synchronize_state, env);
 949     }
 950 }
 951
 952 void kvm_cpu_synchronize_post_reset(CPUState *env)
 953 {
 954     kvm_arch_put_registers(env, KVM_PUT_RESET_STATE);
 955     env->kvm_vcpu_dirty = 0;
 956 }
 957
 958 void kvm_cpu_synchronize_post_init(CPUState *env)
 959 {
 960     kvm_arch_put_registers(env, KVM_PUT_FULL_STATE);
 961     env->kvm_vcpu_dirty = 0;
 962 }
 963
 964 int kvm_cpu_exec(CPUState *env)
 965 {
 966     struct kvm_run *run = env->kvm_run;
 967     int ret, run_ret;
 968
 969     DPRINTF("kvm_cpu_exec()\n");
 970
 971     if (kvm_arch_process_async_events(env)) {
 972         env->exit_request = 0;
 973         return EXCP_HLT;
 974     }
 975
 976     cpu_single_env = env;
 977
 978     do {
 979         if (env->kvm_vcpu_dirty) {
 980             kvm_arch_put_registers(env, KVM_PUT_RUNTIME_STATE);
 981             env->kvm_vcpu_dirty = 0;
 982         }
 983
 984         kvm_arch_pre_run(env, run);
 985         if (env->exit_request) {
 986             DPRINTF("interrupt exit requested\n");
 987             /*
 988              * KVM requires us to reenter the kernel after IO exits to complete
 989              * instruction emulation. This self-signal will ensure that we
 990              * leave ASAP again.
 991              */
 992             qemu_cpu_kick_self();
 993         }
 994         cpu_single_env = NULL;
 995         qemu_mutex_unlock_iothread();
 996
 997         run_ret = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_RUN, 0);
 998
 999         qemu_mutex_lock_iothread();
1000         cpu_single_env = env;
1001         kvm_arch_post_run(env, run);
1002
1003         kvm_flush_coalesced_mmio_buffer();
1004
1005         if (run_ret < 0) {
1006             if (run_ret == -EINTR || run_ret == -EAGAIN) {
1007                 DPRINTF("io window exit\n");
1008                 ret = EXCP_INTERRUPT;
1009                 break;
1010             }
1011             fprintf(stderr, "error: kvm run failed %s\n",
1012                     strerror(-run_ret));
1013             abort();
1014         }
1015
1016         switch (run->exit_reason) {
1017         case KVM_EXIT_IO:
1018             DPRINTF("handle_io\n");
1019             kvm_handle_io(run->io.port,
1020                           (uint8_t *)run + run->io.data_offset,
1021                           run->io.direction,
1022                           run->io.size,
1023                           run->io.count);
1024             ret = 0;
1025             break;
1026         case KVM_EXIT_MMIO:
1027             DPRINTF("handle_mmio\n");
1028             cpu_physical_memory_rw(run->mmio.phys_addr,
1029                                    run->mmio.data,
1030                                    run->mmio.len,
1031                                    run->mmio.is_write);
1032             ret = 0;
1033             break;
1034         case KVM_EXIT_IRQ_WINDOW_OPEN:
1035             DPRINTF("irq_window_open\n");
1036             ret = EXCP_INTERRUPT;
1037             break;
1038         case KVM_EXIT_SHUTDOWN:
1039             DPRINTF("shutdown\n");
1040             qemu_system_reset_request();
1041             ret = EXCP_INTERRUPT;
1042             break;
1043         case KVM_EXIT_UNKNOWN:
1044             fprintf(stderr, "KVM: unknown exit, hardware reason %" PRIx64 "\n",
1045                     (uint64_t)run->hw.hardware_exit_reason);
1046             ret = -1;
1047             break;
1048         case KVM_EXIT_INTERNAL_ERROR:
1049             ret = kvm_handle_internal_error(env, run);
1050             break;
1051         default:
1052             DPRINTF("kvm_arch_handle_exit\n");
1053             ret = kvm_arch_handle_exit(env, run);
1054             break;
1055         }
1056     } while (ret == 0);
1057
1058     if (ret < 0) {
1059         cpu_dump_state(env, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
1060         vm_stop(RUN_STATE_INTERNAL_ERROR);
1061     }
1062
1063     env->exit_request = 0;
1064     cpu_single_env = NULL;
1065     return ret;
1066 }
1067
1068 int kvm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1069 {
1070     int ret;
1071     void *arg;
1072     va_list ap;
1073
1074     va_start(ap, type);
1075     arg = va_arg(ap, void *);
1076     va_end(ap);
1077
1078     ret = ioctl(s->fd, type, arg);
1079     if (ret == -1) {
1080         ret = -errno;
1081     }
1082     return ret;
1083 }
1084
1085 int kvm_vm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1086 {
1087     int ret;
1088     void *arg;
1089     va_list ap;
1090
1091     va_start(ap, type);
1092     arg = va_arg(ap, void *);
1093     va_end(ap);
1094
1095     ret = ioctl(s->vmfd, type, arg);
1096     if (ret == -1) {
1097         ret = -errno;
1098     }
1099     return ret;
1100 }
1101
1102 int kvm_vcpu_ioctl(CPUState *env, int type, ...)
1103 {
1104     int ret;
1105     void *arg;
1106     va_list ap;
1107
1108     va_start(ap, type);
1109     arg = va_arg(ap, void *);
1110     va_end(ap);
1111
1112     ret = ioctl(env->kvm_fd, type, arg);
1113     if (ret == -1) {
1114         ret = -errno;
1115     }
1116     return ret;
1117 }
1118
1119 int kvm_has_sync_mmu(void)
1120 {
1121     return kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_SYNC_MMU);
1122 }
1123
1124 int kvm_has_vcpu_events(void)
1125 {
1126     return kvm_state->vcpu_events;
1127 }
1128
1129 int kvm_has_robust_singlestep(void)
1130 {
1131     return kvm_state->robust_singlestep;
1132 }
1133
1134 int kvm_has_debugregs(void)
1135 {
1136     return kvm_state->debugregs;
1137 }
1138
1139 int kvm_has_xsave(void)
1140 {
1141     return kvm_state->xsave;
1142 }
1143
1144 int kvm_has_xcrs(void)
1145 {
1146     return kvm_state->xcrs;
1147 }
1148
1149 int kvm_has_many_ioeventfds(void)
1150 {
1151     if (!kvm_enabled()) {
1152         return 0;
1153     }
1154     return kvm_state->many_ioeventfds;
1155 }
1156
1157 void kvm_setup_guest_memory(void *start, size_t size)
1158 {
1159     if (!kvm_has_sync_mmu()) {
1160         int ret = qemu_madvise(start, size, QEMU_MADV_DONTFORK);
1161
1162         if (ret) {
1163             perror("qemu_madvise");
1164             fprintf(stderr,
1165                     "Need MADV_DONTFORK in absence of synchronous KVM MMU\n");
1166             exit(1);
1167         }
1168     }
1169 }
1170
1171 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
1172 struct kvm_sw_breakpoint *kvm_find_sw_breakpoint(CPUState *env,
1173                                                  target_ulong pc)
1174 {
1175     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1176
1177     QTAILQ_FOREACH(bp, &env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, entry) {
1178         if (bp->pc == pc) {
1179             return bp;
1180         }
1181     }
1182     return NULL;
1183 }
1184
1185 int kvm_sw_breakpoints_active(CPUState *env)
1186 {
1187     return !QTAILQ_EMPTY(&env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints);
1188 }
1189
1190 struct kvm_set_guest_debug_data {
1191     struct kvm_guest_debug dbg;
1192     CPUState *env;
1193     int err;
1194 };
1195
1196 static void kvm_invoke_set_guest_debug(void *data)
1197 {
1198     struct kvm_set_guest_debug_data *dbg_data = data;
1199     CPUState *env = dbg_data->env;
1200
1201     dbg_data->err = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_SET_GUEST_DEBUG, &dbg_data->dbg);
1202 }
1203
1204 int kvm_update_guest_debug(CPUState *env, unsigned long reinject_trap)
1205 {
1206     struct kvm_set_guest_debug_data data;
1207
1208     data.dbg.control = reinject_trap;
1209
1210     if (env->singlestep_enabled) {
1211         data.dbg.control |= KVM_GUESTDBG_ENABLE | KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP;
1212     }
1213     kvm_arch_update_guest_debug(env, &data.dbg);
1214     data.env = env;
1215
1216     run_on_cpu(env, kvm_invoke_set_guest_debug, &data);
1217     return data.err;
1218 }
1219
1220 int kvm_insert_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1221                           target_ulong len, int type)
1222 {
1223     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1224     CPUState *env;
1225     int err;
1226
1227     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1228         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_env, addr);
1229         if (bp) {
1230             bp->use_count++;
1231             return 0;
1232         }
1233
1234         bp = g_malloc(sizeof(struct kvm_sw_breakpoint));
1235         if (!bp) {
1236             return -ENOMEM;
1237         }
1238
1239         bp->pc = addr;
1240         bp->use_count = 1;
1241         err = kvm_arch_insert_sw_breakpoint(current_env, bp);
1242         if (err) {
1243             g_free(bp);
1244             return err;
1245         }
1246
1247         QTAILQ_INSERT_HEAD(&current_env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints,
1248                           bp, entry);
1249     } else {
1250         err = kvm_arch_insert_hw_breakpoint(addr, len, type);
1251         if (err) {
1252             return err;
1253         }
1254     }
1255
1256     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1257         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1258         if (err) {
1259             return err;
1260         }
1261     }
1262     return 0;
1263 }
1264
1265 int kvm_remove_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1266                           target_ulong len, int type)
1267 {
1268     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1269     CPUState *env;
1270     int err;
1271
1272     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1273         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_env, addr);
1274         if (!bp) {
1275             return -ENOENT;
1276         }
1277
1278         if (bp->use_count > 1) {
1279             bp->use_count--;
1280             return 0;
1281         }
1282
1283         err = kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_env, bp);
1284         if (err) {
1285             return err;
1286         }
1287
1288         QTAILQ_REMOVE(&current_env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
1289         g_free(bp);
1290     } else {
1291         err = kvm_arch_remove_hw_breakpoint(addr, len, type);
1292         if (err) {
1293             return err;
1294         }
1295     }
1296
1297     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1298         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1299         if (err) {
1300             return err;
1301         }
1302     }
1303     return 0;
1304 }
1305
1306 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUState *current_env)
1307 {
1308     struct kvm_sw_breakpoint *bp, *next;
1309     KVMState *s = current_env->kvm_state;
1310     CPUState *env;
1311
1312     QTAILQ_FOREACH_SAFE(bp, &s->kvm_sw_breakpoints, entry, next) {
1313         if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_env, bp) != 0) {
1314             /* Try harder to find a CPU that currently sees the breakpoint. */
1315             for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1316                 if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(env, bp) == 0) {
1317                     break;
1318                 }
1319             }
1320         }
1321     }
1322     kvm_arch_remove_all_hw_breakpoints();
1323
1324     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1325         kvm_update_guest_debug(env, 0);
1326     }
1327 }
1328
1329 #else /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
1330
1331 int kvm_update_guest_debug(CPUState *env, unsigned long reinject_trap)
1332 {
1333     return -EINVAL;
1334 }
1335
1336 int kvm_insert_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1337                           target_ulong len, int type)
1338 {
1339     return -EINVAL;
1340 }
1341
1342 int kvm_remove_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1343                           target_ulong len, int type)
1344 {
1345     return -EINVAL;
1346 }
1347
1348 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUState *current_env)
1349 {
1350 }
1351 #endif /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
1352
1353 int kvm_set_signal_mask(CPUState *env, const sigset_t *sigset)
1354 {
1355     struct kvm_signal_mask *sigmask;
1356     int r;
1357
1358     if (!sigset) {
1359         return kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_SET_SIGNAL_MASK, NULL);
1360     }
1361
1362     sigmask = g_malloc(sizeof(*sigmask) + sizeof(*sigset));
1363
1364     sigmask->len = 8;
1365     memcpy(sigmask->sigset, sigset, sizeof(*sigset));
1366     r = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_SET_SIGNAL_MASK, sigmask);
1367     g_free(sigmask);
1368
1369     return r;
1370 }
1371
1372 int kvm_set_ioeventfd_mmio_long(int fd, uint32_t addr, uint32_t val, bool assign)
1373 {
1374     int ret;
1375     struct kvm_ioeventfd iofd;
1376
1377     iofd.datamatch = val;
1378     iofd.addr = addr;
1379     iofd.len = 4;
1380     iofd.flags = KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH;
1381     iofd.fd = fd;
1382
1383     if (!kvm_enabled()) {
1384         return -ENOSYS;
1385     }
1386
1387     if (!assign) {
1388         iofd.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
1389     }
1390
1391     ret = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &iofd);
1392
1393     if (ret < 0) {
1394         return -errno;
1395     }
1396
1397     return 0;
1398 }
1399
1400 int kvm_set_ioeventfd_pio_word(int fd, uint16_t addr, uint16_t val, bool assign)
1401 {
1402     struct kvm_ioeventfd kick = {
1403         .datamatch = val,
1404         .addr = addr,
1405         .len = 2,
1406         .flags = KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH | KVM_IOEVENTFD_FLAG_PIO,
1407         .fd = fd,
1408     };
1409     int r;
1410     if (!kvm_enabled()) {
1411         return -ENOSYS;
1412     }
1413     if (!assign) {
1414         kick.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
1415     }
1416     r = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &kick);
1417     if (r < 0) {
1418         return r;
1419     }
1420     return 0;
1421 }
1422
1423 int kvm_on_sigbus_vcpu(CPUState *env, int code, void *addr)
1424 {
1425     return kvm_arch_on_sigbus_vcpu(env, code, addr);
1426 }
1427
1428 int kvm_on_sigbus(int code, void *addr)
1429 {
1430     return kvm_arch_on_sigbus(code, addr);
1431 }