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   <[email protected]>
   9  *  Glauber Costa     <[email protected]>
  10  *
  11  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2 or later.
  12  * See the COPYING file in the top-level directory.
  13  *
  14  */
  15
  16 #include <sys/types.h>
  17 #include <sys/ioctl.h>
  18 #include <sys/mman.h>
  19 #include <stdarg.h>
  20
  21 #include <linux/kvm.h>
  22
  23 #include "qemu-common.h"
  24 #include "qemu/atomic.h"
  25 #include "qemu/option.h"
  26 #include "qemu/config-file.h"
  27 #include "sysemu/sysemu.h"
  28 #include "hw/hw.h"
  29 #include "hw/pci/msi.h"
  30 #include "exec/gdbstub.h"
  31 #include "sysemu/kvm.h"
  32 #include "qemu/bswap.h"
  33 #include "exec/memory.h"
  34 #include "exec/address-spaces.h"
  35 #include "qemu/event_notifier.h"
  36 #include "trace.h"
  37
  38 /* This check must be after config-host.h is included */
  39 #ifdef CONFIG_EVENTFD
  40 #include <sys/eventfd.h>
  41 #endif
  42
  43 #ifdef CONFIG_VALGRIND_H
  44 #include <valgrind/memcheck.h>
  45 #endif
  46
  47 /* KVM uses PAGE_SIZE in its definition of COALESCED_MMIO_MAX */
  48 #define PAGE_SIZE TARGET_PAGE_SIZE
  49
  50 //#define DEBUG_KVM
  51
  52 #ifdef DEBUG_KVM
  53 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  54     do { fprintf(stderr, fmt, ## __VA_ARGS__); } while (0)
  55 #else
  56 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  57     do { } while (0)
  58 #endif
  59
  60 #define KVM_MSI_HASHTAB_SIZE    256
  61
  62 typedef struct KVMSlot
  63 {
  64     hwaddr start_addr;
  65     ram_addr_t memory_size;
  66     void *ram;
  67     int slot;
  68     int flags;
  69 } KVMSlot;
  70
  71 typedef struct kvm_dirty_log KVMDirtyLog;
  72
  73 struct KVMState
  74 {
  75     KVMSlot slots[32];
  76     int fd;
  77     int vmfd;
  78     int coalesced_mmio;
  79     struct kvm_coalesced_mmio_ring *coalesced_mmio_ring;
  80     bool coalesced_flush_in_progress;
  81     int broken_set_mem_region;
  82     int migration_log;
  83     int vcpu_events;
  84     int robust_singlestep;
  85     int debugregs;
  86 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
  87     struct kvm_sw_breakpoint_head kvm_sw_breakpoints;
  88 #endif
  89     int pit_state2;
  90     int xsave, xcrs;
  91     int many_ioeventfds;
  92     int intx_set_mask;
  93     /* The man page (and posix) say ioctl numbers are signed int, but
  94      * they're not.  Linux, glibc and *BSD all treat ioctl numbers as
  95      * unsigned, and treating them as signed here can break things */
  96     unsigned irq_set_ioctl;
  97 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
  98     struct kvm_irq_routing *irq_routes;
  99     int nr_allocated_irq_routes;
 100     uint32_t *used_gsi_bitmap;
 101     unsigned int gsi_count;
 102     QTAILQ_HEAD(msi_hashtab, KVMMSIRoute) msi_hashtab[KVM_MSI_HASHTAB_SIZE];
 103     bool direct_msi;
 104 #endif
 105 };
 106
 107 KVMState *kvm_state;
 108 bool kvm_kernel_irqchip;
 109 bool kvm_async_interrupts_allowed;
 110 bool kvm_irqfds_allowed;
 111 bool kvm_msi_via_irqfd_allowed;
 112 bool kvm_gsi_routing_allowed;
 113 bool kvm_allowed;
 114 bool kvm_readonly_mem_allowed;
 115
 116 static const KVMCapabilityInfo kvm_required_capabilites[] = {
 117     KVM_CAP_INFO(USER_MEMORY),
 118     KVM_CAP_INFO(DESTROY_MEMORY_REGION_WORKS),
 119     KVM_CAP_LAST_INFO
 120 };
 121
 122 static KVMSlot *kvm_alloc_slot(KVMState *s)
 123 {
 124     int i;
 125
 126     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 127         if (s->slots[i].memory_size == 0) {
 128             return &s->slots[i];
 129         }
 130     }
 131
 132     fprintf(stderr, "%s: no free slot available\n", __func__);
 133     abort();
 134 }
 135
 136 static KVMSlot *kvm_lookup_matching_slot(KVMState *s,
 137                                          hwaddr start_addr,
 138                                          hwaddr end_addr)
 139 {
 140     int i;
 141
 142     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 143         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 144
 145         if (start_addr == mem->start_addr &&
 146             end_addr == mem->start_addr + mem->memory_size) {
 147             return mem;
 148         }
 149     }
 150
 151     return NULL;
 152 }
 153
 154 /*
 155  * Find overlapping slot with lowest start address
 156  */
 157 static KVMSlot *kvm_lookup_overlapping_slot(KVMState *s,
 158                                             hwaddr start_addr,
 159                                             hwaddr end_addr)
 160 {
 161     KVMSlot *found = NULL;
 162     int i;
 163
 164     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 165         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 166
 167         if (mem->memory_size == 0 ||
 168             (found && found->start_addr < mem->start_addr)) {
 169             continue;
 170         }
 171
 172         if (end_addr > mem->start_addr &&
 173             start_addr < mem->start_addr + mem->memory_size) {
 174             found = mem;
 175         }
 176     }
 177
 178     return found;
 179 }
 180
 181 int kvm_physical_memory_addr_from_host(KVMState *s, void *ram,
 182                                        hwaddr *phys_addr)
 183 {
 184     int i;
 185
 186     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 187         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 188
 189         if (ram >= mem->ram && ram < mem->ram + mem->memory_size) {
 190             *phys_addr = mem->start_addr + (ram - mem->ram);
 191             return 1;
 192         }
 193     }
 194
 195     return 0;
 196 }
 197
 198 static int kvm_set_user_memory_region(KVMState *s, KVMSlot *slot)
 199 {
 200     struct kvm_userspace_memory_region mem;
 201
 202     mem.slot = slot->slot;
 203     mem.guest_phys_addr = slot->start_addr;
 204     mem.userspace_addr = (unsigned long)slot->ram;
 205     mem.flags = slot->flags;
 206     if (s->migration_log) {
 207         mem.flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 208     }
 209     if (mem.flags & KVM_MEM_READONLY) {
 210         /* Set the slot size to 0 before setting the slot to the desired
 211          * value. This is needed based on KVM commit 75d61fbc. */
 212         mem.memory_size = 0;
 213         kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &mem);
 214     }
 215     mem.memory_size = slot->memory_size;
 216     return kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &mem);
 217 }
 218
 219 static void kvm_reset_vcpu(void *opaque)
 220 {
 221     CPUState *cpu = opaque;
 222
 223     kvm_arch_reset_vcpu(cpu);
 224 }
 225
 226 int kvm_init_vcpu(CPUState *cpu)
 227 {
 228     KVMState *s = kvm_state;
 229     long mmap_size;
 230     int ret;
 231
 232     DPRINTF("kvm_init_vcpu\n");
 233
 234     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_CREATE_VCPU, (void *)kvm_arch_vcpu_id(cpu));
 235     if (ret < 0) {
 236         DPRINTF("kvm_create_vcpu failed\n");
 237         goto err;
 238     }
 239
 240     cpu->kvm_fd = ret;
 241     cpu->kvm_state = s;
 242     cpu->kvm_vcpu_dirty = true;
 243
 244     mmap_size = kvm_ioctl(s, KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE, 0);
 245     if (mmap_size < 0) {
 246         ret = mmap_size;
 247         DPRINTF("KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE failed\n");
 248         goto err;
 249     }
 250
 251     cpu->kvm_run = mmap(NULL, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 252                         cpu->kvm_fd, 0);
 253     if (cpu->kvm_run == MAP_FAILED) {
 254         ret = -errno;
 255         DPRINTF("mmap'ing vcpu state failed\n");
 256         goto err;
 257     }
 258
 259     if (s->coalesced_mmio && !s->coalesced_mmio_ring) {
 260         s->coalesced_mmio_ring =
 261             (void *)cpu->kvm_run + s->coalesced_mmio * PAGE_SIZE;
 262     }
 263
 264     ret = kvm_arch_init_vcpu(cpu);
 265     if (ret == 0) {
 266         qemu_register_reset(kvm_reset_vcpu, cpu);
 267         kvm_arch_reset_vcpu(cpu);
 268     }
 269 err:
 270     return ret;
 271 }
 272
 273 /*
 274  * dirty pages logging control
 275  */
 276
 277 static int kvm_mem_flags(KVMState *s, bool log_dirty, bool readonly)
 278 {
 279     int flags = 0;
 280     flags = log_dirty ? KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES : 0;
 281     if (readonly && kvm_readonly_mem_allowed) {
 282         flags |= KVM_MEM_READONLY;
 283     }
 284     return flags;
 285 }
 286
 287 static int kvm_slot_dirty_pages_log_change(KVMSlot *mem, bool log_dirty)
 288 {
 289     KVMState *s = kvm_state;
 290     int flags, mask = KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 291     int old_flags;
 292
 293     old_flags = mem->flags;
 294
 295     flags = (mem->flags & ~mask) | kvm_mem_flags(s, log_dirty, false);
 296     mem->flags = flags;
 297
 298     /* If nothing changed effectively, no need to issue ioctl */
 299     if (s->migration_log) {
 300         flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 301     }
 302
 303     if (flags == old_flags) {
 304         return 0;
 305     }
 306
 307     return kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 308 }
 309
 310 static int kvm_dirty_pages_log_change(hwaddr phys_addr,
 311                                       ram_addr_t size, bool log_dirty)
 312 {
 313     KVMState *s = kvm_state;
 314     KVMSlot *mem = kvm_lookup_matching_slot(s, phys_addr, phys_addr + size);
 315
 316     if (mem == NULL)  {
 317         fprintf(stderr, "BUG: %s: invalid parameters " TARGET_FMT_plx "-"
 318                 TARGET_FMT_plx "\n", __func__, phys_addr,
 319                 (hwaddr)(phys_addr + size - 1));
 320         return -EINVAL;
 321     }
 322     return kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 323 }
 324
 325 static void kvm_log_start(MemoryListener *listener,
 326                           MemoryRegionSection *section)
 327 {
 328     int r;
 329
 330     r = kvm_dirty_pages_log_change(section->offset_within_address_space,
 331                                    section->size, true);
 332     if (r < 0) {
 333         abort();
 334     }
 335 }
 336
 337 static void kvm_log_stop(MemoryListener *listener,
 338                           MemoryRegionSection *section)
 339 {
 340     int r;
 341
 342     r = kvm_dirty_pages_log_change(section->offset_within_address_space,
 343                                    section->size, false);
 344     if (r < 0) {
 345         abort();
 346     }
 347 }
 348
 349 static int kvm_set_migration_log(int enable)
 350 {
 351     KVMState *s = kvm_state;
 352     KVMSlot *mem;
 353     int i, err;
 354
 355     s->migration_log = enable;
 356
 357     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 358         mem = &s->slots[i];
 359
 360         if (!mem->memory_size) {
 361             continue;
 362         }
 363         if (!!(mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) == enable) {
 364             continue;
 365         }
 366         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 367         if (err) {
 368             return err;
 369         }
 370     }
 371     return 0;
 372 }
 373
 374 /* get kvm's dirty pages bitmap and update qemu's */
 375 static int kvm_get_dirty_pages_log_range(MemoryRegionSection *section,
 376                                          unsigned long *bitmap)
 377 {
 378     unsigned int i, j;
 379     unsigned long page_number, c;
 380     hwaddr addr, addr1;
 381     unsigned int len = ((section->size / getpagesize()) + HOST_LONG_BITS - 1) / HOST_LONG_BITS;
 382     unsigned long hpratio = getpagesize() / TARGET_PAGE_SIZE;
 383
 384     /*
 385      * bitmap-traveling is faster than memory-traveling (for addr...)
 386      * especially when most of the memory is not dirty.
 387      */
 388     for (i = 0; i < len; i++) {
 389         if (bitmap[i] != 0) {
 390             c = leul_to_cpu(bitmap[i]);
 391             do {
 392                 j = ffsl(c) - 1;
 393                 c &= ~(1ul << j);
 394                 page_number = (i * HOST_LONG_BITS + j) * hpratio;
 395                 addr1 = page_number * TARGET_PAGE_SIZE;
 396                 addr = section->offset_within_region + addr1;
 397                 memory_region_set_dirty(section->mr, addr,
 398                                         TARGET_PAGE_SIZE * hpratio);
 399             } while (c != 0);
 400         }
 401     }
 402     return 0;
 403 }
 404
 405 #define ALIGN(x, y)  (((x)+(y)-1) & ~((y)-1))
 406
 407 /**
 408  * kvm_physical_sync_dirty_bitmap - Grab dirty bitmap from kernel space
 409  * This function updates qemu's dirty bitmap using
 410  * memory_region_set_dirty().  This means all bits are set
 411  * to dirty.
 412  *
 413  * @start_add: start of logged region.
 414  * @end_addr: end of logged region.
 415  */
 416 static int kvm_physical_sync_dirty_bitmap(MemoryRegionSection *section)
 417 {
 418     KVMState *s = kvm_state;
 419     unsigned long size, allocated_size = 0;
 420     KVMDirtyLog d;
 421     KVMSlot *mem;
 422     int ret = 0;
 423     hwaddr start_addr = section->offset_within_address_space;
 424     hwaddr end_addr = start_addr + section->size;
 425
 426     d.dirty_bitmap = NULL;
 427     while (start_addr < end_addr) {
 428         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, end_addr);
 429         if (mem == NULL) {
 430             break;
 431         }
 432
 433         /* XXX bad kernel interface alert
 434          * For dirty bitmap, kernel allocates array of size aligned to
 435          * bits-per-long.  But for case when the kernel is 64bits and
 436          * the userspace is 32bits, userspace can't align to the same
 437          * bits-per-long, since sizeof(long) is different between kernel
 438          * and user space.  This way, userspace will provide buffer which
 439          * may be 4 bytes less than the kernel will use, resulting in
 440          * userspace memory corruption (which is not detectable by valgrind
 441          * too, in most cases).
 442          * So for now, let's align to 64 instead of HOST_LONG_BITS here, in
 443          * a hope that sizeof(long) wont become >8 any time soon.
 444          */
 445         size = ALIGN(((mem->memory_size) >> TARGET_PAGE_BITS),
 446                      /*HOST_LONG_BITS*/ 64) / 8;
 447         if (!d.dirty_bitmap) {
 448             d.dirty_bitmap = g_malloc(size);
 449         } else if (size > allocated_size) {
 450             d.dirty_bitmap = g_realloc(d.dirty_bitmap, size);
 451         }
 452         allocated_size = size;
 453         memset(d.dirty_bitmap, 0, allocated_size);
 454
 455         d.slot = mem->slot;
 456
 457         if (kvm_vm_ioctl(s, KVM_GET_DIRTY_LOG, &d) == -1) {
 458             DPRINTF("ioctl failed %d\n", errno);
 459             ret = -1;
 460             break;
 461         }
 462
 463         kvm_get_dirty_pages_log_range(section, d.dirty_bitmap);
 464         start_addr = mem->start_addr + mem->memory_size;
 465     }
 466     g_free(d.dirty_bitmap);
 467
 468     return ret;
 469 }
 470
 471 static void kvm_coalesce_mmio_region(MemoryListener *listener,
 472                                      MemoryRegionSection *secion,
 473                                      hwaddr start, hwaddr size)
 474 {
 475     KVMState *s = kvm_state;
 476
 477     if (s->coalesced_mmio) {
 478         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 479
 480         zone.addr = start;
 481         zone.size = size;
 482         zone.pad = 0;
 483
 484         (void)kvm_vm_ioctl(s, KVM_REGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 485     }
 486 }
 487
 488 static void kvm_uncoalesce_mmio_region(MemoryListener *listener,
 489                                        MemoryRegionSection *secion,
 490                                        hwaddr start, hwaddr size)
 491 {
 492     KVMState *s = kvm_state;
 493
 494     if (s->coalesced_mmio) {
 495         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 496
 497         zone.addr = start;
 498         zone.size = size;
 499         zone.pad = 0;
 500
 501         (void)kvm_vm_ioctl(s, KVM_UNREGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 502     }
 503 }
 504
 505 int kvm_check_extension(KVMState *s, unsigned int extension)
 506 {
 507     int ret;
 508
 509     ret = kvm_ioctl(s, KVM_CHECK_EXTENSION, extension);
 510     if (ret < 0) {
 511         ret = 0;
 512     }
 513
 514     return ret;
 515 }
 516
 517 static int kvm_set_ioeventfd_mmio(int fd, uint32_t addr, uint32_t val,
 518                                   bool assign, uint32_t size, bool datamatch)
 519 {
 520     int ret;
 521     struct kvm_ioeventfd iofd;
 522
 523     iofd.datamatch = datamatch ? val : 0;
 524     iofd.addr = addr;
 525     iofd.len = size;
 526     iofd.flags = 0;
 527     iofd.fd = fd;
 528
 529     if (!kvm_enabled()) {
 530         return -ENOSYS;
 531     }
 532
 533     if (datamatch) {
 534         iofd.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH;
 535     }
 536     if (!assign) {
 537         iofd.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
 538     }
 539
 540     ret = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &iofd);
 541
 542     if (ret < 0) {
 543         return -errno;
 544     }
 545
 546     return 0;
 547 }
 548
 549 static int kvm_set_ioeventfd_pio(int fd, uint16_t addr, uint16_t val,
 550                                  bool assign, uint32_t size, bool datamatch)
 551 {
 552     struct kvm_ioeventfd kick = {
 553         .datamatch = datamatch ? val : 0,
 554         .addr = addr,
 555         .flags = KVM_IOEVENTFD_FLAG_PIO,
 556         .len = size,
 557         .fd = fd,
 558     };
 559     int r;
 560     if (!kvm_enabled()) {
 561         return -ENOSYS;
 562     }
 563     if (datamatch) {
 564         kick.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH;
 565     }
 566     if (!assign) {
 567         kick.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
 568     }
 569     r = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &kick);
 570     if (r < 0) {
 571         return r;
 572     }
 573     return 0;
 574 }
 575
 576
 577 static int kvm_check_many_ioeventfds(void)
 578 {
 579     /* Userspace can use ioeventfd for io notification.  This requires a host
 580      * that supports eventfd(2) and an I/O thread; since eventfd does not
 581      * support SIGIO it cannot interrupt the vcpu.
 582      *
 583      * Older kernels have a 6 device limit on the KVM io bus.  Find out so we
 584      * can avoid creating too many ioeventfds.
 585      */
 586 #if defined(CONFIG_EVENTFD)
 587     int ioeventfds[7];
 588     int i, ret = 0;
 589     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ioeventfds); i++) {
 590         ioeventfds[i] = eventfd(0, EFD_CLOEXEC);
 591         if (ioeventfds[i] < 0) {
 592             break;
 593         }
 594         ret = kvm_set_ioeventfd_pio(ioeventfds[i], 0, i, true, 2, true);
 595         if (ret < 0) {
 596             close(ioeventfds[i]);
 597             break;
 598         }
 599     }
 600
 601     /* Decide whether many devices are supported or not */
 602     ret = i == ARRAY_SIZE(ioeventfds);
 603
 604     while (i-- > 0) {
 605         kvm_set_ioeventfd_pio(ioeventfds[i], 0, i, false, 2, true);
 606         close(ioeventfds[i]);
 607     }
 608     return ret;
 609 #else
 610     return 0;
 611 #endif
 612 }
 613
 614 static const KVMCapabilityInfo *
 615 kvm_check_extension_list(KVMState *s, const KVMCapabilityInfo *list)
 616 {
 617     while (list->name) {
 618         if (!kvm_check_extension(s, list->value)) {
 619             return list;
 620         }
 621         list++;
 622     }
 623     return NULL;
 624 }
 625
 626 static void kvm_set_phys_mem(MemoryRegionSection *section, bool add)
 627 {
 628     KVMState *s = kvm_state;
 629     KVMSlot *mem, old;
 630     int err;
 631     MemoryRegion *mr = section->mr;
 632     bool log_dirty = memory_region_is_logging(mr);
 633     bool writeable = !mr->readonly && !mr->rom_device;
 634     bool readonly_flag = mr->readonly || memory_region_is_romd(mr);
 635     hwaddr start_addr = section->offset_within_address_space;
 636     ram_addr_t size = section->size;
 637     void *ram = NULL;
 638     unsigned delta;
 639
 640     /* kvm works in page size chunks, but the function may be called
 641        with sub-page size and unaligned start address. */
 642     delta = TARGET_PAGE_ALIGN(size) - size;
 643     if (delta > size) {
 644         return;
 645     }
 646     start_addr += delta;
 647     size -= delta;
 648     size &= TARGET_PAGE_MASK;
 649     if (!size || (start_addr & ~TARGET_PAGE_MASK)) {
 650         return;
 651     }
 652
 653     if (!memory_region_is_ram(mr)) {
 654         if (writeable || !kvm_readonly_mem_allowed) {
 655             return;
 656         } else if (!mr->romd_mode) {
 657             /* If the memory device is not in romd_mode, then we actually want
 658              * to remove the kvm memory slot so all accesses will trap. */
 659             add = false;
 660         }
 661     }
 662
 663     ram = memory_region_get_ram_ptr(mr) + section->offset_within_region + delta;
 664
 665     while (1) {
 666         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, start_addr + size);
 667         if (!mem) {
 668             break;
 669         }
 670
 671         if (add && start_addr >= mem->start_addr &&
 672             (start_addr + size <= mem->start_addr + mem->memory_size) &&
 673             (ram - start_addr == mem->ram - mem->start_addr)) {
 674             /* The new slot fits into the existing one and comes with
 675              * identical parameters - update flags and done. */
 676             kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 677             return;
 678         }
 679
 680         old = *mem;
 681
 682         if (mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
 683             kvm_physical_sync_dirty_bitmap(section);
 684         }
 685
 686         /* unregister the overlapping slot */
 687         mem->memory_size = 0;
 688         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 689         if (err) {
 690             fprintf(stderr, "%s: error unregistering overlapping slot: %s\n",
 691                     __func__, strerror(-err));
 692             abort();
 693         }
 694
 695         /* Workaround for older KVM versions: we can't join slots, even not by
 696          * unregistering the previous ones and then registering the larger
 697          * slot. We have to maintain the existing fragmentation. Sigh.
 698          *
 699          * This workaround assumes that the new slot starts at the same
 700          * address as the first existing one. If not or if some overlapping
 701          * slot comes around later, we will fail (not seen in practice so far)
 702          * - and actually require a recent KVM version. */
 703         if (s->broken_set_mem_region &&
 704             old.start_addr == start_addr && old.memory_size < size && add) {
 705             mem = kvm_alloc_slot(s);
 706             mem->memory_size = old.memory_size;
 707             mem->start_addr = old.start_addr;
 708             mem->ram = old.ram;
 709             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 710
 711             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 712             if (err) {
 713                 fprintf(stderr, "%s: error updating slot: %s\n", __func__,
 714                         strerror(-err));
 715                 abort();
 716             }
 717
 718             start_addr += old.memory_size;
 719             ram += old.memory_size;
 720             size -= old.memory_size;
 721             continue;
 722         }
 723
 724         /* register prefix slot */
 725         if (old.start_addr < start_addr) {
 726             mem = kvm_alloc_slot(s);
 727             mem->memory_size = start_addr - old.start_addr;
 728             mem->start_addr = old.start_addr;
 729             mem->ram = old.ram;
 730             mem->flags =  kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 731
 732             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 733             if (err) {
 734                 fprintf(stderr, "%s: error registering prefix slot: %s\n",
 735                         __func__, strerror(-err));
 736 #ifdef TARGET_PPC
 737                 fprintf(stderr, "%s: This is probably because your kernel's " \
 738                                 "PAGE_SIZE is too big. Please try to use 4k " \
 739                                 "PAGE_SIZE!\n", __func__);
 740 #endif
 741                 abort();
 742             }
 743         }
 744
 745         /* register suffix slot */
 746         if (old.start_addr + old.memory_size > start_addr + size) {
 747             ram_addr_t size_delta;
 748
 749             mem = kvm_alloc_slot(s);
 750             mem->start_addr = start_addr + size;
 751             size_delta = mem->start_addr - old.start_addr;
 752             mem->memory_size = old.memory_size - size_delta;
 753             mem->ram = old.ram + size_delta;
 754             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 755
 756             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 757             if (err) {
 758                 fprintf(stderr, "%s: error registering suffix slot: %s\n",
 759                         __func__, strerror(-err));
 760                 abort();
 761             }
 762         }
 763     }
 764
 765     /* in case the KVM bug workaround already "consumed" the new slot */
 766     if (!size) {
 767         return;
 768     }
 769     if (!add) {
 770         return;
 771     }
 772     mem = kvm_alloc_slot(s);
 773     mem->memory_size = size;
 774     mem->start_addr = start_addr;
 775     mem->ram = ram;
 776     mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 777
 778     err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 779     if (err) {
 780         fprintf(stderr, "%s: error registering slot: %s\n", __func__,
 781                 strerror(-err));
 782         abort();
 783     }
 784 }
 785
 786 static void kvm_region_add(MemoryListener *listener,
 787                            MemoryRegionSection *section)
 788 {
 789     kvm_set_phys_mem(section, true);
 790 }
 791
 792 static void kvm_region_del(MemoryListener *listener,
 793                            MemoryRegionSection *section)
 794 {
 795     kvm_set_phys_mem(section, false);
 796 }
 797
 798 static void kvm_log_sync(MemoryListener *listener,
 799                          MemoryRegionSection *section)
 800 {
 801     int r;
 802
 803     r = kvm_physical_sync_dirty_bitmap(section);
 804     if (r < 0) {
 805         abort();
 806     }
 807 }
 808
 809 static void kvm_log_global_start(struct MemoryListener *listener)
 810 {
 811     int r;
 812
 813     r = kvm_set_migration_log(1);
 814     assert(r >= 0);
 815 }
 816
 817 static void kvm_log_global_stop(struct MemoryListener *listener)
 818 {
 819     int r;
 820
 821     r = kvm_set_migration_log(0);
 822     assert(r >= 0);
 823 }
 824
 825 static void kvm_mem_ioeventfd_add(MemoryListener *listener,
 826                                   MemoryRegionSection *section,
 827                                   bool match_data, uint64_t data,
 828                                   EventNotifier *e)
 829 {
 830     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 831     int r;
 832
 833     r = kvm_set_ioeventfd_mmio(fd, section->offset_within_address_space,
 834                                data, true, section->size, match_data);
 835     if (r < 0) {
 836         abort();
 837     }
 838 }
 839
 840 static void kvm_mem_ioeventfd_del(MemoryListener *listener,
 841                                   MemoryRegionSection *section,
 842                                   bool match_data, uint64_t data,
 843                                   EventNotifier *e)
 844 {
 845     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 846     int r;
 847
 848     r = kvm_set_ioeventfd_mmio(fd, section->offset_within_address_space,
 849                                data, false, section->size, match_data);
 850     if (r < 0) {
 851         abort();
 852     }
 853 }
 854
 855 static void kvm_io_ioeventfd_add(MemoryListener *listener,
 856                                  MemoryRegionSection *section,
 857                                  bool match_data, uint64_t data,
 858                                  EventNotifier *e)
 859 {
 860     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 861     int r;
 862
 863     r = kvm_set_ioeventfd_pio(fd, section->offset_within_address_space,
 864                               data, true, section->size, match_data);
 865     if (r < 0) {
 866         abort();
 867     }
 868 }
 869
 870 static void kvm_io_ioeventfd_del(MemoryListener *listener,
 871                                  MemoryRegionSection *section,
 872                                  bool match_data, uint64_t data,
 873                                  EventNotifier *e)
 874
 875 {
 876     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 877     int r;
 878
 879     r = kvm_set_ioeventfd_pio(fd, section->offset_within_address_space,
 880                               data, false, section->size, match_data);
 881     if (r < 0) {
 882         abort();
 883     }
 884 }
 885
 886 static MemoryListener kvm_memory_listener = {
 887     .region_add = kvm_region_add,
 888     .region_del = kvm_region_del,
 889     .log_start = kvm_log_start,
 890     .log_stop = kvm_log_stop,
 891     .log_sync = kvm_log_sync,
 892     .log_global_start = kvm_log_global_start,
 893     .log_global_stop = kvm_log_global_stop,
 894     .eventfd_add = kvm_mem_ioeventfd_add,
 895     .eventfd_del = kvm_mem_ioeventfd_del,
 896     .coalesced_mmio_add = kvm_coalesce_mmio_region,
 897     .coalesced_mmio_del = kvm_uncoalesce_mmio_region,
 898     .priority = 10,
 899 };
 900
 901 static MemoryListener kvm_io_listener = {
 902     .eventfd_add = kvm_io_ioeventfd_add,
 903     .eventfd_del = kvm_io_ioeventfd_del,
 904     .priority = 10,
 905 };
 906
 907 static void kvm_handle_interrupt(CPUState *cpu, int mask)
 908 {
 909     cpu->interrupt_request |= mask;
 910
 911     if (!qemu_cpu_is_self(cpu)) {
 912         qemu_cpu_kick(cpu);
 913     }
 914 }
 915
 916 int kvm_set_irq(KVMState *s, int irq, int level)
 917 {
 918     struct kvm_irq_level event;
 919     int ret;
 920
 921     assert(kvm_async_interrupts_enabled());
 922
 923     event.level = level;
 924     event.irq = irq;
 925     ret = kvm_vm_ioctl(s, s->irq_set_ioctl, &event);
 926     if (ret < 0) {
 927         perror("kvm_set_irq");
 928         abort();
 929     }
 930
 931     return (s->irq_set_ioctl == KVM_IRQ_LINE) ? 1 : event.status;
 932 }
 933
 934 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
 935 typedef struct KVMMSIRoute {
 936     struct kvm_irq_routing_entry kroute;
 937     QTAILQ_ENTRY(KVMMSIRoute) entry;
 938 } KVMMSIRoute;
 939
 940 static void set_gsi(KVMState *s, unsigned int gsi)
 941 {
 942     s->used_gsi_bitmap[gsi / 32] |= 1U << (gsi % 32);
 943 }
 944
 945 static void clear_gsi(KVMState *s, unsigned int gsi)
 946 {
 947     s->used_gsi_bitmap[gsi / 32] &= ~(1U << (gsi % 32));
 948 }
 949
 950 static void kvm_init_irq_routing(KVMState *s)
 951 {
 952     int gsi_count, i;
 953
 954     gsi_count = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_IRQ_ROUTING);
 955     if (gsi_count > 0) {
 956         unsigned int gsi_bits, i;
 957
 958         /* Round up so we can search ints using ffs */
 959         gsi_bits = ALIGN(gsi_count, 32);
 960         s->used_gsi_bitmap = g_malloc0(gsi_bits / 8);
 961         s->gsi_count = gsi_count;
 962
 963         /* Mark any over-allocated bits as already in use */
 964         for (i = gsi_count; i < gsi_bits; i++) {
 965             set_gsi(s, i);
 966         }
 967     }
 968
 969     s->irq_routes = g_malloc0(sizeof(*s->irq_routes));
 970     s->nr_allocated_irq_routes = 0;
 971
 972     if (!s->direct_msi) {
 973         for (i = 0; i < KVM_MSI_HASHTAB_SIZE; i++) {
 974             QTAILQ_INIT(&s->msi_hashtab[i]);
 975         }
 976     }
 977
 978     kvm_arch_init_irq_routing(s);
 979 }
 980
 981 static void kvm_irqchip_commit_routes(KVMState *s)
 982 {
 983     int ret;
 984
 985     s->irq_routes->flags = 0;
 986     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_GSI_ROUTING, s->irq_routes);
 987     assert(ret == 0);
 988 }
 989
 990 static void kvm_add_routing_entry(KVMState *s,
 991                                   struct kvm_irq_routing_entry *entry)
 992 {
 993     struct kvm_irq_routing_entry *new;
 994     int n, size;
 995
 996     if (s->irq_routes->nr == s->nr_allocated_irq_routes) {
 997         n = s->nr_allocated_irq_routes * 2;
 998         if (n < 64) {
 999             n = 64;
1000         }
1001         size = sizeof(struct kvm_irq_routing);
1002         size += n * sizeof(*new);
1003         s->irq_routes = g_realloc(s->irq_routes, size);
1004         s->nr_allocated_irq_routes = n;
1005     }
1006     n = s->irq_routes->nr++;
1007     new = &s->irq_routes->entries[n];
1008     memset(new, 0, sizeof(*new));
1009     new->gsi = entry->gsi;
1010     new->type = entry->type;
1011     new->flags = entry->flags;
1012     new->u = entry->u;
1013
1014     set_gsi(s, entry->gsi);
1015
1016     kvm_irqchip_commit_routes(s);
1017 }
1018
1019 static int kvm_update_routing_entry(KVMState *s,
1020                                     struct kvm_irq_routing_entry *new_entry)
1021 {
1022     struct kvm_irq_routing_entry *entry;
1023     int n;
1024
1025     for (n = 0; n < s->irq_routes->nr; n++) {
1026         entry = &s->irq_routes->entries[n];
1027         if (entry->gsi != new_entry->gsi) {
1028             continue;
1029         }
1030
1031         entry->type = new_entry->type;
1032         entry->flags = new_entry->flags;
1033         entry->u = new_entry->u;
1034
1035         kvm_irqchip_commit_routes(s);
1036
1037         return 0;
1038     }
1039
1040     return -ESRCH;
1041 }
1042
1043 void kvm_irqchip_add_irq_route(KVMState *s, int irq, int irqchip, int pin)
1044 {
1045     struct kvm_irq_routing_entry e;
1046
1047     assert(pin < s->gsi_count);
1048
1049     e.gsi = irq;
1050     e.type = KVM_IRQ_ROUTING_IRQCHIP;
1051     e.flags = 0;
1052     e.u.irqchip.irqchip = irqchip;
1053     e.u.irqchip.pin = pin;
1054     kvm_add_routing_entry(s, &e);
1055 }
1056
1057 void kvm_irqchip_release_virq(KVMState *s, int virq)
1058 {
1059     struct kvm_irq_routing_entry *e;
1060     int i;
1061
1062     for (i = 0; i < s->irq_routes->nr; i++) {
1063         e = &s->irq_routes->entries[i];
1064         if (e->gsi == virq) {
1065             s->irq_routes->nr--;
1066             *e = s->irq_routes->entries[s->irq_routes->nr];
1067         }
1068     }
1069     clear_gsi(s, virq);
1070 }
1071
1072 static unsigned int kvm_hash_msi(uint32_t data)
1073 {
1074     /* This is optimized for IA32 MSI layout. However, no other arch shall
1075      * repeat the mistake of not providing a direct MSI injection API. */
1076     return data & 0xff;
1077 }
1078
1079 static void kvm_flush_dynamic_msi_routes(KVMState *s)
1080 {
1081     KVMMSIRoute *route, *next;
1082     unsigned int hash;
1083
1084     for (hash = 0; hash < KVM_MSI_HASHTAB_SIZE; hash++) {
1085         QTAILQ_FOREACH_SAFE(route, &s->msi_hashtab[hash], entry, next) {
1086             kvm_irqchip_release_virq(s, route->kroute.gsi);
1087             QTAILQ_REMOVE(&s->msi_hashtab[hash], route, entry);
1088             g_free(route);
1089         }
1090     }
1091 }
1092
1093 static int kvm_irqchip_get_virq(KVMState *s)
1094 {
1095     uint32_t *word = s->used_gsi_bitmap;
1096     int max_words = ALIGN(s->gsi_count, 32) / 32;
1097     int i, bit;
1098     bool retry = true;
1099
1100 again:
1101     /* Return the lowest unused GSI in the bitmap */
1102     for (i = 0; i < max_words; i++) {
1103         bit = ffs(~word[i]);
1104         if (!bit) {
1105             continue;
1106         }
1107
1108         return bit - 1 + i * 32;
1109     }
1110     if (!s->direct_msi && retry) {
1111         retry = false;
1112         kvm_flush_dynamic_msi_routes(s);
1113         goto again;
1114     }
1115     return -ENOSPC;
1116
1117 }
1118
1119 static KVMMSIRoute *kvm_lookup_msi_route(KVMState *s, MSIMessage msg)
1120 {
1121     unsigned int hash = kvm_hash_msi(msg.data);
1122     KVMMSIRoute *route;
1123
1124     QTAILQ_FOREACH(route, &s->msi_hashtab[hash], entry) {
1125         if (route->kroute.u.msi.address_lo == (uint32_t)msg.address &&
1126             route->kroute.u.msi.address_hi == (msg.address >> 32) &&
1127             route->kroute.u.msi.data == msg.data) {
1128             return route;
1129         }
1130     }
1131     return NULL;
1132 }
1133
1134 int kvm_irqchip_send_msi(KVMState *s, MSIMessage msg)
1135 {
1136     struct kvm_msi msi;
1137     KVMMSIRoute *route;
1138
1139     if (s->direct_msi) {
1140         msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1141         msi.address_hi = msg.address >> 32;
1142         msi.data = msg.data;
1143         msi.flags = 0;
1144         memset(msi.pad, 0, sizeof(msi.pad));
1145
1146         return kvm_vm_ioctl(s, KVM_SIGNAL_MSI, &msi);
1147     }
1148
1149     route = kvm_lookup_msi_route(s, msg);
1150     if (!route) {
1151         int virq;
1152
1153         virq = kvm_irqchip_get_virq(s);
1154         if (virq < 0) {
1155             return virq;
1156         }
1157
1158         route = g_malloc(sizeof(KVMMSIRoute));
1159         route->kroute.gsi = virq;
1160         route->kroute.type = KVM_IRQ_ROUTING_MSI;
1161         route->kroute.flags = 0;
1162         route->kroute.u.msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1163         route->kroute.u.msi.address_hi = msg.address >> 32;
1164         route->kroute.u.msi.data = msg.data;
1165
1166         kvm_add_routing_entry(s, &route->kroute);
1167
1168         QTAILQ_INSERT_TAIL(&s->msi_hashtab[kvm_hash_msi(msg.data)], route,
1169                            entry);
1170     }
1171
1172     assert(route->kroute.type == KVM_IRQ_ROUTING_MSI);
1173
1174     return kvm_set_irq(s, route->kroute.gsi, 1);
1175 }
1176
1177 int kvm_irqchip_add_msi_route(KVMState *s, MSIMessage msg)
1178 {
1179     struct kvm_irq_routing_entry kroute;
1180     int virq;
1181
1182     if (!kvm_gsi_routing_enabled()) {
1183         return -ENOSYS;
1184     }
1185
1186     virq = kvm_irqchip_get_virq(s);
1187     if (virq < 0) {
1188         return virq;
1189     }
1190
1191     kroute.gsi = virq;
1192     kroute.type = KVM_IRQ_ROUTING_MSI;
1193     kroute.flags = 0;
1194     kroute.u.msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1195     kroute.u.msi.address_hi = msg.address >> 32;
1196     kroute.u.msi.data = msg.data;
1197
1198     kvm_add_routing_entry(s, &kroute);
1199
1200     return virq;
1201 }
1202
1203 int kvm_irqchip_update_msi_route(KVMState *s, int virq, MSIMessage msg)
1204 {
1205     struct kvm_irq_routing_entry kroute;
1206
1207     if (!kvm_irqchip_in_kernel()) {
1208         return -ENOSYS;
1209     }
1210
1211     kroute.gsi = virq;
1212     kroute.type = KVM_IRQ_ROUTING_MSI;
1213     kroute.flags = 0;
1214     kroute.u.msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1215     kroute.u.msi.address_hi = msg.address >> 32;
1216     kroute.u.msi.data = msg.data;
1217
1218     return kvm_update_routing_entry(s, &kroute);
1219 }
1220
1221 static int kvm_irqchip_assign_irqfd(KVMState *s, int fd, int virq, bool assign)
1222 {
1223     struct kvm_irqfd irqfd = {
1224         .fd = fd,
1225         .gsi = virq,
1226         .flags = assign ? 0 : KVM_IRQFD_FLAG_DEASSIGN,
1227     };
1228
1229     if (!kvm_irqfds_enabled()) {
1230         return -ENOSYS;
1231     }
1232
1233     return kvm_vm_ioctl(s, KVM_IRQFD, &irqfd);
1234 }
1235
1236 #else /* !KVM_CAP_IRQ_ROUTING */
1237
1238 static void kvm_init_irq_routing(KVMState *s)
1239 {
1240 }
1241
1242 void kvm_irqchip_release_virq(KVMState *s, int virq)
1243 {
1244 }
1245
1246 int kvm_irqchip_send_msi(KVMState *s, MSIMessage msg)
1247 {
1248     abort();
1249 }
1250
1251 int kvm_irqchip_add_msi_route(KVMState *s, MSIMessage msg)
1252 {
1253     return -ENOSYS;
1254 }
1255
1256 static int kvm_irqchip_assign_irqfd(KVMState *s, int fd, int virq, bool assign)
1257 {
1258     abort();
1259 }
1260
1261 int kvm_irqchip_update_msi_route(KVMState *s, int virq, MSIMessage msg)
1262 {
1263     return -ENOSYS;
1264 }
1265 #endif /* !KVM_CAP_IRQ_ROUTING */
1266
1267 int kvm_irqchip_add_irqfd_notifier(KVMState *s, EventNotifier *n, int virq)
1268 {
1269     return kvm_irqchip_assign_irqfd(s, event_notifier_get_fd(n), virq, true);
1270 }
1271
1272 int kvm_irqchip_remove_irqfd_notifier(KVMState *s, EventNotifier *n, int virq)
1273 {
1274     return kvm_irqchip_assign_irqfd(s, event_notifier_get_fd(n), virq, false);
1275 }
1276
1277 static int kvm_irqchip_create(KVMState *s)
1278 {
1279     QemuOptsList *list = qemu_find_opts("machine");
1280     int ret;
1281
1282     if (QTAILQ_EMPTY(&list->head) ||
1283         !qemu_opt_get_bool(QTAILQ_FIRST(&list->head),
1284                            "kernel_irqchip", true) ||
1285         !kvm_check_extension(s, KVM_CAP_IRQCHIP)) {
1286         return 0;
1287     }
1288
1289     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_CREATE_IRQCHIP);
1290     if (ret < 0) {
1291         fprintf(stderr, "Create kernel irqchip failed\n");
1292         return ret;
1293     }
1294
1295     kvm_kernel_irqchip = true;
1296     /* If we have an in-kernel IRQ chip then we must have asynchronous
1297      * interrupt delivery (though the reverse is not necessarily true)
1298      */
1299     kvm_async_interrupts_allowed = true;
1300
1301     kvm_init_irq_routing(s);
1302
1303     return 0;
1304 }
1305
1306 static int kvm_max_vcpus(KVMState *s)
1307 {
1308     int ret;
1309
1310     /* Find number of supported CPUs using the recommended
1311      * procedure from the kernel API documentation to cope with
1312      * older kernels that may be missing capabilities.
1313      */
1314     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_MAX_VCPUS);
1315     if (ret) {
1316         return ret;
1317     }
1318     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_NR_VCPUS);
1319     if (ret) {
1320         return ret;
1321     }
1322
1323     return 4;
1324 }
1325
1326 int kvm_init(void)
1327 {
1328     static const char upgrade_note[] =
1329         "Please upgrade to at least kernel 2.6.29 or recent kvm-kmod\n"
1330         "(see http://sourceforge.net/projects/kvm).\n";
1331     KVMState *s;
1332     const KVMCapabilityInfo *missing_cap;
1333     int ret;
1334     int i;
1335     int max_vcpus;
1336
1337     s = g_malloc0(sizeof(KVMState));
1338
1339     /*
1340      * On systems where the kernel can support different base page
1341      * sizes, host page size may be different from TARGET_PAGE_SIZE,
1342      * even with KVM.  TARGET_PAGE_SIZE is assumed to be the minimum
1343      * page size for the system though.
1344      */
1345     assert(TARGET_PAGE_SIZE <= getpagesize());
1346
1347 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
1348     QTAILQ_INIT(&s->kvm_sw_breakpoints);
1349 #endif
1350     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
1351         s->slots[i].slot = i;
1352     }
1353     s->vmfd = -1;
1354     s->fd = qemu_open("/dev/kvm", O_RDWR);
1355     if (s->fd == -1) {
1356         fprintf(stderr, "Could not access KVM kernel module: %m\n");
1357         ret = -errno;
1358         goto err;
1359     }
1360
1361     ret = kvm_ioctl(s, KVM_GET_API_VERSION, 0);
1362     if (ret < KVM_API_VERSION) {
1363         if (ret > 0) {
1364             ret = -EINVAL;
1365         }
1366         fprintf(stderr, "kvm version too old\n");
1367         goto err;
1368     }
1369
1370     if (ret > KVM_API_VERSION) {
1371         ret = -EINVAL;
1372         fprintf(stderr, "kvm version not supported\n");
1373         goto err;
1374     }
1375
1376     max_vcpus = kvm_max_vcpus(s);
1377     if (smp_cpus > max_vcpus) {
1378         ret = -EINVAL;
1379         fprintf(stderr, "Number of SMP cpus requested (%d) exceeds max cpus "
1380                 "supported by KVM (%d)\n", smp_cpus, max_vcpus);
1381         goto err;
1382     }
1383
1384     s->vmfd = kvm_ioctl(s, KVM_CREATE_VM, 0);
1385     if (s->vmfd < 0) {
1386 #ifdef TARGET_S390X
1387         fprintf(stderr, "Please add the 'switch_amode' kernel parameter to "
1388                         "your host kernel command line\n");
1389 #endif
1390         ret = s->vmfd;
1391         goto err;
1392     }
1393
1394     missing_cap = kvm_check_extension_list(s, kvm_required_capabilites);
1395     if (!missing_cap) {
1396         missing_cap =
1397             kvm_check_extension_list(s, kvm_arch_required_capabilities);
1398     }
1399     if (missing_cap) {
1400         ret = -EINVAL;
1401         fprintf(stderr, "kvm does not support %s\n%s",
1402                 missing_cap->name, upgrade_note);
1403         goto err;
1404     }
1405
1406     s->coalesced_mmio = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_COALESCED_MMIO);
1407
1408     s->broken_set_mem_region = 1;
1409     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_JOIN_MEMORY_REGIONS_WORKS);
1410     if (ret > 0) {
1411         s->broken_set_mem_region = 0;
1412     }
1413
1414 #ifdef KVM_CAP_VCPU_EVENTS
1415     s->vcpu_events = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_VCPU_EVENTS);
1416 #endif
1417
1418     s->robust_singlestep =
1419         kvm_check_extension(s, KVM_CAP_X86_ROBUST_SINGLESTEP);
1420
1421 #ifdef KVM_CAP_DEBUGREGS
1422     s->debugregs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_DEBUGREGS);
1423 #endif
1424
1425 #ifdef KVM_CAP_XSAVE
1426     s->xsave = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XSAVE);
1427 #endif
1428
1429 #ifdef KVM_CAP_XCRS
1430     s->xcrs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XCRS);
1431 #endif
1432
1433 #ifdef KVM_CAP_PIT_STATE2
1434     s->pit_state2 = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_PIT_STATE2);
1435 #endif
1436
1437 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
1438     s->direct_msi = (kvm_check_extension(s, KVM_CAP_SIGNAL_MSI) > 0);
1439 #endif
1440
1441     s->intx_set_mask = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_PCI_2_3);
1442
1443     s->irq_set_ioctl = KVM_IRQ_LINE;
1444     if (kvm_check_extension(s, KVM_CAP_IRQ_INJECT_STATUS)) {
1445         s->irq_set_ioctl = KVM_IRQ_LINE_STATUS;
1446     }
1447
1448 #ifdef KVM_CAP_READONLY_MEM
1449     kvm_readonly_mem_allowed =
1450         (kvm_check_extension(s, KVM_CAP_READONLY_MEM) > 0);
1451 #endif
1452
1453     ret = kvm_arch_init(s);
1454     if (ret < 0) {
1455         goto err;
1456     }
1457
1458     ret = kvm_irqchip_create(s);
1459     if (ret < 0) {
1460         goto err;
1461     }
1462
1463     kvm_state = s;
1464     memory_listener_register(&kvm_memory_listener, &address_space_memory);
1465     memory_listener_register(&kvm_io_listener, &address_space_io);
1466
1467     s->many_ioeventfds = kvm_check_many_ioeventfds();
1468
1469     cpu_interrupt_handler = kvm_handle_interrupt;
1470
1471     return 0;
1472
1473 err:
1474     if (s->vmfd >= 0) {
1475         close(s->vmfd);
1476     }
1477     if (s->fd != -1) {
1478         close(s->fd);
1479     }
1480     g_free(s);
1481
1482     return ret;
1483 }
1484
1485 static void kvm_handle_io(uint16_t port, void *data, int direction, int size,
1486                           uint32_t count)
1487 {
1488     int i;
1489     uint8_t *ptr = data;
1490
1491     for (i = 0; i < count; i++) {
1492         if (direction == KVM_EXIT_IO_IN) {
1493             switch (size) {
1494             case 1:
1495                 stb_p(ptr, cpu_inb(port));
1496                 break;
1497             case 2:
1498                 stw_p(ptr, cpu_inw(port));
1499                 break;
1500             case 4:
1501                 stl_p(ptr, cpu_inl(port));
1502                 break;
1503             }
1504         } else {
1505             switch (size) {
1506             case 1:
1507                 cpu_outb(port, ldub_p(ptr));
1508                 break;
1509             case 2:
1510                 cpu_outw(port, lduw_p(ptr));
1511                 break;
1512             case 4:
1513                 cpu_outl(port, ldl_p(ptr));
1514                 break;
1515             }
1516         }
1517
1518         ptr += size;
1519     }
1520 }
1521
1522 static int kvm_handle_internal_error(CPUArchState *env, struct kvm_run *run)
1523 {
1524     CPUState *cpu = ENV_GET_CPU(env);
1525
1526     fprintf(stderr, "KVM internal error.");
1527     if (kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_INTERNAL_ERROR_DATA)) {
1528         int i;
1529
1530         fprintf(stderr, " Suberror: %d\n", run->internal.suberror);
1531         for (i = 0; i < run->internal.ndata; ++i) {
1532             fprintf(stderr, "extra data[%d]: %"PRIx64"\n",
1533                     i, (uint64_t)run->internal.data[i]);
1534         }
1535     } else {
1536         fprintf(stderr, "\n");
1537     }
1538     if (run->internal.suberror == KVM_INTERNAL_ERROR_EMULATION) {
1539         fprintf(stderr, "emulation failure\n");
1540         if (!kvm_arch_stop_on_emulation_error(cpu)) {
1541             cpu_dump_state(env, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
1542             return EXCP_INTERRUPT;
1543         }
1544     }
1545     /* FIXME: Should trigger a qmp message to let management know
1546      * something went wrong.
1547      */
1548     return -1;
1549 }
1550
1551 void kvm_flush_coalesced_mmio_buffer(void)
1552 {
1553     KVMState *s = kvm_state;
1554
1555     if (s->coalesced_flush_in_progress) {
1556         return;
1557     }
1558
1559     s->coalesced_flush_in_progress = true;
1560
1561     if (s->coalesced_mmio_ring) {
1562         struct kvm_coalesced_mmio_ring *ring = s->coalesced_mmio_ring;
1563         while (ring->first != ring->last) {
1564             struct kvm_coalesced_mmio *ent;
1565
1566             ent = &ring->coalesced_mmio[ring->first];
1567
1568             cpu_physical_memory_write(ent->phys_addr, ent->data, ent->len);
1569             smp_wmb();
1570             ring->first = (ring->first + 1) % KVM_COALESCED_MMIO_MAX;
1571         }
1572     }
1573
1574     s->coalesced_flush_in_progress = false;
1575 }
1576
1577 static void do_kvm_cpu_synchronize_state(void *arg)
1578 {
1579     CPUState *cpu = arg;
1580
1581     if (!cpu->kvm_vcpu_dirty) {
1582         kvm_arch_get_registers(cpu);
1583         cpu->kvm_vcpu_dirty = true;
1584     }
1585 }
1586
1587 void kvm_cpu_synchronize_state(CPUArchState *env)
1588 {
1589     CPUState *cpu = ENV_GET_CPU(env);
1590
1591     if (!cpu->kvm_vcpu_dirty) {
1592         run_on_cpu(cpu, do_kvm_cpu_synchronize_state, cpu);
1593     }
1594 }
1595
1596 void kvm_cpu_synchronize_post_reset(CPUState *cpu)
1597 {
1598     kvm_arch_put_registers(cpu, KVM_PUT_RESET_STATE);
1599     cpu->kvm_vcpu_dirty = false;
1600 }
1601
1602 void kvm_cpu_synchronize_post_init(CPUState *cpu)
1603 {
1604     kvm_arch_put_registers(cpu, KVM_PUT_FULL_STATE);
1605     cpu->kvm_vcpu_dirty = false;
1606 }
1607
1608 int kvm_cpu_exec(CPUArchState *env)
1609 {
1610     CPUState *cpu = ENV_GET_CPU(env);
1611     struct kvm_run *run = cpu->kvm_run;
1612     int ret, run_ret;
1613
1614     DPRINTF("kvm_cpu_exec()\n");
1615
1616     if (kvm_arch_process_async_events(cpu)) {
1617         cpu->exit_request = 0;
1618         return EXCP_HLT;
1619     }
1620
1621     do {
1622         if (cpu->kvm_vcpu_dirty) {
1623             kvm_arch_put_registers(cpu, KVM_PUT_RUNTIME_STATE);
1624             cpu->kvm_vcpu_dirty = false;
1625         }
1626
1627         kvm_arch_pre_run(cpu, run);
1628         if (cpu->exit_request) {
1629             DPRINTF("interrupt exit requested\n");
1630             /*
1631              * KVM requires us to reenter the kernel after IO exits to complete
1632              * instruction emulation. This self-signal will ensure that we
1633              * leave ASAP again.
1634              */
1635             qemu_cpu_kick_self();
1636         }
1637         qemu_mutex_unlock_iothread();
1638
1639         run_ret = kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_RUN, 0);
1640
1641         qemu_mutex_lock_iothread();
1642         kvm_arch_post_run(cpu, run);
1643
1644         if (run_ret < 0) {
1645             if (run_ret == -EINTR || run_ret == -EAGAIN) {
1646                 DPRINTF("io window exit\n");
1647                 ret = EXCP_INTERRUPT;
1648                 break;
1649             }
1650             fprintf(stderr, "error: kvm run failed %s\n",
1651                     strerror(-run_ret));
1652             abort();
1653         }
1654
1655         trace_kvm_run_exit(cpu->cpu_index, run->exit_reason);
1656         switch (run->exit_reason) {
1657         case KVM_EXIT_IO:
1658             DPRINTF("handle_io\n");
1659             kvm_handle_io(run->io.port,
1660                           (uint8_t *)run + run->io.data_offset,
1661                           run->io.direction,
1662                           run->io.size,
1663                           run->io.count);
1664             ret = 0;
1665             break;
1666         case KVM_EXIT_MMIO:
1667             DPRINTF("handle_mmio\n");
1668             cpu_physical_memory_rw(run->mmio.phys_addr,
1669                                    run->mmio.data,
1670                                    run->mmio.len,
1671                                    run->mmio.is_write);
1672             ret = 0;
1673             break;
1674         case KVM_EXIT_IRQ_WINDOW_OPEN:
1675             DPRINTF("irq_window_open\n");
1676             ret = EXCP_INTERRUPT;
1677             break;
1678         case KVM_EXIT_SHUTDOWN:
1679             DPRINTF("shutdown\n");
1680             qemu_system_reset_request();
1681             ret = EXCP_INTERRUPT;
1682             break;
1683         case KVM_EXIT_UNKNOWN:
1684             fprintf(stderr, "KVM: unknown exit, hardware reason %" PRIx64 "\n",
1685                     (uint64_t)run->hw.hardware_exit_reason);
1686             ret = -1;
1687             break;
1688         case KVM_EXIT_INTERNAL_ERROR:
1689             ret = kvm_handle_internal_error(env, run);
1690             break;
1691         default:
1692             DPRINTF("kvm_arch_handle_exit\n");
1693             ret = kvm_arch_handle_exit(cpu, run);
1694             break;
1695         }
1696     } while (ret == 0);
1697
1698     if (ret < 0) {
1699         cpu_dump_state(env, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
1700         vm_stop(RUN_STATE_INTERNAL_ERROR);
1701     }
1702
1703     cpu->exit_request = 0;
1704     return ret;
1705 }
1706
1707 int kvm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1708 {
1709     int ret;
1710     void *arg;
1711     va_list ap;
1712
1713     va_start(ap, type);
1714     arg = va_arg(ap, void *);
1715     va_end(ap);
1716
1717     trace_kvm_ioctl(type, arg);
1718     ret = ioctl(s->fd, type, arg);
1719     if (ret == -1) {
1720         ret = -errno;
1721     }
1722     return ret;
1723 }
1724
1725 int kvm_vm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1726 {
1727     int ret;
1728     void *arg;
1729     va_list ap;
1730
1731     va_start(ap, type);
1732     arg = va_arg(ap, void *);
1733     va_end(ap);
1734
1735     trace_kvm_vm_ioctl(type, arg);
1736     ret = ioctl(s->vmfd, type, arg);
1737     if (ret == -1) {
1738         ret = -errno;
1739     }
1740     return ret;
1741 }
1742
1743 int kvm_vcpu_ioctl(CPUState *cpu, int type, ...)
1744 {
1745     int ret;
1746     void *arg;
1747     va_list ap;
1748
1749     va_start(ap, type);
1750     arg = va_arg(ap, void *);
1751     va_end(ap);
1752
1753     trace_kvm_vcpu_ioctl(cpu->cpu_index, type, arg);
1754     ret = ioctl(cpu->kvm_fd, type, arg);
1755     if (ret == -1) {
1756         ret = -errno;
1757     }
1758     return ret;
1759 }
1760
1761 int kvm_has_sync_mmu(void)
1762 {
1763     return kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_SYNC_MMU);
1764 }
1765
1766 int kvm_has_vcpu_events(void)
1767 {
1768     return kvm_state->vcpu_events;
1769 }
1770
1771 int kvm_has_robust_singlestep(void)
1772 {
1773     return kvm_state->robust_singlestep;
1774 }
1775
1776 int kvm_has_debugregs(void)
1777 {
1778     return kvm_state->debugregs;
1779 }
1780
1781 int kvm_has_xsave(void)
1782 {
1783     return kvm_state->xsave;
1784 }
1785
1786 int kvm_has_xcrs(void)
1787 {
1788     return kvm_state->xcrs;
1789 }
1790
1791 int kvm_has_pit_state2(void)
1792 {
1793     return kvm_state->pit_state2;
1794 }
1795
1796 int kvm_has_many_ioeventfds(void)
1797 {
1798     if (!kvm_enabled()) {
1799         return 0;
1800     }
1801     return kvm_state->many_ioeventfds;
1802 }
1803
1804 int kvm_has_gsi_routing(void)
1805 {
1806 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
1807     return kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_IRQ_ROUTING);
1808 #else
1809     return false;
1810 #endif
1811 }
1812
1813 int kvm_has_intx_set_mask(void)
1814 {
1815     return kvm_state->intx_set_mask;
1816 }
1817
1818 void *kvm_ram_alloc(ram_addr_t size)
1819 {
1820 #ifdef TARGET_S390X
1821     void *mem;
1822
1823     mem = kvm_arch_ram_alloc(size);
1824     if (mem) {
1825         return mem;
1826     }
1827 #endif
1828     return qemu_anon_ram_alloc(size);
1829 }
1830
1831 void kvm_setup_guest_memory(void *start, size_t size)
1832 {
1833 #ifdef CONFIG_VALGRIND_H
1834     VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED(start, size);
1835 #endif
1836     if (!kvm_has_sync_mmu()) {
1837         int ret = qemu_madvise(start, size, QEMU_MADV_DONTFORK);
1838
1839         if (ret) {
1840             perror("qemu_madvise");
1841             fprintf(stderr,
1842                     "Need MADV_DONTFORK in absence of synchronous KVM MMU\n");
1843             exit(1);
1844         }
1845     }
1846 }
1847
1848 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
1849 struct kvm_sw_breakpoint *kvm_find_sw_breakpoint(CPUState *cpu,
1850                                                  target_ulong pc)
1851 {
1852     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1853
1854     QTAILQ_FOREACH(bp, &cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, entry) {
1855         if (bp->pc == pc) {
1856             return bp;
1857         }
1858     }
1859     return NULL;
1860 }
1861
1862 int kvm_sw_breakpoints_active(CPUState *cpu)
1863 {
1864     return !QTAILQ_EMPTY(&cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints);
1865 }
1866
1867 struct kvm_set_guest_debug_data {
1868     struct kvm_guest_debug dbg;
1869     CPUState *cpu;
1870     int err;
1871 };
1872
1873 static void kvm_invoke_set_guest_debug(void *data)
1874 {
1875     struct kvm_set_guest_debug_data *dbg_data = data;
1876
1877     dbg_data->err = kvm_vcpu_ioctl(dbg_data->cpu, KVM_SET_GUEST_DEBUG,
1878                                    &dbg_data->dbg);
1879 }
1880
1881 int kvm_update_guest_debug(CPUArchState *env, unsigned long reinject_trap)
1882 {
1883     CPUState *cpu = ENV_GET_CPU(env);
1884     struct kvm_set_guest_debug_data data;
1885
1886     data.dbg.control = reinject_trap;
1887
1888     if (env->singlestep_enabled) {
1889         data.dbg.control |= KVM_GUESTDBG_ENABLE | KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP;
1890     }
1891     kvm_arch_update_guest_debug(cpu, &data.dbg);
1892     data.cpu = cpu;
1893
1894     run_on_cpu(cpu, kvm_invoke_set_guest_debug, &data);
1895     return data.err;
1896 }
1897
1898 int kvm_insert_breakpoint(CPUArchState *current_env, target_ulong addr,
1899                           target_ulong len, int type)
1900 {
1901     CPUState *current_cpu = ENV_GET_CPU(current_env);
1902     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1903     CPUArchState *env;
1904     int err;
1905
1906     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1907         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_cpu, addr);
1908         if (bp) {
1909             bp->use_count++;
1910             return 0;
1911         }
1912
1913         bp = g_malloc(sizeof(struct kvm_sw_breakpoint));
1914         if (!bp) {
1915             return -ENOMEM;
1916         }
1917
1918         bp->pc = addr;
1919         bp->use_count = 1;
1920         err = kvm_arch_insert_sw_breakpoint(current_cpu, bp);
1921         if (err) {
1922             g_free(bp);
1923             return err;
1924         }
1925
1926         QTAILQ_INSERT_HEAD(&current_cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints,
1927                           bp, entry);
1928     } else {
1929         err = kvm_arch_insert_hw_breakpoint(addr, len, type);
1930         if (err) {
1931             return err;
1932         }
1933     }
1934
1935     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1936         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1937         if (err) {
1938             return err;
1939         }
1940     }
1941     return 0;
1942 }
1943
1944 int kvm_remove_breakpoint(CPUArchState *current_env, target_ulong addr,
1945                           target_ulong len, int type)
1946 {
1947     CPUState *current_cpu = ENV_GET_CPU(current_env);
1948     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1949     CPUArchState *env;
1950     int err;
1951
1952     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1953         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_cpu, addr);
1954         if (!bp) {
1955             return -ENOENT;
1956         }
1957
1958         if (bp->use_count > 1) {
1959             bp->use_count--;
1960             return 0;
1961         }
1962
1963         err = kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_cpu, bp);
1964         if (err) {
1965             return err;
1966         }
1967
1968         QTAILQ_REMOVE(&current_cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
1969         g_free(bp);
1970     } else {
1971         err = kvm_arch_remove_hw_breakpoint(addr, len, type);
1972         if (err) {
1973             return err;
1974         }
1975     }
1976
1977     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1978         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1979         if (err) {
1980             return err;
1981         }
1982     }
1983     return 0;
1984 }
1985
1986 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUArchState *current_env)
1987 {
1988     CPUState *current_cpu = ENV_GET_CPU(current_env);
1989     struct kvm_sw_breakpoint *bp, *next;
1990     KVMState *s = current_cpu->kvm_state;
1991     CPUArchState *env;
1992     CPUState *cpu;
1993
1994     QTAILQ_FOREACH_SAFE(bp, &s->kvm_sw_breakpoints, entry, next) {
1995         if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_cpu, bp) != 0) {
1996             /* Try harder to find a CPU that currently sees the breakpoint. */
1997             for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1998                 cpu = ENV_GET_CPU(env);
1999                 if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(cpu, bp) == 0) {
2000                     break;
2001                 }
2002             }
2003         }
2004         QTAILQ_REMOVE(&s->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
2005         g_free(bp);
2006     }
2007     kvm_arch_remove_all_hw_breakpoints();
2008
2009     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
2010         kvm_update_guest_debug(env, 0);
2011     }
2012 }
2013
2014 #else /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
2015
2016 int kvm_update_guest_debug(CPUArchState *env, unsigned long reinject_trap)
2017 {
2018     return -EINVAL;
2019 }
2020
2021 int kvm_insert_breakpoint(CPUArchState *current_env, target_ulong addr,
2022                           target_ulong len, int type)
2023 {
2024     return -EINVAL;
2025 }
2026
2027 int kvm_remove_breakpoint(CPUArchState *current_env, target_ulong addr,
2028                           target_ulong len, int type)
2029 {
2030     return -EINVAL;
2031 }
2032
2033 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUArchState *current_env)
2034 {
2035 }
2036 #endif /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
2037
2038 int kvm_set_signal_mask(CPUArchState *env, const sigset_t *sigset)
2039 {
2040     CPUState *cpu = ENV_GET_CPU(env);
2041     struct kvm_signal_mask *sigmask;
2042     int r;
2043
2044     if (!sigset) {
2045         return kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_SET_SIGNAL_MASK, NULL);
2046     }
2047
2048     sigmask = g_malloc(sizeof(*sigmask) + sizeof(*sigset));
2049
2050     sigmask->len = 8;
2051     memcpy(sigmask->sigset, sigset, sizeof(*sigset));
2052     r = kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_SET_SIGNAL_MASK, sigmask);
2053     g_free(sigmask);
2054
2055     return r;
2056 }
2057 int kvm_on_sigbus_vcpu(CPUState *cpu, int code, void *addr)
2058 {
2059     return kvm_arch_on_sigbus_vcpu(cpu, code, addr);
2060 }
2061
2062 int kvm_on_sigbus(int code, void *addr)
2063 {
2064     return kvm_arch_on_sigbus(code, addr);
2065 }