cpus.c

   1 /*
   2  * QEMU System Emulator
   3  *
   4  * Copyright (c) 2003-2008 Fabrice Bellard
   5  *
   6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
   7  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
   8  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
   9  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
  10  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
  11  * furnished to do so, subject to the following conditions:
  12  *
  13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  14  * all copies or substantial portions of the Software.
  15  *
  16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
  19  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  20  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  21  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
  22  * THE SOFTWARE.
  23  */
  24
  25 /* Needed early for CONFIG_BSD etc. */
  26 #include "config-host.h"
  27
  28 #include "monitor.h"
  29 #include "sysemu.h"
  30 #include "gdbstub.h"
  31 #include "dma.h"
  32 #include "kvm.h"
  33 #include "qmp-commands.h"
  34
  35 #include "qemu-thread.h"
  36 #include "cpus.h"
  37 #include "qtest.h"
  38 #include "main-loop.h"
  39
  40 #ifndef _WIN32
  41 #include "compatfd.h"
  42 #endif
  43
  44 #ifdef CONFIG_LINUX
  45
  46 #include <sys/prctl.h>
  47
  48 #ifndef PR_MCE_KILL
  49 #define PR_MCE_KILL 33
  50 #endif
  51
  52 #ifndef PR_MCE_KILL_SET
  53 #define PR_MCE_KILL_SET 1
  54 #endif
  55
  56 #ifndef PR_MCE_KILL_EARLY
  57 #define PR_MCE_KILL_EARLY 1
  58 #endif
  59
  60 #endif /* CONFIG_LINUX */
  61
  62 static CPUArchState *next_cpu;
  63
  64 static bool cpu_thread_is_idle(CPUArchState *env)
  65 {
  66     if (env->stop || env->queued_work_first) {
  67         return false;
  68     }
  69     if (env->stopped || !runstate_is_running()) {
  70         return true;
  71     }
  72     if (!env->halted || qemu_cpu_has_work(env) || kvm_irqchip_in_kernel()) {
  73         return false;
  74     }
  75     return true;
  76 }
  77
  78 static bool all_cpu_threads_idle(void)
  79 {
  80     CPUArchState *env;
  81
  82     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
  83         if (!cpu_thread_is_idle(env)) {
  84             return false;
  85         }
  86     }
  87     return true;
  88 }
  89
  90 /***********************************************************/
  91 /* guest cycle counter */
  92
  93 /* Conversion factor from emulated instructions to virtual clock ticks.  */
  94 static int icount_time_shift;
  95 /* Arbitrarily pick 1MIPS as the minimum allowable speed.  */
  96 #define MAX_ICOUNT_SHIFT 10
  97 /* Compensate for varying guest execution speed.  */
  98 static int64_t qemu_icount_bias;
  99 static QEMUTimer *icount_rt_timer;
 100 static QEMUTimer *icount_vm_timer;
 101 static QEMUTimer *icount_warp_timer;
 102 static int64_t vm_clock_warp_start;
 103 static int64_t qemu_icount;
 104
 105 typedef struct TimersState {
 106     int64_t cpu_ticks_prev;
 107     int64_t cpu_ticks_offset;
 108     int64_t cpu_clock_offset;
 109     int32_t cpu_ticks_enabled;
 110     int64_t dummy;
 111 } TimersState;
 112
 113 TimersState timers_state;
 114
 115 /* Return the virtual CPU time, based on the instruction counter.  */
 116 int64_t cpu_get_icount(void)
 117 {
 118     int64_t icount;
 119     CPUArchState *env = cpu_single_env;
 120
 121     icount = qemu_icount;
 122     if (env) {
 123         if (!can_do_io(env)) {
 124             fprintf(stderr, "Bad clock read\n");
 125         }
 126         icount -= (env->icount_decr.u16.low + env->icount_extra);
 127     }
 128     return qemu_icount_bias + (icount << icount_time_shift);
 129 }
 130
 131 /* return the host CPU cycle counter and handle stop/restart */
 132 int64_t cpu_get_ticks(void)
 133 {
 134     if (use_icount) {
 135         return cpu_get_icount();
 136     }
 137     if (!timers_state.cpu_ticks_enabled) {
 138         return timers_state.cpu_ticks_offset;
 139     } else {
 140         int64_t ticks;
 141         ticks = cpu_get_real_ticks();
 142         if (timers_state.cpu_ticks_prev > ticks) {
 143             /* Note: non increasing ticks may happen if the host uses
 144                software suspend */
 145             timers_state.cpu_ticks_offset += timers_state.cpu_ticks_prev - ticks;
 146         }
 147         timers_state.cpu_ticks_prev = ticks;
 148         return ticks + timers_state.cpu_ticks_offset;
 149     }
 150 }
 151
 152 /* return the host CPU monotonic timer and handle stop/restart */
 153 int64_t cpu_get_clock(void)
 154 {
 155     int64_t ti;
 156     if (!timers_state.cpu_ticks_enabled) {
 157         return timers_state.cpu_clock_offset;
 158     } else {
 159         ti = get_clock();
 160         return ti + timers_state.cpu_clock_offset;
 161     }
 162 }
 163
 164 /* enable cpu_get_ticks() */
 165 void cpu_enable_ticks(void)
 166 {
 167     if (!timers_state.cpu_ticks_enabled) {
 168         timers_state.cpu_ticks_offset -= cpu_get_real_ticks();
 169         timers_state.cpu_clock_offset -= get_clock();
 170         timers_state.cpu_ticks_enabled = 1;
 171     }
 172 }
 173
 174 /* disable cpu_get_ticks() : the clock is stopped. You must not call
 175    cpu_get_ticks() after that.  */
 176 void cpu_disable_ticks(void)
 177 {
 178     if (timers_state.cpu_ticks_enabled) {
 179         timers_state.cpu_ticks_offset = cpu_get_ticks();
 180         timers_state.cpu_clock_offset = cpu_get_clock();
 181         timers_state.cpu_ticks_enabled = 0;
 182     }
 183 }
 184
 185 /* Correlation between real and virtual time is always going to be
 186    fairly approximate, so ignore small variation.
 187    When the guest is idle real and virtual time will be aligned in
 188    the IO wait loop.  */
 189 #define ICOUNT_WOBBLE (get_ticks_per_sec() / 10)
 190
 191 static void icount_adjust(void)
 192 {
 193     int64_t cur_time;
 194     int64_t cur_icount;
 195     int64_t delta;
 196     static int64_t last_delta;
 197     /* If the VM is not running, then do nothing.  */
 198     if (!runstate_is_running()) {
 199         return;
 200     }
 201     cur_time = cpu_get_clock();
 202     cur_icount = qemu_get_clock_ns(vm_clock);
 203     delta = cur_icount - cur_time;
 204     /* FIXME: This is a very crude algorithm, somewhat prone to oscillation.  */
 205     if (delta > 0
 206         && last_delta + ICOUNT_WOBBLE < delta * 2
 207         && icount_time_shift > 0) {
 208         /* The guest is getting too far ahead.  Slow time down.  */
 209         icount_time_shift--;
 210     }
 211     if (delta < 0
 212         && last_delta - ICOUNT_WOBBLE > delta * 2
 213         && icount_time_shift < MAX_ICOUNT_SHIFT) {
 214         /* The guest is getting too far behind.  Speed time up.  */
 215         icount_time_shift++;
 216     }
 217     last_delta = delta;
 218     qemu_icount_bias = cur_icount - (qemu_icount << icount_time_shift);
 219 }
 220
 221 static void icount_adjust_rt(void *opaque)
 222 {
 223     qemu_mod_timer(icount_rt_timer,
 224                    qemu_get_clock_ms(rt_clock) + 1000);
 225     icount_adjust();
 226 }
 227
 228 static void icount_adjust_vm(void *opaque)
 229 {
 230     qemu_mod_timer(icount_vm_timer,
 231                    qemu_get_clock_ns(vm_clock) + get_ticks_per_sec() / 10);
 232     icount_adjust();
 233 }
 234
 235 static int64_t qemu_icount_round(int64_t count)
 236 {
 237     return (count + (1 << icount_time_shift) - 1) >> icount_time_shift;
 238 }
 239
 240 static void icount_warp_rt(void *opaque)
 241 {
 242     if (vm_clock_warp_start == -1) {
 243         return;
 244     }
 245
 246     if (runstate_is_running()) {
 247         int64_t clock = qemu_get_clock_ns(rt_clock);
 248         int64_t warp_delta = clock - vm_clock_warp_start;
 249         if (use_icount == 1) {
 250             qemu_icount_bias += warp_delta;
 251         } else {
 252             /*
 253              * In adaptive mode, do not let the vm_clock run too
 254              * far ahead of real time.
 255              */
 256             int64_t cur_time = cpu_get_clock();
 257             int64_t cur_icount = qemu_get_clock_ns(vm_clock);
 258             int64_t delta = cur_time - cur_icount;
 259             qemu_icount_bias += MIN(warp_delta, delta);
 260         }
 261         if (qemu_clock_expired(vm_clock)) {
 262             qemu_notify_event();
 263         }
 264     }
 265     vm_clock_warp_start = -1;
 266 }
 267
 268 void qtest_clock_warp(int64_t dest)
 269 {
 270     int64_t clock = qemu_get_clock_ns(vm_clock);
 271     assert(qtest_enabled());
 272     while (clock < dest) {
 273         int64_t deadline = qemu_clock_deadline(vm_clock);
 274         int64_t warp = MIN(dest - clock, deadline);
 275         qemu_icount_bias += warp;
 276         qemu_run_timers(vm_clock);
 277         clock = qemu_get_clock_ns(vm_clock);
 278     }
 279     qemu_notify_event();
 280 }
 281
 282 void qemu_clock_warp(QEMUClock *clock)
 283 {
 284     int64_t deadline;
 285
 286     /*
 287      * There are too many global variables to make the "warp" behavior
 288      * applicable to other clocks.  But a clock argument removes the
 289      * need for if statements all over the place.
 290      */
 291     if (clock != vm_clock || !use_icount) {
 292         return;
 293     }
 294
 295     /*
 296      * If the CPUs have been sleeping, advance the vm_clock timer now.  This
 297      * ensures that the deadline for the timer is computed correctly below.
 298      * This also makes sure that the insn counter is synchronized before the
 299      * CPU starts running, in case the CPU is woken by an event other than
 300      * the earliest vm_clock timer.
 301      */
 302     icount_warp_rt(NULL);
 303     if (!all_cpu_threads_idle() || !qemu_clock_has_timers(vm_clock)) {
 304         qemu_del_timer(icount_warp_timer);
 305         return;
 306     }
 307
 308     if (qtest_enabled()) {
 309         /* When testing, qtest commands advance icount.  */
 310         return;
 311     }
 312
 313     vm_clock_warp_start = qemu_get_clock_ns(rt_clock);
 314     deadline = qemu_clock_deadline(vm_clock);
 315     if (deadline > 0) {
 316         /*
 317          * Ensure the vm_clock proceeds even when the virtual CPU goes to
 318          * sleep.  Otherwise, the CPU might be waiting for a future timer
 319          * interrupt to wake it up, but the interrupt never comes because
 320          * the vCPU isn't running any insns and thus doesn't advance the
 321          * vm_clock.
 322          *
 323          * An extreme solution for this problem would be to never let VCPUs
 324          * sleep in icount mode if there is a pending vm_clock timer; rather
 325          * time could just advance to the next vm_clock event.  Instead, we
 326          * do stop VCPUs and only advance vm_clock after some "real" time,
 327          * (related to the time left until the next event) has passed.  This
 328          * rt_clock timer will do this.  This avoids that the warps are too
 329          * visible externally---for example, you will not be sending network
 330          * packets continuously instead of every 100ms.
 331          */
 332         qemu_mod_timer(icount_warp_timer, vm_clock_warp_start + deadline);
 333     } else {
 334         qemu_notify_event();
 335     }
 336 }
 337
 338 static const VMStateDescription vmstate_timers = {
 339     .name = "timer",
 340     .version_id = 2,
 341     .minimum_version_id = 1,
 342     .minimum_version_id_old = 1,
 343     .fields      = (VMStateField[]) {
 344         VMSTATE_INT64(cpu_ticks_offset, TimersState),
 345         VMSTATE_INT64(dummy, TimersState),
 346         VMSTATE_INT64_V(cpu_clock_offset, TimersState, 2),
 347         VMSTATE_END_OF_LIST()
 348     }
 349 };
 350
 351 void configure_icount(const char *option)
 352 {
 353     vmstate_register(NULL, 0, &vmstate_timers, &timers_state);
 354     if (!option) {
 355         return;
 356     }
 357
 358     icount_warp_timer = qemu_new_timer_ns(rt_clock, icount_warp_rt, NULL);
 359     if (strcmp(option, "auto") != 0) {
 360         icount_time_shift = strtol(option, NULL, 0);
 361         use_icount = 1;
 362         return;
 363     }
 364
 365     use_icount = 2;
 366
 367     /* 125MIPS seems a reasonable initial guess at the guest speed.
 368        It will be corrected fairly quickly anyway.  */
 369     icount_time_shift = 3;
 370
 371     /* Have both realtime and virtual time triggers for speed adjustment.
 372        The realtime trigger catches emulated time passing too slowly,
 373        the virtual time trigger catches emulated time passing too fast.
 374        Realtime triggers occur even when idle, so use them less frequently
 375        than VM triggers.  */
 376     icount_rt_timer = qemu_new_timer_ms(rt_clock, icount_adjust_rt, NULL);
 377     qemu_mod_timer(icount_rt_timer,
 378                    qemu_get_clock_ms(rt_clock) + 1000);
 379     icount_vm_timer = qemu_new_timer_ns(vm_clock, icount_adjust_vm, NULL);
 380     qemu_mod_timer(icount_vm_timer,
 381                    qemu_get_clock_ns(vm_clock) + get_ticks_per_sec() / 10);
 382 }
 383
 384 /***********************************************************/
 385 void hw_error(const char *fmt, ...)
 386 {
 387     va_list ap;
 388     CPUArchState *env;
 389
 390     va_start(ap, fmt);
 391     fprintf(stderr, "qemu: hardware error: ");
 392     vfprintf(stderr, fmt, ap);
 393     fprintf(stderr, "\n");
 394     for(env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
 395         fprintf(stderr, "CPU #%d:\n", env->cpu_index);
 396 #ifdef TARGET_I386
 397         cpu_dump_state(env, stderr, fprintf, X86_DUMP_FPU);
 398 #else
 399         cpu_dump_state(env, stderr, fprintf, 0);
 400 #endif
 401     }
 402     va_end(ap);
 403     abort();
 404 }
 405
 406 void cpu_synchronize_all_states(void)
 407 {
 408     CPUArchState *cpu;
 409
 410     for (cpu = first_cpu; cpu; cpu = cpu->next_cpu) {
 411         cpu_synchronize_state(cpu);
 412     }
 413 }
 414
 415 void cpu_synchronize_all_post_reset(void)
 416 {
 417     CPUArchState *cpu;
 418
 419     for (cpu = first_cpu; cpu; cpu = cpu->next_cpu) {
 420         cpu_synchronize_post_reset(cpu);
 421     }
 422 }
 423
 424 void cpu_synchronize_all_post_init(void)
 425 {
 426     CPUArchState *cpu;
 427
 428     for (cpu = first_cpu; cpu; cpu = cpu->next_cpu) {
 429         cpu_synchronize_post_init(cpu);
 430     }
 431 }
 432
 433 int cpu_is_stopped(CPUArchState *env)
 434 {
 435     return !runstate_is_running() || env->stopped;
 436 }
 437
 438 static void do_vm_stop(RunState state)
 439 {
 440     if (runstate_is_running()) {
 441         cpu_disable_ticks();
 442         pause_all_vcpus();
 443         runstate_set(state);
 444         vm_state_notify(0, state);
 445         bdrv_drain_all();
 446         bdrv_flush_all();
 447         monitor_protocol_event(QEVENT_STOP, NULL);
 448     }
 449 }
 450
 451 static int cpu_can_run(CPUArchState *env)
 452 {
 453     if (env->stop) {
 454         return 0;
 455     }
 456     if (env->stopped || !runstate_is_running()) {
 457         return 0;
 458     }
 459     return 1;
 460 }
 461
 462 static void cpu_handle_guest_debug(CPUArchState *env)
 463 {
 464     gdb_set_stop_cpu(env);
 465     qemu_system_debug_request();
 466     env->stopped = 1;
 467 }
 468
 469 static void cpu_signal(int sig)
 470 {
 471     if (cpu_single_env) {
 472         cpu_exit(cpu_single_env);
 473     }
 474     exit_request = 1;
 475 }
 476
 477 #ifdef CONFIG_LINUX
 478 static void sigbus_reraise(void)
 479 {
 480     sigset_t set;
 481     struct sigaction action;
 482
 483     memset(&action, 0, sizeof(action));
 484     action.sa_handler = SIG_DFL;
 485     if (!sigaction(SIGBUS, &action, NULL)) {
 486         raise(SIGBUS);
 487         sigemptyset(&set);
 488         sigaddset(&set, SIGBUS);
 489         sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);
 490     }
 491     perror("Failed to re-raise SIGBUS!\n");
 492     abort();
 493 }
 494
 495 static void sigbus_handler(int n, struct qemu_signalfd_siginfo *siginfo,
 496                            void *ctx)
 497 {
 498     if (kvm_on_sigbus(siginfo->ssi_code,
 499                       (void *)(intptr_t)siginfo->ssi_addr)) {
 500         sigbus_reraise();
 501     }
 502 }
 503
 504 static void qemu_init_sigbus(void)
 505 {
 506     struct sigaction action;
 507
 508     memset(&action, 0, sizeof(action));
 509     action.sa_flags = SA_SIGINFO;
 510     action.sa_sigaction = (void (*)(int, siginfo_t*, void*))sigbus_handler;
 511     sigaction(SIGBUS, &action, NULL);
 512
 513     prctl(PR_MCE_KILL, PR_MCE_KILL_SET, PR_MCE_KILL_EARLY, 0, 0);
 514 }
 515
 516 static void qemu_kvm_eat_signals(CPUArchState *env)
 517 {
 518     struct timespec ts = { 0, 0 };
 519     siginfo_t siginfo;
 520     sigset_t waitset;
 521     sigset_t chkset;
 522     int r;
 523
 524     sigemptyset(&waitset);
 525     sigaddset(&waitset, SIG_IPI);
 526     sigaddset(&waitset, SIGBUS);
 527
 528     do {
 529         r = sigtimedwait(&waitset, &siginfo, &ts);
 530         if (r == -1 && !(errno == EAGAIN || errno == EINTR)) {
 531             perror("sigtimedwait");
 532             exit(1);
 533         }
 534
 535         switch (r) {
 536         case SIGBUS:
 537             if (kvm_on_sigbus_vcpu(env, siginfo.si_code, siginfo.si_addr)) {
 538                 sigbus_reraise();
 539             }
 540             break;
 541         default:
 542             break;
 543         }
 544
 545         r = sigpending(&chkset);
 546         if (r == -1) {
 547             perror("sigpending");
 548             exit(1);
 549         }
 550     } while (sigismember(&chkset, SIG_IPI) || sigismember(&chkset, SIGBUS));
 551 }
 552
 553 #else /* !CONFIG_LINUX */
 554
 555 static void qemu_init_sigbus(void)
 556 {
 557 }
 558
 559 static void qemu_kvm_eat_signals(CPUArchState *env)
 560 {
 561 }
 562 #endif /* !CONFIG_LINUX */
 563
 564 #ifndef _WIN32
 565 static void dummy_signal(int sig)
 566 {
 567 }
 568
 569 static void qemu_kvm_init_cpu_signals(CPUArchState *env)
 570 {
 571     int r;
 572     sigset_t set;
 573     struct sigaction sigact;
 574
 575     memset(&sigact, 0, sizeof(sigact));
 576     sigact.sa_handler = dummy_signal;
 577     sigaction(SIG_IPI, &sigact, NULL);
 578
 579     pthread_sigmask(SIG_BLOCK, NULL, &set);
 580     sigdelset(&set, SIG_IPI);
 581     sigdelset(&set, SIGBUS);
 582     r = kvm_set_signal_mask(env, &set);
 583     if (r) {
 584         fprintf(stderr, "kvm_set_signal_mask: %s\n", strerror(-r));
 585         exit(1);
 586     }
 587 }
 588
 589 static void qemu_tcg_init_cpu_signals(void)
 590 {
 591     sigset_t set;
 592     struct sigaction sigact;
 593
 594     memset(&sigact, 0, sizeof(sigact));
 595     sigact.sa_handler = cpu_signal;
 596     sigaction(SIG_IPI, &sigact, NULL);
 597
 598     sigemptyset(&set);
 599     sigaddset(&set, SIG_IPI);
 600     pthread_sigmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);
 601 }
 602
 603 #else /* _WIN32 */
 604 static void qemu_kvm_init_cpu_signals(CPUArchState *env)
 605 {
 606     abort();
 607 }
 608
 609 static void qemu_tcg_init_cpu_signals(void)
 610 {
 611 }
 612 #endif /* _WIN32 */
 613
 614 QemuMutex qemu_global_mutex;
 615 static QemuCond qemu_io_proceeded_cond;
 616 static bool iothread_requesting_mutex;
 617
 618 static QemuThread io_thread;
 619
 620 static QemuThread *tcg_cpu_thread;
 621 static QemuCond *tcg_halt_cond;
 622
 623 /* cpu creation */
 624 static QemuCond qemu_cpu_cond;
 625 /* system init */
 626 static QemuCond qemu_pause_cond;
 627 static QemuCond qemu_work_cond;
 628
 629 void qemu_init_cpu_loop(void)
 630 {
 631     qemu_init_sigbus();
 632     qemu_cond_init(&qemu_cpu_cond);
 633     qemu_cond_init(&qemu_pause_cond);
 634     qemu_cond_init(&qemu_work_cond);
 635     qemu_cond_init(&qemu_io_proceeded_cond);
 636     qemu_mutex_init(&qemu_global_mutex);
 637
 638     qemu_thread_get_self(&io_thread);
 639 }
 640
 641 void run_on_cpu(CPUArchState *env, void (*func)(void *data), void *data)
 642 {
 643     struct qemu_work_item wi;
 644
 645     if (qemu_cpu_is_self(env)) {
 646         func(data);
 647         return;
 648     }
 649
 650     wi.func = func;
 651     wi.data = data;
 652     if (!env->queued_work_first) {
 653         env->queued_work_first = &wi;
 654     } else {
 655         env->queued_work_last->next = &wi;
 656     }
 657     env->queued_work_last = &wi;
 658     wi.next = NULL;
 659     wi.done = false;
 660
 661     qemu_cpu_kick(env);
 662     while (!wi.done) {
 663         CPUArchState *self_env = cpu_single_env;
 664
 665         qemu_cond_wait(&qemu_work_cond, &qemu_global_mutex);
 666         cpu_single_env = self_env;
 667     }
 668 }
 669
 670 static void flush_queued_work(CPUArchState *env)
 671 {
 672     struct qemu_work_item *wi;
 673
 674     if (!env->queued_work_first) {
 675         return;
 676     }
 677
 678     while ((wi = env->queued_work_first)) {
 679         env->queued_work_first = wi->next;
 680         wi->func(wi->data);
 681         wi->done = true;
 682     }
 683     env->queued_work_last = NULL;
 684     qemu_cond_broadcast(&qemu_work_cond);
 685 }
 686
 687 static void qemu_wait_io_event_common(CPUArchState *env)
 688 {
 689     if (env->stop) {
 690         env->stop = 0;
 691         env->stopped = 1;
 692         qemu_cond_signal(&qemu_pause_cond);
 693     }
 694     flush_queued_work(env);
 695     env->thread_kicked = false;
 696 }
 697
 698 static void qemu_tcg_wait_io_event(void)
 699 {
 700     CPUArchState *env;
 701
 702     while (all_cpu_threads_idle()) {
 703        /* Start accounting real time to the virtual clock if the CPUs
 704           are idle.  */
 705         qemu_clock_warp(vm_clock);
 706         qemu_cond_wait(tcg_halt_cond, &qemu_global_mutex);
 707     }
 708
 709     while (iothread_requesting_mutex) {
 710         qemu_cond_wait(&qemu_io_proceeded_cond, &qemu_global_mutex);
 711     }
 712
 713     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
 714         qemu_wait_io_event_common(env);
 715     }
 716 }
 717
 718 static void qemu_kvm_wait_io_event(CPUArchState *env)
 719 {
 720     while (cpu_thread_is_idle(env)) {
 721         qemu_cond_wait(env->halt_cond, &qemu_global_mutex);
 722     }
 723
 724     qemu_kvm_eat_signals(env);
 725     qemu_wait_io_event_common(env);
 726 }
 727
 728 static void *qemu_kvm_cpu_thread_fn(void *arg)
 729 {
 730     CPUArchState *env = arg;
 731     int r;
 732
 733     qemu_mutex_lock(&qemu_global_mutex);
 734     qemu_thread_get_self(env->thread);
 735     env->thread_id = qemu_get_thread_id();
 736     cpu_single_env = env;
 737
 738     r = kvm_init_vcpu(env);
 739     if (r < 0) {
 740         fprintf(stderr, "kvm_init_vcpu failed: %s\n", strerror(-r));
 741         exit(1);
 742     }
 743
 744     qemu_kvm_init_cpu_signals(env);
 745
 746     /* signal CPU creation */
 747     env->created = 1;
 748     qemu_cond_signal(&qemu_cpu_cond);
 749
 750     while (1) {
 751         if (cpu_can_run(env)) {
 752             r = kvm_cpu_exec(env);
 753             if (r == EXCP_DEBUG) {
 754                 cpu_handle_guest_debug(env);
 755             }
 756         }
 757         qemu_kvm_wait_io_event(env);
 758     }
 759
 760     return NULL;
 761 }
 762
 763 static void *qemu_dummy_cpu_thread_fn(void *arg)
 764 {
 765 #ifdef _WIN32
 766     fprintf(stderr, "qtest is not supported under Windows\n");
 767     exit(1);
 768 #else
 769     CPUArchState *env = arg;
 770     sigset_t waitset;
 771     int r;
 772
 773     qemu_mutex_lock_iothread();
 774     qemu_thread_get_self(env->thread);
 775     env->thread_id = qemu_get_thread_id();
 776
 777     sigemptyset(&waitset);
 778     sigaddset(&waitset, SIG_IPI);
 779
 780     /* signal CPU creation */
 781     env->created = 1;
 782     qemu_cond_signal(&qemu_cpu_cond);
 783
 784     cpu_single_env = env;
 785     while (1) {
 786         cpu_single_env = NULL;
 787         qemu_mutex_unlock_iothread();
 788         do {
 789             int sig;
 790             r = sigwait(&waitset, &sig);
 791         } while (r == -1 && (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
 792         if (r == -1) {
 793             perror("sigwait");
 794             exit(1);
 795         }
 796         qemu_mutex_lock_iothread();
 797         cpu_single_env = env;
 798         qemu_wait_io_event_common(env);
 799     }
 800
 801     return NULL;
 802 #endif
 803 }
 804
 805 static void tcg_exec_all(void);
 806
 807 static void *qemu_tcg_cpu_thread_fn(void *arg)
 808 {
 809     CPUArchState *env = arg;
 810
 811     qemu_tcg_init_cpu_signals();
 812     qemu_thread_get_self(env->thread);
 813
 814     /* signal CPU creation */
 815     qemu_mutex_lock(&qemu_global_mutex);
 816     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
 817         env->thread_id = qemu_get_thread_id();
 818         env->created = 1;
 819     }
 820     qemu_cond_signal(&qemu_cpu_cond);
 821
 822     /* wait for initial kick-off after machine start */
 823     while (first_cpu->stopped) {
 824         qemu_cond_wait(tcg_halt_cond, &qemu_global_mutex);
 825
 826         /* process any pending work */
 827         for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
 828             qemu_wait_io_event_common(env);
 829         }
 830     }
 831
 832     while (1) {
 833         tcg_exec_all();
 834         if (use_icount && qemu_clock_deadline(vm_clock) <= 0) {
 835             qemu_notify_event();
 836         }
 837         qemu_tcg_wait_io_event();
 838     }
 839
 840     return NULL;
 841 }
 842
 843 static void qemu_cpu_kick_thread(CPUArchState *env)
 844 {
 845 #ifndef _WIN32
 846     int err;
 847
 848     err = pthread_kill(env->thread->thread, SIG_IPI);
 849     if (err) {
 850         fprintf(stderr, "qemu:%s: %s", __func__, strerror(err));
 851         exit(1);
 852     }
 853 #else /* _WIN32 */
 854     if (!qemu_cpu_is_self(env)) {
 855         SuspendThread(env->hThread);
 856         cpu_signal(0);
 857         ResumeThread(env->hThread);
 858     }
 859 #endif
 860 }
 861
 862 void qemu_cpu_kick(void *_env)
 863 {
 864     CPUArchState *env = _env;
 865
 866     qemu_cond_broadcast(env->halt_cond);
 867     if (!tcg_enabled() && !env->thread_kicked) {
 868         qemu_cpu_kick_thread(env);
 869         env->thread_kicked = true;
 870     }
 871 }
 872
 873 void qemu_cpu_kick_self(void)
 874 {
 875 #ifndef _WIN32
 876     assert(cpu_single_env);
 877
 878     if (!cpu_single_env->thread_kicked) {
 879         qemu_cpu_kick_thread(cpu_single_env);
 880         cpu_single_env->thread_kicked = true;
 881     }
 882 #else
 883     abort();
 884 #endif
 885 }
 886
 887 int qemu_cpu_is_self(void *_env)
 888 {
 889     CPUArchState *env = _env;
 890
 891     return qemu_thread_is_self(env->thread);
 892 }
 893
 894 void qemu_mutex_lock_iothread(void)
 895 {
 896     if (!tcg_enabled()) {
 897         qemu_mutex_lock(&qemu_global_mutex);
 898     } else {
 899         iothread_requesting_mutex = true;
 900         if (qemu_mutex_trylock(&qemu_global_mutex)) {
 901             qemu_cpu_kick_thread(first_cpu);
 902             qemu_mutex_lock(&qemu_global_mutex);
 903         }
 904         iothread_requesting_mutex = false;
 905         qemu_cond_broadcast(&qemu_io_proceeded_cond);
 906     }
 907 }
 908
 909 void qemu_mutex_unlock_iothread(void)
 910 {
 911     qemu_mutex_unlock(&qemu_global_mutex);
 912 }
 913
 914 static int all_vcpus_paused(void)
 915 {
 916     CPUArchState *penv = first_cpu;
 917
 918     while (penv) {
 919         if (!penv->stopped) {
 920             return 0;
 921         }
 922         penv = penv->next_cpu;
 923     }
 924
 925     return 1;
 926 }
 927
 928 void pause_all_vcpus(void)
 929 {
 930     CPUArchState *penv = first_cpu;
 931
 932     qemu_clock_enable(vm_clock, false);
 933     while (penv) {
 934         penv->stop = 1;
 935         qemu_cpu_kick(penv);
 936         penv = penv->next_cpu;
 937     }
 938
 939     if (!qemu_thread_is_self(&io_thread)) {
 940         cpu_stop_current();
 941         if (!kvm_enabled()) {
 942             while (penv) {
 943                 penv->stop = 0;
 944                 penv->stopped = 1;
 945                 penv = penv->next_cpu;
 946             }
 947             return;
 948         }
 949     }
 950
 951     while (!all_vcpus_paused()) {
 952         qemu_cond_wait(&qemu_pause_cond, &qemu_global_mutex);
 953         penv = first_cpu;
 954         while (penv) {
 955             qemu_cpu_kick(penv);
 956             penv = penv->next_cpu;
 957         }
 958     }
 959 }
 960
 961 void resume_all_vcpus(void)
 962 {
 963     CPUArchState *penv = first_cpu;
 964
 965     qemu_clock_enable(vm_clock, true);
 966     while (penv) {
 967         penv->stop = 0;
 968         penv->stopped = 0;
 969         qemu_cpu_kick(penv);
 970         penv = penv->next_cpu;
 971     }
 972 }
 973
 974 static void qemu_tcg_init_vcpu(void *_env)
 975 {
 976     CPUArchState *env = _env;
 977
 978     /* share a single thread for all cpus with TCG */
 979     if (!tcg_cpu_thread) {
 980         env->thread = g_malloc0(sizeof(QemuThread));
 981         env->halt_cond = g_malloc0(sizeof(QemuCond));
 982         qemu_cond_init(env->halt_cond);
 983         tcg_halt_cond = env->halt_cond;
 984         qemu_thread_create(env->thread, qemu_tcg_cpu_thread_fn, env,
 985                            QEMU_THREAD_JOINABLE);
 986 #ifdef _WIN32
 987         env->hThread = qemu_thread_get_handle(env->thread);
 988 #endif
 989         while (env->created == 0) {
 990             qemu_cond_wait(&qemu_cpu_cond, &qemu_global_mutex);
 991         }
 992         tcg_cpu_thread = env->thread;
 993     } else {
 994         env->thread = tcg_cpu_thread;
 995         env->halt_cond = tcg_halt_cond;
 996     }
 997 }
 998
 999 static void qemu_kvm_start_vcpu(CPUArchState *env)
1000 {
1001     env->thread = g_malloc0(sizeof(QemuThread));
1002     env->halt_cond = g_malloc0(sizeof(QemuCond));
1003     qemu_cond_init(env->halt_cond);
1004     qemu_thread_create(env->thread, qemu_kvm_cpu_thread_fn, env,
1005                        QEMU_THREAD_JOINABLE);
1006     while (env->created == 0) {
1007         qemu_cond_wait(&qemu_cpu_cond, &qemu_global_mutex);
1008     }
1009 }
1010
1011 static void qemu_dummy_start_vcpu(CPUArchState *env)
1012 {
1013     env->thread = g_malloc0(sizeof(QemuThread));
1014     env->halt_cond = g_malloc0(sizeof(QemuCond));
1015     qemu_cond_init(env->halt_cond);
1016     qemu_thread_create(env->thread, qemu_dummy_cpu_thread_fn, env,
1017                        QEMU_THREAD_JOINABLE);
1018     while (env->created == 0) {
1019         qemu_cond_wait(&qemu_cpu_cond, &qemu_global_mutex);
1020     }
1021 }
1022
1023 void qemu_init_vcpu(void *_env)
1024 {
1025     CPUArchState *env = _env;
1026
1027     env->nr_cores = smp_cores;
1028     env->nr_threads = smp_threads;
1029     env->stopped = 1;
1030     if (kvm_enabled()) {
1031         qemu_kvm_start_vcpu(env);
1032     } else if (tcg_enabled()) {
1033         qemu_tcg_init_vcpu(env);
1034     } else {
1035         qemu_dummy_start_vcpu(env);
1036     }
1037 }
1038
1039 void cpu_stop_current(void)
1040 {
1041     if (cpu_single_env) {
1042         cpu_single_env->stop = 0;
1043         cpu_single_env->stopped = 1;
1044         cpu_exit(cpu_single_env);
1045         qemu_cond_signal(&qemu_pause_cond);
1046     }
1047 }
1048
1049 void vm_stop(RunState state)
1050 {
1051     if (!qemu_thread_is_self(&io_thread)) {
1052         qemu_system_vmstop_request(state);
1053         /*
1054          * FIXME: should not return to device code in case
1055          * vm_stop() has been requested.
1056          */
1057         cpu_stop_current();
1058         return;
1059     }
1060     do_vm_stop(state);
1061 }
1062
1063 /* does a state transition even if the VM is already stopped,
1064    current state is forgotten forever */
1065 void vm_stop_force_state(RunState state)
1066 {
1067     if (runstate_is_running()) {
1068         vm_stop(state);
1069     } else {
1070         runstate_set(state);
1071     }
1072 }
1073
1074 static int tcg_cpu_exec(CPUArchState *env)
1075 {
1076     int ret;
1077 #ifdef CONFIG_PROFILER
1078     int64_t ti;
1079 #endif
1080
1081 #ifdef CONFIG_PROFILER
1082     ti = profile_getclock();
1083 #endif
1084     if (use_icount) {
1085         int64_t count;
1086         int decr;
1087         qemu_icount -= (env->icount_decr.u16.low + env->icount_extra);
1088         env->icount_decr.u16.low = 0;
1089         env->icount_extra = 0;
1090         count = qemu_icount_round(qemu_clock_deadline(vm_clock));
1091         qemu_icount += count;
1092         decr = (count > 0xffff) ? 0xffff : count;
1093         count -= decr;
1094         env->icount_decr.u16.low = decr;
1095         env->icount_extra = count;
1096     }
1097     ret = cpu_exec(env);
1098 #ifdef CONFIG_PROFILER
1099     qemu_time += profile_getclock() - ti;
1100 #endif
1101     if (use_icount) {
1102         /* Fold pending instructions back into the
1103            instruction counter, and clear the interrupt flag.  */
1104         qemu_icount -= (env->icount_decr.u16.low
1105                         + env->icount_extra);
1106         env->icount_decr.u32 = 0;
1107         env->icount_extra = 0;
1108     }
1109     return ret;
1110 }
1111
1112 static void tcg_exec_all(void)
1113 {
1114     int r;
1115
1116     /* Account partial waits to the vm_clock.  */
1117     qemu_clock_warp(vm_clock);
1118
1119     if (next_cpu == NULL) {
1120         next_cpu = first_cpu;
1121     }
1122     for (; next_cpu != NULL && !exit_request; next_cpu = next_cpu->next_cpu) {
1123         CPUArchState *env = next_cpu;
1124
1125         qemu_clock_enable(vm_clock,
1126                           (env->singlestep_enabled & SSTEP_NOTIMER) == 0);
1127
1128         if (cpu_can_run(env)) {
1129             r = tcg_cpu_exec(env);
1130             if (r == EXCP_DEBUG) {
1131                 cpu_handle_guest_debug(env);
1132                 break;
1133             }
1134         } else if (env->stop || env->stopped) {
1135             break;
1136         }
1137     }
1138     exit_request = 0;
1139 }
1140
1141 void set_numa_modes(void)
1142 {
1143     CPUArchState *env;
1144     int i;
1145
1146     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1147         for (i = 0; i < nb_numa_nodes; i++) {
1148             if (node_cpumask[i] & (1 << env->cpu_index)) {
1149                 env->numa_node = i;
1150             }
1151         }
1152     }
1153 }
1154
1155 void set_cpu_log(const char *optarg)
1156 {
1157     int mask;
1158     const CPULogItem *item;
1159
1160     mask = cpu_str_to_log_mask(optarg);
1161     if (!mask) {
1162         printf("Log items (comma separated):\n");
1163         for (item = cpu_log_items; item->mask != 0; item++) {
1164             printf("%-10s %s\n", item->name, item->help);
1165         }
1166         exit(1);
1167     }
1168     cpu_set_log(mask);
1169 }
1170
1171 void set_cpu_log_filename(const char *optarg)
1172 {
1173     cpu_set_log_filename(optarg);
1174 }
1175
1176 void list_cpus(FILE *f, fprintf_function cpu_fprintf, const char *optarg)
1177 {
1178     /* XXX: implement xxx_cpu_list for targets that still miss it */
1179 #if defined(cpu_list_id)
1180     cpu_list_id(f, cpu_fprintf, optarg);
1181 #elif defined(cpu_list)
1182     cpu_list(f, cpu_fprintf); /* deprecated */
1183 #endif
1184 }
1185
1186 CpuInfoList *qmp_query_cpus(Error **errp)
1187 {
1188     CpuInfoList *head = NULL, *cur_item = NULL;
1189     CPUArchState *env;
1190
1191     for(env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1192         CpuInfoList *info;
1193
1194         cpu_synchronize_state(env);
1195
1196         info = g_malloc0(sizeof(*info));
1197         info->value = g_malloc0(sizeof(*info->value));
1198         info->value->CPU = env->cpu_index;
1199         info->value->current = (env == first_cpu);
1200         info->value->halted = env->halted;
1201         info->value->thread_id = env->thread_id;
1202 #if defined(TARGET_I386)
1203         info->value->has_pc = true;
1204         info->value->pc = env->eip + env->segs[R_CS].base;
1205 #elif defined(TARGET_PPC)
1206         info->value->has_nip = true;
1207         info->value->nip = env->nip;
1208 #elif defined(TARGET_SPARC)
1209         info->value->has_pc = true;
1210         info->value->pc = env->pc;
1211         info->value->has_npc = true;
1212         info->value->npc = env->npc;
1213 #elif defined(TARGET_MIPS)
1214         info->value->has_PC = true;
1215         info->value->PC = env->active_tc.PC;
1216 #endif
1217
1218         /* XXX: waiting for the qapi to support GSList */
1219         if (!cur_item) {
1220             head = cur_item = info;
1221         } else {
1222             cur_item->next = info;
1223             cur_item = info;
1224         }
1225     }
1226
1227     return head;
1228 }
1229
1230 void qmp_memsave(int64_t addr, int64_t size, const char *filename,
1231                  bool has_cpu, int64_t cpu_index, Error **errp)
1232 {
1233     FILE *f;
1234     uint32_t l;
1235     CPUArchState *env;
1236     uint8_t buf[1024];
1237
1238     if (!has_cpu) {
1239         cpu_index = 0;
1240     }
1241
1242     for (env = first_cpu; env; env = env->next_cpu) {
1243         if (cpu_index == env->cpu_index) {
1244             break;
1245         }
1246     }
1247
1248     if (env == NULL) {
1249         error_set(errp, QERR_INVALID_PARAMETER_VALUE, "cpu-index",
1250                   "a CPU number");
1251         return;
1252     }
1253
1254     f = fopen(filename, "wb");
1255     if (!f) {
1256         error_set(errp, QERR_OPEN_FILE_FAILED, filename);
1257         return;
1258     }
1259
1260     while (size != 0) {
1261         l = sizeof(buf);
1262         if (l > size)
1263             l = size;
1264         cpu_memory_rw_debug(env, addr, buf, l, 0);
1265         if (fwrite(buf, 1, l, f) != l) {
1266             error_set(errp, QERR_IO_ERROR);
1267             goto exit;
1268         }
1269         addr += l;
1270         size -= l;
1271     }
1272
1273 exit:
1274     fclose(f);
1275 }
1276
1277 void qmp_pmemsave(int64_t addr, int64_t size, const char *filename,
1278                   Error **errp)
1279 {
1280     FILE *f;
1281     uint32_t l;
1282     uint8_t buf[1024];
1283
1284     f = fopen(filename, "wb");
1285     if (!f) {
1286         error_set(errp, QERR_OPEN_FILE_FAILED, filename);
1287         return;
1288     }
1289
1290     while (size != 0) {
1291         l = sizeof(buf);
1292         if (l > size)
1293             l = size;
1294         cpu_physical_memory_rw(addr, buf, l, 0);
1295         if (fwrite(buf, 1, l, f) != l) {
1296             error_set(errp, QERR_IO_ERROR);
1297             goto exit;
1298         }
1299         addr += l;
1300         size -= l;
1301     }
1302
1303 exit:
1304     fclose(f);
1305 }
1306
1307 void qmp_inject_nmi(Error **errp)
1308 {
1309 #if defined(TARGET_I386)
1310     CPUArchState *env;
1311
1312     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1313         if (!env->apic_state) {
1314             cpu_interrupt(env, CPU_INTERRUPT_NMI);
1315         } else {
1316             apic_deliver_nmi(env->apic_state);
1317         }
1318     }
1319 #else
1320     error_set(errp, QERR_UNSUPPORTED);
1321 #endif
1322 }