target/i386/hax-all.c

   1 /*
   2  * QEMU HAX 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  * Copyright (c) 2011 Intel Corporation
  12  *  Written by:
  13  *  Jiang Yunhong<[email protected]>
  14  *  Xin Xiaohui<[email protected]>
  15  *  Zhang Xiantao<[email protected]>
  16  *
  17  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2 or later.
  18  * See the COPYING file in the top-level directory.
  19  *
  20  */
  21
  22 /*
  23  * HAX common code for both windows and darwin
  24  */
  25
  26 #include "qemu/osdep.h"
  27 #include "cpu.h"
  28 #include "exec/address-spaces.h"
  29 #include "exec/exec-all.h"
  30
  31 #include "qemu-common.h"
  32 #include "hax-i386.h"
  33 #include "sysemu/accel.h"
  34 #include "sysemu/sysemu.h"
  35 #include "qemu/main-loop.h"
  36 #include "hw/boards.h"
  37
  38 #define DEBUG_HAX 0
  39
  40 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  41     do { \
  42         if (DEBUG_HAX) { \
  43             fprintf(stdout, fmt, ## __VA_ARGS__); \
  44         } \
  45     } while (0)
  46
  47 /* Current version */
  48 const uint32_t hax_cur_version = 0x4; /* API v4: unmapping and MMIO moves */
  49 /* Minimum HAX kernel version */
  50 const uint32_t hax_min_version = 0x4; /* API v4: supports unmapping */
  51
  52 static bool hax_allowed;
  53
  54 struct hax_state hax_global;
  55
  56 static void hax_vcpu_sync_state(CPUArchState *env, int modified);
  57 static int hax_arch_get_registers(CPUArchState *env);
  58
  59 int hax_enabled(void)
  60 {
  61     return hax_allowed;
  62 }
  63
  64 int valid_hax_tunnel_size(uint16_t size)
  65 {
  66     return size >= sizeof(struct hax_tunnel);
  67 }
  68
  69 hax_fd hax_vcpu_get_fd(CPUArchState *env)
  70 {
  71     struct hax_vcpu_state *vcpu = ENV_GET_CPU(env)->hax_vcpu;
  72     if (!vcpu) {
  73         return HAX_INVALID_FD;
  74     }
  75     return vcpu->fd;
  76 }
  77
  78 static int hax_get_capability(struct hax_state *hax)
  79 {
  80     int ret;
  81     struct hax_capabilityinfo capinfo, *cap = &capinfo;
  82
  83     ret = hax_capability(hax, cap);
  84     if (ret) {
  85         return ret;
  86     }
  87
  88     if ((cap->wstatus & HAX_CAP_WORKSTATUS_MASK) == HAX_CAP_STATUS_NOTWORKING) {
  89         if (cap->winfo & HAX_CAP_FAILREASON_VT) {
  90             DPRINTF
  91                 ("VTX feature is not enabled, HAX driver will not work.\n");
  92         } else if (cap->winfo & HAX_CAP_FAILREASON_NX) {
  93             DPRINTF
  94                 ("NX feature is not enabled, HAX driver will not work.\n");
  95         }
  96         return -ENXIO;
  97
  98     }
  99
 100     if (!(cap->winfo & HAX_CAP_UG)) {
 101         fprintf(stderr, "UG mode is not supported by the hardware.\n");
 102         return -ENOTSUP;
 103     }
 104
 105     hax->supports_64bit_ramblock = !!(cap->winfo & HAX_CAP_64BIT_RAMBLOCK);
 106
 107     if (cap->wstatus & HAX_CAP_MEMQUOTA) {
 108         if (cap->mem_quota < hax->mem_quota) {
 109             fprintf(stderr, "The VM memory needed exceeds the driver limit.\n");
 110             return -ENOSPC;
 111         }
 112     }
 113     return 0;
 114 }
 115
 116 static int hax_version_support(struct hax_state *hax)
 117 {
 118     int ret;
 119     struct hax_module_version version;
 120
 121     ret = hax_mod_version(hax, &version);
 122     if (ret < 0) {
 123         return 0;
 124     }
 125
 126     if (hax_min_version > version.cur_version) {
 127         fprintf(stderr, "Incompatible HAX module version %d,",
 128                 version.cur_version);
 129         fprintf(stderr, "requires minimum version %d\n", hax_min_version);
 130         return 0;
 131     }
 132     if (hax_cur_version < version.compat_version) {
 133         fprintf(stderr, "Incompatible QEMU HAX API version %x,",
 134                 hax_cur_version);
 135         fprintf(stderr, "requires minimum HAX API version %x\n",
 136                 version.compat_version);
 137         return 0;
 138     }
 139
 140     return 1;
 141 }
 142
 143 int hax_vcpu_create(int id)
 144 {
 145     struct hax_vcpu_state *vcpu = NULL;
 146     int ret;
 147
 148     if (!hax_global.vm) {
 149         fprintf(stderr, "vcpu %x created failed, vm is null\n", id);
 150         return -1;
 151     }
 152
 153     if (hax_global.vm->vcpus[id]) {
 154         fprintf(stderr, "vcpu %x allocated already\n", id);
 155         return 0;
 156     }
 157
 158     vcpu = g_malloc(sizeof(struct hax_vcpu_state));
 159     if (!vcpu) {
 160         fprintf(stderr, "Failed to alloc vcpu state\n");
 161         return -ENOMEM;
 162     }
 163
 164     memset(vcpu, 0, sizeof(struct hax_vcpu_state));
 165
 166     ret = hax_host_create_vcpu(hax_global.vm->fd, id);
 167     if (ret) {
 168         fprintf(stderr, "Failed to create vcpu %x\n", id);
 169         goto error;
 170     }
 171
 172     vcpu->vcpu_id = id;
 173     vcpu->fd = hax_host_open_vcpu(hax_global.vm->id, id);
 174     if (hax_invalid_fd(vcpu->fd)) {
 175         fprintf(stderr, "Failed to open the vcpu\n");
 176         ret = -ENODEV;
 177         goto error;
 178     }
 179
 180     hax_global.vm->vcpus[id] = vcpu;
 181
 182     ret = hax_host_setup_vcpu_channel(vcpu);
 183     if (ret) {
 184         fprintf(stderr, "Invalid hax tunnel size\n");
 185         ret = -EINVAL;
 186         goto error;
 187     }
 188     return 0;
 189
 190   error:
 191     /* vcpu and tunnel will be closed automatically */
 192     if (vcpu && !hax_invalid_fd(vcpu->fd)) {
 193         hax_close_fd(vcpu->fd);
 194     }
 195
 196     hax_global.vm->vcpus[id] = NULL;
 197     g_free(vcpu);
 198     return -1;
 199 }
 200
 201 int hax_vcpu_destroy(CPUState *cpu)
 202 {
 203     struct hax_vcpu_state *vcpu = cpu->hax_vcpu;
 204
 205     if (!hax_global.vm) {
 206         fprintf(stderr, "vcpu %x destroy failed, vm is null\n", vcpu->vcpu_id);
 207         return -1;
 208     }
 209
 210     if (!vcpu) {
 211         return 0;
 212     }
 213
 214     /*
 215      * 1. The hax_tunnel is also destroied when vcpu destroy
 216      * 2. close fd will cause hax module vcpu be cleaned
 217      */
 218     hax_close_fd(vcpu->fd);
 219     hax_global.vm->vcpus[vcpu->vcpu_id] = NULL;
 220     g_free(vcpu);
 221     return 0;
 222 }
 223
 224 int hax_init_vcpu(CPUState *cpu)
 225 {
 226     int ret;
 227
 228     ret = hax_vcpu_create(cpu->cpu_index);
 229     if (ret < 0) {
 230         fprintf(stderr, "Failed to create HAX vcpu\n");
 231         exit(-1);
 232     }
 233
 234     cpu->hax_vcpu = hax_global.vm->vcpus[cpu->cpu_index];
 235     cpu->vcpu_dirty = true;
 236     qemu_register_reset(hax_reset_vcpu_state, (CPUArchState *) (cpu->env_ptr));
 237
 238     return ret;
 239 }
 240
 241 struct hax_vm *hax_vm_create(struct hax_state *hax)
 242 {
 243     struct hax_vm *vm;
 244     int vm_id = 0, ret;
 245
 246     if (hax_invalid_fd(hax->fd)) {
 247         return NULL;
 248     }
 249
 250     if (hax->vm) {
 251         return hax->vm;
 252     }
 253
 254     vm = g_malloc(sizeof(struct hax_vm));
 255     if (!vm) {
 256         return NULL;
 257     }
 258     memset(vm, 0, sizeof(struct hax_vm));
 259     ret = hax_host_create_vm(hax, &vm_id);
 260     if (ret) {
 261         fprintf(stderr, "Failed to create vm %x\n", ret);
 262         goto error;
 263     }
 264     vm->id = vm_id;
 265     vm->fd = hax_host_open_vm(hax, vm_id);
 266     if (hax_invalid_fd(vm->fd)) {
 267         fprintf(stderr, "Failed to open vm %d\n", vm_id);
 268         goto error;
 269     }
 270
 271     hax->vm = vm;
 272     return vm;
 273
 274   error:
 275     g_free(vm);
 276     hax->vm = NULL;
 277     return NULL;
 278 }
 279
 280 int hax_vm_destroy(struct hax_vm *vm)
 281 {
 282     int i;
 283
 284     for (i = 0; i < HAX_MAX_VCPU; i++)
 285         if (vm->vcpus[i]) {
 286             fprintf(stderr, "VCPU should be cleaned before vm clean\n");
 287             return -1;
 288         }
 289     hax_close_fd(vm->fd);
 290     g_free(vm);
 291     hax_global.vm = NULL;
 292     return 0;
 293 }
 294
 295 static void hax_handle_interrupt(CPUState *cpu, int mask)
 296 {
 297     cpu->interrupt_request |= mask;
 298
 299     if (!qemu_cpu_is_self(cpu)) {
 300         qemu_cpu_kick(cpu);
 301     }
 302 }
 303
 304 static int hax_init(ram_addr_t ram_size)
 305 {
 306     struct hax_state *hax = NULL;
 307     struct hax_qemu_version qversion;
 308     int ret;
 309
 310     hax = &hax_global;
 311
 312     memset(hax, 0, sizeof(struct hax_state));
 313     hax->mem_quota = ram_size;
 314
 315     hax->fd = hax_mod_open();
 316     if (hax_invalid_fd(hax->fd)) {
 317         hax->fd = 0;
 318         ret = -ENODEV;
 319         goto error;
 320     }
 321
 322     ret = hax_get_capability(hax);
 323
 324     if (ret) {
 325         if (ret != -ENOSPC) {
 326             ret = -EINVAL;
 327         }
 328         goto error;
 329     }
 330
 331     if (!hax_version_support(hax)) {
 332         ret = -EINVAL;
 333         goto error;
 334     }
 335
 336     hax->vm = hax_vm_create(hax);
 337     if (!hax->vm) {
 338         fprintf(stderr, "Failed to create HAX VM\n");
 339         ret = -EINVAL;
 340         goto error;
 341     }
 342
 343     hax_memory_init();
 344
 345     qversion.cur_version = hax_cur_version;
 346     qversion.min_version = hax_min_version;
 347     hax_notify_qemu_version(hax->vm->fd, &qversion);
 348     cpu_interrupt_handler = hax_handle_interrupt;
 349
 350     return ret;
 351   error:
 352     if (hax->vm) {
 353         hax_vm_destroy(hax->vm);
 354     }
 355     if (hax->fd) {
 356         hax_mod_close(hax);
 357     }
 358
 359     return ret;
 360 }
 361
 362 static int hax_accel_init(MachineState *ms)
 363 {
 364     int ret = hax_init(ms->ram_size);
 365
 366     if (ret && (ret != -ENOSPC)) {
 367         fprintf(stderr, "No accelerator found.\n");
 368     } else {
 369         fprintf(stdout, "HAX is %s and emulator runs in %s mode.\n",
 370                 !ret ? "working" : "not working",
 371                 !ret ? "fast virt" : "emulation");
 372     }
 373     return ret;
 374 }
 375
 376 static int hax_handle_fastmmio(CPUArchState *env, struct hax_fastmmio *hft)
 377 {
 378     if (hft->direction < 2) {
 379         cpu_physical_memory_rw(hft->gpa, (uint8_t *) &hft->value, hft->size,
 380                                hft->direction);
 381     } else {
 382         /*
 383          * HAX API v4 supports transferring data between two MMIO addresses,
 384          * hft->gpa and hft->gpa2 (instructions such as MOVS require this):
 385          *  hft->direction == 2: gpa ==> gpa2
 386          */
 387         uint64_t value;
 388         cpu_physical_memory_rw(hft->gpa, (uint8_t *) &value, hft->size, 0);
 389         cpu_physical_memory_rw(hft->gpa2, (uint8_t *) &value, hft->size, 1);
 390     }
 391
 392     return 0;
 393 }
 394
 395 static int hax_handle_io(CPUArchState *env, uint32_t df, uint16_t port,
 396                          int direction, int size, int count, void *buffer)
 397 {
 398     uint8_t *ptr;
 399     int i;
 400     MemTxAttrs attrs = { 0 };
 401
 402     if (!df) {
 403         ptr = (uint8_t *) buffer;
 404     } else {
 405         ptr = buffer + size * count - size;
 406     }
 407     for (i = 0; i < count; i++) {
 408         address_space_rw(&address_space_io, port, attrs,
 409                          ptr, size, direction == HAX_EXIT_IO_OUT);
 410         if (!df) {
 411             ptr += size;
 412         } else {
 413             ptr -= size;
 414         }
 415     }
 416
 417     return 0;
 418 }
 419
 420 static int hax_vcpu_interrupt(CPUArchState *env)
 421 {
 422     CPUState *cpu = ENV_GET_CPU(env);
 423     struct hax_vcpu_state *vcpu = cpu->hax_vcpu;
 424     struct hax_tunnel *ht = vcpu->tunnel;
 425
 426     /*
 427      * Try to inject an interrupt if the guest can accept it
 428      * Unlike KVM, HAX kernel check for the eflags, instead of qemu
 429      */
 430     if (ht->ready_for_interrupt_injection &&
 431         (cpu->interrupt_request & CPU_INTERRUPT_HARD)) {
 432         int irq;
 433
 434         irq = cpu_get_pic_interrupt(env);
 435         if (irq >= 0) {
 436             hax_inject_interrupt(env, irq);
 437             cpu->interrupt_request &= ~CPU_INTERRUPT_HARD;
 438         }
 439     }
 440
 441     /* If we have an interrupt but the guest is not ready to receive an
 442      * interrupt, request an interrupt window exit.  This will
 443      * cause a return to userspace as soon as the guest is ready to
 444      * receive interrupts. */
 445     if ((cpu->interrupt_request & CPU_INTERRUPT_HARD)) {
 446         ht->request_interrupt_window = 1;
 447     } else {
 448         ht->request_interrupt_window = 0;
 449     }
 450     return 0;
 451 }
 452
 453 void hax_raise_event(CPUState *cpu)
 454 {
 455     struct hax_vcpu_state *vcpu = cpu->hax_vcpu;
 456
 457     if (!vcpu) {
 458         return;
 459     }
 460     vcpu->tunnel->user_event_pending = 1;
 461 }
 462
 463 /*
 464  * Ask hax kernel module to run the CPU for us till:
 465  * 1. Guest crash or shutdown
 466  * 2. Need QEMU's emulation like guest execute MMIO instruction
 467  * 3. Guest execute HLT
 468  * 4. QEMU have Signal/event pending
 469  * 5. An unknown VMX exit happens
 470  */
 471 static int hax_vcpu_hax_exec(CPUArchState *env)
 472 {
 473     int ret = 0;
 474     CPUState *cpu = ENV_GET_CPU(env);
 475     X86CPU *x86_cpu = X86_CPU(cpu);
 476     struct hax_vcpu_state *vcpu = cpu->hax_vcpu;
 477     struct hax_tunnel *ht = vcpu->tunnel;
 478
 479     if (!hax_enabled()) {
 480         DPRINTF("Trying to vcpu execute at eip:" TARGET_FMT_lx "\n", env->eip);
 481         return 0;
 482     }
 483
 484     cpu->halted = 0;
 485
 486     if (cpu->interrupt_request & CPU_INTERRUPT_POLL) {
 487         cpu->interrupt_request &= ~CPU_INTERRUPT_POLL;
 488         apic_poll_irq(x86_cpu->apic_state);
 489     }
 490
 491     if (cpu->interrupt_request & CPU_INTERRUPT_INIT) {
 492         DPRINTF("\nhax_vcpu_hax_exec: handling INIT for %d\n",
 493                 cpu->cpu_index);
 494         do_cpu_init(x86_cpu);
 495         hax_vcpu_sync_state(env, 1);
 496     }
 497
 498     if (cpu->interrupt_request & CPU_INTERRUPT_SIPI) {
 499         DPRINTF("hax_vcpu_hax_exec: handling SIPI for %d\n",
 500                 cpu->cpu_index);
 501         hax_vcpu_sync_state(env, 0);
 502         do_cpu_sipi(x86_cpu);
 503         hax_vcpu_sync_state(env, 1);
 504     }
 505
 506     do {
 507         int hax_ret;
 508
 509         if (cpu->exit_request) {
 510             ret = 1;
 511             break;
 512         }
 513
 514         hax_vcpu_interrupt(env);
 515
 516         qemu_mutex_unlock_iothread();
 517         cpu_exec_start(cpu);
 518         hax_ret = hax_vcpu_run(vcpu);
 519         cpu_exec_end(cpu);
 520         qemu_mutex_lock_iothread();
 521
 522         /* Simply continue the vcpu_run if system call interrupted */
 523         if (hax_ret == -EINTR || hax_ret == -EAGAIN) {
 524             DPRINTF("io window interrupted\n");
 525             continue;
 526         }
 527
 528         if (hax_ret < 0) {
 529             fprintf(stderr, "vcpu run failed for vcpu  %x\n", vcpu->vcpu_id);
 530             abort();
 531         }
 532         switch (ht->_exit_status) {
 533         case HAX_EXIT_IO:
 534             ret = hax_handle_io(env, ht->pio._df, ht->pio._port,
 535                             ht->pio._direction,
 536                             ht->pio._size, ht->pio._count, vcpu->iobuf);
 537             break;
 538         case HAX_EXIT_FAST_MMIO:
 539             ret = hax_handle_fastmmio(env, (struct hax_fastmmio *) vcpu->iobuf);
 540             break;
 541         /* Guest state changed, currently only for shutdown */
 542         case HAX_EXIT_STATECHANGE:
 543             fprintf(stdout, "VCPU shutdown request\n");
 544             qemu_system_shutdown_request(SHUTDOWN_CAUSE_GUEST_SHUTDOWN);
 545             hax_vcpu_sync_state(env, 0);
 546             ret = 1;
 547             break;
 548         case HAX_EXIT_UNKNOWN_VMEXIT:
 549             fprintf(stderr, "Unknown VMX exit %x from guest\n",
 550                     ht->_exit_reason);
 551             qemu_system_reset_request(SHUTDOWN_CAUSE_GUEST_RESET);
 552             hax_vcpu_sync_state(env, 0);
 553             cpu_dump_state(cpu, stderr, fprintf, 0);
 554             ret = -1;
 555             break;
 556         case HAX_EXIT_HLT:
 557             if (!(cpu->interrupt_request & CPU_INTERRUPT_HARD) &&
 558                 !(cpu->interrupt_request & CPU_INTERRUPT_NMI)) {
 559                 /* hlt instruction with interrupt disabled is shutdown */
 560                 env->eflags |= IF_MASK;
 561                 cpu->halted = 1;
 562                 cpu->exception_index = EXCP_HLT;
 563                 ret = 1;
 564             }
 565             break;
 566         /* these situations will continue to hax module */
 567         case HAX_EXIT_INTERRUPT:
 568         case HAX_EXIT_PAUSED:
 569             break;
 570         case HAX_EXIT_MMIO:
 571             /* Should not happen on UG system */
 572             fprintf(stderr, "HAX: unsupported MMIO emulation\n");
 573             ret = -1;
 574             break;
 575         case HAX_EXIT_REAL:
 576             /* Should not happen on UG system */
 577             fprintf(stderr, "HAX: unimplemented real mode emulation\n");
 578             ret = -1;
 579             break;
 580         default:
 581             fprintf(stderr, "Unknown exit %x from HAX\n", ht->_exit_status);
 582             qemu_system_reset_request(SHUTDOWN_CAUSE_GUEST_RESET);
 583             hax_vcpu_sync_state(env, 0);
 584             cpu_dump_state(cpu, stderr, fprintf, 0);
 585             ret = 1;
 586             break;
 587         }
 588     } while (!ret);
 589
 590     if (cpu->exit_request) {
 591         cpu->exit_request = 0;
 592         cpu->exception_index = EXCP_INTERRUPT;
 593     }
 594     return ret < 0;
 595 }
 596
 597 static void do_hax_cpu_synchronize_state(CPUState *cpu, run_on_cpu_data arg)
 598 {
 599     CPUArchState *env = cpu->env_ptr;
 600
 601     hax_arch_get_registers(env);
 602     cpu->vcpu_dirty = true;
 603 }
 604
 605 void hax_cpu_synchronize_state(CPUState *cpu)
 606 {
 607     if (!cpu->vcpu_dirty) {
 608         run_on_cpu(cpu, do_hax_cpu_synchronize_state, RUN_ON_CPU_NULL);
 609     }
 610 }
 611
 612 static void do_hax_cpu_synchronize_post_reset(CPUState *cpu,
 613                                               run_on_cpu_data arg)
 614 {
 615     CPUArchState *env = cpu->env_ptr;
 616
 617     hax_vcpu_sync_state(env, 1);
 618     cpu->vcpu_dirty = false;
 619 }
 620
 621 void hax_cpu_synchronize_post_reset(CPUState *cpu)
 622 {
 623     run_on_cpu(cpu, do_hax_cpu_synchronize_post_reset, RUN_ON_CPU_NULL);
 624 }
 625
 626 static void do_hax_cpu_synchronize_post_init(CPUState *cpu, run_on_cpu_data arg)
 627 {
 628     CPUArchState *env = cpu->env_ptr;
 629
 630     hax_vcpu_sync_state(env, 1);
 631     cpu->vcpu_dirty = false;
 632 }
 633
 634 void hax_cpu_synchronize_post_init(CPUState *cpu)
 635 {
 636     run_on_cpu(cpu, do_hax_cpu_synchronize_post_init, RUN_ON_CPU_NULL);
 637 }
 638
 639 static void do_hax_cpu_synchronize_pre_loadvm(CPUState *cpu, run_on_cpu_data arg)
 640 {
 641     cpu->vcpu_dirty = true;
 642 }
 643
 644 void hax_cpu_synchronize_pre_loadvm(CPUState *cpu)
 645 {
 646     run_on_cpu(cpu, do_hax_cpu_synchronize_pre_loadvm, RUN_ON_CPU_NULL);
 647 }
 648
 649 int hax_smp_cpu_exec(CPUState *cpu)
 650 {
 651     CPUArchState *env = (CPUArchState *) (cpu->env_ptr);
 652     int fatal;
 653     int ret;
 654
 655     while (1) {
 656         if (cpu->exception_index >= EXCP_INTERRUPT) {
 657             ret = cpu->exception_index;
 658             cpu->exception_index = -1;
 659             break;
 660         }
 661
 662         fatal = hax_vcpu_hax_exec(env);
 663
 664         if (fatal) {
 665             fprintf(stderr, "Unsupported HAX vcpu return\n");
 666             abort();
 667         }
 668     }
 669
 670     return ret;
 671 }
 672
 673 static void set_v8086_seg(struct segment_desc_t *lhs, const SegmentCache *rhs)
 674 {
 675     memset(lhs, 0, sizeof(struct segment_desc_t));
 676     lhs->selector = rhs->selector;
 677     lhs->base = rhs->base;
 678     lhs->limit = rhs->limit;
 679     lhs->type = 3;
 680     lhs->present = 1;
 681     lhs->dpl = 3;
 682     lhs->operand_size = 0;
 683     lhs->desc = 1;
 684     lhs->long_mode = 0;
 685     lhs->granularity = 0;
 686     lhs->available = 0;
 687 }
 688
 689 static void get_seg(SegmentCache *lhs, const struct segment_desc_t *rhs)
 690 {
 691     lhs->selector = rhs->selector;
 692     lhs->base = rhs->base;
 693     lhs->limit = rhs->limit;
 694     lhs->flags = (rhs->type << DESC_TYPE_SHIFT)
 695         | (rhs->present * DESC_P_MASK)
 696         | (rhs->dpl << DESC_DPL_SHIFT)
 697         | (rhs->operand_size << DESC_B_SHIFT)
 698         | (rhs->desc * DESC_S_MASK)
 699         | (rhs->long_mode << DESC_L_SHIFT)
 700         | (rhs->granularity * DESC_G_MASK) | (rhs->available * DESC_AVL_MASK);
 701 }
 702
 703 static void set_seg(struct segment_desc_t *lhs, const SegmentCache *rhs)
 704 {
 705     unsigned flags = rhs->flags;
 706
 707     memset(lhs, 0, sizeof(struct segment_desc_t));
 708     lhs->selector = rhs->selector;
 709     lhs->base = rhs->base;
 710     lhs->limit = rhs->limit;
 711     lhs->type = (flags >> DESC_TYPE_SHIFT) & 15;
 712     lhs->present = (flags & DESC_P_MASK) != 0;
 713     lhs->dpl = rhs->selector & 3;
 714     lhs->operand_size = (flags >> DESC_B_SHIFT) & 1;
 715     lhs->desc = (flags & DESC_S_MASK) != 0;
 716     lhs->long_mode = (flags >> DESC_L_SHIFT) & 1;
 717     lhs->granularity = (flags & DESC_G_MASK) != 0;
 718     lhs->available = (flags & DESC_AVL_MASK) != 0;
 719 }
 720
 721 static void hax_getput_reg(uint64_t *hax_reg, target_ulong *qemu_reg, int set)
 722 {
 723     target_ulong reg = *hax_reg;
 724
 725     if (set) {
 726         *hax_reg = *qemu_reg;
 727     } else {
 728         *qemu_reg = reg;
 729     }
 730 }
 731
 732 /* The sregs has been synced with HAX kernel already before this call */
 733 static int hax_get_segments(CPUArchState *env, struct vcpu_state_t *sregs)
 734 {
 735     get_seg(&env->segs[R_CS], &sregs->_cs);
 736     get_seg(&env->segs[R_DS], &sregs->_ds);
 737     get_seg(&env->segs[R_ES], &sregs->_es);
 738     get_seg(&env->segs[R_FS], &sregs->_fs);
 739     get_seg(&env->segs[R_GS], &sregs->_gs);
 740     get_seg(&env->segs[R_SS], &sregs->_ss);
 741
 742     get_seg(&env->tr, &sregs->_tr);
 743     get_seg(&env->ldt, &sregs->_ldt);
 744     env->idt.limit = sregs->_idt.limit;
 745     env->idt.base = sregs->_idt.base;
 746     env->gdt.limit = sregs->_gdt.limit;
 747     env->gdt.base = sregs->_gdt.base;
 748     return 0;
 749 }
 750
 751 static int hax_set_segments(CPUArchState *env, struct vcpu_state_t *sregs)
 752 {
 753     if ((env->eflags & VM_MASK)) {
 754         set_v8086_seg(&sregs->_cs, &env->segs[R_CS]);
 755         set_v8086_seg(&sregs->_ds, &env->segs[R_DS]);
 756         set_v8086_seg(&sregs->_es, &env->segs[R_ES]);
 757         set_v8086_seg(&sregs->_fs, &env->segs[R_FS]);
 758         set_v8086_seg(&sregs->_gs, &env->segs[R_GS]);
 759         set_v8086_seg(&sregs->_ss, &env->segs[R_SS]);
 760     } else {
 761         set_seg(&sregs->_cs, &env->segs[R_CS]);
 762         set_seg(&sregs->_ds, &env->segs[R_DS]);
 763         set_seg(&sregs->_es, &env->segs[R_ES]);
 764         set_seg(&sregs->_fs, &env->segs[R_FS]);
 765         set_seg(&sregs->_gs, &env->segs[R_GS]);
 766         set_seg(&sregs->_ss, &env->segs[R_SS]);
 767
 768         if (env->cr[0] & CR0_PE_MASK) {
 769             /* force ss cpl to cs cpl */
 770             sregs->_ss.selector = (sregs->_ss.selector & ~3) |
 771                                   (sregs->_cs.selector & 3);
 772             sregs->_ss.dpl = sregs->_ss.selector & 3;
 773         }
 774     }
 775
 776     set_seg(&sregs->_tr, &env->tr);
 777     set_seg(&sregs->_ldt, &env->ldt);
 778     sregs->_idt.limit = env->idt.limit;
 779     sregs->_idt.base = env->idt.base;
 780     sregs->_gdt.limit = env->gdt.limit;
 781     sregs->_gdt.base = env->gdt.base;
 782     return 0;
 783 }
 784
 785 static int hax_sync_vcpu_register(CPUArchState *env, int set)
 786 {
 787     struct vcpu_state_t regs;
 788     int ret;
 789     memset(&regs, 0, sizeof(struct vcpu_state_t));
 790
 791     if (!set) {
 792         ret = hax_sync_vcpu_state(env, &regs, 0);
 793         if (ret < 0) {
 794             return -1;
 795         }
 796     }
 797
 798     /* generic register */
 799     hax_getput_reg(&regs._rax, &env->regs[R_EAX], set);
 800     hax_getput_reg(&regs._rbx, &env->regs[R_EBX], set);
 801     hax_getput_reg(&regs._rcx, &env->regs[R_ECX], set);
 802     hax_getput_reg(&regs._rdx, &env->regs[R_EDX], set);
 803     hax_getput_reg(&regs._rsi, &env->regs[R_ESI], set);
 804     hax_getput_reg(&regs._rdi, &env->regs[R_EDI], set);
 805     hax_getput_reg(&regs._rsp, &env->regs[R_ESP], set);
 806     hax_getput_reg(&regs._rbp, &env->regs[R_EBP], set);
 807 #ifdef TARGET_X86_64
 808     hax_getput_reg(&regs._r8, &env->regs[8], set);
 809     hax_getput_reg(&regs._r9, &env->regs[9], set);
 810     hax_getput_reg(&regs._r10, &env->regs[10], set);
 811     hax_getput_reg(&regs._r11, &env->regs[11], set);
 812     hax_getput_reg(&regs._r12, &env->regs[12], set);
 813     hax_getput_reg(&regs._r13, &env->regs[13], set);
 814     hax_getput_reg(&regs._r14, &env->regs[14], set);
 815     hax_getput_reg(&regs._r15, &env->regs[15], set);
 816 #endif
 817     hax_getput_reg(&regs._rflags, &env->eflags, set);
 818     hax_getput_reg(&regs._rip, &env->eip, set);
 819
 820     if (set) {
 821         regs._cr0 = env->cr[0];
 822         regs._cr2 = env->cr[2];
 823         regs._cr3 = env->cr[3];
 824         regs._cr4 = env->cr[4];
 825         hax_set_segments(env, &regs);
 826     } else {
 827         env->cr[0] = regs._cr0;
 828         env->cr[2] = regs._cr2;
 829         env->cr[3] = regs._cr3;
 830         env->cr[4] = regs._cr4;
 831         hax_get_segments(env, &regs);
 832     }
 833
 834     if (set) {
 835         ret = hax_sync_vcpu_state(env, &regs, 1);
 836         if (ret < 0) {
 837             return -1;
 838         }
 839     }
 840     return 0;
 841 }
 842
 843 static void hax_msr_entry_set(struct vmx_msr *item, uint32_t index,
 844                               uint64_t value)
 845 {
 846     item->entry = index;
 847     item->value = value;
 848 }
 849
 850 static int hax_get_msrs(CPUArchState *env)
 851 {
 852     struct hax_msr_data md;
 853     struct vmx_msr *msrs = md.entries;
 854     int ret, i, n;
 855
 856     n = 0;
 857     msrs[n++].entry = MSR_IA32_SYSENTER_CS;
 858     msrs[n++].entry = MSR_IA32_SYSENTER_ESP;
 859     msrs[n++].entry = MSR_IA32_SYSENTER_EIP;
 860     msrs[n++].entry = MSR_IA32_TSC;
 861 #ifdef TARGET_X86_64
 862     msrs[n++].entry = MSR_EFER;
 863     msrs[n++].entry = MSR_STAR;
 864     msrs[n++].entry = MSR_LSTAR;
 865     msrs[n++].entry = MSR_CSTAR;
 866     msrs[n++].entry = MSR_FMASK;
 867     msrs[n++].entry = MSR_KERNELGSBASE;
 868 #endif
 869     md.nr_msr = n;
 870     ret = hax_sync_msr(env, &md, 0);
 871     if (ret < 0) {
 872         return ret;
 873     }
 874
 875     for (i = 0; i < md.done; i++) {
 876         switch (msrs[i].entry) {
 877         case MSR_IA32_SYSENTER_CS:
 878             env->sysenter_cs = msrs[i].value;
 879             break;
 880         case MSR_IA32_SYSENTER_ESP:
 881             env->sysenter_esp = msrs[i].value;
 882             break;
 883         case MSR_IA32_SYSENTER_EIP:
 884             env->sysenter_eip = msrs[i].value;
 885             break;
 886         case MSR_IA32_TSC:
 887             env->tsc = msrs[i].value;
 888             break;
 889 #ifdef TARGET_X86_64
 890         case MSR_EFER:
 891             env->efer = msrs[i].value;
 892             break;
 893         case MSR_STAR:
 894             env->star = msrs[i].value;
 895             break;
 896         case MSR_LSTAR:
 897             env->lstar = msrs[i].value;
 898             break;
 899         case MSR_CSTAR:
 900             env->cstar = msrs[i].value;
 901             break;
 902         case MSR_FMASK:
 903             env->fmask = msrs[i].value;
 904             break;
 905         case MSR_KERNELGSBASE:
 906             env->kernelgsbase = msrs[i].value;
 907             break;
 908 #endif
 909         }
 910     }
 911
 912     return 0;
 913 }
 914
 915 static int hax_set_msrs(CPUArchState *env)
 916 {
 917     struct hax_msr_data md;
 918     struct vmx_msr *msrs;
 919     msrs = md.entries;
 920     int n = 0;
 921
 922     memset(&md, 0, sizeof(struct hax_msr_data));
 923     hax_msr_entry_set(&msrs[n++], MSR_IA32_SYSENTER_CS, env->sysenter_cs);
 924     hax_msr_entry_set(&msrs[n++], MSR_IA32_SYSENTER_ESP, env->sysenter_esp);
 925     hax_msr_entry_set(&msrs[n++], MSR_IA32_SYSENTER_EIP, env->sysenter_eip);
 926     hax_msr_entry_set(&msrs[n++], MSR_IA32_TSC, env->tsc);
 927 #ifdef TARGET_X86_64
 928     hax_msr_entry_set(&msrs[n++], MSR_EFER, env->efer);
 929     hax_msr_entry_set(&msrs[n++], MSR_STAR, env->star);
 930     hax_msr_entry_set(&msrs[n++], MSR_LSTAR, env->lstar);
 931     hax_msr_entry_set(&msrs[n++], MSR_CSTAR, env->cstar);
 932     hax_msr_entry_set(&msrs[n++], MSR_FMASK, env->fmask);
 933     hax_msr_entry_set(&msrs[n++], MSR_KERNELGSBASE, env->kernelgsbase);
 934 #endif
 935     md.nr_msr = n;
 936     md.done = 0;
 937
 938     return hax_sync_msr(env, &md, 1);
 939 }
 940
 941 static int hax_get_fpu(CPUArchState *env)
 942 {
 943     struct fx_layout fpu;
 944     int i, ret;
 945
 946     ret = hax_sync_fpu(env, &fpu, 0);
 947     if (ret < 0) {
 948         return ret;
 949     }
 950
 951     env->fpstt = (fpu.fsw >> 11) & 7;
 952     env->fpus = fpu.fsw;
 953     env->fpuc = fpu.fcw;
 954     for (i = 0; i < 8; ++i) {
 955         env->fptags[i] = !((fpu.ftw >> i) & 1);
 956     }
 957     memcpy(env->fpregs, fpu.st_mm, sizeof(env->fpregs));
 958
 959     for (i = 0; i < 8; i++) {
 960         env->xmm_regs[i].ZMM_Q(0) = ldq_p(&fpu.mmx_1[i][0]);
 961         env->xmm_regs[i].ZMM_Q(1) = ldq_p(&fpu.mmx_1[i][8]);
 962         if (CPU_NB_REGS > 8) {
 963             env->xmm_regs[i + 8].ZMM_Q(0) = ldq_p(&fpu.mmx_2[i][0]);
 964             env->xmm_regs[i + 8].ZMM_Q(1) = ldq_p(&fpu.mmx_2[i][8]);
 965         }
 966     }
 967     env->mxcsr = fpu.mxcsr;
 968
 969     return 0;
 970 }
 971
 972 static int hax_set_fpu(CPUArchState *env)
 973 {
 974     struct fx_layout fpu;
 975     int i;
 976
 977     memset(&fpu, 0, sizeof(fpu));
 978     fpu.fsw = env->fpus & ~(7 << 11);
 979     fpu.fsw |= (env->fpstt & 7) << 11;
 980     fpu.fcw = env->fpuc;
 981
 982     for (i = 0; i < 8; ++i) {
 983         fpu.ftw |= (!env->fptags[i]) << i;
 984     }
 985
 986     memcpy(fpu.st_mm, env->fpregs, sizeof(env->fpregs));
 987     for (i = 0; i < 8; i++) {
 988         stq_p(&fpu.mmx_1[i][0], env->xmm_regs[i].ZMM_Q(0));
 989         stq_p(&fpu.mmx_1[i][8], env->xmm_regs[i].ZMM_Q(1));
 990         if (CPU_NB_REGS > 8) {
 991             stq_p(&fpu.mmx_2[i][0], env->xmm_regs[i + 8].ZMM_Q(0));
 992             stq_p(&fpu.mmx_2[i][8], env->xmm_regs[i + 8].ZMM_Q(1));
 993         }
 994     }
 995
 996     fpu.mxcsr = env->mxcsr;
 997
 998     return hax_sync_fpu(env, &fpu, 1);
 999 }
1000
1001 static int hax_arch_get_registers(CPUArchState *env)
1002 {
1003     int ret;
1004
1005     ret = hax_sync_vcpu_register(env, 0);
1006     if (ret < 0) {
1007         return ret;
1008     }
1009
1010     ret = hax_get_fpu(env);
1011     if (ret < 0) {
1012         return ret;
1013     }
1014
1015     ret = hax_get_msrs(env);
1016     if (ret < 0) {
1017         return ret;
1018     }
1019
1020     x86_update_hflags(env);
1021     return 0;
1022 }
1023
1024 static int hax_arch_set_registers(CPUArchState *env)
1025 {
1026     int ret;
1027     ret = hax_sync_vcpu_register(env, 1);
1028
1029     if (ret < 0) {
1030         fprintf(stderr, "Failed to sync vcpu reg\n");
1031         return ret;
1032     }
1033     ret = hax_set_fpu(env);
1034     if (ret < 0) {
1035         fprintf(stderr, "FPU failed\n");
1036         return ret;
1037     }
1038     ret = hax_set_msrs(env);
1039     if (ret < 0) {
1040         fprintf(stderr, "MSR failed\n");
1041         return ret;
1042     }
1043
1044     return 0;
1045 }
1046
1047 static void hax_vcpu_sync_state(CPUArchState *env, int modified)
1048 {
1049     if (hax_enabled()) {
1050         if (modified) {
1051             hax_arch_set_registers(env);
1052         } else {
1053             hax_arch_get_registers(env);
1054         }
1055     }
1056 }
1057
1058 /*
1059  * much simpler than kvm, at least in first stage because:
1060  * We don't need consider the device pass-through, we don't need
1061  * consider the framebuffer, and we may even remove the bios at all
1062  */
1063 int hax_sync_vcpus(void)
1064 {
1065     if (hax_enabled()) {
1066         CPUState *cpu;
1067
1068         cpu = first_cpu;
1069         if (!cpu) {
1070             return 0;
1071         }
1072
1073         for (; cpu != NULL; cpu = CPU_NEXT(cpu)) {
1074             int ret;
1075
1076             ret = hax_arch_set_registers(cpu->env_ptr);
1077             if (ret < 0) {
1078                 return ret;
1079             }
1080         }
1081     }
1082
1083     return 0;
1084 }
1085
1086 void hax_reset_vcpu_state(void *opaque)
1087 {
1088     CPUState *cpu;
1089     for (cpu = first_cpu; cpu != NULL; cpu = CPU_NEXT(cpu)) {
1090         cpu->hax_vcpu->tunnel->user_event_pending = 0;
1091         cpu->hax_vcpu->tunnel->ready_for_interrupt_injection = 0;
1092     }
1093 }
1094
1095 static void hax_accel_class_init(ObjectClass *oc, void *data)
1096 {
1097     AccelClass *ac = ACCEL_CLASS(oc);
1098     ac->name = "HAX";
1099     ac->init_machine = hax_accel_init;
1100     ac->allowed = &hax_allowed;
1101 }
1102
1103 static const TypeInfo hax_accel_type = {
1104     .name = ACCEL_CLASS_NAME("hax"),
1105     .parent = TYPE_ACCEL,
1106     .class_init = hax_accel_class_init,
1107 };
1108
1109 static void hax_type_init(void)
1110 {
1111     type_register_static(&hax_accel_type);
1112 }
1113
1114 type_init(hax_type_init);