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_halt_in_kernel_allowed;
 111 bool kvm_irqfds_allowed;
 112 bool kvm_msi_via_irqfd_allowed;
 113 bool kvm_gsi_routing_allowed;
 114 bool kvm_allowed;
 115 bool kvm_readonly_mem_allowed;
 116
 117 static const KVMCapabilityInfo kvm_required_capabilites[] = {
 118     KVM_CAP_INFO(USER_MEMORY),
 119     KVM_CAP_INFO(DESTROY_MEMORY_REGION_WORKS),
 120     KVM_CAP_LAST_INFO
 121 };
 122
 123 static KVMSlot *kvm_alloc_slot(KVMState *s)
 124 {
 125     int i;
 126
 127     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 128         if (s->slots[i].memory_size == 0) {
 129             return &s->slots[i];
 130         }
 131     }
 132
 133     fprintf(stderr, "%s: no free slot available\n", __func__);
 134     abort();
 135 }
 136
 137 static KVMSlot *kvm_lookup_matching_slot(KVMState *s,
 138                                          hwaddr start_addr,
 139                                          hwaddr end_addr)
 140 {
 141     int i;
 142
 143     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 144         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 145
 146         if (start_addr == mem->start_addr &&
 147             end_addr == mem->start_addr + mem->memory_size) {
 148             return mem;
 149         }
 150     }
 151
 152     return NULL;
 153 }
 154
 155 /*
 156  * Find overlapping slot with lowest start address
 157  */
 158 static KVMSlot *kvm_lookup_overlapping_slot(KVMState *s,
 159                                             hwaddr start_addr,
 160                                             hwaddr end_addr)
 161 {
 162     KVMSlot *found = NULL;
 163     int i;
 164
 165     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 166         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 167
 168         if (mem->memory_size == 0 ||
 169             (found && found->start_addr < mem->start_addr)) {
 170             continue;
 171         }
 172
 173         if (end_addr > mem->start_addr &&
 174             start_addr < mem->start_addr + mem->memory_size) {
 175             found = mem;
 176         }
 177     }
 178
 179     return found;
 180 }
 181
 182 int kvm_physical_memory_addr_from_host(KVMState *s, void *ram,
 183                                        hwaddr *phys_addr)
 184 {
 185     int i;
 186
 187     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 188         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 189
 190         if (ram >= mem->ram && ram < mem->ram + mem->memory_size) {
 191             *phys_addr = mem->start_addr + (ram - mem->ram);
 192             return 1;
 193         }
 194     }
 195
 196     return 0;
 197 }
 198
 199 static int kvm_set_user_memory_region(KVMState *s, KVMSlot *slot)
 200 {
 201     struct kvm_userspace_memory_region mem;
 202
 203     mem.slot = slot->slot;
 204     mem.guest_phys_addr = slot->start_addr;
 205     mem.userspace_addr = (unsigned long)slot->ram;
 206     mem.flags = slot->flags;
 207     if (s->migration_log) {
 208         mem.flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 209     }
 210
 211     if (slot->memory_size && mem.flags & KVM_MEM_READONLY) {
 212         /* Set the slot size to 0 before setting the slot to the desired
 213          * value. This is needed based on KVM commit 75d61fbc. */
 214         mem.memory_size = 0;
 215         kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &mem);
 216     }
 217     mem.memory_size = slot->memory_size;
 218     return kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &mem);
 219 }
 220
 221 static void kvm_reset_vcpu(void *opaque)
 222 {
 223     CPUState *cpu = opaque;
 224
 225     kvm_arch_reset_vcpu(cpu);
 226 }
 227
 228 int kvm_init_vcpu(CPUState *cpu)
 229 {
 230     KVMState *s = kvm_state;
 231     long mmap_size;
 232     int ret;
 233
 234     DPRINTF("kvm_init_vcpu\n");
 235
 236     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_CREATE_VCPU, (void *)kvm_arch_vcpu_id(cpu));
 237     if (ret < 0) {
 238         DPRINTF("kvm_create_vcpu failed\n");
 239         goto err;
 240     }
 241
 242     cpu->kvm_fd = ret;
 243     cpu->kvm_state = s;
 244     cpu->kvm_vcpu_dirty = true;
 245
 246     mmap_size = kvm_ioctl(s, KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE, 0);
 247     if (mmap_size < 0) {
 248         ret = mmap_size;
 249         DPRINTF("KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE failed\n");
 250         goto err;
 251     }
 252
 253     cpu->kvm_run = mmap(NULL, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 254                         cpu->kvm_fd, 0);
 255     if (cpu->kvm_run == MAP_FAILED) {
 256         ret = -errno;
 257         DPRINTF("mmap'ing vcpu state failed\n");
 258         goto err;
 259     }
 260
 261     if (s->coalesced_mmio && !s->coalesced_mmio_ring) {
 262         s->coalesced_mmio_ring =
 263             (void *)cpu->kvm_run + s->coalesced_mmio * PAGE_SIZE;
 264     }
 265
 266     ret = kvm_arch_init_vcpu(cpu);
 267     if (ret == 0) {
 268         qemu_register_reset(kvm_reset_vcpu, cpu);
 269         kvm_arch_reset_vcpu(cpu);
 270     }
 271 err:
 272     return ret;
 273 }
 274
 275 /*
 276  * dirty pages logging control
 277  */
 278
 279 static int kvm_mem_flags(KVMState *s, bool log_dirty, bool readonly)
 280 {
 281     int flags = 0;
 282     flags = log_dirty ? KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES : 0;
 283     if (readonly && kvm_readonly_mem_allowed) {
 284         flags |= KVM_MEM_READONLY;
 285     }
 286     return flags;
 287 }
 288
 289 static int kvm_slot_dirty_pages_log_change(KVMSlot *mem, bool log_dirty)
 290 {
 291     KVMState *s = kvm_state;
 292     int flags, mask = KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 293     int old_flags;
 294
 295     old_flags = mem->flags;
 296
 297     flags = (mem->flags & ~mask) | kvm_mem_flags(s, log_dirty, false);
 298     mem->flags = flags;
 299
 300     /* If nothing changed effectively, no need to issue ioctl */
 301     if (s->migration_log) {
 302         flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 303     }
 304
 305     if (flags == old_flags) {
 306         return 0;
 307     }
 308
 309     return kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 310 }
 311
 312 static int kvm_dirty_pages_log_change(hwaddr phys_addr,
 313                                       ram_addr_t size, bool log_dirty)
 314 {
 315     KVMState *s = kvm_state;
 316     KVMSlot *mem = kvm_lookup_matching_slot(s, phys_addr, phys_addr + size);
 317
 318     if (mem == NULL)  {
 319         fprintf(stderr, "BUG: %s: invalid parameters " TARGET_FMT_plx "-"
 320                 TARGET_FMT_plx "\n", __func__, phys_addr,
 321                 (hwaddr)(phys_addr + size - 1));
 322         return -EINVAL;
 323     }
 324     return kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 325 }
 326
 327 static void kvm_log_start(MemoryListener *listener,
 328                           MemoryRegionSection *section)
 329 {
 330     int r;
 331
 332     r = kvm_dirty_pages_log_change(section->offset_within_address_space,
 333                                    int128_get64(section->size), true);
 334     if (r < 0) {
 335         abort();
 336     }
 337 }
 338
 339 static void kvm_log_stop(MemoryListener *listener,
 340                           MemoryRegionSection *section)
 341 {
 342     int r;
 343
 344     r = kvm_dirty_pages_log_change(section->offset_within_address_space,
 345                                    int128_get64(section->size), false);
 346     if (r < 0) {
 347         abort();
 348     }
 349 }
 350
 351 static int kvm_set_migration_log(int enable)
 352 {
 353     KVMState *s = kvm_state;
 354     KVMSlot *mem;
 355     int i, err;
 356
 357     s->migration_log = enable;
 358
 359     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 360         mem = &s->slots[i];
 361
 362         if (!mem->memory_size) {
 363             continue;
 364         }
 365         if (!!(mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) == enable) {
 366             continue;
 367         }
 368         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 369         if (err) {
 370             return err;
 371         }
 372     }
 373     return 0;
 374 }
 375
 376 /* get kvm's dirty pages bitmap and update qemu's */
 377 static int kvm_get_dirty_pages_log_range(MemoryRegionSection *section,
 378                                          unsigned long *bitmap)
 379 {
 380     unsigned int i, j;
 381     unsigned long page_number, c;
 382     hwaddr addr, addr1;
 383     unsigned int pages = int128_get64(section->size) / getpagesize();
 384     unsigned int len = (pages + HOST_LONG_BITS - 1) / HOST_LONG_BITS;
 385     unsigned long hpratio = getpagesize() / TARGET_PAGE_SIZE;
 386
 387     /*
 388      * bitmap-traveling is faster than memory-traveling (for addr...)
 389      * especially when most of the memory is not dirty.
 390      */
 391     for (i = 0; i < len; i++) {
 392         if (bitmap[i] != 0) {
 393             c = leul_to_cpu(bitmap[i]);
 394             do {
 395                 j = ffsl(c) - 1;
 396                 c &= ~(1ul << j);
 397                 page_number = (i * HOST_LONG_BITS + j) * hpratio;
 398                 addr1 = page_number * TARGET_PAGE_SIZE;
 399                 addr = section->offset_within_region + addr1;
 400                 memory_region_set_dirty(section->mr, addr,
 401                                         TARGET_PAGE_SIZE * hpratio);
 402             } while (c != 0);
 403         }
 404     }
 405     return 0;
 406 }
 407
 408 #define ALIGN(x, y)  (((x)+(y)-1) & ~((y)-1))
 409
 410 /**
 411  * kvm_physical_sync_dirty_bitmap - Grab dirty bitmap from kernel space
 412  * This function updates qemu's dirty bitmap using
 413  * memory_region_set_dirty().  This means all bits are set
 414  * to dirty.
 415  *
 416  * @start_add: start of logged region.
 417  * @end_addr: end of logged region.
 418  */
 419 static int kvm_physical_sync_dirty_bitmap(MemoryRegionSection *section)
 420 {
 421     KVMState *s = kvm_state;
 422     unsigned long size, allocated_size = 0;
 423     KVMDirtyLog d;
 424     KVMSlot *mem;
 425     int ret = 0;
 426     hwaddr start_addr = section->offset_within_address_space;
 427     hwaddr end_addr = start_addr + int128_get64(section->size);
 428
 429     d.dirty_bitmap = NULL;
 430     while (start_addr < end_addr) {
 431         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, end_addr);
 432         if (mem == NULL) {
 433             break;
 434         }
 435
 436         /* XXX bad kernel interface alert
 437          * For dirty bitmap, kernel allocates array of size aligned to
 438          * bits-per-long.  But for case when the kernel is 64bits and
 439          * the userspace is 32bits, userspace can't align to the same
 440          * bits-per-long, since sizeof(long) is different between kernel
 441          * and user space.  This way, userspace will provide buffer which
 442          * may be 4 bytes less than the kernel will use, resulting in
 443          * userspace memory corruption (which is not detectable by valgrind
 444          * too, in most cases).
 445          * So for now, let's align to 64 instead of HOST_LONG_BITS here, in
 446          * a hope that sizeof(long) wont become >8 any time soon.
 447          */
 448         size = ALIGN(((mem->memory_size) >> TARGET_PAGE_BITS),
 449                      /*HOST_LONG_BITS*/ 64) / 8;
 450         if (!d.dirty_bitmap) {
 451             d.dirty_bitmap = g_malloc(size);
 452         } else if (size > allocated_size) {
 453             d.dirty_bitmap = g_realloc(d.dirty_bitmap, size);
 454         }
 455         allocated_size = size;
 456         memset(d.dirty_bitmap, 0, allocated_size);
 457
 458         d.slot = mem->slot;
 459
 460         if (kvm_vm_ioctl(s, KVM_GET_DIRTY_LOG, &d) == -1) {
 461             DPRINTF("ioctl failed %d\n", errno);
 462             ret = -1;
 463             break;
 464         }
 465
 466         kvm_get_dirty_pages_log_range(section, d.dirty_bitmap);
 467         start_addr = mem->start_addr + mem->memory_size;
 468     }
 469     g_free(d.dirty_bitmap);
 470
 471     return ret;
 472 }
 473
 474 static void kvm_coalesce_mmio_region(MemoryListener *listener,
 475                                      MemoryRegionSection *secion,
 476                                      hwaddr start, hwaddr size)
 477 {
 478     KVMState *s = kvm_state;
 479
 480     if (s->coalesced_mmio) {
 481         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 482
 483         zone.addr = start;
 484         zone.size = size;
 485         zone.pad = 0;
 486
 487         (void)kvm_vm_ioctl(s, KVM_REGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 488     }
 489 }
 490
 491 static void kvm_uncoalesce_mmio_region(MemoryListener *listener,
 492                                        MemoryRegionSection *secion,
 493                                        hwaddr start, hwaddr size)
 494 {
 495     KVMState *s = kvm_state;
 496
 497     if (s->coalesced_mmio) {
 498         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 499
 500         zone.addr = start;
 501         zone.size = size;
 502         zone.pad = 0;
 503
 504         (void)kvm_vm_ioctl(s, KVM_UNREGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 505     }
 506 }
 507
 508 int kvm_check_extension(KVMState *s, unsigned int extension)
 509 {
 510     int ret;
 511
 512     ret = kvm_ioctl(s, KVM_CHECK_EXTENSION, extension);
 513     if (ret < 0) {
 514         ret = 0;
 515     }
 516
 517     return ret;
 518 }
 519
 520 static int kvm_set_ioeventfd_mmio(int fd, uint32_t addr, uint32_t val,
 521                                   bool assign, uint32_t size, bool datamatch)
 522 {
 523     int ret;
 524     struct kvm_ioeventfd iofd;
 525
 526     iofd.datamatch = datamatch ? val : 0;
 527     iofd.addr = addr;
 528     iofd.len = size;
 529     iofd.flags = 0;
 530     iofd.fd = fd;
 531
 532     if (!kvm_enabled()) {
 533         return -ENOSYS;
 534     }
 535
 536     if (datamatch) {
 537         iofd.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH;
 538     }
 539     if (!assign) {
 540         iofd.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
 541     }
 542
 543     ret = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &iofd);
 544
 545     if (ret < 0) {
 546         return -errno;
 547     }
 548
 549     return 0;
 550 }
 551
 552 static int kvm_set_ioeventfd_pio(int fd, uint16_t addr, uint16_t val,
 553                                  bool assign, uint32_t size, bool datamatch)
 554 {
 555     struct kvm_ioeventfd kick = {
 556         .datamatch = datamatch ? val : 0,
 557         .addr = addr,
 558         .flags = KVM_IOEVENTFD_FLAG_PIO,
 559         .len = size,
 560         .fd = fd,
 561     };
 562     int r;
 563     if (!kvm_enabled()) {
 564         return -ENOSYS;
 565     }
 566     if (datamatch) {
 567         kick.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH;
 568     }
 569     if (!assign) {
 570         kick.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
 571     }
 572     r = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &kick);
 573     if (r < 0) {
 574         return r;
 575     }
 576     return 0;
 577 }
 578
 579
 580 static int kvm_check_many_ioeventfds(void)
 581 {
 582     /* Userspace can use ioeventfd for io notification.  This requires a host
 583      * that supports eventfd(2) and an I/O thread; since eventfd does not
 584      * support SIGIO it cannot interrupt the vcpu.
 585      *
 586      * Older kernels have a 6 device limit on the KVM io bus.  Find out so we
 587      * can avoid creating too many ioeventfds.
 588      */
 589 #if defined(CONFIG_EVENTFD)
 590     int ioeventfds[7];
 591     int i, ret = 0;
 592     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ioeventfds); i++) {
 593         ioeventfds[i] = eventfd(0, EFD_CLOEXEC);
 594         if (ioeventfds[i] < 0) {
 595             break;
 596         }
 597         ret = kvm_set_ioeventfd_pio(ioeventfds[i], 0, i, true, 2, true);
 598         if (ret < 0) {
 599             close(ioeventfds[i]);
 600             break;
 601         }
 602     }
 603
 604     /* Decide whether many devices are supported or not */
 605     ret = i == ARRAY_SIZE(ioeventfds);
 606
 607     while (i-- > 0) {
 608         kvm_set_ioeventfd_pio(ioeventfds[i], 0, i, false, 2, true);
 609         close(ioeventfds[i]);
 610     }
 611     return ret;
 612 #else
 613     return 0;
 614 #endif
 615 }
 616
 617 static const KVMCapabilityInfo *
 618 kvm_check_extension_list(KVMState *s, const KVMCapabilityInfo *list)
 619 {
 620     while (list->name) {
 621         if (!kvm_check_extension(s, list->value)) {
 622             return list;
 623         }
 624         list++;
 625     }
 626     return NULL;
 627 }
 628
 629 static void kvm_set_phys_mem(MemoryRegionSection *section, bool add)
 630 {
 631     KVMState *s = kvm_state;
 632     KVMSlot *mem, old;
 633     int err;
 634     MemoryRegion *mr = section->mr;
 635     bool log_dirty = memory_region_is_logging(mr);
 636     bool writeable = !mr->readonly && !mr->rom_device;
 637     bool readonly_flag = mr->readonly || memory_region_is_romd(mr);
 638     hwaddr start_addr = section->offset_within_address_space;
 639     ram_addr_t size = int128_get64(section->size);
 640     void *ram = NULL;
 641     unsigned delta;
 642
 643     /* kvm works in page size chunks, but the function may be called
 644        with sub-page size and unaligned start address. */
 645     delta = TARGET_PAGE_ALIGN(size) - size;
 646     if (delta > size) {
 647         return;
 648     }
 649     start_addr += delta;
 650     size -= delta;
 651     size &= TARGET_PAGE_MASK;
 652     if (!size || (start_addr & ~TARGET_PAGE_MASK)) {
 653         return;
 654     }
 655
 656     if (!memory_region_is_ram(mr)) {
 657         if (writeable || !kvm_readonly_mem_allowed) {
 658             return;
 659         } else if (!mr->romd_mode) {
 660             /* If the memory device is not in romd_mode, then we actually want
 661              * to remove the kvm memory slot so all accesses will trap. */
 662             add = false;
 663         }
 664     }
 665
 666     ram = memory_region_get_ram_ptr(mr) + section->offset_within_region + delta;
 667
 668     while (1) {
 669         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, start_addr + size);
 670         if (!mem) {
 671             break;
 672         }
 673
 674         if (add && start_addr >= mem->start_addr &&
 675             (start_addr + size <= mem->start_addr + mem->memory_size) &&
 676             (ram - start_addr == mem->ram - mem->start_addr)) {
 677             /* The new slot fits into the existing one and comes with
 678              * identical parameters - update flags and done. */
 679             kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 680             return;
 681         }
 682
 683         old = *mem;
 684
 685         if (mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
 686             kvm_physical_sync_dirty_bitmap(section);
 687         }
 688
 689         /* unregister the overlapping slot */
 690         mem->memory_size = 0;
 691         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 692         if (err) {
 693             fprintf(stderr, "%s: error unregistering overlapping slot: %s\n",
 694                     __func__, strerror(-err));
 695             abort();
 696         }
 697
 698         /* Workaround for older KVM versions: we can't join slots, even not by
 699          * unregistering the previous ones and then registering the larger
 700          * slot. We have to maintain the existing fragmentation. Sigh.
 701          *
 702          * This workaround assumes that the new slot starts at the same
 703          * address as the first existing one. If not or if some overlapping
 704          * slot comes around later, we will fail (not seen in practice so far)
 705          * - and actually require a recent KVM version. */
 706         if (s->broken_set_mem_region &&
 707             old.start_addr == start_addr && old.memory_size < size && add) {
 708             mem = kvm_alloc_slot(s);
 709             mem->memory_size = old.memory_size;
 710             mem->start_addr = old.start_addr;
 711             mem->ram = old.ram;
 712             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 713
 714             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 715             if (err) {
 716                 fprintf(stderr, "%s: error updating slot: %s\n", __func__,
 717                         strerror(-err));
 718                 abort();
 719             }
 720
 721             start_addr += old.memory_size;
 722             ram += old.memory_size;
 723             size -= old.memory_size;
 724             continue;
 725         }
 726
 727         /* register prefix slot */
 728         if (old.start_addr < start_addr) {
 729             mem = kvm_alloc_slot(s);
 730             mem->memory_size = start_addr - old.start_addr;
 731             mem->start_addr = old.start_addr;
 732             mem->ram = old.ram;
 733             mem->flags =  kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 734
 735             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 736             if (err) {
 737                 fprintf(stderr, "%s: error registering prefix slot: %s\n",
 738                         __func__, strerror(-err));
 739 #ifdef TARGET_PPC
 740                 fprintf(stderr, "%s: This is probably because your kernel's " \
 741                                 "PAGE_SIZE is too big. Please try to use 4k " \
 742                                 "PAGE_SIZE!\n", __func__);
 743 #endif
 744                 abort();
 745             }
 746         }
 747
 748         /* register suffix slot */
 749         if (old.start_addr + old.memory_size > start_addr + size) {
 750             ram_addr_t size_delta;
 751
 752             mem = kvm_alloc_slot(s);
 753             mem->start_addr = start_addr + size;
 754             size_delta = mem->start_addr - old.start_addr;
 755             mem->memory_size = old.memory_size - size_delta;
 756             mem->ram = old.ram + size_delta;
 757             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 758
 759             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 760             if (err) {
 761                 fprintf(stderr, "%s: error registering suffix slot: %s\n",
 762                         __func__, strerror(-err));
 763                 abort();
 764             }
 765         }
 766     }
 767
 768     /* in case the KVM bug workaround already "consumed" the new slot */
 769     if (!size) {
 770         return;
 771     }
 772     if (!add) {
 773         return;
 774     }
 775     mem = kvm_alloc_slot(s);
 776     mem->memory_size = size;
 777     mem->start_addr = start_addr;
 778     mem->ram = ram;
 779     mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 780
 781     err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 782     if (err) {
 783         fprintf(stderr, "%s: error registering slot: %s\n", __func__,
 784                 strerror(-err));
 785         abort();
 786     }
 787 }
 788
 789 static void kvm_region_add(MemoryListener *listener,
 790                            MemoryRegionSection *section)
 791 {
 792     memory_region_ref(section->mr);
 793     kvm_set_phys_mem(section, true);
 794 }
 795
 796 static void kvm_region_del(MemoryListener *listener,
 797                            MemoryRegionSection *section)
 798 {
 799     kvm_set_phys_mem(section, false);
 800     memory_region_unref(section->mr);
 801 }
 802
 803 static void kvm_log_sync(MemoryListener *listener,
 804                          MemoryRegionSection *section)
 805 {
 806     int r;
 807
 808     r = kvm_physical_sync_dirty_bitmap(section);
 809     if (r < 0) {
 810         abort();
 811     }
 812 }
 813
 814 static void kvm_log_global_start(struct MemoryListener *listener)
 815 {
 816     int r;
 817
 818     r = kvm_set_migration_log(1);
 819     assert(r >= 0);
 820 }
 821
 822 static void kvm_log_global_stop(struct MemoryListener *listener)
 823 {
 824     int r;
 825
 826     r = kvm_set_migration_log(0);
 827     assert(r >= 0);
 828 }
 829
 830 static void kvm_mem_ioeventfd_add(MemoryListener *listener,
 831                                   MemoryRegionSection *section,
 832                                   bool match_data, uint64_t data,
 833                                   EventNotifier *e)
 834 {
 835     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 836     int r;
 837
 838     r = kvm_set_ioeventfd_mmio(fd, section->offset_within_address_space,
 839                                data, true, int128_get64(section->size),
 840                                match_data);
 841     if (r < 0) {
 842         abort();
 843     }
 844 }
 845
 846 static void kvm_mem_ioeventfd_del(MemoryListener *listener,
 847                                   MemoryRegionSection *section,
 848                                   bool match_data, uint64_t data,
 849                                   EventNotifier *e)
 850 {
 851     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 852     int r;
 853
 854     r = kvm_set_ioeventfd_mmio(fd, section->offset_within_address_space,
 855                                data, false, int128_get64(section->size),
 856                                match_data);
 857     if (r < 0) {
 858         abort();
 859     }
 860 }
 861
 862 static void kvm_io_ioeventfd_add(MemoryListener *listener,
 863                                  MemoryRegionSection *section,
 864                                  bool match_data, uint64_t data,
 865                                  EventNotifier *e)
 866 {
 867     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 868     int r;
 869
 870     r = kvm_set_ioeventfd_pio(fd, section->offset_within_address_space,
 871                               data, true, int128_get64(section->size),
 872                               match_data);
 873     if (r < 0) {
 874         abort();
 875     }
 876 }
 877
 878 static void kvm_io_ioeventfd_del(MemoryListener *listener,
 879                                  MemoryRegionSection *section,
 880                                  bool match_data, uint64_t data,
 881                                  EventNotifier *e)
 882
 883 {
 884     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 885     int r;
 886
 887     r = kvm_set_ioeventfd_pio(fd, section->offset_within_address_space,
 888                               data, false, int128_get64(section->size),
 889                               match_data);
 890     if (r < 0) {
 891         abort();
 892     }
 893 }
 894
 895 static MemoryListener kvm_memory_listener = {
 896     .region_add = kvm_region_add,
 897     .region_del = kvm_region_del,
 898     .log_start = kvm_log_start,
 899     .log_stop = kvm_log_stop,
 900     .log_sync = kvm_log_sync,
 901     .log_global_start = kvm_log_global_start,
 902     .log_global_stop = kvm_log_global_stop,
 903     .eventfd_add = kvm_mem_ioeventfd_add,
 904     .eventfd_del = kvm_mem_ioeventfd_del,
 905     .coalesced_mmio_add = kvm_coalesce_mmio_region,
 906     .coalesced_mmio_del = kvm_uncoalesce_mmio_region,
 907     .priority = 10,
 908 };
 909
 910 static MemoryListener kvm_io_listener = {
 911     .eventfd_add = kvm_io_ioeventfd_add,
 912     .eventfd_del = kvm_io_ioeventfd_del,
 913     .priority = 10,
 914 };
 915
 916 static void kvm_handle_interrupt(CPUState *cpu, int mask)
 917 {
 918     cpu->interrupt_request |= mask;
 919
 920     if (!qemu_cpu_is_self(cpu)) {
 921         qemu_cpu_kick(cpu);
 922     }
 923 }
 924
 925 int kvm_set_irq(KVMState *s, int irq, int level)
 926 {
 927     struct kvm_irq_level event;
 928     int ret;
 929
 930     assert(kvm_async_interrupts_enabled());
 931
 932     event.level = level;
 933     event.irq = irq;
 934     ret = kvm_vm_ioctl(s, s->irq_set_ioctl, &event);
 935     if (ret < 0) {
 936         perror("kvm_set_irq");
 937         abort();
 938     }
 939
 940     return (s->irq_set_ioctl == KVM_IRQ_LINE) ? 1 : event.status;
 941 }
 942
 943 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
 944 typedef struct KVMMSIRoute {
 945     struct kvm_irq_routing_entry kroute;
 946     QTAILQ_ENTRY(KVMMSIRoute) entry;
 947 } KVMMSIRoute;
 948
 949 static void set_gsi(KVMState *s, unsigned int gsi)
 950 {
 951     s->used_gsi_bitmap[gsi / 32] |= 1U << (gsi % 32);
 952 }
 953
 954 static void clear_gsi(KVMState *s, unsigned int gsi)
 955 {
 956     s->used_gsi_bitmap[gsi / 32] &= ~(1U << (gsi % 32));
 957 }
 958
 959 void kvm_init_irq_routing(KVMState *s)
 960 {
 961     int gsi_count, i;
 962
 963     gsi_count = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_IRQ_ROUTING);
 964     if (gsi_count > 0) {
 965         unsigned int gsi_bits, i;
 966
 967         /* Round up so we can search ints using ffs */
 968         gsi_bits = ALIGN(gsi_count, 32);
 969         s->used_gsi_bitmap = g_malloc0(gsi_bits / 8);
 970         s->gsi_count = gsi_count;
 971
 972         /* Mark any over-allocated bits as already in use */
 973         for (i = gsi_count; i < gsi_bits; i++) {
 974             set_gsi(s, i);
 975         }
 976     }
 977
 978     s->irq_routes = g_malloc0(sizeof(*s->irq_routes));
 979     s->nr_allocated_irq_routes = 0;
 980
 981     if (!s->direct_msi) {
 982         for (i = 0; i < KVM_MSI_HASHTAB_SIZE; i++) {
 983             QTAILQ_INIT(&s->msi_hashtab[i]);
 984         }
 985     }
 986
 987     kvm_arch_init_irq_routing(s);
 988 }
 989
 990 void kvm_irqchip_commit_routes(KVMState *s)
 991 {
 992     int ret;
 993
 994     s->irq_routes->flags = 0;
 995     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_GSI_ROUTING, s->irq_routes);
 996     assert(ret == 0);
 997 }
 998
 999 static void kvm_add_routing_entry(KVMState *s,
1000                                   struct kvm_irq_routing_entry *entry)
1001 {
1002     struct kvm_irq_routing_entry *new;
1003     int n, size;
1004
1005     if (s->irq_routes->nr == s->nr_allocated_irq_routes) {
1006         n = s->nr_allocated_irq_routes * 2;
1007         if (n < 64) {
1008             n = 64;
1009         }
1010         size = sizeof(struct kvm_irq_routing);
1011         size += n * sizeof(*new);
1012         s->irq_routes = g_realloc(s->irq_routes, size);
1013         s->nr_allocated_irq_routes = n;
1014     }
1015     n = s->irq_routes->nr++;
1016     new = &s->irq_routes->entries[n];
1017     memset(new, 0, sizeof(*new));
1018     new->gsi = entry->gsi;
1019     new->type = entry->type;
1020     new->flags = entry->flags;
1021     new->u = entry->u;
1022
1023     set_gsi(s, entry->gsi);
1024 }
1025
1026 static int kvm_update_routing_entry(KVMState *s,
1027                                     struct kvm_irq_routing_entry *new_entry)
1028 {
1029     struct kvm_irq_routing_entry *entry;
1030     int n;
1031
1032     for (n = 0; n < s->irq_routes->nr; n++) {
1033         entry = &s->irq_routes->entries[n];
1034         if (entry->gsi != new_entry->gsi) {
1035             continue;
1036         }
1037
1038         entry->type = new_entry->type;
1039         entry->flags = new_entry->flags;
1040         entry->u = new_entry->u;
1041
1042         kvm_irqchip_commit_routes(s);
1043
1044         return 0;
1045     }
1046
1047     return -ESRCH;
1048 }
1049
1050 void kvm_irqchip_add_irq_route(KVMState *s, int irq, int irqchip, int pin)
1051 {
1052     struct kvm_irq_routing_entry e;
1053
1054     assert(pin < s->gsi_count);
1055
1056     e.gsi = irq;
1057     e.type = KVM_IRQ_ROUTING_IRQCHIP;
1058     e.flags = 0;
1059     e.u.irqchip.irqchip = irqchip;
1060     e.u.irqchip.pin = pin;
1061     kvm_add_routing_entry(s, &e);
1062 }
1063
1064 void kvm_irqchip_release_virq(KVMState *s, int virq)
1065 {
1066     struct kvm_irq_routing_entry *e;
1067     int i;
1068
1069     for (i = 0; i < s->irq_routes->nr; i++) {
1070         e = &s->irq_routes->entries[i];
1071         if (e->gsi == virq) {
1072             s->irq_routes->nr--;
1073             *e = s->irq_routes->entries[s->irq_routes->nr];
1074         }
1075     }
1076     clear_gsi(s, virq);
1077 }
1078
1079 static unsigned int kvm_hash_msi(uint32_t data)
1080 {
1081     /* This is optimized for IA32 MSI layout. However, no other arch shall
1082      * repeat the mistake of not providing a direct MSI injection API. */
1083     return data & 0xff;
1084 }
1085
1086 static void kvm_flush_dynamic_msi_routes(KVMState *s)
1087 {
1088     KVMMSIRoute *route, *next;
1089     unsigned int hash;
1090
1091     for (hash = 0; hash < KVM_MSI_HASHTAB_SIZE; hash++) {
1092         QTAILQ_FOREACH_SAFE(route, &s->msi_hashtab[hash], entry, next) {
1093             kvm_irqchip_release_virq(s, route->kroute.gsi);
1094             QTAILQ_REMOVE(&s->msi_hashtab[hash], route, entry);
1095             g_free(route);
1096         }
1097     }
1098 }
1099
1100 static int kvm_irqchip_get_virq(KVMState *s)
1101 {
1102     uint32_t *word = s->used_gsi_bitmap;
1103     int max_words = ALIGN(s->gsi_count, 32) / 32;
1104     int i, bit;
1105     bool retry = true;
1106
1107 again:
1108     /* Return the lowest unused GSI in the bitmap */
1109     for (i = 0; i < max_words; i++) {
1110         bit = ffs(~word[i]);
1111         if (!bit) {
1112             continue;
1113         }
1114
1115         return bit - 1 + i * 32;
1116     }
1117     if (!s->direct_msi && retry) {
1118         retry = false;
1119         kvm_flush_dynamic_msi_routes(s);
1120         goto again;
1121     }
1122     return -ENOSPC;
1123
1124 }
1125
1126 static KVMMSIRoute *kvm_lookup_msi_route(KVMState *s, MSIMessage msg)
1127 {
1128     unsigned int hash = kvm_hash_msi(msg.data);
1129     KVMMSIRoute *route;
1130
1131     QTAILQ_FOREACH(route, &s->msi_hashtab[hash], entry) {
1132         if (route->kroute.u.msi.address_lo == (uint32_t)msg.address &&
1133             route->kroute.u.msi.address_hi == (msg.address >> 32) &&
1134             route->kroute.u.msi.data == le32_to_cpu(msg.data)) {
1135             return route;
1136         }
1137     }
1138     return NULL;
1139 }
1140
1141 int kvm_irqchip_send_msi(KVMState *s, MSIMessage msg)
1142 {
1143     struct kvm_msi msi;
1144     KVMMSIRoute *route;
1145
1146     if (s->direct_msi) {
1147         msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1148         msi.address_hi = msg.address >> 32;
1149         msi.data = le32_to_cpu(msg.data);
1150         msi.flags = 0;
1151         memset(msi.pad, 0, sizeof(msi.pad));
1152
1153         return kvm_vm_ioctl(s, KVM_SIGNAL_MSI, &msi);
1154     }
1155
1156     route = kvm_lookup_msi_route(s, msg);
1157     if (!route) {
1158         int virq;
1159
1160         virq = kvm_irqchip_get_virq(s);
1161         if (virq < 0) {
1162             return virq;
1163         }
1164
1165         route = g_malloc(sizeof(KVMMSIRoute));
1166         route->kroute.gsi = virq;
1167         route->kroute.type = KVM_IRQ_ROUTING_MSI;
1168         route->kroute.flags = 0;
1169         route->kroute.u.msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1170         route->kroute.u.msi.address_hi = msg.address >> 32;
1171         route->kroute.u.msi.data = le32_to_cpu(msg.data);
1172
1173         kvm_add_routing_entry(s, &route->kroute);
1174         kvm_irqchip_commit_routes(s);
1175
1176         QTAILQ_INSERT_TAIL(&s->msi_hashtab[kvm_hash_msi(msg.data)], route,
1177                            entry);
1178     }
1179
1180     assert(route->kroute.type == KVM_IRQ_ROUTING_MSI);
1181
1182     return kvm_set_irq(s, route->kroute.gsi, 1);
1183 }
1184
1185 int kvm_irqchip_add_msi_route(KVMState *s, MSIMessage msg)
1186 {
1187     struct kvm_irq_routing_entry kroute;
1188     int virq;
1189
1190     if (!kvm_gsi_routing_enabled()) {
1191         return -ENOSYS;
1192     }
1193
1194     virq = kvm_irqchip_get_virq(s);
1195     if (virq < 0) {
1196         return virq;
1197     }
1198
1199     kroute.gsi = virq;
1200     kroute.type = KVM_IRQ_ROUTING_MSI;
1201     kroute.flags = 0;
1202     kroute.u.msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1203     kroute.u.msi.address_hi = msg.address >> 32;
1204     kroute.u.msi.data = le32_to_cpu(msg.data);
1205
1206     kvm_add_routing_entry(s, &kroute);
1207     kvm_irqchip_commit_routes(s);
1208
1209     return virq;
1210 }
1211
1212 int kvm_irqchip_update_msi_route(KVMState *s, int virq, MSIMessage msg)
1213 {
1214     struct kvm_irq_routing_entry kroute;
1215
1216     if (!kvm_irqchip_in_kernel()) {
1217         return -ENOSYS;
1218     }
1219
1220     kroute.gsi = virq;
1221     kroute.type = KVM_IRQ_ROUTING_MSI;
1222     kroute.flags = 0;
1223     kroute.u.msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1224     kroute.u.msi.address_hi = msg.address >> 32;
1225     kroute.u.msi.data = le32_to_cpu(msg.data);
1226
1227     return kvm_update_routing_entry(s, &kroute);
1228 }
1229
1230 static int kvm_irqchip_assign_irqfd(KVMState *s, int fd, int virq, bool assign)
1231 {
1232     struct kvm_irqfd irqfd = {
1233         .fd = fd,
1234         .gsi = virq,
1235         .flags = assign ? 0 : KVM_IRQFD_FLAG_DEASSIGN,
1236     };
1237
1238     if (!kvm_irqfds_enabled()) {
1239         return -ENOSYS;
1240     }
1241
1242     return kvm_vm_ioctl(s, KVM_IRQFD, &irqfd);
1243 }
1244
1245 #else /* !KVM_CAP_IRQ_ROUTING */
1246
1247 void kvm_init_irq_routing(KVMState *s)
1248 {
1249 }
1250
1251 void kvm_irqchip_release_virq(KVMState *s, int virq)
1252 {
1253 }
1254
1255 int kvm_irqchip_send_msi(KVMState *s, MSIMessage msg)
1256 {
1257     abort();
1258 }
1259
1260 int kvm_irqchip_add_msi_route(KVMState *s, MSIMessage msg)
1261 {
1262     return -ENOSYS;
1263 }
1264
1265 static int kvm_irqchip_assign_irqfd(KVMState *s, int fd, int virq, bool assign)
1266 {
1267     abort();
1268 }
1269
1270 int kvm_irqchip_update_msi_route(KVMState *s, int virq, MSIMessage msg)
1271 {
1272     return -ENOSYS;
1273 }
1274 #endif /* !KVM_CAP_IRQ_ROUTING */
1275
1276 int kvm_irqchip_add_irqfd_notifier(KVMState *s, EventNotifier *n, int virq)
1277 {
1278     return kvm_irqchip_assign_irqfd(s, event_notifier_get_fd(n), virq, true);
1279 }
1280
1281 int kvm_irqchip_remove_irqfd_notifier(KVMState *s, EventNotifier *n, int virq)
1282 {
1283     return kvm_irqchip_assign_irqfd(s, event_notifier_get_fd(n), virq, false);
1284 }
1285
1286 static int kvm_irqchip_create(KVMState *s)
1287 {
1288     QemuOptsList *list = qemu_find_opts("machine");
1289     int ret;
1290
1291     if (QTAILQ_EMPTY(&list->head) ||
1292         !qemu_opt_get_bool(QTAILQ_FIRST(&list->head),
1293                            "kernel_irqchip", true) ||
1294         !kvm_check_extension(s, KVM_CAP_IRQCHIP)) {
1295         return 0;
1296     }
1297
1298     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_CREATE_IRQCHIP);
1299     if (ret < 0) {
1300         fprintf(stderr, "Create kernel irqchip failed\n");
1301         return ret;
1302     }
1303
1304     kvm_kernel_irqchip = true;
1305     /* If we have an in-kernel IRQ chip then we must have asynchronous
1306      * interrupt delivery (though the reverse is not necessarily true)
1307      */
1308     kvm_async_interrupts_allowed = true;
1309     kvm_halt_in_kernel_allowed = true;
1310
1311     kvm_init_irq_routing(s);
1312
1313     return 0;
1314 }
1315
1316 static int kvm_max_vcpus(KVMState *s)
1317 {
1318     int ret;
1319
1320     /* Find number of supported CPUs using the recommended
1321      * procedure from the kernel API documentation to cope with
1322      * older kernels that may be missing capabilities.
1323      */
1324     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_MAX_VCPUS);
1325     if (ret) {
1326         return ret;
1327     }
1328     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_NR_VCPUS);
1329     if (ret) {
1330         return ret;
1331     }
1332
1333     return 4;
1334 }
1335
1336 int kvm_init(void)
1337 {
1338     static const char upgrade_note[] =
1339         "Please upgrade to at least kernel 2.6.29 or recent kvm-kmod\n"
1340         "(see http://sourceforge.net/projects/kvm).\n";
1341     KVMState *s;
1342     const KVMCapabilityInfo *missing_cap;
1343     int ret;
1344     int i;
1345     int max_vcpus;
1346
1347     s = g_malloc0(sizeof(KVMState));
1348
1349     /*
1350      * On systems where the kernel can support different base page
1351      * sizes, host page size may be different from TARGET_PAGE_SIZE,
1352      * even with KVM.  TARGET_PAGE_SIZE is assumed to be the minimum
1353      * page size for the system though.
1354      */
1355     assert(TARGET_PAGE_SIZE <= getpagesize());
1356
1357 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
1358     QTAILQ_INIT(&s->kvm_sw_breakpoints);
1359 #endif
1360     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
1361         s->slots[i].slot = i;
1362     }
1363     s->vmfd = -1;
1364     s->fd = qemu_open("/dev/kvm", O_RDWR);
1365     if (s->fd == -1) {
1366         fprintf(stderr, "Could not access KVM kernel module: %m\n");
1367         ret = -errno;
1368         goto err;
1369     }
1370
1371     ret = kvm_ioctl(s, KVM_GET_API_VERSION, 0);
1372     if (ret < KVM_API_VERSION) {
1373         if (ret > 0) {
1374             ret = -EINVAL;
1375         }
1376         fprintf(stderr, "kvm version too old\n");
1377         goto err;
1378     }
1379
1380     if (ret > KVM_API_VERSION) {
1381         ret = -EINVAL;
1382         fprintf(stderr, "kvm version not supported\n");
1383         goto err;
1384     }
1385
1386     max_vcpus = kvm_max_vcpus(s);
1387     if (smp_cpus > max_vcpus) {
1388         ret = -EINVAL;
1389         fprintf(stderr, "Number of SMP cpus requested (%d) exceeds max cpus "
1390                 "supported by KVM (%d)\n", smp_cpus, max_vcpus);
1391         goto err;
1392     }
1393
1394     s->vmfd = kvm_ioctl(s, KVM_CREATE_VM, 0);
1395     if (s->vmfd < 0) {
1396 #ifdef TARGET_S390X
1397         fprintf(stderr, "Please add the 'switch_amode' kernel parameter to "
1398                         "your host kernel command line\n");
1399 #endif
1400         ret = s->vmfd;
1401         goto err;
1402     }
1403
1404     missing_cap = kvm_check_extension_list(s, kvm_required_capabilites);
1405     if (!missing_cap) {
1406         missing_cap =
1407             kvm_check_extension_list(s, kvm_arch_required_capabilities);
1408     }
1409     if (missing_cap) {
1410         ret = -EINVAL;
1411         fprintf(stderr, "kvm does not support %s\n%s",
1412                 missing_cap->name, upgrade_note);
1413         goto err;
1414     }
1415
1416     s->coalesced_mmio = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_COALESCED_MMIO);
1417
1418     s->broken_set_mem_region = 1;
1419     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_JOIN_MEMORY_REGIONS_WORKS);
1420     if (ret > 0) {
1421         s->broken_set_mem_region = 0;
1422     }
1423
1424 #ifdef KVM_CAP_VCPU_EVENTS
1425     s->vcpu_events = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_VCPU_EVENTS);
1426 #endif
1427
1428     s->robust_singlestep =
1429         kvm_check_extension(s, KVM_CAP_X86_ROBUST_SINGLESTEP);
1430
1431 #ifdef KVM_CAP_DEBUGREGS
1432     s->debugregs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_DEBUGREGS);
1433 #endif
1434
1435 #ifdef KVM_CAP_XSAVE
1436     s->xsave = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XSAVE);
1437 #endif
1438
1439 #ifdef KVM_CAP_XCRS
1440     s->xcrs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XCRS);
1441 #endif
1442
1443 #ifdef KVM_CAP_PIT_STATE2
1444     s->pit_state2 = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_PIT_STATE2);
1445 #endif
1446
1447 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
1448     s->direct_msi = (kvm_check_extension(s, KVM_CAP_SIGNAL_MSI) > 0);
1449 #endif
1450
1451     s->intx_set_mask = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_PCI_2_3);
1452
1453     s->irq_set_ioctl = KVM_IRQ_LINE;
1454     if (kvm_check_extension(s, KVM_CAP_IRQ_INJECT_STATUS)) {
1455         s->irq_set_ioctl = KVM_IRQ_LINE_STATUS;
1456     }
1457
1458 #ifdef KVM_CAP_READONLY_MEM
1459     kvm_readonly_mem_allowed =
1460         (kvm_check_extension(s, KVM_CAP_READONLY_MEM) > 0);
1461 #endif
1462
1463     ret = kvm_arch_init(s);
1464     if (ret < 0) {
1465         goto err;
1466     }
1467
1468     ret = kvm_irqchip_create(s);
1469     if (ret < 0) {
1470         goto err;
1471     }
1472
1473     kvm_state = s;
1474     memory_listener_register(&kvm_memory_listener, &address_space_memory);
1475     memory_listener_register(&kvm_io_listener, &address_space_io);
1476
1477     s->many_ioeventfds = kvm_check_many_ioeventfds();
1478
1479     cpu_interrupt_handler = kvm_handle_interrupt;
1480
1481     return 0;
1482
1483 err:
1484     if (s->vmfd >= 0) {
1485         close(s->vmfd);
1486     }
1487     if (s->fd != -1) {
1488         close(s->fd);
1489     }
1490     g_free(s);
1491
1492     return ret;
1493 }
1494
1495 static void kvm_handle_io(uint16_t port, void *data, int direction, int size,
1496                           uint32_t count)
1497 {
1498     int i;
1499     uint8_t *ptr = data;
1500
1501     for (i = 0; i < count; i++) {
1502         if (direction == KVM_EXIT_IO_IN) {
1503             switch (size) {
1504             case 1:
1505                 stb_p(ptr, cpu_inb(port));
1506                 break;
1507             case 2:
1508                 stw_p(ptr, cpu_inw(port));
1509                 break;
1510             case 4:
1511                 stl_p(ptr, cpu_inl(port));
1512                 break;
1513             }
1514         } else {
1515             switch (size) {
1516             case 1:
1517                 cpu_outb(port, ldub_p(ptr));
1518                 break;
1519             case 2:
1520                 cpu_outw(port, lduw_p(ptr));
1521                 break;
1522             case 4:
1523                 cpu_outl(port, ldl_p(ptr));
1524                 break;
1525             }
1526         }
1527
1528         ptr += size;
1529     }
1530 }
1531
1532 static int kvm_handle_internal_error(CPUState *cpu, struct kvm_run *run)
1533 {
1534     fprintf(stderr, "KVM internal error.");
1535     if (kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_INTERNAL_ERROR_DATA)) {
1536         int i;
1537
1538         fprintf(stderr, " Suberror: %d\n", run->internal.suberror);
1539         for (i = 0; i < run->internal.ndata; ++i) {
1540             fprintf(stderr, "extra data[%d]: %"PRIx64"\n",
1541                     i, (uint64_t)run->internal.data[i]);
1542         }
1543     } else {
1544         fprintf(stderr, "\n");
1545     }
1546     if (run->internal.suberror == KVM_INTERNAL_ERROR_EMULATION) {
1547         fprintf(stderr, "emulation failure\n");
1548         if (!kvm_arch_stop_on_emulation_error(cpu)) {
1549             cpu_dump_state(cpu, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
1550             return EXCP_INTERRUPT;
1551         }
1552     }
1553     /* FIXME: Should trigger a qmp message to let management know
1554      * something went wrong.
1555      */
1556     return -1;
1557 }
1558
1559 void kvm_flush_coalesced_mmio_buffer(void)
1560 {
1561     KVMState *s = kvm_state;
1562
1563     if (s->coalesced_flush_in_progress) {
1564         return;
1565     }
1566
1567     s->coalesced_flush_in_progress = true;
1568
1569     if (s->coalesced_mmio_ring) {
1570         struct kvm_coalesced_mmio_ring *ring = s->coalesced_mmio_ring;
1571         while (ring->first != ring->last) {
1572             struct kvm_coalesced_mmio *ent;
1573
1574             ent = &ring->coalesced_mmio[ring->first];
1575
1576             cpu_physical_memory_write(ent->phys_addr, ent->data, ent->len);
1577             smp_wmb();
1578             ring->first = (ring->first + 1) % KVM_COALESCED_MMIO_MAX;
1579         }
1580     }
1581
1582     s->coalesced_flush_in_progress = false;
1583 }
1584
1585 static void do_kvm_cpu_synchronize_state(void *arg)
1586 {
1587     CPUState *cpu = arg;
1588
1589     if (!cpu->kvm_vcpu_dirty) {
1590         kvm_arch_get_registers(cpu);
1591         cpu->kvm_vcpu_dirty = true;
1592     }
1593 }
1594
1595 void kvm_cpu_synchronize_state(CPUState *cpu)
1596 {
1597     if (!cpu->kvm_vcpu_dirty) {
1598         run_on_cpu(cpu, do_kvm_cpu_synchronize_state, cpu);
1599     }
1600 }
1601
1602 void kvm_cpu_synchronize_post_reset(CPUState *cpu)
1603 {
1604     kvm_arch_put_registers(cpu, KVM_PUT_RESET_STATE);
1605     cpu->kvm_vcpu_dirty = false;
1606 }
1607
1608 void kvm_cpu_synchronize_post_init(CPUState *cpu)
1609 {
1610     kvm_arch_put_registers(cpu, KVM_PUT_FULL_STATE);
1611     cpu->kvm_vcpu_dirty = false;
1612 }
1613
1614 int kvm_cpu_exec(CPUState *cpu)
1615 {
1616     struct kvm_run *run = cpu->kvm_run;
1617     int ret, run_ret;
1618
1619     DPRINTF("kvm_cpu_exec()\n");
1620
1621     if (kvm_arch_process_async_events(cpu)) {
1622         cpu->exit_request = 0;
1623         return EXCP_HLT;
1624     }
1625
1626     do {
1627         if (cpu->kvm_vcpu_dirty) {
1628             kvm_arch_put_registers(cpu, KVM_PUT_RUNTIME_STATE);
1629             cpu->kvm_vcpu_dirty = false;
1630         }
1631
1632         kvm_arch_pre_run(cpu, run);
1633         if (cpu->exit_request) {
1634             DPRINTF("interrupt exit requested\n");
1635             /*
1636              * KVM requires us to reenter the kernel after IO exits to complete
1637              * instruction emulation. This self-signal will ensure that we
1638              * leave ASAP again.
1639              */
1640             qemu_cpu_kick_self();
1641         }
1642         qemu_mutex_unlock_iothread();
1643
1644         run_ret = kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_RUN, 0);
1645
1646         qemu_mutex_lock_iothread();
1647         kvm_arch_post_run(cpu, run);
1648
1649         if (run_ret < 0) {
1650             if (run_ret == -EINTR || run_ret == -EAGAIN) {
1651                 DPRINTF("io window exit\n");
1652                 ret = EXCP_INTERRUPT;
1653                 break;
1654             }
1655             fprintf(stderr, "error: kvm run failed %s\n",
1656                     strerror(-run_ret));
1657             abort();
1658         }
1659
1660         trace_kvm_run_exit(cpu->cpu_index, run->exit_reason);
1661         switch (run->exit_reason) {
1662         case KVM_EXIT_IO:
1663             DPRINTF("handle_io\n");
1664             kvm_handle_io(run->io.port,
1665                           (uint8_t *)run + run->io.data_offset,
1666                           run->io.direction,
1667                           run->io.size,
1668                           run->io.count);
1669             ret = 0;
1670             break;
1671         case KVM_EXIT_MMIO:
1672             DPRINTF("handle_mmio\n");
1673             cpu_physical_memory_rw(run->mmio.phys_addr,
1674                                    run->mmio.data,
1675                                    run->mmio.len,
1676                                    run->mmio.is_write);
1677             ret = 0;
1678             break;
1679         case KVM_EXIT_IRQ_WINDOW_OPEN:
1680             DPRINTF("irq_window_open\n");
1681             ret = EXCP_INTERRUPT;
1682             break;
1683         case KVM_EXIT_SHUTDOWN:
1684             DPRINTF("shutdown\n");
1685             qemu_system_reset_request();
1686             ret = EXCP_INTERRUPT;
1687             break;
1688         case KVM_EXIT_UNKNOWN:
1689             fprintf(stderr, "KVM: unknown exit, hardware reason %" PRIx64 "\n",
1690                     (uint64_t)run->hw.hardware_exit_reason);
1691             ret = -1;
1692             break;
1693         case KVM_EXIT_INTERNAL_ERROR:
1694             ret = kvm_handle_internal_error(cpu, run);
1695             break;
1696         default:
1697             DPRINTF("kvm_arch_handle_exit\n");
1698             ret = kvm_arch_handle_exit(cpu, run);
1699             break;
1700         }
1701     } while (ret == 0);
1702
1703     if (ret < 0) {
1704         cpu_dump_state(cpu, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
1705         vm_stop(RUN_STATE_INTERNAL_ERROR);
1706     }
1707
1708     cpu->exit_request = 0;
1709     return ret;
1710 }
1711
1712 int kvm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1713 {
1714     int ret;
1715     void *arg;
1716     va_list ap;
1717
1718     va_start(ap, type);
1719     arg = va_arg(ap, void *);
1720     va_end(ap);
1721
1722     trace_kvm_ioctl(type, arg);
1723     ret = ioctl(s->fd, type, arg);
1724     if (ret == -1) {
1725         ret = -errno;
1726     }
1727     return ret;
1728 }
1729
1730 int kvm_vm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1731 {
1732     int ret;
1733     void *arg;
1734     va_list ap;
1735
1736     va_start(ap, type);
1737     arg = va_arg(ap, void *);
1738     va_end(ap);
1739
1740     trace_kvm_vm_ioctl(type, arg);
1741     ret = ioctl(s->vmfd, type, arg);
1742     if (ret == -1) {
1743         ret = -errno;
1744     }
1745     return ret;
1746 }
1747
1748 int kvm_vcpu_ioctl(CPUState *cpu, int type, ...)
1749 {
1750     int ret;
1751     void *arg;
1752     va_list ap;
1753
1754     va_start(ap, type);
1755     arg = va_arg(ap, void *);
1756     va_end(ap);
1757
1758     trace_kvm_vcpu_ioctl(cpu->cpu_index, type, arg);
1759     ret = ioctl(cpu->kvm_fd, type, arg);
1760     if (ret == -1) {
1761         ret = -errno;
1762     }
1763     return ret;
1764 }
1765
1766 int kvm_has_sync_mmu(void)
1767 {
1768     return kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_SYNC_MMU);
1769 }
1770
1771 int kvm_has_vcpu_events(void)
1772 {
1773     return kvm_state->vcpu_events;
1774 }
1775
1776 int kvm_has_robust_singlestep(void)
1777 {
1778     return kvm_state->robust_singlestep;
1779 }
1780
1781 int kvm_has_debugregs(void)
1782 {
1783     return kvm_state->debugregs;
1784 }
1785
1786 int kvm_has_xsave(void)
1787 {
1788     return kvm_state->xsave;
1789 }
1790
1791 int kvm_has_xcrs(void)
1792 {
1793     return kvm_state->xcrs;
1794 }
1795
1796 int kvm_has_pit_state2(void)
1797 {
1798     return kvm_state->pit_state2;
1799 }
1800
1801 int kvm_has_many_ioeventfds(void)
1802 {
1803     if (!kvm_enabled()) {
1804         return 0;
1805     }
1806     return kvm_state->many_ioeventfds;
1807 }
1808
1809 int kvm_has_gsi_routing(void)
1810 {
1811 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
1812     return kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_IRQ_ROUTING);
1813 #else
1814     return false;
1815 #endif
1816 }
1817
1818 int kvm_has_intx_set_mask(void)
1819 {
1820     return kvm_state->intx_set_mask;
1821 }
1822
1823 void *kvm_ram_alloc(ram_addr_t size)
1824 {
1825 #ifdef TARGET_S390X
1826     void *mem;
1827
1828     mem = kvm_arch_ram_alloc(size);
1829     if (mem) {
1830         return mem;
1831     }
1832 #endif
1833     return qemu_anon_ram_alloc(size);
1834 }
1835
1836 void kvm_setup_guest_memory(void *start, size_t size)
1837 {
1838 #ifdef CONFIG_VALGRIND_H
1839     VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED(start, size);
1840 #endif
1841     if (!kvm_has_sync_mmu()) {
1842         int ret = qemu_madvise(start, size, QEMU_MADV_DONTFORK);
1843
1844         if (ret) {
1845             perror("qemu_madvise");
1846             fprintf(stderr,
1847                     "Need MADV_DONTFORK in absence of synchronous KVM MMU\n");
1848             exit(1);
1849         }
1850     }
1851 }
1852
1853 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
1854 struct kvm_sw_breakpoint *kvm_find_sw_breakpoint(CPUState *cpu,
1855                                                  target_ulong pc)
1856 {
1857     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1858
1859     QTAILQ_FOREACH(bp, &cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, entry) {
1860         if (bp->pc == pc) {
1861             return bp;
1862         }
1863     }
1864     return NULL;
1865 }
1866
1867 int kvm_sw_breakpoints_active(CPUState *cpu)
1868 {
1869     return !QTAILQ_EMPTY(&cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints);
1870 }
1871
1872 struct kvm_set_guest_debug_data {
1873     struct kvm_guest_debug dbg;
1874     CPUState *cpu;
1875     int err;
1876 };
1877
1878 static void kvm_invoke_set_guest_debug(void *data)
1879 {
1880     struct kvm_set_guest_debug_data *dbg_data = data;
1881
1882     dbg_data->err = kvm_vcpu_ioctl(dbg_data->cpu, KVM_SET_GUEST_DEBUG,
1883                                    &dbg_data->dbg);
1884 }
1885
1886 int kvm_update_guest_debug(CPUArchState *env, unsigned long reinject_trap)
1887 {
1888     CPUState *cpu = ENV_GET_CPU(env);
1889     struct kvm_set_guest_debug_data data;
1890
1891     data.dbg.control = reinject_trap;
1892
1893     if (env->singlestep_enabled) {
1894         data.dbg.control |= KVM_GUESTDBG_ENABLE | KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP;
1895     }
1896     kvm_arch_update_guest_debug(cpu, &data.dbg);
1897     data.cpu = cpu;
1898
1899     run_on_cpu(cpu, kvm_invoke_set_guest_debug, &data);
1900     return data.err;
1901 }
1902
1903 int kvm_insert_breakpoint(CPUArchState *current_env, target_ulong addr,
1904                           target_ulong len, int type)
1905 {
1906     CPUState *current_cpu = ENV_GET_CPU(current_env);
1907     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1908     CPUArchState *env;
1909     int err;
1910
1911     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1912         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_cpu, addr);
1913         if (bp) {
1914             bp->use_count++;
1915             return 0;
1916         }
1917
1918         bp = g_malloc(sizeof(struct kvm_sw_breakpoint));
1919         if (!bp) {
1920             return -ENOMEM;
1921         }
1922
1923         bp->pc = addr;
1924         bp->use_count = 1;
1925         err = kvm_arch_insert_sw_breakpoint(current_cpu, bp);
1926         if (err) {
1927             g_free(bp);
1928             return err;
1929         }
1930
1931         QTAILQ_INSERT_HEAD(&current_cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints,
1932                           bp, entry);
1933     } else {
1934         err = kvm_arch_insert_hw_breakpoint(addr, len, type);
1935         if (err) {
1936             return err;
1937         }
1938     }
1939
1940     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1941         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1942         if (err) {
1943             return err;
1944         }
1945     }
1946     return 0;
1947 }
1948
1949 int kvm_remove_breakpoint(CPUArchState *current_env, target_ulong addr,
1950                           target_ulong len, int type)
1951 {
1952     CPUState *current_cpu = ENV_GET_CPU(current_env);
1953     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1954     CPUArchState *env;
1955     int err;
1956
1957     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1958         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_cpu, addr);
1959         if (!bp) {
1960             return -ENOENT;
1961         }
1962
1963         if (bp->use_count > 1) {
1964             bp->use_count--;
1965             return 0;
1966         }
1967
1968         err = kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_cpu, bp);
1969         if (err) {
1970             return err;
1971         }
1972
1973         QTAILQ_REMOVE(&current_cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
1974         g_free(bp);
1975     } else {
1976         err = kvm_arch_remove_hw_breakpoint(addr, len, type);
1977         if (err) {
1978             return err;
1979         }
1980     }
1981
1982     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1983         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1984         if (err) {
1985             return err;
1986         }
1987     }
1988     return 0;
1989 }
1990
1991 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUArchState *current_env)
1992 {
1993     CPUState *current_cpu = ENV_GET_CPU(current_env);
1994     struct kvm_sw_breakpoint *bp, *next;
1995     KVMState *s = current_cpu->kvm_state;
1996     CPUArchState *env;
1997     CPUState *cpu;
1998
1999     QTAILQ_FOREACH_SAFE(bp, &s->kvm_sw_breakpoints, entry, next) {
2000         if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_cpu, bp) != 0) {
2001             /* Try harder to find a CPU that currently sees the breakpoint. */
2002             for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
2003                 cpu = ENV_GET_CPU(env);
2004                 if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(cpu, bp) == 0) {
2005                     break;
2006                 }
2007             }
2008         }
2009         QTAILQ_REMOVE(&s->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
2010         g_free(bp);
2011     }
2012     kvm_arch_remove_all_hw_breakpoints();
2013
2014     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
2015         kvm_update_guest_debug(env, 0);
2016     }
2017 }
2018
2019 #else /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
2020
2021 int kvm_update_guest_debug(CPUArchState *env, unsigned long reinject_trap)
2022 {
2023     return -EINVAL;
2024 }
2025
2026 int kvm_insert_breakpoint(CPUArchState *current_env, target_ulong addr,
2027                           target_ulong len, int type)
2028 {
2029     return -EINVAL;
2030 }
2031
2032 int kvm_remove_breakpoint(CPUArchState *current_env, target_ulong addr,
2033                           target_ulong len, int type)
2034 {
2035     return -EINVAL;
2036 }
2037
2038 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUArchState *current_env)
2039 {
2040 }
2041 #endif /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
2042
2043 int kvm_set_signal_mask(CPUState *cpu, const sigset_t *sigset)
2044 {
2045     struct kvm_signal_mask *sigmask;
2046     int r;
2047
2048     if (!sigset) {
2049         return kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_SET_SIGNAL_MASK, NULL);
2050     }
2051
2052     sigmask = g_malloc(sizeof(*sigmask) + sizeof(*sigset));
2053
2054     sigmask->len = 8;
2055     memcpy(sigmask->sigset, sigset, sizeof(*sigset));
2056     r = kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_SET_SIGNAL_MASK, sigmask);
2057     g_free(sigmask);
2058
2059     return r;
2060 }
2061 int kvm_on_sigbus_vcpu(CPUState *cpu, int code, void *addr)
2062 {
2063     return kvm_arch_on_sigbus_vcpu(cpu, code, addr);
2064 }
2065
2066 int kvm_on_sigbus(int code, void *addr)
2067 {
2068     return kvm_arch_on_sigbus(code, addr);
2069 }