hw/intc/xics_kvm.c

   1 /*
   2  * QEMU PowerPC pSeries Logical Partition (aka sPAPR) hardware System Emulator
   3  *
   4  * PAPR Virtualized Interrupt System, aka ICS/ICP aka xics, in-kernel emulation
   5  *
   6  * Copyright (c) 2013 David Gibson, IBM Corporation.
   7  *
   8  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
   9  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
  10  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
  11  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
  12  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
  13  * furnished to do so, subject to the following conditions:
  14  *
  15  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  16  * all copies or substantial portions of the Software.
  17  *
  18  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  19  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  20  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
  21  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  22  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  23  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
  24  * THE SOFTWARE.
  25  *
  26  */
  27
  28 #include "qemu/osdep.h"
  29 #include "qapi/error.h"
  30 #include "qemu-common.h"
  31 #include "cpu.h"
  32 #include "trace.h"
  33 #include "sysemu/kvm.h"
  34 #include "hw/ppc/spapr.h"
  35 #include "hw/ppc/spapr_cpu_core.h"
  36 #include "hw/ppc/xics.h"
  37 #include "hw/ppc/xics_spapr.h"
  38 #include "kvm_ppc.h"
  39 #include "qemu/config-file.h"
  40 #include "qemu/error-report.h"
  41
  42 #include <sys/ioctl.h>
  43
  44 static int kernel_xics_fd = -1;
  45
  46 typedef struct KVMEnabledICP {
  47     unsigned long vcpu_id;
  48     QLIST_ENTRY(KVMEnabledICP) node;
  49 } KVMEnabledICP;
  50
  51 static QLIST_HEAD(, KVMEnabledICP)
  52     kvm_enabled_icps = QLIST_HEAD_INITIALIZER(&kvm_enabled_icps);
  53
  54 static void kvm_disable_icps(void)
  55 {
  56     KVMEnabledICP *enabled_icp, *next;
  57
  58     QLIST_FOREACH_SAFE(enabled_icp, &kvm_enabled_icps, node, next) {
  59         QLIST_REMOVE(enabled_icp, node);
  60         g_free(enabled_icp);
  61     }
  62 }
  63
  64 /*
  65  * ICP-KVM
  66  */
  67 void icp_get_kvm_state(ICPState *icp)
  68 {
  69     uint64_t state;
  70     int ret;
  71
  72     /* The KVM XICS device is not in use */
  73     if (kernel_xics_fd == -1) {
  74         return;
  75     }
  76
  77     /* ICP for this CPU thread is not in use, exiting */
  78     if (!icp->cs) {
  79         return;
  80     }
  81
  82     ret = kvm_get_one_reg(icp->cs, KVM_REG_PPC_ICP_STATE, &state);
  83     if (ret != 0) {
  84         error_report("Unable to retrieve KVM interrupt controller state"
  85                 " for CPU %ld: %s", kvm_arch_vcpu_id(icp->cs), strerror(errno));
  86         exit(1);
  87     }
  88
  89     icp->xirr = state >> KVM_REG_PPC_ICP_XISR_SHIFT;
  90     icp->mfrr = (state >> KVM_REG_PPC_ICP_MFRR_SHIFT)
  91         & KVM_REG_PPC_ICP_MFRR_MASK;
  92     icp->pending_priority = (state >> KVM_REG_PPC_ICP_PPRI_SHIFT)
  93         & KVM_REG_PPC_ICP_PPRI_MASK;
  94 }
  95
  96 static void do_icp_synchronize_state(CPUState *cpu, run_on_cpu_data arg)
  97 {
  98     icp_get_kvm_state(arg.host_ptr);
  99 }
 100
 101 void icp_synchronize_state(ICPState *icp)
 102 {
 103     if (icp->cs) {
 104         run_on_cpu(icp->cs, do_icp_synchronize_state, RUN_ON_CPU_HOST_PTR(icp));
 105     }
 106 }
 107
 108 int icp_set_kvm_state(ICPState *icp, Error **errp)
 109 {
 110     uint64_t state;
 111     int ret;
 112
 113     /* The KVM XICS device is not in use */
 114     if (kernel_xics_fd == -1) {
 115         return 0;
 116     }
 117
 118     /* ICP for this CPU thread is not in use, exiting */
 119     if (!icp->cs) {
 120         return 0;
 121     }
 122
 123     state = ((uint64_t)icp->xirr << KVM_REG_PPC_ICP_XISR_SHIFT)
 124         | ((uint64_t)icp->mfrr << KVM_REG_PPC_ICP_MFRR_SHIFT)
 125         | ((uint64_t)icp->pending_priority << KVM_REG_PPC_ICP_PPRI_SHIFT);
 126
 127     ret = kvm_set_one_reg(icp->cs, KVM_REG_PPC_ICP_STATE, &state);
 128     if (ret < 0) {
 129         error_setg_errno(errp, -ret,
 130                          "Unable to restore KVM interrupt controller state (0x%"
 131                          PRIx64 ") for CPU %ld", state,
 132                          kvm_arch_vcpu_id(icp->cs));
 133         return ret;
 134     }
 135
 136     return 0;
 137 }
 138
 139 void icp_kvm_realize(DeviceState *dev, Error **errp)
 140 {
 141     ICPState *icp = ICP(dev);
 142     CPUState *cs;
 143     KVMEnabledICP *enabled_icp;
 144     unsigned long vcpu_id;
 145     int ret;
 146
 147     /* The KVM XICS device is not in use */
 148     if (kernel_xics_fd == -1) {
 149         return;
 150     }
 151
 152     cs = icp->cs;
 153     vcpu_id = kvm_arch_vcpu_id(cs);
 154
 155     /*
 156      * If we are reusing a parked vCPU fd corresponding to the CPU
 157      * which was hot-removed earlier we don't have to renable
 158      * KVM_CAP_IRQ_XICS capability again.
 159      */
 160     QLIST_FOREACH(enabled_icp, &kvm_enabled_icps, node) {
 161         if (enabled_icp->vcpu_id == vcpu_id) {
 162             return;
 163         }
 164     }
 165
 166     ret = kvm_vcpu_enable_cap(cs, KVM_CAP_IRQ_XICS, 0, kernel_xics_fd, vcpu_id);
 167     if (ret < 0) {
 168         Error *local_err = NULL;
 169
 170         error_setg(&local_err, "Unable to connect CPU%ld to kernel XICS: %s",
 171                    vcpu_id, strerror(errno));
 172         if (errno == ENOSPC) {
 173             error_append_hint(&local_err, "Try -smp maxcpus=N with N < %u\n",
 174                               MACHINE(qdev_get_machine())->smp.max_cpus);
 175         }
 176         error_propagate(errp, local_err);
 177         return;
 178     }
 179     enabled_icp = g_malloc(sizeof(*enabled_icp));
 180     enabled_icp->vcpu_id = vcpu_id;
 181     QLIST_INSERT_HEAD(&kvm_enabled_icps, enabled_icp, node);
 182 }
 183
 184 /*
 185  * ICS-KVM
 186  */
 187 void ics_get_kvm_state(ICSState *ics)
 188 {
 189     uint64_t state;
 190     int i;
 191
 192     /* The KVM XICS device is not in use */
 193     if (kernel_xics_fd == -1) {
 194         return;
 195     }
 196
 197     for (i = 0; i < ics->nr_irqs; i++) {
 198         ICSIRQState *irq = &ics->irqs[i];
 199
 200         if (ics_irq_free(ics, i)) {
 201             continue;
 202         }
 203
 204         kvm_device_access(kernel_xics_fd, KVM_DEV_XICS_GRP_SOURCES,
 205                           i + ics->offset, &state, false, &error_fatal);
 206
 207         irq->server = state & KVM_XICS_DESTINATION_MASK;
 208         irq->saved_priority = (state >> KVM_XICS_PRIORITY_SHIFT)
 209             & KVM_XICS_PRIORITY_MASK;
 210         /*
 211          * To be consistent with the software emulation in xics.c, we
 212          * split out the masked state + priority that we get from the
 213          * kernel into 'current priority' (0xff if masked) and
 214          * 'saved priority' (if masked, this is the priority the
 215          * interrupt had before it was masked).  Masking and unmasking
 216          * are done with the ibm,int-off and ibm,int-on RTAS calls.
 217          */
 218         if (state & KVM_XICS_MASKED) {
 219             irq->priority = 0xff;
 220         } else {
 221             irq->priority = irq->saved_priority;
 222         }
 223
 224         irq->status = 0;
 225         if (state & KVM_XICS_PENDING) {
 226             if (state & KVM_XICS_LEVEL_SENSITIVE) {
 227                 irq->status |= XICS_STATUS_ASSERTED;
 228             } else {
 229                 /*
 230                  * A pending edge-triggered interrupt (or MSI)
 231                  * must have been rejected previously when we
 232                  * first detected it and tried to deliver it,
 233                  * so mark it as pending and previously rejected
 234                  * for consistency with how xics.c works.
 235                  */
 236                 irq->status |= XICS_STATUS_MASKED_PENDING
 237                     | XICS_STATUS_REJECTED;
 238             }
 239         }
 240         if (state & KVM_XICS_PRESENTED) {
 241                 irq->status |= XICS_STATUS_PRESENTED;
 242         }
 243         if (state & KVM_XICS_QUEUED) {
 244                 irq->status |= XICS_STATUS_QUEUED;
 245         }
 246     }
 247 }
 248
 249 void ics_synchronize_state(ICSState *ics)
 250 {
 251     ics_get_kvm_state(ics);
 252 }
 253
 254 int ics_set_kvm_state_one(ICSState *ics, int srcno, Error **errp)
 255 {
 256     uint64_t state;
 257     ICSIRQState *irq = &ics->irqs[srcno];
 258     int ret;
 259
 260     /* The KVM XICS device is not in use */
 261     if (kernel_xics_fd == -1) {
 262         return 0;
 263     }
 264
 265     state = irq->server;
 266     state |= (uint64_t)(irq->saved_priority & KVM_XICS_PRIORITY_MASK)
 267         << KVM_XICS_PRIORITY_SHIFT;
 268     if (irq->priority != irq->saved_priority) {
 269         assert(irq->priority == 0xff);
 270     }
 271
 272     if (irq->priority == 0xff) {
 273         state |= KVM_XICS_MASKED;
 274     }
 275
 276     if (irq->flags & XICS_FLAGS_IRQ_LSI) {
 277         state |= KVM_XICS_LEVEL_SENSITIVE;
 278         if (irq->status & XICS_STATUS_ASSERTED) {
 279             state |= KVM_XICS_PENDING;
 280         }
 281     } else {
 282         if (irq->status & XICS_STATUS_MASKED_PENDING) {
 283             state |= KVM_XICS_PENDING;
 284         }
 285     }
 286     if (irq->status & XICS_STATUS_PRESENTED) {
 287         state |= KVM_XICS_PRESENTED;
 288     }
 289     if (irq->status & XICS_STATUS_QUEUED) {
 290         state |= KVM_XICS_QUEUED;
 291     }
 292
 293     ret = kvm_device_access(kernel_xics_fd, KVM_DEV_XICS_GRP_SOURCES,
 294                             srcno + ics->offset, &state, true, errp);
 295     if (ret < 0) {
 296         return ret;
 297     }
 298
 299     return 0;
 300 }
 301
 302 int ics_set_kvm_state(ICSState *ics, Error **errp)
 303 {
 304     int i;
 305
 306     /* The KVM XICS device is not in use */
 307     if (kernel_xics_fd == -1) {
 308         return 0;
 309     }
 310
 311     for (i = 0; i < ics->nr_irqs; i++) {
 312         Error *local_err = NULL;
 313         int ret;
 314
 315         if (ics_irq_free(ics, i)) {
 316             continue;
 317         }
 318
 319         ret = ics_set_kvm_state_one(ics, i, &local_err);
 320         if (ret < 0) {
 321             error_propagate(errp, local_err);
 322             return ret;
 323         }
 324     }
 325
 326     return 0;
 327 }
 328
 329 void ics_kvm_set_irq(ICSState *ics, int srcno, int val)
 330 {
 331     struct kvm_irq_level args;
 332     int rc;
 333
 334     /* The KVM XICS device should be in use */
 335     assert(kernel_xics_fd != -1);
 336
 337     args.irq = srcno + ics->offset;
 338     if (ics->irqs[srcno].flags & XICS_FLAGS_IRQ_MSI) {
 339         if (!val) {
 340             return;
 341         }
 342         args.level = KVM_INTERRUPT_SET;
 343     } else {
 344         args.level = val ? KVM_INTERRUPT_SET_LEVEL : KVM_INTERRUPT_UNSET;
 345     }
 346     rc = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IRQ_LINE, &args);
 347     if (rc < 0) {
 348         perror("kvm_irq_line");
 349     }
 350 }
 351
 352 int xics_kvm_connect(SpaprInterruptController *intc, uint32_t nr_servers,
 353                      Error **errp)
 354 {
 355     ICSState *ics = ICS_SPAPR(intc);
 356     int rc;
 357     CPUState *cs;
 358     Error *local_err = NULL;
 359
 360     /*
 361      * The KVM XICS device already in use. This is the case when
 362      * rebooting under the XICS-only interrupt mode.
 363      */
 364     if (kernel_xics_fd != -1) {
 365         return 0;
 366     }
 367
 368     if (!kvm_enabled() || !kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_IRQ_XICS)) {
 369         error_setg(errp,
 370                    "KVM and IRQ_XICS capability must be present for in-kernel XICS");
 371         return -1;
 372     }
 373
 374     rc = kvmppc_define_rtas_kernel_token(RTAS_IBM_SET_XIVE, "ibm,set-xive");
 375     if (rc < 0) {
 376         error_setg_errno(&local_err, -rc,
 377                          "kvmppc_define_rtas_kernel_token: ibm,set-xive");
 378         goto fail;
 379     }
 380
 381     rc = kvmppc_define_rtas_kernel_token(RTAS_IBM_GET_XIVE, "ibm,get-xive");
 382     if (rc < 0) {
 383         error_setg_errno(&local_err, -rc,
 384                          "kvmppc_define_rtas_kernel_token: ibm,get-xive");
 385         goto fail;
 386     }
 387
 388     rc = kvmppc_define_rtas_kernel_token(RTAS_IBM_INT_ON, "ibm,int-on");
 389     if (rc < 0) {
 390         error_setg_errno(&local_err, -rc,
 391                          "kvmppc_define_rtas_kernel_token: ibm,int-on");
 392         goto fail;
 393     }
 394
 395     rc = kvmppc_define_rtas_kernel_token(RTAS_IBM_INT_OFF, "ibm,int-off");
 396     if (rc < 0) {
 397         error_setg_errno(&local_err, -rc,
 398                          "kvmppc_define_rtas_kernel_token: ibm,int-off");
 399         goto fail;
 400     }
 401
 402     /* Create the KVM XICS device */
 403     rc = kvm_create_device(kvm_state, KVM_DEV_TYPE_XICS, false);
 404     if (rc < 0) {
 405         error_setg_errno(&local_err, -rc, "Error on KVM_CREATE_DEVICE for XICS");
 406         goto fail;
 407     }
 408
 409     /* Tell KVM about the # of VCPUs we may have (POWER9 and newer only) */
 410     if (kvm_device_check_attr(rc, KVM_DEV_XICS_GRP_CTRL,
 411                               KVM_DEV_XICS_NR_SERVERS)) {
 412         if (kvm_device_access(rc, KVM_DEV_XICS_GRP_CTRL,
 413                               KVM_DEV_XICS_NR_SERVERS, &nr_servers, true,
 414                               &local_err)) {
 415             goto fail;
 416         }
 417     }
 418
 419     kernel_xics_fd = rc;
 420     kvm_kernel_irqchip = true;
 421     kvm_msi_via_irqfd_allowed = true;
 422     kvm_gsi_direct_mapping = true;
 423
 424     /* Create the presenters */
 425     CPU_FOREACH(cs) {
 426         PowerPCCPU *cpu = POWERPC_CPU(cs);
 427
 428         icp_kvm_realize(DEVICE(spapr_cpu_state(cpu)->icp), &local_err);
 429         if (local_err) {
 430             goto fail;
 431         }
 432     }
 433
 434     /* Update the KVM sources */
 435     ics_set_kvm_state(ics, &local_err);
 436     if (local_err) {
 437         goto fail;
 438     }
 439
 440     /* Connect the presenters to the initial VCPUs of the machine */
 441     CPU_FOREACH(cs) {
 442         PowerPCCPU *cpu = POWERPC_CPU(cs);
 443         icp_set_kvm_state(spapr_cpu_state(cpu)->icp, &local_err);
 444         if (local_err) {
 445             goto fail;
 446         }
 447     }
 448
 449     return 0;
 450
 451 fail:
 452     error_propagate(errp, local_err);
 453     xics_kvm_disconnect(intc);
 454     return -1;
 455 }
 456
 457 void xics_kvm_disconnect(SpaprInterruptController *intc)
 458 {
 459     /*
 460      * Only on P9 using the XICS-on XIVE KVM device:
 461      *
 462      * When the KVM device fd is closed, the device is destroyed and
 463      * removed from the list of devices of the VM. The VCPU presenters
 464      * are also detached from the device.
 465      */
 466     if (kernel_xics_fd != -1) {
 467         close(kernel_xics_fd);
 468         kernel_xics_fd = -1;
 469     }
 470
 471     kvmppc_define_rtas_kernel_token(0, "ibm,set-xive");
 472     kvmppc_define_rtas_kernel_token(0, "ibm,get-xive");
 473     kvmppc_define_rtas_kernel_token(0, "ibm,int-on");
 474     kvmppc_define_rtas_kernel_token(0, "ibm,int-off");
 475
 476     kvm_kernel_irqchip = false;
 477     kvm_msi_via_irqfd_allowed = false;
 478     kvm_gsi_direct_mapping = false;
 479
 480     /* Clear the presenter from the VCPUs */
 481     kvm_disable_icps();
 482 }
 483
 484 /*
 485  * This is a heuristic to detect older KVMs on POWER9 hosts that don't
 486  * support destruction of a KVM XICS device while the VM is running.
 487  * Required to start a spapr machine with ic-mode=dual,kernel-irqchip=on.
 488  */
 489 bool xics_kvm_has_broken_disconnect(SpaprMachineState *spapr)
 490 {
 491     int rc;
 492
 493     rc = kvm_create_device(kvm_state, KVM_DEV_TYPE_XICS, false);
 494     if (rc < 0) {
 495         /*
 496          * The error is ignored on purpose. The KVM XICS setup code
 497          * will catch it again anyway. The goal here is to see if
 498          * close() actually destroys the device or not.
 499          */
 500         return false;
 501     }
 502
 503     close(rc);
 504
 505     rc = kvm_create_device(kvm_state, KVM_DEV_TYPE_XICS, false);
 506     if (rc >= 0) {
 507         close(rc);
 508         return false;
 509     }
 510
 511     return errno == EEXIST;
 512 }