xen-all.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2010       Citrix Ltd.
   3  *
   4  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
   5  * the COPYING file in the top-level directory.
   6  *
   7  */
   8
   9 #include <sys/mman.h>
  10
  11 #include "hw/pci.h"
  12 #include "hw/pc.h"
  13 #include "hw/xen_common.h"
  14 #include "hw/xen_backend.h"
  15
  16 #include "xen-mapcache.h"
  17 #include "trace.h"
  18
  19 #include <xen/hvm/ioreq.h>
  20 #include <xen/hvm/params.h>
  21
  22 //#define DEBUG_XEN
  23
  24 #ifdef DEBUG_XEN
  25 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  26     do { fprintf(stderr, "xen: " fmt, ## __VA_ARGS__); } while (0)
  27 #else
  28 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  29     do { } while (0)
  30 #endif
  31
  32 /* Compatibility with older version */
  33 #if __XEN_LATEST_INTERFACE_VERSION__ < 0x0003020a
  34 static inline uint32_t xen_vcpu_eport(shared_iopage_t *shared_page, int i)
  35 {
  36     return shared_page->vcpu_iodata[i].vp_eport;
  37 }
  38 static inline ioreq_t *xen_vcpu_ioreq(shared_iopage_t *shared_page, int vcpu)
  39 {
  40     return &shared_page->vcpu_iodata[vcpu].vp_ioreq;
  41 }
  42 #  define FMT_ioreq_size PRIx64
  43 #else
  44 static inline uint32_t xen_vcpu_eport(shared_iopage_t *shared_page, int i)
  45 {
  46     return shared_page->vcpu_ioreq[i].vp_eport;
  47 }
  48 static inline ioreq_t *xen_vcpu_ioreq(shared_iopage_t *shared_page, int vcpu)
  49 {
  50     return &shared_page->vcpu_ioreq[vcpu];
  51 }
  52 #  define FMT_ioreq_size "u"
  53 #endif
  54
  55 #define BUFFER_IO_MAX_DELAY  100
  56
  57 typedef struct XenIOState {
  58     shared_iopage_t *shared_page;
  59     buffered_iopage_t *buffered_io_page;
  60     QEMUTimer *buffered_io_timer;
  61     /* the evtchn port for polling the notification, */
  62     evtchn_port_t *ioreq_local_port;
  63     /* the evtchn fd for polling */
  64     XenEvtchn xce_handle;
  65     /* which vcpu we are serving */
  66     int send_vcpu;
  67
  68     struct xs_handle *xenstore;
  69
  70     Notifier exit;
  71 } XenIOState;
  72
  73 /* Xen specific function for piix pci */
  74
  75 int xen_pci_slot_get_pirq(PCIDevice *pci_dev, int irq_num)
  76 {
  77     return irq_num + ((pci_dev->devfn >> 3) << 2);
  78 }
  79
  80 void xen_piix3_set_irq(void *opaque, int irq_num, int level)
  81 {
  82     xc_hvm_set_pci_intx_level(xen_xc, xen_domid, 0, 0, irq_num >> 2,
  83                               irq_num & 3, level);
  84 }
  85
  86 void xen_piix_pci_write_config_client(uint32_t address, uint32_t val, int len)
  87 {
  88     int i;
  89
  90     /* Scan for updates to PCI link routes (0x60-0x63). */
  91     for (i = 0; i < len; i++) {
  92         uint8_t v = (val >> (8 * i)) & 0xff;
  93         if (v & 0x80) {
  94             v = 0;
  95         }
  96         v &= 0xf;
  97         if (((address + i) >= 0x60) && ((address + i) <= 0x63)) {
  98             xc_hvm_set_pci_link_route(xen_xc, xen_domid, address + i - 0x60, v);
  99         }
 100     }
 101 }
 102
 103 void xen_cmos_set_s3_resume(void *opaque, int irq, int level)
 104 {
 105     pc_cmos_set_s3_resume(opaque, irq, level);
 106     if (level) {
 107         xc_set_hvm_param(xen_xc, xen_domid, HVM_PARAM_ACPI_S_STATE, 3);
 108     }
 109 }
 110
 111 /* Xen Interrupt Controller */
 112
 113 static void xen_set_irq(void *opaque, int irq, int level)
 114 {
 115     xc_hvm_set_isa_irq_level(xen_xc, xen_domid, irq, level);
 116 }
 117
 118 qemu_irq *xen_interrupt_controller_init(void)
 119 {
 120     return qemu_allocate_irqs(xen_set_irq, NULL, 16);
 121 }
 122
 123 /* Memory Ops */
 124
 125 static void xen_ram_init(ram_addr_t ram_size)
 126 {
 127     RAMBlock *new_block;
 128     ram_addr_t below_4g_mem_size, above_4g_mem_size = 0;
 129
 130     new_block = qemu_mallocz(sizeof (*new_block));
 131     pstrcpy(new_block->idstr, sizeof (new_block->idstr), "xen.ram");
 132     new_block->host = NULL;
 133     new_block->offset = 0;
 134     new_block->length = ram_size;
 135
 136     QLIST_INSERT_HEAD(&ram_list.blocks, new_block, next);
 137
 138     ram_list.phys_dirty = qemu_realloc(ram_list.phys_dirty,
 139                                        new_block->length >> TARGET_PAGE_BITS);
 140     memset(ram_list.phys_dirty + (new_block->offset >> TARGET_PAGE_BITS),
 141            0xff, new_block->length >> TARGET_PAGE_BITS);
 142
 143     if (ram_size >= 0xe0000000 ) {
 144         above_4g_mem_size = ram_size - 0xe0000000;
 145         below_4g_mem_size = 0xe0000000;
 146     } else {
 147         below_4g_mem_size = ram_size;
 148     }
 149
 150     cpu_register_physical_memory(0, below_4g_mem_size, new_block->offset);
 151 #if TARGET_PHYS_ADDR_BITS > 32
 152     if (above_4g_mem_size > 0) {
 153         cpu_register_physical_memory(0x100000000ULL, above_4g_mem_size,
 154                                      new_block->offset + below_4g_mem_size);
 155     }
 156 #endif
 157 }
 158
 159 void xen_ram_alloc(ram_addr_t ram_addr, ram_addr_t size)
 160 {
 161     unsigned long nr_pfn;
 162     xen_pfn_t *pfn_list;
 163     int i;
 164
 165     trace_xen_ram_alloc(ram_addr, size);
 166
 167     nr_pfn = size >> TARGET_PAGE_BITS;
 168     pfn_list = qemu_malloc(sizeof (*pfn_list) * nr_pfn);
 169
 170     for (i = 0; i < nr_pfn; i++) {
 171         pfn_list[i] = (ram_addr >> TARGET_PAGE_BITS) + i;
 172     }
 173
 174     if (xc_domain_populate_physmap_exact(xen_xc, xen_domid, nr_pfn, 0, 0, pfn_list)) {
 175         hw_error("xen: failed to populate ram at %lx", ram_addr);
 176     }
 177
 178     qemu_free(pfn_list);
 179 }
 180
 181
 182 /* VCPU Operations, MMIO, IO ring ... */
 183
 184 static void xen_reset_vcpu(void *opaque)
 185 {
 186     CPUState *env = opaque;
 187
 188     env->halted = 1;
 189 }
 190
 191 void xen_vcpu_init(void)
 192 {
 193     CPUState *first_cpu;
 194
 195     if ((first_cpu = qemu_get_cpu(0))) {
 196         qemu_register_reset(xen_reset_vcpu, first_cpu);
 197         xen_reset_vcpu(first_cpu);
 198     }
 199 }
 200
 201 /* get the ioreq packets from share mem */
 202 static ioreq_t *cpu_get_ioreq_from_shared_memory(XenIOState *state, int vcpu)
 203 {
 204     ioreq_t *req = xen_vcpu_ioreq(state->shared_page, vcpu);
 205
 206     if (req->state != STATE_IOREQ_READY) {
 207         DPRINTF("I/O request not ready: "
 208                 "%x, ptr: %x, port: %"PRIx64", "
 209                 "data: %"PRIx64", count: %" FMT_ioreq_size ", size: %" FMT_ioreq_size "\n",
 210                 req->state, req->data_is_ptr, req->addr,
 211                 req->data, req->count, req->size);
 212         return NULL;
 213     }
 214
 215     xen_rmb(); /* see IOREQ_READY /then/ read contents of ioreq */
 216
 217     req->state = STATE_IOREQ_INPROCESS;
 218     return req;
 219 }
 220
 221 /* use poll to get the port notification */
 222 /* ioreq_vec--out,the */
 223 /* retval--the number of ioreq packet */
 224 static ioreq_t *cpu_get_ioreq(XenIOState *state)
 225 {
 226     int i;
 227     evtchn_port_t port;
 228
 229     port = xc_evtchn_pending(state->xce_handle);
 230     if (port != -1) {
 231         for (i = 0; i < smp_cpus; i++) {
 232             if (state->ioreq_local_port[i] == port) {
 233                 break;
 234             }
 235         }
 236
 237         if (i == smp_cpus) {
 238             hw_error("Fatal error while trying to get io event!\n");
 239         }
 240
 241         /* unmask the wanted port again */
 242         xc_evtchn_unmask(state->xce_handle, port);
 243
 244         /* get the io packet from shared memory */
 245         state->send_vcpu = i;
 246         return cpu_get_ioreq_from_shared_memory(state, i);
 247     }
 248
 249     /* read error or read nothing */
 250     return NULL;
 251 }
 252
 253 static uint32_t do_inp(pio_addr_t addr, unsigned long size)
 254 {
 255     switch (size) {
 256         case 1:
 257             return cpu_inb(addr);
 258         case 2:
 259             return cpu_inw(addr);
 260         case 4:
 261             return cpu_inl(addr);
 262         default:
 263             hw_error("inp: bad size: %04"FMT_pioaddr" %lx", addr, size);
 264     }
 265 }
 266
 267 static void do_outp(pio_addr_t addr,
 268         unsigned long size, uint32_t val)
 269 {
 270     switch (size) {
 271         case 1:
 272             return cpu_outb(addr, val);
 273         case 2:
 274             return cpu_outw(addr, val);
 275         case 4:
 276             return cpu_outl(addr, val);
 277         default:
 278             hw_error("outp: bad size: %04"FMT_pioaddr" %lx", addr, size);
 279     }
 280 }
 281
 282 static void cpu_ioreq_pio(ioreq_t *req)
 283 {
 284     int i, sign;
 285
 286     sign = req->df ? -1 : 1;
 287
 288     if (req->dir == IOREQ_READ) {
 289         if (!req->data_is_ptr) {
 290             req->data = do_inp(req->addr, req->size);
 291         } else {
 292             uint32_t tmp;
 293
 294             for (i = 0; i < req->count; i++) {
 295                 tmp = do_inp(req->addr, req->size);
 296                 cpu_physical_memory_write(req->data + (sign * i * req->size),
 297                         (uint8_t *) &tmp, req->size);
 298             }
 299         }
 300     } else if (req->dir == IOREQ_WRITE) {
 301         if (!req->data_is_ptr) {
 302             do_outp(req->addr, req->size, req->data);
 303         } else {
 304             for (i = 0; i < req->count; i++) {
 305                 uint32_t tmp = 0;
 306
 307                 cpu_physical_memory_read(req->data + (sign * i * req->size),
 308                         (uint8_t*) &tmp, req->size);
 309                 do_outp(req->addr, req->size, tmp);
 310             }
 311         }
 312     }
 313 }
 314
 315 static void cpu_ioreq_move(ioreq_t *req)
 316 {
 317     int i, sign;
 318
 319     sign = req->df ? -1 : 1;
 320
 321     if (!req->data_is_ptr) {
 322         if (req->dir == IOREQ_READ) {
 323             for (i = 0; i < req->count; i++) {
 324                 cpu_physical_memory_read(req->addr + (sign * i * req->size),
 325                         (uint8_t *) &req->data, req->size);
 326             }
 327         } else if (req->dir == IOREQ_WRITE) {
 328             for (i = 0; i < req->count; i++) {
 329                 cpu_physical_memory_write(req->addr + (sign * i * req->size),
 330                         (uint8_t *) &req->data, req->size);
 331             }
 332         }
 333     } else {
 334         target_ulong tmp;
 335
 336         if (req->dir == IOREQ_READ) {
 337             for (i = 0; i < req->count; i++) {
 338                 cpu_physical_memory_read(req->addr + (sign * i * req->size),
 339                         (uint8_t*) &tmp, req->size);
 340                 cpu_physical_memory_write(req->data + (sign * i * req->size),
 341                         (uint8_t*) &tmp, req->size);
 342             }
 343         } else if (req->dir == IOREQ_WRITE) {
 344             for (i = 0; i < req->count; i++) {
 345                 cpu_physical_memory_read(req->data + (sign * i * req->size),
 346                         (uint8_t*) &tmp, req->size);
 347                 cpu_physical_memory_write(req->addr + (sign * i * req->size),
 348                         (uint8_t*) &tmp, req->size);
 349             }
 350         }
 351     }
 352 }
 353
 354 static void handle_ioreq(ioreq_t *req)
 355 {
 356     if (!req->data_is_ptr && (req->dir == IOREQ_WRITE) &&
 357             (req->size < sizeof (target_ulong))) {
 358         req->data &= ((target_ulong) 1 << (8 * req->size)) - 1;
 359     }
 360
 361     switch (req->type) {
 362         case IOREQ_TYPE_PIO:
 363             cpu_ioreq_pio(req);
 364             break;
 365         case IOREQ_TYPE_COPY:
 366             cpu_ioreq_move(req);
 367             break;
 368         case IOREQ_TYPE_TIMEOFFSET:
 369             break;
 370         case IOREQ_TYPE_INVALIDATE:
 371             qemu_invalidate_map_cache();
 372             break;
 373         default:
 374             hw_error("Invalid ioreq type 0x%x\n", req->type);
 375     }
 376 }
 377
 378 static void handle_buffered_iopage(XenIOState *state)
 379 {
 380     buf_ioreq_t *buf_req = NULL;
 381     ioreq_t req;
 382     int qw;
 383
 384     if (!state->buffered_io_page) {
 385         return;
 386     }
 387
 388     while (state->buffered_io_page->read_pointer != state->buffered_io_page->write_pointer) {
 389         buf_req = &state->buffered_io_page->buf_ioreq[
 390             state->buffered_io_page->read_pointer % IOREQ_BUFFER_SLOT_NUM];
 391         req.size = 1UL << buf_req->size;
 392         req.count = 1;
 393         req.addr = buf_req->addr;
 394         req.data = buf_req->data;
 395         req.state = STATE_IOREQ_READY;
 396         req.dir = buf_req->dir;
 397         req.df = 1;
 398         req.type = buf_req->type;
 399         req.data_is_ptr = 0;
 400         qw = (req.size == 8);
 401         if (qw) {
 402             buf_req = &state->buffered_io_page->buf_ioreq[
 403                 (state->buffered_io_page->read_pointer + 1) % IOREQ_BUFFER_SLOT_NUM];
 404             req.data |= ((uint64_t)buf_req->data) << 32;
 405         }
 406
 407         handle_ioreq(&req);
 408
 409         xen_mb();
 410         state->buffered_io_page->read_pointer += qw ? 2 : 1;
 411     }
 412 }
 413
 414 static void handle_buffered_io(void *opaque)
 415 {
 416     XenIOState *state = opaque;
 417
 418     handle_buffered_iopage(state);
 419     qemu_mod_timer(state->buffered_io_timer,
 420                    BUFFER_IO_MAX_DELAY + qemu_get_clock_ms(rt_clock));
 421 }
 422
 423 static void cpu_handle_ioreq(void *opaque)
 424 {
 425     XenIOState *state = opaque;
 426     ioreq_t *req = cpu_get_ioreq(state);
 427
 428     handle_buffered_iopage(state);
 429     if (req) {
 430         handle_ioreq(req);
 431
 432         if (req->state != STATE_IOREQ_INPROCESS) {
 433             fprintf(stderr, "Badness in I/O request ... not in service?!: "
 434                     "%x, ptr: %x, port: %"PRIx64", "
 435                     "data: %"PRIx64", count: %" FMT_ioreq_size ", size: %" FMT_ioreq_size "\n",
 436                     req->state, req->data_is_ptr, req->addr,
 437                     req->data, req->count, req->size);
 438             destroy_hvm_domain();
 439             return;
 440         }
 441
 442         xen_wmb(); /* Update ioreq contents /then/ update state. */
 443
 444         /*
 445          * We do this before we send the response so that the tools
 446          * have the opportunity to pick up on the reset before the
 447          * guest resumes and does a hlt with interrupts disabled which
 448          * causes Xen to powerdown the domain.
 449          */
 450         if (vm_running) {
 451             if (qemu_shutdown_requested_get()) {
 452                 destroy_hvm_domain();
 453             }
 454             if (qemu_reset_requested_get()) {
 455                 qemu_system_reset();
 456             }
 457         }
 458
 459         req->state = STATE_IORESP_READY;
 460         xc_evtchn_notify(state->xce_handle, state->ioreq_local_port[state->send_vcpu]);
 461     }
 462 }
 463
 464 static void xenstore_record_dm_state(XenIOState *s, const char *state)
 465 {
 466     char path[50];
 467
 468     snprintf(path, sizeof (path), "/local/domain/0/device-model/%u/state", xen_domid);
 469     if (!xs_write(s->xenstore, XBT_NULL, path, state, strlen(state))) {
 470         fprintf(stderr, "error recording dm state\n");
 471         exit(1);
 472     }
 473 }
 474
 475 static void xen_main_loop_prepare(XenIOState *state)
 476 {
 477     int evtchn_fd = -1;
 478
 479     if (state->xce_handle != XC_HANDLER_INITIAL_VALUE) {
 480         evtchn_fd = xc_evtchn_fd(state->xce_handle);
 481     }
 482
 483     state->buffered_io_timer = qemu_new_timer_ms(rt_clock, handle_buffered_io,
 484                                                  state);
 485     qemu_mod_timer(state->buffered_io_timer, qemu_get_clock_ms(rt_clock));
 486
 487     if (evtchn_fd != -1) {
 488         qemu_set_fd_handler(evtchn_fd, cpu_handle_ioreq, NULL, state);
 489     }
 490
 491     /* record state running */
 492     xenstore_record_dm_state(state, "running");
 493 }
 494
 495
 496 /* Initialise Xen */
 497
 498 static void xen_vm_change_state_handler(void *opaque, int running, int reason)
 499 {
 500     XenIOState *state = opaque;
 501     if (running) {
 502         xen_main_loop_prepare(state);
 503     }
 504 }
 505
 506 static void xen_exit_notifier(Notifier *n)
 507 {
 508     XenIOState *state = container_of(n, XenIOState, exit);
 509
 510     xc_evtchn_close(state->xce_handle);
 511     xs_daemon_close(state->xenstore);
 512 }
 513
 514 int xen_init(void)
 515 {
 516     xen_xc = xen_xc_interface_open(0, 0, 0);
 517     if (xen_xc == XC_HANDLER_INITIAL_VALUE) {
 518         xen_be_printf(NULL, 0, "can't open xen interface\n");
 519         return -1;
 520     }
 521
 522     return 0;
 523 }
 524
 525 int xen_hvm_init(void)
 526 {
 527     int i, rc;
 528     unsigned long ioreq_pfn;
 529     XenIOState *state;
 530
 531     state = qemu_mallocz(sizeof (XenIOState));
 532
 533     state->xce_handle = xen_xc_evtchn_open(NULL, 0);
 534     if (state->xce_handle == XC_HANDLER_INITIAL_VALUE) {
 535         perror("xen: event channel open");
 536         return -errno;
 537     }
 538
 539     state->xenstore = xs_daemon_open();
 540     if (state->xenstore == NULL) {
 541         perror("xen: xenstore open");
 542         return -errno;
 543     }
 544
 545     state->exit.notify = xen_exit_notifier;
 546     qemu_add_exit_notifier(&state->exit);
 547
 548     xc_get_hvm_param(xen_xc, xen_domid, HVM_PARAM_IOREQ_PFN, &ioreq_pfn);
 549     DPRINTF("shared page at pfn %lx\n", ioreq_pfn);
 550     state->shared_page = xc_map_foreign_range(xen_xc, xen_domid, XC_PAGE_SIZE,
 551                                               PROT_READ|PROT_WRITE, ioreq_pfn);
 552     if (state->shared_page == NULL) {
 553         hw_error("map shared IO page returned error %d handle=" XC_INTERFACE_FMT,
 554                  errno, xen_xc);
 555     }
 556
 557     xc_get_hvm_param(xen_xc, xen_domid, HVM_PARAM_BUFIOREQ_PFN, &ioreq_pfn);
 558     DPRINTF("buffered io page at pfn %lx\n", ioreq_pfn);
 559     state->buffered_io_page = xc_map_foreign_range(xen_xc, xen_domid, XC_PAGE_SIZE,
 560                                                    PROT_READ|PROT_WRITE, ioreq_pfn);
 561     if (state->buffered_io_page == NULL) {
 562         hw_error("map buffered IO page returned error %d", errno);
 563     }
 564
 565     state->ioreq_local_port = qemu_mallocz(smp_cpus * sizeof (evtchn_port_t));
 566
 567     /* FIXME: how about if we overflow the page here? */
 568     for (i = 0; i < smp_cpus; i++) {
 569         rc = xc_evtchn_bind_interdomain(state->xce_handle, xen_domid,
 570                                         xen_vcpu_eport(state->shared_page, i));
 571         if (rc == -1) {
 572             fprintf(stderr, "bind interdomain ioctl error %d\n", errno);
 573             return -1;
 574         }
 575         state->ioreq_local_port[i] = rc;
 576     }
 577
 578     /* Init RAM management */
 579     qemu_map_cache_init();
 580     xen_ram_init(ram_size);
 581
 582     qemu_add_vm_change_state_handler(xen_vm_change_state_handler, state);
 583
 584     return 0;
 585 }
 586
 587 void destroy_hvm_domain(void)
 588 {
 589     XenXC xc_handle;
 590     int sts;
 591
 592     xc_handle = xen_xc_interface_open(0, 0, 0);
 593     if (xc_handle == XC_HANDLER_INITIAL_VALUE) {
 594         fprintf(stderr, "Cannot acquire xenctrl handle\n");
 595     } else {
 596         sts = xc_domain_shutdown(xc_handle, xen_domid, SHUTDOWN_poweroff);
 597         if (sts != 0) {
 598             fprintf(stderr, "? xc_domain_shutdown failed to issue poweroff, "
 599                     "sts %d, %s\n", sts, strerror(errno));
 600         } else {
 601             fprintf(stderr, "Issued domain %d poweroff\n", xen_domid);
 602         }
 603         xc_interface_close(xc_handle);
 604     }
 605 }