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-barrier.h"
  25 #include "sysemu.h"
  26 #include "hw/hw.h"
  27 #include "gdbstub.h"
  28 #include "kvm.h"
  29 #include "bswap.h"
  30
  31 /* This check must be after config-host.h is included */
  32 #ifdef CONFIG_EVENTFD
  33 #include <sys/eventfd.h>
  34 #endif
  35
  36 /* KVM uses PAGE_SIZE in it's definition of COALESCED_MMIO_MAX */
  37 #define PAGE_SIZE TARGET_PAGE_SIZE
  38
  39 //#define DEBUG_KVM
  40
  41 #ifdef DEBUG_KVM
  42 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  43     do { fprintf(stderr, fmt, ## __VA_ARGS__); } while (0)
  44 #else
  45 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  46     do { } while (0)
  47 #endif
  48
  49 typedef struct KVMSlot
  50 {
  51     target_phys_addr_t start_addr;
  52     ram_addr_t memory_size;
  53     void *ram;
  54     int slot;
  55     int flags;
  56 } KVMSlot;
  57
  58 typedef struct kvm_dirty_log KVMDirtyLog;
  59
  60 struct KVMState
  61 {
  62     KVMSlot slots[32];
  63     int fd;
  64     int vmfd;
  65     int coalesced_mmio;
  66     struct kvm_coalesced_mmio_ring *coalesced_mmio_ring;
  67     bool coalesced_flush_in_progress;
  68     int broken_set_mem_region;
  69     int migration_log;
  70     int vcpu_events;
  71     int robust_singlestep;
  72     int debugregs;
  73 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
  74     struct kvm_sw_breakpoint_head kvm_sw_breakpoints;
  75 #endif
  76     int irqchip_in_kernel;
  77     int pit_in_kernel;
  78     int xsave, xcrs;
  79     int many_ioeventfds;
  80 };
  81
  82 KVMState *kvm_state;
  83
  84 static const KVMCapabilityInfo kvm_required_capabilites[] = {
  85     KVM_CAP_INFO(USER_MEMORY),
  86     KVM_CAP_INFO(DESTROY_MEMORY_REGION_WORKS),
  87     KVM_CAP_LAST_INFO
  88 };
  89
  90 static KVMSlot *kvm_alloc_slot(KVMState *s)
  91 {
  92     int i;
  93
  94     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
  95         if (s->slots[i].memory_size == 0) {
  96             return &s->slots[i];
  97         }
  98     }
  99
 100     fprintf(stderr, "%s: no free slot available\n", __func__);
 101     abort();
 102 }
 103
 104 static KVMSlot *kvm_lookup_matching_slot(KVMState *s,
 105                                          target_phys_addr_t start_addr,
 106                                          target_phys_addr_t end_addr)
 107 {
 108     int i;
 109
 110     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 111         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 112
 113         if (start_addr == mem->start_addr &&
 114             end_addr == mem->start_addr + mem->memory_size) {
 115             return mem;
 116         }
 117     }
 118
 119     return NULL;
 120 }
 121
 122 /*
 123  * Find overlapping slot with lowest start address
 124  */
 125 static KVMSlot *kvm_lookup_overlapping_slot(KVMState *s,
 126                                             target_phys_addr_t start_addr,
 127                                             target_phys_addr_t end_addr)
 128 {
 129     KVMSlot *found = NULL;
 130     int i;
 131
 132     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 133         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 134
 135         if (mem->memory_size == 0 ||
 136             (found && found->start_addr < mem->start_addr)) {
 137             continue;
 138         }
 139
 140         if (end_addr > mem->start_addr &&
 141             start_addr < mem->start_addr + mem->memory_size) {
 142             found = mem;
 143         }
 144     }
 145
 146     return found;
 147 }
 148
 149 int kvm_physical_memory_addr_from_host(KVMState *s, void *ram,
 150                                        target_phys_addr_t *phys_addr)
 151 {
 152     int i;
 153
 154     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 155         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 156
 157         if (ram >= mem->ram && ram < mem->ram + mem->memory_size) {
 158             *phys_addr = mem->start_addr + (ram - mem->ram);
 159             return 1;
 160         }
 161     }
 162
 163     return 0;
 164 }
 165
 166 static int kvm_set_user_memory_region(KVMState *s, KVMSlot *slot)
 167 {
 168     struct kvm_userspace_memory_region mem;
 169
 170     mem.slot = slot->slot;
 171     mem.guest_phys_addr = slot->start_addr;
 172     mem.memory_size = slot->memory_size;
 173     mem.userspace_addr = (unsigned long)slot->ram;
 174     mem.flags = slot->flags;
 175     if (s->migration_log) {
 176         mem.flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 177     }
 178     return kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &mem);
 179 }
 180
 181 static void kvm_reset_vcpu(void *opaque)
 182 {
 183     CPUState *env = opaque;
 184
 185     kvm_arch_reset_vcpu(env);
 186 }
 187
 188 int kvm_irqchip_in_kernel(void)
 189 {
 190     return kvm_state->irqchip_in_kernel;
 191 }
 192
 193 int kvm_pit_in_kernel(void)
 194 {
 195     return kvm_state->pit_in_kernel;
 196 }
 197
 198 int kvm_init_vcpu(CPUState *env)
 199 {
 200     KVMState *s = kvm_state;
 201     long mmap_size;
 202     int ret;
 203
 204     DPRINTF("kvm_init_vcpu\n");
 205
 206     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_CREATE_VCPU, env->cpu_index);
 207     if (ret < 0) {
 208         DPRINTF("kvm_create_vcpu failed\n");
 209         goto err;
 210     }
 211
 212     env->kvm_fd = ret;
 213     env->kvm_state = s;
 214     env->kvm_vcpu_dirty = 1;
 215
 216     mmap_size = kvm_ioctl(s, KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE, 0);
 217     if (mmap_size < 0) {
 218         ret = mmap_size;
 219         DPRINTF("KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE failed\n");
 220         goto err;
 221     }
 222
 223     env->kvm_run = mmap(NULL, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 224                         env->kvm_fd, 0);
 225     if (env->kvm_run == MAP_FAILED) {
 226         ret = -errno;
 227         DPRINTF("mmap'ing vcpu state failed\n");
 228         goto err;
 229     }
 230
 231     if (s->coalesced_mmio && !s->coalesced_mmio_ring) {
 232         s->coalesced_mmio_ring =
 233             (void *)env->kvm_run + s->coalesced_mmio * PAGE_SIZE;
 234     }
 235
 236     ret = kvm_arch_init_vcpu(env);
 237     if (ret == 0) {
 238         qemu_register_reset(kvm_reset_vcpu, env);
 239         kvm_arch_reset_vcpu(env);
 240     }
 241 err:
 242     return ret;
 243 }
 244
 245 /*
 246  * dirty pages logging control
 247  */
 248
 249 static int kvm_mem_flags(KVMState *s, bool log_dirty)
 250 {
 251     return log_dirty ? KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES : 0;
 252 }
 253
 254 static int kvm_slot_dirty_pages_log_change(KVMSlot *mem, bool log_dirty)
 255 {
 256     KVMState *s = kvm_state;
 257     int flags, mask = KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 258     int old_flags;
 259
 260     old_flags = mem->flags;
 261
 262     flags = (mem->flags & ~mask) | kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 263     mem->flags = flags;
 264
 265     /* If nothing changed effectively, no need to issue ioctl */
 266     if (s->migration_log) {
 267         flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 268     }
 269
 270     if (flags == old_flags) {
 271         return 0;
 272     }
 273
 274     return kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 275 }
 276
 277 static int kvm_dirty_pages_log_change(target_phys_addr_t phys_addr,
 278                                       ram_addr_t size, bool log_dirty)
 279 {
 280     KVMState *s = kvm_state;
 281     KVMSlot *mem = kvm_lookup_matching_slot(s, phys_addr, phys_addr + size);
 282
 283     if (mem == NULL)  {
 284         fprintf(stderr, "BUG: %s: invalid parameters " TARGET_FMT_plx "-"
 285                 TARGET_FMT_plx "\n", __func__, phys_addr,
 286                 (target_phys_addr_t)(phys_addr + size - 1));
 287         return -EINVAL;
 288     }
 289     return kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 290 }
 291
 292 static int kvm_log_start(CPUPhysMemoryClient *client,
 293                          target_phys_addr_t phys_addr, ram_addr_t size)
 294 {
 295     return kvm_dirty_pages_log_change(phys_addr, size, true);
 296 }
 297
 298 static int kvm_log_stop(CPUPhysMemoryClient *client,
 299                         target_phys_addr_t phys_addr, ram_addr_t size)
 300 {
 301     return kvm_dirty_pages_log_change(phys_addr, size, false);
 302 }
 303
 304 static int kvm_set_migration_log(int enable)
 305 {
 306     KVMState *s = kvm_state;
 307     KVMSlot *mem;
 308     int i, err;
 309
 310     s->migration_log = enable;
 311
 312     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 313         mem = &s->slots[i];
 314
 315         if (!mem->memory_size) {
 316             continue;
 317         }
 318         if (!!(mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) == enable) {
 319             continue;
 320         }
 321         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 322         if (err) {
 323             return err;
 324         }
 325     }
 326     return 0;
 327 }
 328
 329 /* get kvm's dirty pages bitmap and update qemu's */
 330 static int kvm_get_dirty_pages_log_range(unsigned long start_addr,
 331                                          unsigned long *bitmap,
 332                                          unsigned long offset,
 333                                          unsigned long mem_size)
 334 {
 335     unsigned int i, j;
 336     unsigned long page_number, addr, addr1, c;
 337     ram_addr_t ram_addr;
 338     unsigned int len = ((mem_size / TARGET_PAGE_SIZE) + HOST_LONG_BITS - 1) /
 339         HOST_LONG_BITS;
 340
 341     /*
 342      * bitmap-traveling is faster than memory-traveling (for addr...)
 343      * especially when most of the memory is not dirty.
 344      */
 345     for (i = 0; i < len; i++) {
 346         if (bitmap[i] != 0) {
 347             c = leul_to_cpu(bitmap[i]);
 348             do {
 349                 j = ffsl(c) - 1;
 350                 c &= ~(1ul << j);
 351                 page_number = i * HOST_LONG_BITS + j;
 352                 addr1 = page_number * TARGET_PAGE_SIZE;
 353                 addr = offset + addr1;
 354                 ram_addr = cpu_get_physical_page_desc(addr);
 355                 cpu_physical_memory_set_dirty(ram_addr);
 356             } while (c != 0);
 357         }
 358     }
 359     return 0;
 360 }
 361
 362 #define ALIGN(x, y)  (((x)+(y)-1) & ~((y)-1))
 363
 364 /**
 365  * kvm_physical_sync_dirty_bitmap - Grab dirty bitmap from kernel space
 366  * This function updates qemu's dirty bitmap using cpu_physical_memory_set_dirty().
 367  * This means all bits are set to dirty.
 368  *
 369  * @start_add: start of logged region.
 370  * @end_addr: end of logged region.
 371  */
 372 static int kvm_physical_sync_dirty_bitmap(target_phys_addr_t start_addr,
 373                                           target_phys_addr_t end_addr)
 374 {
 375     KVMState *s = kvm_state;
 376     unsigned long size, allocated_size = 0;
 377     KVMDirtyLog d;
 378     KVMSlot *mem;
 379     int ret = 0;
 380
 381     d.dirty_bitmap = NULL;
 382     while (start_addr < end_addr) {
 383         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, end_addr);
 384         if (mem == NULL) {
 385             break;
 386         }
 387
 388         /* XXX bad kernel interface alert
 389          * For dirty bitmap, kernel allocates array of size aligned to
 390          * bits-per-long.  But for case when the kernel is 64bits and
 391          * the userspace is 32bits, userspace can't align to the same
 392          * bits-per-long, since sizeof(long) is different between kernel
 393          * and user space.  This way, userspace will provide buffer which
 394          * may be 4 bytes less than the kernel will use, resulting in
 395          * userspace memory corruption (which is not detectable by valgrind
 396          * too, in most cases).
 397          * So for now, let's align to 64 instead of HOST_LONG_BITS here, in
 398          * a hope that sizeof(long) wont become >8 any time soon.
 399          */
 400         size = ALIGN(((mem->memory_size) >> TARGET_PAGE_BITS),
 401                      /*HOST_LONG_BITS*/ 64) / 8;
 402         if (!d.dirty_bitmap) {
 403             d.dirty_bitmap = g_malloc(size);
 404         } else if (size > allocated_size) {
 405             d.dirty_bitmap = g_realloc(d.dirty_bitmap, size);
 406         }
 407         allocated_size = size;
 408         memset(d.dirty_bitmap, 0, allocated_size);
 409
 410         d.slot = mem->slot;
 411
 412         if (kvm_vm_ioctl(s, KVM_GET_DIRTY_LOG, &d) == -1) {
 413             DPRINTF("ioctl failed %d\n", errno);
 414             ret = -1;
 415             break;
 416         }
 417
 418         kvm_get_dirty_pages_log_range(mem->start_addr, d.dirty_bitmap,
 419                                       mem->start_addr, mem->memory_size);
 420         start_addr = mem->start_addr + mem->memory_size;
 421     }
 422     g_free(d.dirty_bitmap);
 423
 424     return ret;
 425 }
 426
 427 int kvm_coalesce_mmio_region(target_phys_addr_t start, ram_addr_t size)
 428 {
 429     int ret = -ENOSYS;
 430     KVMState *s = kvm_state;
 431
 432     if (s->coalesced_mmio) {
 433         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 434
 435         zone.addr = start;
 436         zone.size = size;
 437
 438         ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_REGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 439     }
 440
 441     return ret;
 442 }
 443
 444 int kvm_uncoalesce_mmio_region(target_phys_addr_t start, ram_addr_t size)
 445 {
 446     int ret = -ENOSYS;
 447     KVMState *s = kvm_state;
 448
 449     if (s->coalesced_mmio) {
 450         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 451
 452         zone.addr = start;
 453         zone.size = size;
 454
 455         ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_UNREGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 456     }
 457
 458     return ret;
 459 }
 460
 461 int kvm_check_extension(KVMState *s, unsigned int extension)
 462 {
 463     int ret;
 464
 465     ret = kvm_ioctl(s, KVM_CHECK_EXTENSION, extension);
 466     if (ret < 0) {
 467         ret = 0;
 468     }
 469
 470     return ret;
 471 }
 472
 473 static int kvm_check_many_ioeventfds(void)
 474 {
 475     /* Userspace can use ioeventfd for io notification.  This requires a host
 476      * that supports eventfd(2) and an I/O thread; since eventfd does not
 477      * support SIGIO it cannot interrupt the vcpu.
 478      *
 479      * Older kernels have a 6 device limit on the KVM io bus.  Find out so we
 480      * can avoid creating too many ioeventfds.
 481      */
 482 #if defined(CONFIG_EVENTFD)
 483     int ioeventfds[7];
 484     int i, ret = 0;
 485     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ioeventfds); i++) {
 486         ioeventfds[i] = eventfd(0, EFD_CLOEXEC);
 487         if (ioeventfds[i] < 0) {
 488             break;
 489         }
 490         ret = kvm_set_ioeventfd_pio_word(ioeventfds[i], 0, i, true);
 491         if (ret < 0) {
 492             close(ioeventfds[i]);
 493             break;
 494         }
 495     }
 496
 497     /* Decide whether many devices are supported or not */
 498     ret = i == ARRAY_SIZE(ioeventfds);
 499
 500     while (i-- > 0) {
 501         kvm_set_ioeventfd_pio_word(ioeventfds[i], 0, i, false);
 502         close(ioeventfds[i]);
 503     }
 504     return ret;
 505 #else
 506     return 0;
 507 #endif
 508 }
 509
 510 static const KVMCapabilityInfo *
 511 kvm_check_extension_list(KVMState *s, const KVMCapabilityInfo *list)
 512 {
 513     while (list->name) {
 514         if (!kvm_check_extension(s, list->value)) {
 515             return list;
 516         }
 517         list++;
 518     }
 519     return NULL;
 520 }
 521
 522 static void kvm_set_phys_mem(target_phys_addr_t start_addr, ram_addr_t size,
 523                              ram_addr_t phys_offset, bool log_dirty)
 524 {
 525     KVMState *s = kvm_state;
 526     ram_addr_t flags = phys_offset & ~TARGET_PAGE_MASK;
 527     KVMSlot *mem, old;
 528     int err;
 529     void *ram = NULL;
 530
 531     /* kvm works in page size chunks, but the function may be called
 532        with sub-page size and unaligned start address. */
 533     size = TARGET_PAGE_ALIGN(size);
 534     start_addr = TARGET_PAGE_ALIGN(start_addr);
 535
 536     /* KVM does not support read-only slots */
 537     phys_offset &= ~IO_MEM_ROM;
 538
 539     if ((phys_offset & ~TARGET_PAGE_MASK) == IO_MEM_RAM) {
 540         ram = qemu_safe_ram_ptr(phys_offset);
 541     }
 542
 543     while (1) {
 544         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, start_addr + size);
 545         if (!mem) {
 546             break;
 547         }
 548
 549         if (flags < IO_MEM_UNASSIGNED && start_addr >= mem->start_addr &&
 550             (start_addr + size <= mem->start_addr + mem->memory_size) &&
 551             (ram - start_addr == mem->ram - mem->start_addr)) {
 552             /* The new slot fits into the existing one and comes with
 553              * identical parameters - update flags and done. */
 554             kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 555             return;
 556         }
 557
 558         old = *mem;
 559
 560         /* unregister the overlapping slot */
 561         mem->memory_size = 0;
 562         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 563         if (err) {
 564             fprintf(stderr, "%s: error unregistering overlapping slot: %s\n",
 565                     __func__, strerror(-err));
 566             abort();
 567         }
 568
 569         /* Workaround for older KVM versions: we can't join slots, even not by
 570          * unregistering the previous ones and then registering the larger
 571          * slot. We have to maintain the existing fragmentation. Sigh.
 572          *
 573          * This workaround assumes that the new slot starts at the same
 574          * address as the first existing one. If not or if some overlapping
 575          * slot comes around later, we will fail (not seen in practice so far)
 576          * - and actually require a recent KVM version. */
 577         if (s->broken_set_mem_region &&
 578             old.start_addr == start_addr && old.memory_size < size &&
 579             flags < IO_MEM_UNASSIGNED) {
 580             mem = kvm_alloc_slot(s);
 581             mem->memory_size = old.memory_size;
 582             mem->start_addr = old.start_addr;
 583             mem->ram = old.ram;
 584             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 585
 586             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 587             if (err) {
 588                 fprintf(stderr, "%s: error updating slot: %s\n", __func__,
 589                         strerror(-err));
 590                 abort();
 591             }
 592
 593             start_addr += old.memory_size;
 594             phys_offset += old.memory_size;
 595             ram += old.memory_size;
 596             size -= old.memory_size;
 597             continue;
 598         }
 599
 600         /* register prefix slot */
 601         if (old.start_addr < start_addr) {
 602             mem = kvm_alloc_slot(s);
 603             mem->memory_size = start_addr - old.start_addr;
 604             mem->start_addr = old.start_addr;
 605             mem->ram = old.ram;
 606             mem->flags =  kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 607
 608             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 609             if (err) {
 610                 fprintf(stderr, "%s: error registering prefix slot: %s\n",
 611                         __func__, strerror(-err));
 612 #ifdef TARGET_PPC
 613                 fprintf(stderr, "%s: This is probably because your kernel's " \
 614                                 "PAGE_SIZE is too big. Please try to use 4k " \
 615                                 "PAGE_SIZE!\n", __func__);
 616 #endif
 617                 abort();
 618             }
 619         }
 620
 621         /* register suffix slot */
 622         if (old.start_addr + old.memory_size > start_addr + size) {
 623             ram_addr_t size_delta;
 624
 625             mem = kvm_alloc_slot(s);
 626             mem->start_addr = start_addr + size;
 627             size_delta = mem->start_addr - old.start_addr;
 628             mem->memory_size = old.memory_size - size_delta;
 629             mem->ram = old.ram + size_delta;
 630             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 631
 632             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 633             if (err) {
 634                 fprintf(stderr, "%s: error registering suffix slot: %s\n",
 635                         __func__, strerror(-err));
 636                 abort();
 637             }
 638         }
 639     }
 640
 641     /* in case the KVM bug workaround already "consumed" the new slot */
 642     if (!size) {
 643         return;
 644     }
 645     /* KVM does not need to know about this memory */
 646     if (flags >= IO_MEM_UNASSIGNED) {
 647         return;
 648     }
 649     mem = kvm_alloc_slot(s);
 650     mem->memory_size = size;
 651     mem->start_addr = start_addr;
 652     mem->ram = ram;
 653     mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 654
 655     err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 656     if (err) {
 657         fprintf(stderr, "%s: error registering slot: %s\n", __func__,
 658                 strerror(-err));
 659         abort();
 660     }
 661 }
 662
 663 static void kvm_client_set_memory(struct CPUPhysMemoryClient *client,
 664                                   target_phys_addr_t start_addr,
 665                                   ram_addr_t size, ram_addr_t phys_offset,
 666                                   bool log_dirty)
 667 {
 668     kvm_set_phys_mem(start_addr, size, phys_offset, log_dirty);
 669 }
 670
 671 static int kvm_client_sync_dirty_bitmap(struct CPUPhysMemoryClient *client,
 672                                         target_phys_addr_t start_addr,
 673                                         target_phys_addr_t end_addr)
 674 {
 675     return kvm_physical_sync_dirty_bitmap(start_addr, end_addr);
 676 }
 677
 678 static int kvm_client_migration_log(struct CPUPhysMemoryClient *client,
 679                                     int enable)
 680 {
 681     return kvm_set_migration_log(enable);
 682 }
 683
 684 static CPUPhysMemoryClient kvm_cpu_phys_memory_client = {
 685     .set_memory = kvm_client_set_memory,
 686     .sync_dirty_bitmap = kvm_client_sync_dirty_bitmap,
 687     .migration_log = kvm_client_migration_log,
 688     .log_start = kvm_log_start,
 689     .log_stop = kvm_log_stop,
 690 };
 691
 692 static void kvm_handle_interrupt(CPUState *env, int mask)
 693 {
 694     env->interrupt_request |= mask;
 695
 696     if (!qemu_cpu_is_self(env)) {
 697         qemu_cpu_kick(env);
 698     }
 699 }
 700
 701 int kvm_init(void)
 702 {
 703     static const char upgrade_note[] =
 704         "Please upgrade to at least kernel 2.6.29 or recent kvm-kmod\n"
 705         "(see http://sourceforge.net/projects/kvm).\n";
 706     KVMState *s;
 707     const KVMCapabilityInfo *missing_cap;
 708     int ret;
 709     int i;
 710
 711     s = g_malloc0(sizeof(KVMState));
 712
 713 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
 714     QTAILQ_INIT(&s->kvm_sw_breakpoints);
 715 #endif
 716     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 717         s->slots[i].slot = i;
 718     }
 719     s->vmfd = -1;
 720     s->fd = qemu_open("/dev/kvm", O_RDWR);
 721     if (s->fd == -1) {
 722         fprintf(stderr, "Could not access KVM kernel module: %m\n");
 723         ret = -errno;
 724         goto err;
 725     }
 726
 727     ret = kvm_ioctl(s, KVM_GET_API_VERSION, 0);
 728     if (ret < KVM_API_VERSION) {
 729         if (ret > 0) {
 730             ret = -EINVAL;
 731         }
 732         fprintf(stderr, "kvm version too old\n");
 733         goto err;
 734     }
 735
 736     if (ret > KVM_API_VERSION) {
 737         ret = -EINVAL;
 738         fprintf(stderr, "kvm version not supported\n");
 739         goto err;
 740     }
 741
 742     s->vmfd = kvm_ioctl(s, KVM_CREATE_VM, 0);
 743     if (s->vmfd < 0) {
 744 #ifdef TARGET_S390X
 745         fprintf(stderr, "Please add the 'switch_amode' kernel parameter to "
 746                         "your host kernel command line\n");
 747 #endif
 748         ret = s->vmfd;
 749         goto err;
 750     }
 751
 752     missing_cap = kvm_check_extension_list(s, kvm_required_capabilites);
 753     if (!missing_cap) {
 754         missing_cap =
 755             kvm_check_extension_list(s, kvm_arch_required_capabilities);
 756     }
 757     if (missing_cap) {
 758         ret = -EINVAL;
 759         fprintf(stderr, "kvm does not support %s\n%s",
 760                 missing_cap->name, upgrade_note);
 761         goto err;
 762     }
 763
 764     s->coalesced_mmio = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_COALESCED_MMIO);
 765
 766     s->broken_set_mem_region = 1;
 767     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_JOIN_MEMORY_REGIONS_WORKS);
 768     if (ret > 0) {
 769         s->broken_set_mem_region = 0;
 770     }
 771
 772 #ifdef KVM_CAP_VCPU_EVENTS
 773     s->vcpu_events = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_VCPU_EVENTS);
 774 #endif
 775
 776     s->robust_singlestep =
 777         kvm_check_extension(s, KVM_CAP_X86_ROBUST_SINGLESTEP);
 778
 779 #ifdef KVM_CAP_DEBUGREGS
 780     s->debugregs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_DEBUGREGS);
 781 #endif
 782
 783 #ifdef KVM_CAP_XSAVE
 784     s->xsave = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XSAVE);
 785 #endif
 786
 787 #ifdef KVM_CAP_XCRS
 788     s->xcrs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XCRS);
 789 #endif
 790
 791     ret = kvm_arch_init(s);
 792     if (ret < 0) {
 793         goto err;
 794     }
 795
 796     kvm_state = s;
 797     cpu_register_phys_memory_client(&kvm_cpu_phys_memory_client);
 798
 799     s->many_ioeventfds = kvm_check_many_ioeventfds();
 800
 801     cpu_interrupt_handler = kvm_handle_interrupt;
 802
 803     return 0;
 804
 805 err:
 806     if (s) {
 807         if (s->vmfd >= 0) {
 808             close(s->vmfd);
 809         }
 810         if (s->fd != -1) {
 811             close(s->fd);
 812         }
 813     }
 814     g_free(s);
 815
 816     return ret;
 817 }
 818
 819 static void kvm_handle_io(uint16_t port, void *data, int direction, int size,
 820                           uint32_t count)
 821 {
 822     int i;
 823     uint8_t *ptr = data;
 824
 825     for (i = 0; i < count; i++) {
 826         if (direction == KVM_EXIT_IO_IN) {
 827             switch (size) {
 828             case 1:
 829                 stb_p(ptr, cpu_inb(port));
 830                 break;
 831             case 2:
 832                 stw_p(ptr, cpu_inw(port));
 833                 break;
 834             case 4:
 835                 stl_p(ptr, cpu_inl(port));
 836                 break;
 837             }
 838         } else {
 839             switch (size) {
 840             case 1:
 841                 cpu_outb(port, ldub_p(ptr));
 842                 break;
 843             case 2:
 844                 cpu_outw(port, lduw_p(ptr));
 845                 break;
 846             case 4:
 847                 cpu_outl(port, ldl_p(ptr));
 848                 break;
 849             }
 850         }
 851
 852         ptr += size;
 853     }
 854 }
 855
 856 static int kvm_handle_internal_error(CPUState *env, struct kvm_run *run)
 857 {
 858     fprintf(stderr, "KVM internal error.");
 859     if (kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_INTERNAL_ERROR_DATA)) {
 860         int i;
 861
 862         fprintf(stderr, " Suberror: %d\n", run->internal.suberror);
 863         for (i = 0; i < run->internal.ndata; ++i) {
 864             fprintf(stderr, "extra data[%d]: %"PRIx64"\n",
 865                     i, (uint64_t)run->internal.data[i]);
 866         }
 867     } else {
 868         fprintf(stderr, "\n");
 869     }
 870     if (run->internal.suberror == KVM_INTERNAL_ERROR_EMULATION) {
 871         fprintf(stderr, "emulation failure\n");
 872         if (!kvm_arch_stop_on_emulation_error(env)) {
 873             cpu_dump_state(env, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
 874             return EXCP_INTERRUPT;
 875         }
 876     }
 877     /* FIXME: Should trigger a qmp message to let management know
 878      * something went wrong.
 879      */
 880     return -1;
 881 }
 882
 883 void kvm_flush_coalesced_mmio_buffer(void)
 884 {
 885     KVMState *s = kvm_state;
 886
 887     if (s->coalesced_flush_in_progress) {
 888         return;
 889     }
 890
 891     s->coalesced_flush_in_progress = true;
 892
 893     if (s->coalesced_mmio_ring) {
 894         struct kvm_coalesced_mmio_ring *ring = s->coalesced_mmio_ring;
 895         while (ring->first != ring->last) {
 896             struct kvm_coalesced_mmio *ent;
 897
 898             ent = &ring->coalesced_mmio[ring->first];
 899
 900             cpu_physical_memory_write(ent->phys_addr, ent->data, ent->len);
 901             smp_wmb();
 902             ring->first = (ring->first + 1) % KVM_COALESCED_MMIO_MAX;
 903         }
 904     }
 905
 906     s->coalesced_flush_in_progress = false;
 907 }
 908
 909 static void do_kvm_cpu_synchronize_state(void *_env)
 910 {
 911     CPUState *env = _env;
 912
 913     if (!env->kvm_vcpu_dirty) {
 914         kvm_arch_get_registers(env);
 915         env->kvm_vcpu_dirty = 1;
 916     }
 917 }
 918
 919 void kvm_cpu_synchronize_state(CPUState *env)
 920 {
 921     if (!env->kvm_vcpu_dirty) {
 922         run_on_cpu(env, do_kvm_cpu_synchronize_state, env);
 923     }
 924 }
 925
 926 void kvm_cpu_synchronize_post_reset(CPUState *env)
 927 {
 928     kvm_arch_put_registers(env, KVM_PUT_RESET_STATE);
 929     env->kvm_vcpu_dirty = 0;
 930 }
 931
 932 void kvm_cpu_synchronize_post_init(CPUState *env)
 933 {
 934     kvm_arch_put_registers(env, KVM_PUT_FULL_STATE);
 935     env->kvm_vcpu_dirty = 0;
 936 }
 937
 938 int kvm_cpu_exec(CPUState *env)
 939 {
 940     struct kvm_run *run = env->kvm_run;
 941     int ret, run_ret;
 942
 943     DPRINTF("kvm_cpu_exec()\n");
 944
 945     if (kvm_arch_process_async_events(env)) {
 946         env->exit_request = 0;
 947         return EXCP_HLT;
 948     }
 949
 950     cpu_single_env = env;
 951
 952     do {
 953         if (env->kvm_vcpu_dirty) {
 954             kvm_arch_put_registers(env, KVM_PUT_RUNTIME_STATE);
 955             env->kvm_vcpu_dirty = 0;
 956         }
 957
 958         kvm_arch_pre_run(env, run);
 959         if (env->exit_request) {
 960             DPRINTF("interrupt exit requested\n");
 961             /*
 962              * KVM requires us to reenter the kernel after IO exits to complete
 963              * instruction emulation. This self-signal will ensure that we
 964              * leave ASAP again.
 965              */
 966             qemu_cpu_kick_self();
 967         }
 968         cpu_single_env = NULL;
 969         qemu_mutex_unlock_iothread();
 970
 971         run_ret = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_RUN, 0);
 972
 973         qemu_mutex_lock_iothread();
 974         cpu_single_env = env;
 975         kvm_arch_post_run(env, run);
 976
 977         kvm_flush_coalesced_mmio_buffer();
 978
 979         if (run_ret < 0) {
 980             if (run_ret == -EINTR || run_ret == -EAGAIN) {
 981                 DPRINTF("io window exit\n");
 982                 ret = EXCP_INTERRUPT;
 983                 break;
 984             }
 985             fprintf(stderr, "error: kvm run failed %s\n",
 986                     strerror(-run_ret));
 987             abort();
 988         }
 989
 990         switch (run->exit_reason) {
 991         case KVM_EXIT_IO:
 992             DPRINTF("handle_io\n");
 993             kvm_handle_io(run->io.port,
 994                           (uint8_t *)run + run->io.data_offset,
 995                           run->io.direction,
 996                           run->io.size,
 997                           run->io.count);
 998             ret = 0;
 999             break;
1000         case KVM_EXIT_MMIO:
1001             DPRINTF("handle_mmio\n");
1002             cpu_physical_memory_rw(run->mmio.phys_addr,
1003                                    run->mmio.data,
1004                                    run->mmio.len,
1005                                    run->mmio.is_write);
1006             ret = 0;
1007             break;
1008         case KVM_EXIT_IRQ_WINDOW_OPEN:
1009             DPRINTF("irq_window_open\n");
1010             ret = EXCP_INTERRUPT;
1011             break;
1012         case KVM_EXIT_SHUTDOWN:
1013             DPRINTF("shutdown\n");
1014             qemu_system_reset_request();
1015             ret = EXCP_INTERRUPT;
1016             break;
1017         case KVM_EXIT_UNKNOWN:
1018             fprintf(stderr, "KVM: unknown exit, hardware reason %" PRIx64 "\n",
1019                     (uint64_t)run->hw.hardware_exit_reason);
1020             ret = -1;
1021             break;
1022         case KVM_EXIT_INTERNAL_ERROR:
1023             ret = kvm_handle_internal_error(env, run);
1024             break;
1025         default:
1026             DPRINTF("kvm_arch_handle_exit\n");
1027             ret = kvm_arch_handle_exit(env, run);
1028             break;
1029         }
1030     } while (ret == 0);
1031
1032     if (ret < 0) {
1033         cpu_dump_state(env, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
1034         vm_stop(RUN_STATE_INTERNAL_ERROR);
1035     }
1036
1037     env->exit_request = 0;
1038     cpu_single_env = NULL;
1039     return ret;
1040 }
1041
1042 int kvm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1043 {
1044     int ret;
1045     void *arg;
1046     va_list ap;
1047
1048     va_start(ap, type);
1049     arg = va_arg(ap, void *);
1050     va_end(ap);
1051
1052     ret = ioctl(s->fd, type, arg);
1053     if (ret == -1) {
1054         ret = -errno;
1055     }
1056     return ret;
1057 }
1058
1059 int kvm_vm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1060 {
1061     int ret;
1062     void *arg;
1063     va_list ap;
1064
1065     va_start(ap, type);
1066     arg = va_arg(ap, void *);
1067     va_end(ap);
1068
1069     ret = ioctl(s->vmfd, type, arg);
1070     if (ret == -1) {
1071         ret = -errno;
1072     }
1073     return ret;
1074 }
1075
1076 int kvm_vcpu_ioctl(CPUState *env, int type, ...)
1077 {
1078     int ret;
1079     void *arg;
1080     va_list ap;
1081
1082     va_start(ap, type);
1083     arg = va_arg(ap, void *);
1084     va_end(ap);
1085
1086     ret = ioctl(env->kvm_fd, type, arg);
1087     if (ret == -1) {
1088         ret = -errno;
1089     }
1090     return ret;
1091 }
1092
1093 int kvm_has_sync_mmu(void)
1094 {
1095     return kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_SYNC_MMU);
1096 }
1097
1098 int kvm_has_vcpu_events(void)
1099 {
1100     return kvm_state->vcpu_events;
1101 }
1102
1103 int kvm_has_robust_singlestep(void)
1104 {
1105     return kvm_state->robust_singlestep;
1106 }
1107
1108 int kvm_has_debugregs(void)
1109 {
1110     return kvm_state->debugregs;
1111 }
1112
1113 int kvm_has_xsave(void)
1114 {
1115     return kvm_state->xsave;
1116 }
1117
1118 int kvm_has_xcrs(void)
1119 {
1120     return kvm_state->xcrs;
1121 }
1122
1123 int kvm_has_many_ioeventfds(void)
1124 {
1125     if (!kvm_enabled()) {
1126         return 0;
1127     }
1128     return kvm_state->many_ioeventfds;
1129 }
1130
1131 void kvm_setup_guest_memory(void *start, size_t size)
1132 {
1133     if (!kvm_has_sync_mmu()) {
1134         int ret = qemu_madvise(start, size, QEMU_MADV_DONTFORK);
1135
1136         if (ret) {
1137             perror("qemu_madvise");
1138             fprintf(stderr,
1139                     "Need MADV_DONTFORK in absence of synchronous KVM MMU\n");
1140             exit(1);
1141         }
1142     }
1143 }
1144
1145 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
1146 struct kvm_sw_breakpoint *kvm_find_sw_breakpoint(CPUState *env,
1147                                                  target_ulong pc)
1148 {
1149     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1150
1151     QTAILQ_FOREACH(bp, &env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, entry) {
1152         if (bp->pc == pc) {
1153             return bp;
1154         }
1155     }
1156     return NULL;
1157 }
1158
1159 int kvm_sw_breakpoints_active(CPUState *env)
1160 {
1161     return !QTAILQ_EMPTY(&env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints);
1162 }
1163
1164 struct kvm_set_guest_debug_data {
1165     struct kvm_guest_debug dbg;
1166     CPUState *env;
1167     int err;
1168 };
1169
1170 static void kvm_invoke_set_guest_debug(void *data)
1171 {
1172     struct kvm_set_guest_debug_data *dbg_data = data;
1173     CPUState *env = dbg_data->env;
1174
1175     dbg_data->err = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_SET_GUEST_DEBUG, &dbg_data->dbg);
1176 }
1177
1178 int kvm_update_guest_debug(CPUState *env, unsigned long reinject_trap)
1179 {
1180     struct kvm_set_guest_debug_data data;
1181
1182     data.dbg.control = reinject_trap;
1183
1184     if (env->singlestep_enabled) {
1185         data.dbg.control |= KVM_GUESTDBG_ENABLE | KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP;
1186     }
1187     kvm_arch_update_guest_debug(env, &data.dbg);
1188     data.env = env;
1189
1190     run_on_cpu(env, kvm_invoke_set_guest_debug, &data);
1191     return data.err;
1192 }
1193
1194 int kvm_insert_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1195                           target_ulong len, int type)
1196 {
1197     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1198     CPUState *env;
1199     int err;
1200
1201     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1202         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_env, addr);
1203         if (bp) {
1204             bp->use_count++;
1205             return 0;
1206         }
1207
1208         bp = g_malloc(sizeof(struct kvm_sw_breakpoint));
1209         if (!bp) {
1210             return -ENOMEM;
1211         }
1212
1213         bp->pc = addr;
1214         bp->use_count = 1;
1215         err = kvm_arch_insert_sw_breakpoint(current_env, bp);
1216         if (err) {
1217             g_free(bp);
1218             return err;
1219         }
1220
1221         QTAILQ_INSERT_HEAD(&current_env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints,
1222                           bp, entry);
1223     } else {
1224         err = kvm_arch_insert_hw_breakpoint(addr, len, type);
1225         if (err) {
1226             return err;
1227         }
1228     }
1229
1230     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1231         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1232         if (err) {
1233             return err;
1234         }
1235     }
1236     return 0;
1237 }
1238
1239 int kvm_remove_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1240                           target_ulong len, int type)
1241 {
1242     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1243     CPUState *env;
1244     int err;
1245
1246     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1247         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_env, addr);
1248         if (!bp) {
1249             return -ENOENT;
1250         }
1251
1252         if (bp->use_count > 1) {
1253             bp->use_count--;
1254             return 0;
1255         }
1256
1257         err = kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_env, bp);
1258         if (err) {
1259             return err;
1260         }
1261
1262         QTAILQ_REMOVE(&current_env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
1263         g_free(bp);
1264     } else {
1265         err = kvm_arch_remove_hw_breakpoint(addr, len, type);
1266         if (err) {
1267             return err;
1268         }
1269     }
1270
1271     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1272         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1273         if (err) {
1274             return err;
1275         }
1276     }
1277     return 0;
1278 }
1279
1280 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUState *current_env)
1281 {
1282     struct kvm_sw_breakpoint *bp, *next;
1283     KVMState *s = current_env->kvm_state;
1284     CPUState *env;
1285
1286     QTAILQ_FOREACH_SAFE(bp, &s->kvm_sw_breakpoints, entry, next) {
1287         if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_env, bp) != 0) {
1288             /* Try harder to find a CPU that currently sees the breakpoint. */
1289             for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1290                 if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(env, bp) == 0) {
1291                     break;
1292                 }
1293             }
1294         }
1295     }
1296     kvm_arch_remove_all_hw_breakpoints();
1297
1298     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1299         kvm_update_guest_debug(env, 0);
1300     }
1301 }
1302
1303 #else /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
1304
1305 int kvm_update_guest_debug(CPUState *env, unsigned long reinject_trap)
1306 {
1307     return -EINVAL;
1308 }
1309
1310 int kvm_insert_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1311                           target_ulong len, int type)
1312 {
1313     return -EINVAL;
1314 }
1315
1316 int kvm_remove_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1317                           target_ulong len, int type)
1318 {
1319     return -EINVAL;
1320 }
1321
1322 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUState *current_env)
1323 {
1324 }
1325 #endif /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
1326
1327 int kvm_set_signal_mask(CPUState *env, const sigset_t *sigset)
1328 {
1329     struct kvm_signal_mask *sigmask;
1330     int r;
1331
1332     if (!sigset) {
1333         return kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_SET_SIGNAL_MASK, NULL);
1334     }
1335
1336     sigmask = g_malloc(sizeof(*sigmask) + sizeof(*sigset));
1337
1338     sigmask->len = 8;
1339     memcpy(sigmask->sigset, sigset, sizeof(*sigset));
1340     r = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_SET_SIGNAL_MASK, sigmask);
1341     g_free(sigmask);
1342
1343     return r;
1344 }
1345
1346 int kvm_set_ioeventfd_mmio_long(int fd, uint32_t addr, uint32_t val, bool assign)
1347 {
1348     int ret;
1349     struct kvm_ioeventfd iofd;
1350
1351     iofd.datamatch = val;
1352     iofd.addr = addr;
1353     iofd.len = 4;
1354     iofd.flags = KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH;
1355     iofd.fd = fd;
1356
1357     if (!kvm_enabled()) {
1358         return -ENOSYS;
1359     }
1360
1361     if (!assign) {
1362         iofd.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
1363     }
1364
1365     ret = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &iofd);
1366
1367     if (ret < 0) {
1368         return -errno;
1369     }
1370
1371     return 0;
1372 }
1373
1374 int kvm_set_ioeventfd_pio_word(int fd, uint16_t addr, uint16_t val, bool assign)
1375 {
1376     struct kvm_ioeventfd kick = {
1377         .datamatch = val,
1378         .addr = addr,
1379         .len = 2,
1380         .flags = KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH | KVM_IOEVENTFD_FLAG_PIO,
1381         .fd = fd,
1382     };
1383     int r;
1384     if (!kvm_enabled()) {
1385         return -ENOSYS;
1386     }
1387     if (!assign) {
1388         kick.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
1389     }
1390     r = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &kick);
1391     if (r < 0) {
1392         return r;
1393     }
1394     return 0;
1395 }
1396
1397 int kvm_on_sigbus_vcpu(CPUState *env, int code, void *addr)
1398 {
1399     return kvm_arch_on_sigbus_vcpu(env, code, addr);
1400 }
1401
1402 int kvm_on_sigbus(int code, void *addr)
1403 {
1404     return kvm_arch_on_sigbus(code, addr);
1405 }