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 #include "memory.h"
  31
  32 /* This check must be after config-host.h is included */
  33 #ifdef CONFIG_EVENTFD
  34 #include <sys/eventfd.h>
  35 #endif
  36
  37 /* KVM uses PAGE_SIZE in it's definition of COALESCED_MMIO_MAX */
  38 #define PAGE_SIZE TARGET_PAGE_SIZE
  39
  40 //#define DEBUG_KVM
  41
  42 #ifdef DEBUG_KVM
  43 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  44     do { fprintf(stderr, fmt, ## __VA_ARGS__); } while (0)
  45 #else
  46 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  47     do { } while (0)
  48 #endif
  49
  50 typedef struct KVMSlot
  51 {
  52     target_phys_addr_t start_addr;
  53     ram_addr_t memory_size;
  54     void *ram;
  55     int slot;
  56     int flags;
  57 } KVMSlot;
  58
  59 typedef struct kvm_dirty_log KVMDirtyLog;
  60
  61 struct KVMState
  62 {
  63     KVMSlot slots[32];
  64     int fd;
  65     int vmfd;
  66     int coalesced_mmio;
  67     struct kvm_coalesced_mmio_ring *coalesced_mmio_ring;
  68     bool coalesced_flush_in_progress;
  69     int broken_set_mem_region;
  70     int migration_log;
  71     int vcpu_events;
  72     int robust_singlestep;
  73     int debugregs;
  74 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
  75     struct kvm_sw_breakpoint_head kvm_sw_breakpoints;
  76 #endif
  77     int irqchip_in_kernel;
  78     int pit_in_kernel;
  79     int xsave, xcrs;
  80     int many_ioeventfds;
  81 };
  82
  83 KVMState *kvm_state;
  84
  85 static const KVMCapabilityInfo kvm_required_capabilites[] = {
  86     KVM_CAP_INFO(USER_MEMORY),
  87     KVM_CAP_INFO(DESTROY_MEMORY_REGION_WORKS),
  88     KVM_CAP_LAST_INFO
  89 };
  90
  91 static KVMSlot *kvm_alloc_slot(KVMState *s)
  92 {
  93     int i;
  94
  95     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
  96         if (s->slots[i].memory_size == 0) {
  97             return &s->slots[i];
  98         }
  99     }
 100
 101     fprintf(stderr, "%s: no free slot available\n", __func__);
 102     abort();
 103 }
 104
 105 static KVMSlot *kvm_lookup_matching_slot(KVMState *s,
 106                                          target_phys_addr_t start_addr,
 107                                          target_phys_addr_t end_addr)
 108 {
 109     int i;
 110
 111     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 112         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 113
 114         if (start_addr == mem->start_addr &&
 115             end_addr == mem->start_addr + mem->memory_size) {
 116             return mem;
 117         }
 118     }
 119
 120     return NULL;
 121 }
 122
 123 /*
 124  * Find overlapping slot with lowest start address
 125  */
 126 static KVMSlot *kvm_lookup_overlapping_slot(KVMState *s,
 127                                             target_phys_addr_t start_addr,
 128                                             target_phys_addr_t end_addr)
 129 {
 130     KVMSlot *found = NULL;
 131     int i;
 132
 133     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 134         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 135
 136         if (mem->memory_size == 0 ||
 137             (found && found->start_addr < mem->start_addr)) {
 138             continue;
 139         }
 140
 141         if (end_addr > mem->start_addr &&
 142             start_addr < mem->start_addr + mem->memory_size) {
 143             found = mem;
 144         }
 145     }
 146
 147     return found;
 148 }
 149
 150 int kvm_physical_memory_addr_from_host(KVMState *s, void *ram,
 151                                        target_phys_addr_t *phys_addr)
 152 {
 153     int i;
 154
 155     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 156         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 157
 158         if (ram >= mem->ram && ram < mem->ram + mem->memory_size) {
 159             *phys_addr = mem->start_addr + (ram - mem->ram);
 160             return 1;
 161         }
 162     }
 163
 164     return 0;
 165 }
 166
 167 static int kvm_set_user_memory_region(KVMState *s, KVMSlot *slot)
 168 {
 169     struct kvm_userspace_memory_region mem;
 170
 171     mem.slot = slot->slot;
 172     mem.guest_phys_addr = slot->start_addr;
 173     mem.memory_size = slot->memory_size;
 174     mem.userspace_addr = (unsigned long)slot->ram;
 175     mem.flags = slot->flags;
 176     if (s->migration_log) {
 177         mem.flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 178     }
 179     return kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &mem);
 180 }
 181
 182 static void kvm_reset_vcpu(void *opaque)
 183 {
 184     CPUState *env = opaque;
 185
 186     kvm_arch_reset_vcpu(env);
 187 }
 188
 189 int kvm_irqchip_in_kernel(void)
 190 {
 191     return kvm_state->irqchip_in_kernel;
 192 }
 193
 194 int kvm_pit_in_kernel(void)
 195 {
 196     return kvm_state->pit_in_kernel;
 197 }
 198
 199 int kvm_init_vcpu(CPUState *env)
 200 {
 201     KVMState *s = kvm_state;
 202     long mmap_size;
 203     int ret;
 204
 205     DPRINTF("kvm_init_vcpu\n");
 206
 207     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_CREATE_VCPU, env->cpu_index);
 208     if (ret < 0) {
 209         DPRINTF("kvm_create_vcpu failed\n");
 210         goto err;
 211     }
 212
 213     env->kvm_fd = ret;
 214     env->kvm_state = s;
 215     env->kvm_vcpu_dirty = 1;
 216
 217     mmap_size = kvm_ioctl(s, KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE, 0);
 218     if (mmap_size < 0) {
 219         ret = mmap_size;
 220         DPRINTF("KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE failed\n");
 221         goto err;
 222     }
 223
 224     env->kvm_run = mmap(NULL, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 225                         env->kvm_fd, 0);
 226     if (env->kvm_run == MAP_FAILED) {
 227         ret = -errno;
 228         DPRINTF("mmap'ing vcpu state failed\n");
 229         goto err;
 230     }
 231
 232     if (s->coalesced_mmio && !s->coalesced_mmio_ring) {
 233         s->coalesced_mmio_ring =
 234             (void *)env->kvm_run + s->coalesced_mmio * PAGE_SIZE;
 235     }
 236
 237     ret = kvm_arch_init_vcpu(env);
 238     if (ret == 0) {
 239         qemu_register_reset(kvm_reset_vcpu, env);
 240         kvm_arch_reset_vcpu(env);
 241     }
 242 err:
 243     return ret;
 244 }
 245
 246 /*
 247  * dirty pages logging control
 248  */
 249
 250 static int kvm_mem_flags(KVMState *s, bool log_dirty)
 251 {
 252     return log_dirty ? KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES : 0;
 253 }
 254
 255 static int kvm_slot_dirty_pages_log_change(KVMSlot *mem, bool log_dirty)
 256 {
 257     KVMState *s = kvm_state;
 258     int flags, mask = KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 259     int old_flags;
 260
 261     old_flags = mem->flags;
 262
 263     flags = (mem->flags & ~mask) | kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 264     mem->flags = flags;
 265
 266     /* If nothing changed effectively, no need to issue ioctl */
 267     if (s->migration_log) {
 268         flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 269     }
 270
 271     if (flags == old_flags) {
 272         return 0;
 273     }
 274
 275     return kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 276 }
 277
 278 static int kvm_dirty_pages_log_change(target_phys_addr_t phys_addr,
 279                                       ram_addr_t size, bool log_dirty)
 280 {
 281     KVMState *s = kvm_state;
 282     KVMSlot *mem = kvm_lookup_matching_slot(s, phys_addr, phys_addr + size);
 283
 284     if (mem == NULL)  {
 285         fprintf(stderr, "BUG: %s: invalid parameters " TARGET_FMT_plx "-"
 286                 TARGET_FMT_plx "\n", __func__, phys_addr,
 287                 (target_phys_addr_t)(phys_addr + size - 1));
 288         return -EINVAL;
 289     }
 290     return kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 291 }
 292
 293 static void kvm_log_start(MemoryListener *listener,
 294                           MemoryRegionSection *section)
 295 {
 296     int r;
 297
 298     r = kvm_dirty_pages_log_change(section->offset_within_address_space,
 299                                    section->size, true);
 300     if (r < 0) {
 301         abort();
 302     }
 303 }
 304
 305 static void kvm_log_stop(MemoryListener *listener,
 306                           MemoryRegionSection *section)
 307 {
 308     int r;
 309
 310     r = kvm_dirty_pages_log_change(section->offset_within_address_space,
 311                                    section->size, false);
 312     if (r < 0) {
 313         abort();
 314     }
 315 }
 316
 317 static int kvm_set_migration_log(int enable)
 318 {
 319     KVMState *s = kvm_state;
 320     KVMSlot *mem;
 321     int i, err;
 322
 323     s->migration_log = enable;
 324
 325     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 326         mem = &s->slots[i];
 327
 328         if (!mem->memory_size) {
 329             continue;
 330         }
 331         if (!!(mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) == enable) {
 332             continue;
 333         }
 334         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 335         if (err) {
 336             return err;
 337         }
 338     }
 339     return 0;
 340 }
 341
 342 /* get kvm's dirty pages bitmap and update qemu's */
 343 static int kvm_get_dirty_pages_log_range(unsigned long start_addr,
 344                                          unsigned long *bitmap,
 345                                          unsigned long offset,
 346                                          unsigned long mem_size)
 347 {
 348     unsigned int i, j;
 349     unsigned long page_number, addr, addr1, c;
 350     ram_addr_t ram_addr;
 351     unsigned int len = ((mem_size / TARGET_PAGE_SIZE) + HOST_LONG_BITS - 1) /
 352         HOST_LONG_BITS;
 353
 354     /*
 355      * bitmap-traveling is faster than memory-traveling (for addr...)
 356      * especially when most of the memory is not dirty.
 357      */
 358     for (i = 0; i < len; i++) {
 359         if (bitmap[i] != 0) {
 360             c = leul_to_cpu(bitmap[i]);
 361             do {
 362                 j = ffsl(c) - 1;
 363                 c &= ~(1ul << j);
 364                 page_number = i * HOST_LONG_BITS + j;
 365                 addr1 = page_number * TARGET_PAGE_SIZE;
 366                 addr = offset + addr1;
 367                 ram_addr = cpu_get_physical_page_desc(addr);
 368                 cpu_physical_memory_set_dirty(ram_addr);
 369             } while (c != 0);
 370         }
 371     }
 372     return 0;
 373 }
 374
 375 #define ALIGN(x, y)  (((x)+(y)-1) & ~((y)-1))
 376
 377 /**
 378  * kvm_physical_sync_dirty_bitmap - Grab dirty bitmap from kernel space
 379  * This function updates qemu's dirty bitmap using cpu_physical_memory_set_dirty().
 380  * This means all bits are set to dirty.
 381  *
 382  * @start_add: start of logged region.
 383  * @end_addr: end of logged region.
 384  */
 385 static int kvm_physical_sync_dirty_bitmap(target_phys_addr_t start_addr,
 386                                           target_phys_addr_t end_addr)
 387 {
 388     KVMState *s = kvm_state;
 389     unsigned long size, allocated_size = 0;
 390     KVMDirtyLog d;
 391     KVMSlot *mem;
 392     int ret = 0;
 393
 394     d.dirty_bitmap = NULL;
 395     while (start_addr < end_addr) {
 396         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, end_addr);
 397         if (mem == NULL) {
 398             break;
 399         }
 400
 401         /* XXX bad kernel interface alert
 402          * For dirty bitmap, kernel allocates array of size aligned to
 403          * bits-per-long.  But for case when the kernel is 64bits and
 404          * the userspace is 32bits, userspace can't align to the same
 405          * bits-per-long, since sizeof(long) is different between kernel
 406          * and user space.  This way, userspace will provide buffer which
 407          * may be 4 bytes less than the kernel will use, resulting in
 408          * userspace memory corruption (which is not detectable by valgrind
 409          * too, in most cases).
 410          * So for now, let's align to 64 instead of HOST_LONG_BITS here, in
 411          * a hope that sizeof(long) wont become >8 any time soon.
 412          */
 413         size = ALIGN(((mem->memory_size) >> TARGET_PAGE_BITS),
 414                      /*HOST_LONG_BITS*/ 64) / 8;
 415         if (!d.dirty_bitmap) {
 416             d.dirty_bitmap = g_malloc(size);
 417         } else if (size > allocated_size) {
 418             d.dirty_bitmap = g_realloc(d.dirty_bitmap, size);
 419         }
 420         allocated_size = size;
 421         memset(d.dirty_bitmap, 0, allocated_size);
 422
 423         d.slot = mem->slot;
 424
 425         if (kvm_vm_ioctl(s, KVM_GET_DIRTY_LOG, &d) == -1) {
 426             DPRINTF("ioctl failed %d\n", errno);
 427             ret = -1;
 428             break;
 429         }
 430
 431         kvm_get_dirty_pages_log_range(mem->start_addr, d.dirty_bitmap,
 432                                       mem->start_addr, mem->memory_size);
 433         start_addr = mem->start_addr + mem->memory_size;
 434     }
 435     g_free(d.dirty_bitmap);
 436
 437     return ret;
 438 }
 439
 440 int kvm_coalesce_mmio_region(target_phys_addr_t start, ram_addr_t size)
 441 {
 442     int ret = -ENOSYS;
 443     KVMState *s = kvm_state;
 444
 445     if (s->coalesced_mmio) {
 446         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 447
 448         zone.addr = start;
 449         zone.size = size;
 450
 451         ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_REGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 452     }
 453
 454     return ret;
 455 }
 456
 457 int kvm_uncoalesce_mmio_region(target_phys_addr_t start, ram_addr_t size)
 458 {
 459     int ret = -ENOSYS;
 460     KVMState *s = kvm_state;
 461
 462     if (s->coalesced_mmio) {
 463         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 464
 465         zone.addr = start;
 466         zone.size = size;
 467
 468         ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_UNREGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 469     }
 470
 471     return ret;
 472 }
 473
 474 int kvm_check_extension(KVMState *s, unsigned int extension)
 475 {
 476     int ret;
 477
 478     ret = kvm_ioctl(s, KVM_CHECK_EXTENSION, extension);
 479     if (ret < 0) {
 480         ret = 0;
 481     }
 482
 483     return ret;
 484 }
 485
 486 static int kvm_check_many_ioeventfds(void)
 487 {
 488     /* Userspace can use ioeventfd for io notification.  This requires a host
 489      * that supports eventfd(2) and an I/O thread; since eventfd does not
 490      * support SIGIO it cannot interrupt the vcpu.
 491      *
 492      * Older kernels have a 6 device limit on the KVM io bus.  Find out so we
 493      * can avoid creating too many ioeventfds.
 494      */
 495 #if defined(CONFIG_EVENTFD)
 496     int ioeventfds[7];
 497     int i, ret = 0;
 498     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ioeventfds); i++) {
 499         ioeventfds[i] = eventfd(0, EFD_CLOEXEC);
 500         if (ioeventfds[i] < 0) {
 501             break;
 502         }
 503         ret = kvm_set_ioeventfd_pio_word(ioeventfds[i], 0, i, true);
 504         if (ret < 0) {
 505             close(ioeventfds[i]);
 506             break;
 507         }
 508     }
 509
 510     /* Decide whether many devices are supported or not */
 511     ret = i == ARRAY_SIZE(ioeventfds);
 512
 513     while (i-- > 0) {
 514         kvm_set_ioeventfd_pio_word(ioeventfds[i], 0, i, false);
 515         close(ioeventfds[i]);
 516     }
 517     return ret;
 518 #else
 519     return 0;
 520 #endif
 521 }
 522
 523 static const KVMCapabilityInfo *
 524 kvm_check_extension_list(KVMState *s, const KVMCapabilityInfo *list)
 525 {
 526     while (list->name) {
 527         if (!kvm_check_extension(s, list->value)) {
 528             return list;
 529         }
 530         list++;
 531     }
 532     return NULL;
 533 }
 534
 535 static void kvm_set_phys_mem(MemoryRegionSection *section, bool add)
 536 {
 537     KVMState *s = kvm_state;
 538     KVMSlot *mem, old;
 539     int err;
 540     MemoryRegion *mr = section->mr;
 541     bool log_dirty = memory_region_is_logging(mr);
 542     target_phys_addr_t start_addr = section->offset_within_address_space;
 543     ram_addr_t size = section->size;
 544     void *ram = NULL;
 545
 546     /* kvm works in page size chunks, but the function may be called
 547        with sub-page size and unaligned start address. */
 548     size = TARGET_PAGE_ALIGN(size);
 549     start_addr = TARGET_PAGE_ALIGN(start_addr);
 550
 551     if (!memory_region_is_ram(mr)) {
 552         return;
 553     }
 554
 555     ram = memory_region_get_ram_ptr(mr) + section->offset_within_region;
 556
 557     while (1) {
 558         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, start_addr + size);
 559         if (!mem) {
 560             break;
 561         }
 562
 563         if (add && start_addr >= mem->start_addr &&
 564             (start_addr + size <= mem->start_addr + mem->memory_size) &&
 565             (ram - start_addr == mem->ram - mem->start_addr)) {
 566             /* The new slot fits into the existing one and comes with
 567              * identical parameters - update flags and done. */
 568             kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 569             return;
 570         }
 571
 572         old = *mem;
 573
 574         /* unregister the overlapping slot */
 575         mem->memory_size = 0;
 576         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 577         if (err) {
 578             fprintf(stderr, "%s: error unregistering overlapping slot: %s\n",
 579                     __func__, strerror(-err));
 580             abort();
 581         }
 582
 583         /* Workaround for older KVM versions: we can't join slots, even not by
 584          * unregistering the previous ones and then registering the larger
 585          * slot. We have to maintain the existing fragmentation. Sigh.
 586          *
 587          * This workaround assumes that the new slot starts at the same
 588          * address as the first existing one. If not or if some overlapping
 589          * slot comes around later, we will fail (not seen in practice so far)
 590          * - and actually require a recent KVM version. */
 591         if (s->broken_set_mem_region &&
 592             old.start_addr == start_addr && old.memory_size < size && add) {
 593             mem = kvm_alloc_slot(s);
 594             mem->memory_size = old.memory_size;
 595             mem->start_addr = old.start_addr;
 596             mem->ram = old.ram;
 597             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 598
 599             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 600             if (err) {
 601                 fprintf(stderr, "%s: error updating slot: %s\n", __func__,
 602                         strerror(-err));
 603                 abort();
 604             }
 605
 606             start_addr += old.memory_size;
 607             ram += old.memory_size;
 608             size -= old.memory_size;
 609             continue;
 610         }
 611
 612         /* register prefix slot */
 613         if (old.start_addr < start_addr) {
 614             mem = kvm_alloc_slot(s);
 615             mem->memory_size = start_addr - old.start_addr;
 616             mem->start_addr = old.start_addr;
 617             mem->ram = old.ram;
 618             mem->flags =  kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 619
 620             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 621             if (err) {
 622                 fprintf(stderr, "%s: error registering prefix slot: %s\n",
 623                         __func__, strerror(-err));
 624 #ifdef TARGET_PPC
 625                 fprintf(stderr, "%s: This is probably because your kernel's " \
 626                                 "PAGE_SIZE is too big. Please try to use 4k " \
 627                                 "PAGE_SIZE!\n", __func__);
 628 #endif
 629                 abort();
 630             }
 631         }
 632
 633         /* register suffix slot */
 634         if (old.start_addr + old.memory_size > start_addr + size) {
 635             ram_addr_t size_delta;
 636
 637             mem = kvm_alloc_slot(s);
 638             mem->start_addr = start_addr + size;
 639             size_delta = mem->start_addr - old.start_addr;
 640             mem->memory_size = old.memory_size - size_delta;
 641             mem->ram = old.ram + size_delta;
 642             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 643
 644             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 645             if (err) {
 646                 fprintf(stderr, "%s: error registering suffix slot: %s\n",
 647                         __func__, strerror(-err));
 648                 abort();
 649             }
 650         }
 651     }
 652
 653     /* in case the KVM bug workaround already "consumed" the new slot */
 654     if (!size) {
 655         return;
 656     }
 657     if (!add) {
 658         return;
 659     }
 660     mem = kvm_alloc_slot(s);
 661     mem->memory_size = size;
 662     mem->start_addr = start_addr;
 663     mem->ram = ram;
 664     mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 665
 666     err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 667     if (err) {
 668         fprintf(stderr, "%s: error registering slot: %s\n", __func__,
 669                 strerror(-err));
 670         abort();
 671     }
 672 }
 673
 674 static void kvm_region_add(MemoryListener *listener,
 675                            MemoryRegionSection *section)
 676 {
 677     kvm_set_phys_mem(section, true);
 678 }
 679
 680 static void kvm_region_del(MemoryListener *listener,
 681                            MemoryRegionSection *section)
 682 {
 683     kvm_set_phys_mem(section, false);
 684 }
 685
 686 static void kvm_log_sync(MemoryListener *listener,
 687                          MemoryRegionSection *section)
 688 {
 689     target_phys_addr_t start = section->offset_within_address_space;
 690     target_phys_addr_t end = start + section->size;
 691     int r;
 692
 693     r = kvm_physical_sync_dirty_bitmap(start, end);
 694     if (r < 0) {
 695         abort();
 696     }
 697 }
 698
 699 static void kvm_log_global_start(struct MemoryListener *listener)
 700 {
 701     int r;
 702
 703     r = kvm_set_migration_log(1);
 704     assert(r >= 0);
 705 }
 706
 707 static void kvm_log_global_stop(struct MemoryListener *listener)
 708 {
 709     int r;
 710
 711     r = kvm_set_migration_log(0);
 712     assert(r >= 0);
 713 }
 714
 715 static MemoryListener kvm_memory_listener = {
 716     .region_add = kvm_region_add,
 717     .region_del = kvm_region_del,
 718     .log_start = kvm_log_start,
 719     .log_stop = kvm_log_stop,
 720     .log_sync = kvm_log_sync,
 721     .log_global_start = kvm_log_global_start,
 722     .log_global_stop = kvm_log_global_stop,
 723 };
 724
 725 static void kvm_handle_interrupt(CPUState *env, int mask)
 726 {
 727     env->interrupt_request |= mask;
 728
 729     if (!qemu_cpu_is_self(env)) {
 730         qemu_cpu_kick(env);
 731     }
 732 }
 733
 734 int kvm_init(void)
 735 {
 736     static const char upgrade_note[] =
 737         "Please upgrade to at least kernel 2.6.29 or recent kvm-kmod\n"
 738         "(see http://sourceforge.net/projects/kvm).\n";
 739     KVMState *s;
 740     const KVMCapabilityInfo *missing_cap;
 741     int ret;
 742     int i;
 743
 744     s = g_malloc0(sizeof(KVMState));
 745
 746 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
 747     QTAILQ_INIT(&s->kvm_sw_breakpoints);
 748 #endif
 749     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 750         s->slots[i].slot = i;
 751     }
 752     s->vmfd = -1;
 753     s->fd = qemu_open("/dev/kvm", O_RDWR);
 754     if (s->fd == -1) {
 755         fprintf(stderr, "Could not access KVM kernel module: %m\n");
 756         ret = -errno;
 757         goto err;
 758     }
 759
 760     ret = kvm_ioctl(s, KVM_GET_API_VERSION, 0);
 761     if (ret < KVM_API_VERSION) {
 762         if (ret > 0) {
 763             ret = -EINVAL;
 764         }
 765         fprintf(stderr, "kvm version too old\n");
 766         goto err;
 767     }
 768
 769     if (ret > KVM_API_VERSION) {
 770         ret = -EINVAL;
 771         fprintf(stderr, "kvm version not supported\n");
 772         goto err;
 773     }
 774
 775     s->vmfd = kvm_ioctl(s, KVM_CREATE_VM, 0);
 776     if (s->vmfd < 0) {
 777 #ifdef TARGET_S390X
 778         fprintf(stderr, "Please add the 'switch_amode' kernel parameter to "
 779                         "your host kernel command line\n");
 780 #endif
 781         ret = s->vmfd;
 782         goto err;
 783     }
 784
 785     missing_cap = kvm_check_extension_list(s, kvm_required_capabilites);
 786     if (!missing_cap) {
 787         missing_cap =
 788             kvm_check_extension_list(s, kvm_arch_required_capabilities);
 789     }
 790     if (missing_cap) {
 791         ret = -EINVAL;
 792         fprintf(stderr, "kvm does not support %s\n%s",
 793                 missing_cap->name, upgrade_note);
 794         goto err;
 795     }
 796
 797     s->coalesced_mmio = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_COALESCED_MMIO);
 798
 799     s->broken_set_mem_region = 1;
 800     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_JOIN_MEMORY_REGIONS_WORKS);
 801     if (ret > 0) {
 802         s->broken_set_mem_region = 0;
 803     }
 804
 805 #ifdef KVM_CAP_VCPU_EVENTS
 806     s->vcpu_events = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_VCPU_EVENTS);
 807 #endif
 808
 809     s->robust_singlestep =
 810         kvm_check_extension(s, KVM_CAP_X86_ROBUST_SINGLESTEP);
 811
 812 #ifdef KVM_CAP_DEBUGREGS
 813     s->debugregs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_DEBUGREGS);
 814 #endif
 815
 816 #ifdef KVM_CAP_XSAVE
 817     s->xsave = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XSAVE);
 818 #endif
 819
 820 #ifdef KVM_CAP_XCRS
 821     s->xcrs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XCRS);
 822 #endif
 823
 824     ret = kvm_arch_init(s);
 825     if (ret < 0) {
 826         goto err;
 827     }
 828
 829     kvm_state = s;
 830     memory_listener_register(&kvm_memory_listener);
 831
 832     s->many_ioeventfds = kvm_check_many_ioeventfds();
 833
 834     cpu_interrupt_handler = kvm_handle_interrupt;
 835
 836     return 0;
 837
 838 err:
 839     if (s) {
 840         if (s->vmfd >= 0) {
 841             close(s->vmfd);
 842         }
 843         if (s->fd != -1) {
 844             close(s->fd);
 845         }
 846     }
 847     g_free(s);
 848
 849     return ret;
 850 }
 851
 852 static void kvm_handle_io(uint16_t port, void *data, int direction, int size,
 853                           uint32_t count)
 854 {
 855     int i;
 856     uint8_t *ptr = data;
 857
 858     for (i = 0; i < count; i++) {
 859         if (direction == KVM_EXIT_IO_IN) {
 860             switch (size) {
 861             case 1:
 862                 stb_p(ptr, cpu_inb(port));
 863                 break;
 864             case 2:
 865                 stw_p(ptr, cpu_inw(port));
 866                 break;
 867             case 4:
 868                 stl_p(ptr, cpu_inl(port));
 869                 break;
 870             }
 871         } else {
 872             switch (size) {
 873             case 1:
 874                 cpu_outb(port, ldub_p(ptr));
 875                 break;
 876             case 2:
 877                 cpu_outw(port, lduw_p(ptr));
 878                 break;
 879             case 4:
 880                 cpu_outl(port, ldl_p(ptr));
 881                 break;
 882             }
 883         }
 884
 885         ptr += size;
 886     }
 887 }
 888
 889 static int kvm_handle_internal_error(CPUState *env, struct kvm_run *run)
 890 {
 891     fprintf(stderr, "KVM internal error.");
 892     if (kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_INTERNAL_ERROR_DATA)) {
 893         int i;
 894
 895         fprintf(stderr, " Suberror: %d\n", run->internal.suberror);
 896         for (i = 0; i < run->internal.ndata; ++i) {
 897             fprintf(stderr, "extra data[%d]: %"PRIx64"\n",
 898                     i, (uint64_t)run->internal.data[i]);
 899         }
 900     } else {
 901         fprintf(stderr, "\n");
 902     }
 903     if (run->internal.suberror == KVM_INTERNAL_ERROR_EMULATION) {
 904         fprintf(stderr, "emulation failure\n");
 905         if (!kvm_arch_stop_on_emulation_error(env)) {
 906             cpu_dump_state(env, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
 907             return EXCP_INTERRUPT;
 908         }
 909     }
 910     /* FIXME: Should trigger a qmp message to let management know
 911      * something went wrong.
 912      */
 913     return -1;
 914 }
 915
 916 void kvm_flush_coalesced_mmio_buffer(void)
 917 {
 918     KVMState *s = kvm_state;
 919
 920     if (s->coalesced_flush_in_progress) {
 921         return;
 922     }
 923
 924     s->coalesced_flush_in_progress = true;
 925
 926     if (s->coalesced_mmio_ring) {
 927         struct kvm_coalesced_mmio_ring *ring = s->coalesced_mmio_ring;
 928         while (ring->first != ring->last) {
 929             struct kvm_coalesced_mmio *ent;
 930
 931             ent = &ring->coalesced_mmio[ring->first];
 932
 933             cpu_physical_memory_write(ent->phys_addr, ent->data, ent->len);
 934             smp_wmb();
 935             ring->first = (ring->first + 1) % KVM_COALESCED_MMIO_MAX;
 936         }
 937     }
 938
 939     s->coalesced_flush_in_progress = false;
 940 }
 941
 942 static void do_kvm_cpu_synchronize_state(void *_env)
 943 {
 944     CPUState *env = _env;
 945
 946     if (!env->kvm_vcpu_dirty) {
 947         kvm_arch_get_registers(env);
 948         env->kvm_vcpu_dirty = 1;
 949     }
 950 }
 951
 952 void kvm_cpu_synchronize_state(CPUState *env)
 953 {
 954     if (!env->kvm_vcpu_dirty) {
 955         run_on_cpu(env, do_kvm_cpu_synchronize_state, env);
 956     }
 957 }
 958
 959 void kvm_cpu_synchronize_post_reset(CPUState *env)
 960 {
 961     kvm_arch_put_registers(env, KVM_PUT_RESET_STATE);
 962     env->kvm_vcpu_dirty = 0;
 963 }
 964
 965 void kvm_cpu_synchronize_post_init(CPUState *env)
 966 {
 967     kvm_arch_put_registers(env, KVM_PUT_FULL_STATE);
 968     env->kvm_vcpu_dirty = 0;
 969 }
 970
 971 int kvm_cpu_exec(CPUState *env)
 972 {
 973     struct kvm_run *run = env->kvm_run;
 974     int ret, run_ret;
 975
 976     DPRINTF("kvm_cpu_exec()\n");
 977
 978     if (kvm_arch_process_async_events(env)) {
 979         env->exit_request = 0;
 980         return EXCP_HLT;
 981     }
 982
 983     cpu_single_env = env;
 984
 985     do {
 986         if (env->kvm_vcpu_dirty) {
 987             kvm_arch_put_registers(env, KVM_PUT_RUNTIME_STATE);
 988             env->kvm_vcpu_dirty = 0;
 989         }
 990
 991         kvm_arch_pre_run(env, run);
 992         if (env->exit_request) {
 993             DPRINTF("interrupt exit requested\n");
 994             /*
 995              * KVM requires us to reenter the kernel after IO exits to complete
 996              * instruction emulation. This self-signal will ensure that we
 997              * leave ASAP again.
 998              */
 999             qemu_cpu_kick_self();
1000         }
1001         cpu_single_env = NULL;
1002         qemu_mutex_unlock_iothread();
1003
1004         run_ret = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_RUN, 0);
1005
1006         qemu_mutex_lock_iothread();
1007         cpu_single_env = env;
1008         kvm_arch_post_run(env, run);
1009
1010         kvm_flush_coalesced_mmio_buffer();
1011
1012         if (run_ret < 0) {
1013             if (run_ret == -EINTR || run_ret == -EAGAIN) {
1014                 DPRINTF("io window exit\n");
1015                 ret = EXCP_INTERRUPT;
1016                 break;
1017             }
1018             fprintf(stderr, "error: kvm run failed %s\n",
1019                     strerror(-run_ret));
1020             abort();
1021         }
1022
1023         switch (run->exit_reason) {
1024         case KVM_EXIT_IO:
1025             DPRINTF("handle_io\n");
1026             kvm_handle_io(run->io.port,
1027                           (uint8_t *)run + run->io.data_offset,
1028                           run->io.direction,
1029                           run->io.size,
1030                           run->io.count);
1031             ret = 0;
1032             break;
1033         case KVM_EXIT_MMIO:
1034             DPRINTF("handle_mmio\n");
1035             cpu_physical_memory_rw(run->mmio.phys_addr,
1036                                    run->mmio.data,
1037                                    run->mmio.len,
1038                                    run->mmio.is_write);
1039             ret = 0;
1040             break;
1041         case KVM_EXIT_IRQ_WINDOW_OPEN:
1042             DPRINTF("irq_window_open\n");
1043             ret = EXCP_INTERRUPT;
1044             break;
1045         case KVM_EXIT_SHUTDOWN:
1046             DPRINTF("shutdown\n");
1047             qemu_system_reset_request();
1048             ret = EXCP_INTERRUPT;
1049             break;
1050         case KVM_EXIT_UNKNOWN:
1051             fprintf(stderr, "KVM: unknown exit, hardware reason %" PRIx64 "\n",
1052                     (uint64_t)run->hw.hardware_exit_reason);
1053             ret = -1;
1054             break;
1055         case KVM_EXIT_INTERNAL_ERROR:
1056             ret = kvm_handle_internal_error(env, run);
1057             break;
1058         default:
1059             DPRINTF("kvm_arch_handle_exit\n");
1060             ret = kvm_arch_handle_exit(env, run);
1061             break;
1062         }
1063     } while (ret == 0);
1064
1065     if (ret < 0) {
1066         cpu_dump_state(env, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
1067         vm_stop(RUN_STATE_INTERNAL_ERROR);
1068     }
1069
1070     env->exit_request = 0;
1071     cpu_single_env = NULL;
1072     return ret;
1073 }
1074
1075 int kvm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1076 {
1077     int ret;
1078     void *arg;
1079     va_list ap;
1080
1081     va_start(ap, type);
1082     arg = va_arg(ap, void *);
1083     va_end(ap);
1084
1085     ret = ioctl(s->fd, type, arg);
1086     if (ret == -1) {
1087         ret = -errno;
1088     }
1089     return ret;
1090 }
1091
1092 int kvm_vm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1093 {
1094     int ret;
1095     void *arg;
1096     va_list ap;
1097
1098     va_start(ap, type);
1099     arg = va_arg(ap, void *);
1100     va_end(ap);
1101
1102     ret = ioctl(s->vmfd, type, arg);
1103     if (ret == -1) {
1104         ret = -errno;
1105     }
1106     return ret;
1107 }
1108
1109 int kvm_vcpu_ioctl(CPUState *env, int type, ...)
1110 {
1111     int ret;
1112     void *arg;
1113     va_list ap;
1114
1115     va_start(ap, type);
1116     arg = va_arg(ap, void *);
1117     va_end(ap);
1118
1119     ret = ioctl(env->kvm_fd, type, arg);
1120     if (ret == -1) {
1121         ret = -errno;
1122     }
1123     return ret;
1124 }
1125
1126 int kvm_has_sync_mmu(void)
1127 {
1128     return kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_SYNC_MMU);
1129 }
1130
1131 int kvm_has_vcpu_events(void)
1132 {
1133     return kvm_state->vcpu_events;
1134 }
1135
1136 int kvm_has_robust_singlestep(void)
1137 {
1138     return kvm_state->robust_singlestep;
1139 }
1140
1141 int kvm_has_debugregs(void)
1142 {
1143     return kvm_state->debugregs;
1144 }
1145
1146 int kvm_has_xsave(void)
1147 {
1148     return kvm_state->xsave;
1149 }
1150
1151 int kvm_has_xcrs(void)
1152 {
1153     return kvm_state->xcrs;
1154 }
1155
1156 int kvm_has_many_ioeventfds(void)
1157 {
1158     if (!kvm_enabled()) {
1159         return 0;
1160     }
1161     return kvm_state->many_ioeventfds;
1162 }
1163
1164 void kvm_setup_guest_memory(void *start, size_t size)
1165 {
1166     if (!kvm_has_sync_mmu()) {
1167         int ret = qemu_madvise(start, size, QEMU_MADV_DONTFORK);
1168
1169         if (ret) {
1170             perror("qemu_madvise");
1171             fprintf(stderr,
1172                     "Need MADV_DONTFORK in absence of synchronous KVM MMU\n");
1173             exit(1);
1174         }
1175     }
1176 }
1177
1178 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
1179 struct kvm_sw_breakpoint *kvm_find_sw_breakpoint(CPUState *env,
1180                                                  target_ulong pc)
1181 {
1182     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1183
1184     QTAILQ_FOREACH(bp, &env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, entry) {
1185         if (bp->pc == pc) {
1186             return bp;
1187         }
1188     }
1189     return NULL;
1190 }
1191
1192 int kvm_sw_breakpoints_active(CPUState *env)
1193 {
1194     return !QTAILQ_EMPTY(&env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints);
1195 }
1196
1197 struct kvm_set_guest_debug_data {
1198     struct kvm_guest_debug dbg;
1199     CPUState *env;
1200     int err;
1201 };
1202
1203 static void kvm_invoke_set_guest_debug(void *data)
1204 {
1205     struct kvm_set_guest_debug_data *dbg_data = data;
1206     CPUState *env = dbg_data->env;
1207
1208     dbg_data->err = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_SET_GUEST_DEBUG, &dbg_data->dbg);
1209 }
1210
1211 int kvm_update_guest_debug(CPUState *env, unsigned long reinject_trap)
1212 {
1213     struct kvm_set_guest_debug_data data;
1214
1215     data.dbg.control = reinject_trap;
1216
1217     if (env->singlestep_enabled) {
1218         data.dbg.control |= KVM_GUESTDBG_ENABLE | KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP;
1219     }
1220     kvm_arch_update_guest_debug(env, &data.dbg);
1221     data.env = env;
1222
1223     run_on_cpu(env, kvm_invoke_set_guest_debug, &data);
1224     return data.err;
1225 }
1226
1227 int kvm_insert_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1228                           target_ulong len, int type)
1229 {
1230     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1231     CPUState *env;
1232     int err;
1233
1234     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1235         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_env, addr);
1236         if (bp) {
1237             bp->use_count++;
1238             return 0;
1239         }
1240
1241         bp = g_malloc(sizeof(struct kvm_sw_breakpoint));
1242         if (!bp) {
1243             return -ENOMEM;
1244         }
1245
1246         bp->pc = addr;
1247         bp->use_count = 1;
1248         err = kvm_arch_insert_sw_breakpoint(current_env, bp);
1249         if (err) {
1250             g_free(bp);
1251             return err;
1252         }
1253
1254         QTAILQ_INSERT_HEAD(&current_env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints,
1255                           bp, entry);
1256     } else {
1257         err = kvm_arch_insert_hw_breakpoint(addr, len, type);
1258         if (err) {
1259             return err;
1260         }
1261     }
1262
1263     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1264         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1265         if (err) {
1266             return err;
1267         }
1268     }
1269     return 0;
1270 }
1271
1272 int kvm_remove_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1273                           target_ulong len, int type)
1274 {
1275     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1276     CPUState *env;
1277     int err;
1278
1279     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1280         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_env, addr);
1281         if (!bp) {
1282             return -ENOENT;
1283         }
1284
1285         if (bp->use_count > 1) {
1286             bp->use_count--;
1287             return 0;
1288         }
1289
1290         err = kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_env, bp);
1291         if (err) {
1292             return err;
1293         }
1294
1295         QTAILQ_REMOVE(&current_env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
1296         g_free(bp);
1297     } else {
1298         err = kvm_arch_remove_hw_breakpoint(addr, len, type);
1299         if (err) {
1300             return err;
1301         }
1302     }
1303
1304     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1305         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1306         if (err) {
1307             return err;
1308         }
1309     }
1310     return 0;
1311 }
1312
1313 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUState *current_env)
1314 {
1315     struct kvm_sw_breakpoint *bp, *next;
1316     KVMState *s = current_env->kvm_state;
1317     CPUState *env;
1318
1319     QTAILQ_FOREACH_SAFE(bp, &s->kvm_sw_breakpoints, entry, next) {
1320         if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_env, bp) != 0) {
1321             /* Try harder to find a CPU that currently sees the breakpoint. */
1322             for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1323                 if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(env, bp) == 0) {
1324                     break;
1325                 }
1326             }
1327         }
1328     }
1329     kvm_arch_remove_all_hw_breakpoints();
1330
1331     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1332         kvm_update_guest_debug(env, 0);
1333     }
1334 }
1335
1336 #else /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
1337
1338 int kvm_update_guest_debug(CPUState *env, unsigned long reinject_trap)
1339 {
1340     return -EINVAL;
1341 }
1342
1343 int kvm_insert_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1344                           target_ulong len, int type)
1345 {
1346     return -EINVAL;
1347 }
1348
1349 int kvm_remove_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1350                           target_ulong len, int type)
1351 {
1352     return -EINVAL;
1353 }
1354
1355 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUState *current_env)
1356 {
1357 }
1358 #endif /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
1359
1360 int kvm_set_signal_mask(CPUState *env, const sigset_t *sigset)
1361 {
1362     struct kvm_signal_mask *sigmask;
1363     int r;
1364
1365     if (!sigset) {
1366         return kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_SET_SIGNAL_MASK, NULL);
1367     }
1368
1369     sigmask = g_malloc(sizeof(*sigmask) + sizeof(*sigset));
1370
1371     sigmask->len = 8;
1372     memcpy(sigmask->sigset, sigset, sizeof(*sigset));
1373     r = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_SET_SIGNAL_MASK, sigmask);
1374     g_free(sigmask);
1375
1376     return r;
1377 }
1378
1379 int kvm_set_ioeventfd_mmio_long(int fd, uint32_t addr, uint32_t val, bool assign)
1380 {
1381     int ret;
1382     struct kvm_ioeventfd iofd;
1383
1384     iofd.datamatch = val;
1385     iofd.addr = addr;
1386     iofd.len = 4;
1387     iofd.flags = KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH;
1388     iofd.fd = fd;
1389
1390     if (!kvm_enabled()) {
1391         return -ENOSYS;
1392     }
1393
1394     if (!assign) {
1395         iofd.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
1396     }
1397
1398     ret = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &iofd);
1399
1400     if (ret < 0) {
1401         return -errno;
1402     }
1403
1404     return 0;
1405 }
1406
1407 int kvm_set_ioeventfd_pio_word(int fd, uint16_t addr, uint16_t val, bool assign)
1408 {
1409     struct kvm_ioeventfd kick = {
1410         .datamatch = val,
1411         .addr = addr,
1412         .len = 2,
1413         .flags = KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH | KVM_IOEVENTFD_FLAG_PIO,
1414         .fd = fd,
1415     };
1416     int r;
1417     if (!kvm_enabled()) {
1418         return -ENOSYS;
1419     }
1420     if (!assign) {
1421         kick.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
1422     }
1423     r = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &kick);
1424     if (r < 0) {
1425         return r;
1426     }
1427     return 0;
1428 }
1429
1430 int kvm_on_sigbus_vcpu(CPUState *env, int code, void *addr)
1431 {
1432     return kvm_arch_on_sigbus_vcpu(env, code, addr);
1433 }
1434
1435 int kvm_on_sigbus(int code, void *addr)
1436 {
1437     return kvm_arch_on_sigbus(code, addr);
1438 }