]> Git Repo - qemu.git/blob - tests/ahci-test.c
libqos/ahci: ATAPI identify
[qemu.git] / tests / ahci-test.c
1 /*
2  * AHCI test cases
3  *
4  * Copyright (c) 2014 John Snow <[email protected]>
5  *
6  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
7  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
8  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
9  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
10  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
11  * furnished to do so, subject to the following conditions:
12  *
13  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
14  * all copies or substantial portions of the Software.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
17  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
18  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
19  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
20  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
21  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
22  * THE SOFTWARE.
23  */
24
25 #include <stdint.h>
26 #include <string.h>
27 #include <stdio.h>
28 #include <getopt.h>
29 #include <glib.h>
30
31 #include "libqtest.h"
32 #include "libqos/libqos-pc.h"
33 #include "libqos/ahci.h"
34 #include "libqos/pci-pc.h"
35
36 #include "qemu-common.h"
37 #include "qemu/host-utils.h"
38
39 #include "hw/pci/pci_ids.h"
40 #include "hw/pci/pci_regs.h"
41
42 /* Test images sizes in MB */
43 #define TEST_IMAGE_SIZE_MB_LARGE (200 * 1024)
44 #define TEST_IMAGE_SIZE_MB_SMALL 64
45
46 /*** Globals ***/
47 static char tmp_path[] = "/tmp/qtest.XXXXXX";
48 static char debug_path[] = "/tmp/qtest-blkdebug.XXXXXX";
49 static char mig_socket[] = "/tmp/qtest-migration.XXXXXX";
50 static bool ahci_pedantic;
51 static const char *imgfmt;
52 static unsigned test_image_size_mb;
53
54 /*** Function Declarations ***/
55 static void ahci_test_port_spec(AHCIQState *ahci, uint8_t port);
56 static void ahci_test_pci_spec(AHCIQState *ahci);
57 static void ahci_test_pci_caps(AHCIQState *ahci, uint16_t header,
58                                uint8_t offset);
59 static void ahci_test_satacap(AHCIQState *ahci, uint8_t offset);
60 static void ahci_test_msicap(AHCIQState *ahci, uint8_t offset);
61 static void ahci_test_pmcap(AHCIQState *ahci, uint8_t offset);
62
63 /*** Utilities ***/
64
65 static uint64_t mb_to_sectors(uint64_t image_size_mb)
66 {
67     return (image_size_mb * 1024 * 1024) / AHCI_SECTOR_SIZE;
68 }
69
70 static void string_bswap16(uint16_t *s, size_t bytes)
71 {
72     g_assert_cmphex((bytes & 1), ==, 0);
73     bytes /= 2;
74
75     while (bytes--) {
76         *s = bswap16(*s);
77         s++;
78     }
79 }
80
81 /**
82  * Verify that the transfer did not corrupt our state at all.
83  */
84 static void verify_state(AHCIQState *ahci)
85 {
86     int i, j;
87     uint32_t ahci_fingerprint;
88     uint64_t hba_base;
89     uint64_t hba_stored;
90     AHCICommandHeader cmd;
91
92     ahci_fingerprint = qpci_config_readl(ahci->dev, PCI_VENDOR_ID);
93     g_assert_cmphex(ahci_fingerprint, ==, ahci->fingerprint);
94
95     /* If we haven't initialized, this is as much as can be validated. */
96     if (!ahci->hba_base) {
97         return;
98     }
99
100     hba_base = (uint64_t)qpci_config_readl(ahci->dev, PCI_BASE_ADDRESS_5);
101     hba_stored = (uint64_t)(uintptr_t)ahci->hba_base;
102     g_assert_cmphex(hba_base, ==, hba_stored);
103
104     g_assert_cmphex(ahci_rreg(ahci, AHCI_CAP), ==, ahci->cap);
105     g_assert_cmphex(ahci_rreg(ahci, AHCI_CAP2), ==, ahci->cap2);
106
107     for (i = 0; i < 32; i++) {
108         g_assert_cmphex(ahci_px_rreg(ahci, i, AHCI_PX_FB), ==,
109                         ahci->port[i].fb);
110         g_assert_cmphex(ahci_px_rreg(ahci, i, AHCI_PX_CLB), ==,
111                         ahci->port[i].clb);
112         for (j = 0; j < 32; j++) {
113             ahci_get_command_header(ahci, i, j, &cmd);
114             g_assert_cmphex(cmd.prdtl, ==, ahci->port[i].prdtl[j]);
115             g_assert_cmphex(cmd.ctba, ==, ahci->port[i].ctba[j]);
116         }
117     }
118 }
119
120 static void ahci_migrate(AHCIQState *from, AHCIQState *to, const char *uri)
121 {
122     QOSState *tmp = to->parent;
123     QPCIDevice *dev = to->dev;
124     char *uri_local = NULL;
125
126     if (uri == NULL) {
127         uri_local = g_strdup_printf("%s%s", "unix:", mig_socket);
128         uri = uri_local;
129     }
130
131     /* context will be 'to' after completion. */
132     migrate(from->parent, to->parent, uri);
133
134     /* We'd like for the AHCIState objects to still point
135      * to information specific to its specific parent
136      * instance, but otherwise just inherit the new data. */
137     memcpy(to, from, sizeof(AHCIQState));
138     to->parent = tmp;
139     to->dev = dev;
140
141     tmp = from->parent;
142     dev = from->dev;
143     memset(from, 0x00, sizeof(AHCIQState));
144     from->parent = tmp;
145     from->dev = dev;
146
147     verify_state(to);
148     g_free(uri_local);
149 }
150
151 /*** Test Setup & Teardown ***/
152
153 /**
154  * Start a Q35 machine and bookmark a handle to the AHCI device.
155  */
156 static AHCIQState *ahci_vboot(const char *cli, va_list ap)
157 {
158     AHCIQState *s;
159
160     s = g_malloc0(sizeof(AHCIQState));
161     s->parent = qtest_pc_vboot(cli, ap);
162     alloc_set_flags(s->parent->alloc, ALLOC_LEAK_ASSERT);
163
164     /* Verify that we have an AHCI device present. */
165     s->dev = get_ahci_device(&s->fingerprint);
166
167     return s;
168 }
169
170 /**
171  * Start a Q35 machine and bookmark a handle to the AHCI device.
172  */
173 static AHCIQState *ahci_boot(const char *cli, ...)
174 {
175     AHCIQState *s;
176     va_list ap;
177
178     if (cli) {
179         va_start(ap, cli);
180         s = ahci_vboot(cli, ap);
181         va_end(ap);
182     } else {
183         cli = "-drive if=none,id=drive0,file=%s,cache=writeback,serial=%s"
184             ",format=%s"
185             " -M q35 "
186             "-device ide-hd,drive=drive0 "
187             "-global ide-hd.ver=%s";
188         s = ahci_boot(cli, tmp_path, "testdisk", imgfmt, "version");
189     }
190
191     return s;
192 }
193
194 /**
195  * Clean up the PCI device, then terminate the QEMU instance.
196  */
197 static void ahci_shutdown(AHCIQState *ahci)
198 {
199     QOSState *qs = ahci->parent;
200
201     set_context(qs);
202     ahci_clean_mem(ahci);
203     free_ahci_device(ahci->dev);
204     g_free(ahci);
205     qtest_shutdown(qs);
206 }
207
208 /**
209  * Boot and fully enable the HBA device.
210  * @see ahci_boot, ahci_pci_enable and ahci_hba_enable.
211  */
212 static AHCIQState *ahci_boot_and_enable(const char *cli, ...)
213 {
214     AHCIQState *ahci;
215     va_list ap;
216     uint16_t buff[256];
217     uint8_t port;
218     uint8_t hello;
219
220     if (cli) {
221         va_start(ap, cli);
222         ahci = ahci_vboot(cli, ap);
223         va_end(ap);
224     } else {
225         ahci = ahci_boot(NULL);
226     }
227
228     ahci_pci_enable(ahci);
229     ahci_hba_enable(ahci);
230     /* Initialize test device */
231     port = ahci_port_select(ahci);
232     ahci_port_clear(ahci, port);
233     if (is_atapi(ahci, port)) {
234         hello = CMD_PACKET_ID;
235     } else {
236         hello = CMD_IDENTIFY;
237     }
238     ahci_io(ahci, port, hello, &buff, sizeof(buff), 0);
239
240     return ahci;
241 }
242
243 /*** Specification Adherence Tests ***/
244
245 /**
246  * Implementation for test_pci_spec. Ensures PCI configuration space is sane.
247  */
248 static void ahci_test_pci_spec(AHCIQState *ahci)
249 {
250     uint8_t datab;
251     uint16_t data;
252     uint32_t datal;
253
254     /* Most of these bits should start cleared until we turn them on. */
255     data = qpci_config_readw(ahci->dev, PCI_COMMAND);
256     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_COMMAND_MEMORY);
257     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_COMMAND_MASTER);
258     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_COMMAND_SPECIAL);     /* Reserved */
259     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_COMMAND_VGA_PALETTE); /* Reserved */
260     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_COMMAND_PARITY);
261     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_COMMAND_WAIT);        /* Reserved */
262     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_COMMAND_SERR);
263     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_COMMAND_FAST_BACK);
264     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_COMMAND_INTX_DISABLE);
265     ASSERT_BIT_CLEAR(data, 0xF800);                  /* Reserved */
266
267     data = qpci_config_readw(ahci->dev, PCI_STATUS);
268     ASSERT_BIT_CLEAR(data, 0x01 | 0x02 | 0x04);     /* Reserved */
269     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_STATUS_INTERRUPT);
270     ASSERT_BIT_SET(data, PCI_STATUS_CAP_LIST);      /* must be set */
271     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_STATUS_UDF);         /* Reserved */
272     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_STATUS_PARITY);
273     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_STATUS_SIG_TARGET_ABORT);
274     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_STATUS_REC_TARGET_ABORT);
275     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_STATUS_REC_MASTER_ABORT);
276     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_STATUS_SIG_SYSTEM_ERROR);
277     ASSERT_BIT_CLEAR(data, PCI_STATUS_DETECTED_PARITY);
278
279     /* RID occupies the low byte, CCs occupy the high three. */
280     datal = qpci_config_readl(ahci->dev, PCI_CLASS_REVISION);
281     if (ahci_pedantic) {
282         /* AHCI 1.3 specifies that at-boot, the RID should reset to 0x00,
283          * Though in practice this is likely seldom true. */
284         ASSERT_BIT_CLEAR(datal, 0xFF);
285     }
286
287     /* BCC *must* equal 0x01. */
288     g_assert_cmphex(PCI_BCC(datal), ==, 0x01);
289     if (PCI_SCC(datal) == 0x01) {
290         /* IDE */
291         ASSERT_BIT_SET(0x80000000, datal);
292         ASSERT_BIT_CLEAR(0x60000000, datal);
293     } else if (PCI_SCC(datal) == 0x04) {
294         /* RAID */
295         g_assert_cmphex(PCI_PI(datal), ==, 0);
296     } else if (PCI_SCC(datal) == 0x06) {
297         /* AHCI */
298         g_assert_cmphex(PCI_PI(datal), ==, 0x01);
299     } else {
300         g_assert_not_reached();
301     }
302
303     datab = qpci_config_readb(ahci->dev, PCI_CACHE_LINE_SIZE);
304     g_assert_cmphex(datab, ==, 0);
305
306     datab = qpci_config_readb(ahci->dev, PCI_LATENCY_TIMER);
307     g_assert_cmphex(datab, ==, 0);
308
309     /* Only the bottom 7 bits must be off. */
310     datab = qpci_config_readb(ahci->dev, PCI_HEADER_TYPE);
311     ASSERT_BIT_CLEAR(datab, 0x7F);
312
313     /* BIST is optional, but the low 7 bits must always start off regardless. */
314     datab = qpci_config_readb(ahci->dev, PCI_BIST);
315     ASSERT_BIT_CLEAR(datab, 0x7F);
316
317     /* BARS 0-4 do not have a boot spec, but ABAR/BAR5 must be clean. */
318     datal = qpci_config_readl(ahci->dev, PCI_BASE_ADDRESS_5);
319     g_assert_cmphex(datal, ==, 0);
320
321     qpci_config_writel(ahci->dev, PCI_BASE_ADDRESS_5, 0xFFFFFFFF);
322     datal = qpci_config_readl(ahci->dev, PCI_BASE_ADDRESS_5);
323     /* ABAR must be 32-bit, memory mapped, non-prefetchable and
324      * must be >= 512 bytes. To that end, bits 0-8 must be off. */
325     ASSERT_BIT_CLEAR(datal, 0xFF);
326
327     /* Capability list MUST be present, */
328     datal = qpci_config_readl(ahci->dev, PCI_CAPABILITY_LIST);
329     /* But these bits are reserved. */
330     ASSERT_BIT_CLEAR(datal, ~0xFF);
331     g_assert_cmphex(datal, !=, 0);
332
333     /* Check specification adherence for capability extenstions. */
334     data = qpci_config_readw(ahci->dev, datal);
335
336     switch (ahci->fingerprint) {
337     case AHCI_INTEL_ICH9:
338         /* Intel ICH9 Family Datasheet 14.1.19 p.550 */
339         g_assert_cmphex((data & 0xFF), ==, PCI_CAP_ID_MSI);
340         break;
341     default:
342         /* AHCI 1.3, Section 2.1.14 -- CAP must point to PMCAP. */
343         g_assert_cmphex((data & 0xFF), ==, PCI_CAP_ID_PM);
344     }
345
346     ahci_test_pci_caps(ahci, data, (uint8_t)datal);
347
348     /* Reserved. */
349     datal = qpci_config_readl(ahci->dev, PCI_CAPABILITY_LIST + 4);
350     g_assert_cmphex(datal, ==, 0);
351
352     /* IPIN might vary, but ILINE must be off. */
353     datab = qpci_config_readb(ahci->dev, PCI_INTERRUPT_LINE);
354     g_assert_cmphex(datab, ==, 0);
355 }
356
357 /**
358  * Test PCI capabilities for AHCI specification adherence.
359  */
360 static void ahci_test_pci_caps(AHCIQState *ahci, uint16_t header,
361                                uint8_t offset)
362 {
363     uint8_t cid = header & 0xFF;
364     uint8_t next = header >> 8;
365
366     g_test_message("CID: %02x; next: %02x", cid, next);
367
368     switch (cid) {
369     case PCI_CAP_ID_PM:
370         ahci_test_pmcap(ahci, offset);
371         break;
372     case PCI_CAP_ID_MSI:
373         ahci_test_msicap(ahci, offset);
374         break;
375     case PCI_CAP_ID_SATA:
376         ahci_test_satacap(ahci, offset);
377         break;
378
379     default:
380         g_test_message("Unknown CAP 0x%02x", cid);
381     }
382
383     if (next) {
384         ahci_test_pci_caps(ahci, qpci_config_readw(ahci->dev, next), next);
385     }
386 }
387
388 /**
389  * Test SATA PCI capabilitity for AHCI specification adherence.
390  */
391 static void ahci_test_satacap(AHCIQState *ahci, uint8_t offset)
392 {
393     uint16_t dataw;
394     uint32_t datal;
395
396     g_test_message("Verifying SATACAP");
397
398     /* Assert that the SATACAP version is 1.0, And reserved bits are empty. */
399     dataw = qpci_config_readw(ahci->dev, offset + 2);
400     g_assert_cmphex(dataw, ==, 0x10);
401
402     /* Grab the SATACR1 register. */
403     datal = qpci_config_readw(ahci->dev, offset + 4);
404
405     switch (datal & 0x0F) {
406     case 0x04: /* BAR0 */
407     case 0x05: /* BAR1 */
408     case 0x06:
409     case 0x07:
410     case 0x08:
411     case 0x09: /* BAR5 */
412     case 0x0F: /* Immediately following SATACR1 in PCI config space. */
413         break;
414     default:
415         /* Invalid BARLOC for the Index Data Pair. */
416         g_assert_not_reached();
417     }
418
419     /* Reserved. */
420     g_assert_cmphex((datal >> 24), ==, 0x00);
421 }
422
423 /**
424  * Test MSI PCI capability for AHCI specification adherence.
425  */
426 static void ahci_test_msicap(AHCIQState *ahci, uint8_t offset)
427 {
428     uint16_t dataw;
429     uint32_t datal;
430
431     g_test_message("Verifying MSICAP");
432
433     dataw = qpci_config_readw(ahci->dev, offset + PCI_MSI_FLAGS);
434     ASSERT_BIT_CLEAR(dataw, PCI_MSI_FLAGS_ENABLE);
435     ASSERT_BIT_CLEAR(dataw, PCI_MSI_FLAGS_QSIZE);
436     ASSERT_BIT_CLEAR(dataw, PCI_MSI_FLAGS_RESERVED);
437
438     datal = qpci_config_readl(ahci->dev, offset + PCI_MSI_ADDRESS_LO);
439     g_assert_cmphex(datal, ==, 0);
440
441     if (dataw & PCI_MSI_FLAGS_64BIT) {
442         g_test_message("MSICAP is 64bit");
443         datal = qpci_config_readl(ahci->dev, offset + PCI_MSI_ADDRESS_HI);
444         g_assert_cmphex(datal, ==, 0);
445         dataw = qpci_config_readw(ahci->dev, offset + PCI_MSI_DATA_64);
446         g_assert_cmphex(dataw, ==, 0);
447     } else {
448         g_test_message("MSICAP is 32bit");
449         dataw = qpci_config_readw(ahci->dev, offset + PCI_MSI_DATA_32);
450         g_assert_cmphex(dataw, ==, 0);
451     }
452 }
453
454 /**
455  * Test Power Management PCI capability for AHCI specification adherence.
456  */
457 static void ahci_test_pmcap(AHCIQState *ahci, uint8_t offset)
458 {
459     uint16_t dataw;
460
461     g_test_message("Verifying PMCAP");
462
463     dataw = qpci_config_readw(ahci->dev, offset + PCI_PM_PMC);
464     ASSERT_BIT_CLEAR(dataw, PCI_PM_CAP_PME_CLOCK);
465     ASSERT_BIT_CLEAR(dataw, PCI_PM_CAP_RESERVED);
466     ASSERT_BIT_CLEAR(dataw, PCI_PM_CAP_D1);
467     ASSERT_BIT_CLEAR(dataw, PCI_PM_CAP_D2);
468
469     dataw = qpci_config_readw(ahci->dev, offset + PCI_PM_CTRL);
470     ASSERT_BIT_CLEAR(dataw, PCI_PM_CTRL_STATE_MASK);
471     ASSERT_BIT_CLEAR(dataw, PCI_PM_CTRL_RESERVED);
472     ASSERT_BIT_CLEAR(dataw, PCI_PM_CTRL_DATA_SEL_MASK);
473     ASSERT_BIT_CLEAR(dataw, PCI_PM_CTRL_DATA_SCALE_MASK);
474 }
475
476 static void ahci_test_hba_spec(AHCIQState *ahci)
477 {
478     unsigned i;
479     uint32_t reg;
480     uint32_t ports;
481     uint8_t nports_impl;
482     uint8_t maxports;
483
484     g_assert(ahci != NULL);
485
486     /*
487      * Note that the AHCI spec does expect the BIOS to set up a few things:
488      * CAP.SSS    - Support for staggered spin-up            (t/f)
489      * CAP.SMPS   - Support for mechanical presence switches (t/f)
490      * PI         - Ports Implemented                        (1-32)
491      * PxCMD.HPCP - Hot Plug Capable Port
492      * PxCMD.MPSP - Mechanical Presence Switch Present
493      * PxCMD.CPD  - Cold Presence Detection support
494      *
495      * Additional items are touched if CAP.SSS is on, see AHCI 10.1.1 p.97:
496      * Foreach Port Implemented:
497      * -PxCMD.ST, PxCMD.CR, PxCMD.FRE, PxCMD.FR, PxSCTL.DET are 0
498      * -PxCLB/U and PxFB/U are set to valid regions in memory
499      * -PxSUD is set to 1.
500      * -PxSSTS.DET is polled for presence; if detected, we continue:
501      * -PxSERR is cleared with 1's.
502      * -If PxTFD.STS.BSY, PxTFD.STS.DRQ, and PxTFD.STS.ERR are all zero,
503      *  the device is ready.
504      */
505
506     /* 1 CAP - Capabilities Register */
507     ahci->cap = ahci_rreg(ahci, AHCI_CAP);
508     ASSERT_BIT_CLEAR(ahci->cap, AHCI_CAP_RESERVED);
509
510     /* 2 GHC - Global Host Control */
511     reg = ahci_rreg(ahci, AHCI_GHC);
512     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_GHC_HR);
513     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_GHC_IE);
514     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_GHC_MRSM);
515     if (BITSET(ahci->cap, AHCI_CAP_SAM)) {
516         g_test_message("Supports AHCI-Only Mode: GHC_AE is Read-Only.");
517         ASSERT_BIT_SET(reg, AHCI_GHC_AE);
518     } else {
519         g_test_message("Supports AHCI/Legacy mix.");
520         ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_GHC_AE);
521     }
522
523     /* 3 IS - Interrupt Status */
524     reg = ahci_rreg(ahci, AHCI_IS);
525     g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
526
527     /* 4 PI - Ports Implemented */
528     ports = ahci_rreg(ahci, AHCI_PI);
529     /* Ports Implemented must be non-zero. */
530     g_assert_cmphex(ports, !=, 0);
531     /* Ports Implemented must be <= Number of Ports. */
532     nports_impl = ctpopl(ports);
533     g_assert_cmpuint(((AHCI_CAP_NP & ahci->cap) + 1), >=, nports_impl);
534
535     /* Ports must be within the proper range. Given a mapping of SIZE,
536      * 256 bytes are used for global HBA control, and the rest is used
537      * for ports data, at 0x80 bytes each. */
538     g_assert_cmphex(ahci->barsize, >, 0);
539     maxports = (ahci->barsize - HBA_DATA_REGION_SIZE) / HBA_PORT_DATA_SIZE;
540     /* e.g, 30 ports for 4K of memory. (4096 - 256) / 128 = 30 */
541     g_assert_cmphex((reg >> maxports), ==, 0);
542
543     /* 5 AHCI Version */
544     reg = ahci_rreg(ahci, AHCI_VS);
545     switch (reg) {
546     case AHCI_VERSION_0_95:
547     case AHCI_VERSION_1_0:
548     case AHCI_VERSION_1_1:
549     case AHCI_VERSION_1_2:
550     case AHCI_VERSION_1_3:
551         break;
552     default:
553         g_assert_not_reached();
554     }
555
556     /* 6 Command Completion Coalescing Control: depends on CAP.CCCS. */
557     reg = ahci_rreg(ahci, AHCI_CCCCTL);
558     if (BITSET(ahci->cap, AHCI_CAP_CCCS)) {
559         ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_CCCCTL_EN);
560         ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_CCCCTL_RESERVED);
561         ASSERT_BIT_SET(reg, AHCI_CCCCTL_CC);
562         ASSERT_BIT_SET(reg, AHCI_CCCCTL_TV);
563     } else {
564         g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
565     }
566
567     /* 7 CCC_PORTS */
568     reg = ahci_rreg(ahci, AHCI_CCCPORTS);
569     /* Must be zeroes initially regardless of CAP.CCCS */
570     g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
571
572     /* 8 EM_LOC */
573     reg = ahci_rreg(ahci, AHCI_EMLOC);
574     if (BITCLR(ahci->cap, AHCI_CAP_EMS)) {
575         g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
576     }
577
578     /* 9 EM_CTL */
579     reg = ahci_rreg(ahci, AHCI_EMCTL);
580     if (BITSET(ahci->cap, AHCI_CAP_EMS)) {
581         ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_EMCTL_STSMR);
582         ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_EMCTL_CTLTM);
583         ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_EMCTL_CTLRST);
584         ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_EMCTL_RESERVED);
585     } else {
586         g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
587     }
588
589     /* 10 CAP2 -- Capabilities Extended */
590     ahci->cap2 = ahci_rreg(ahci, AHCI_CAP2);
591     ASSERT_BIT_CLEAR(ahci->cap2, AHCI_CAP2_RESERVED);
592
593     /* 11 BOHC -- Bios/OS Handoff Control */
594     reg = ahci_rreg(ahci, AHCI_BOHC);
595     g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
596
597     /* 12 -- 23: Reserved */
598     g_test_message("Verifying HBA reserved area is empty.");
599     for (i = AHCI_RESERVED; i < AHCI_NVMHCI; ++i) {
600         reg = ahci_rreg(ahci, i);
601         g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
602     }
603
604     /* 24 -- 39: NVMHCI */
605     if (BITCLR(ahci->cap2, AHCI_CAP2_NVMP)) {
606         g_test_message("Verifying HBA/NVMHCI area is empty.");
607         for (i = AHCI_NVMHCI; i < AHCI_VENDOR; ++i) {
608             reg = ahci_rreg(ahci, i);
609             g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
610         }
611     }
612
613     /* 40 -- 63: Vendor */
614     g_test_message("Verifying HBA/Vendor area is empty.");
615     for (i = AHCI_VENDOR; i < AHCI_PORTS; ++i) {
616         reg = ahci_rreg(ahci, i);
617         g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
618     }
619
620     /* 64 -- XX: Port Space */
621     for (i = 0; ports || (i < maxports); ports >>= 1, ++i) {
622         if (BITSET(ports, 0x1)) {
623             g_test_message("Testing port %u for spec", i);
624             ahci_test_port_spec(ahci, i);
625         } else {
626             uint16_t j;
627             uint16_t low = AHCI_PORTS + (32 * i);
628             uint16_t high = AHCI_PORTS + (32 * (i + 1));
629             g_test_message("Asserting unimplemented port %u "
630                            "(reg [%u-%u]) is empty.",
631                            i, low, high - 1);
632             for (j = low; j < high; ++j) {
633                 reg = ahci_rreg(ahci, j);
634                 g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
635             }
636         }
637     }
638 }
639
640 /**
641  * Test the memory space for one port for specification adherence.
642  */
643 static void ahci_test_port_spec(AHCIQState *ahci, uint8_t port)
644 {
645     uint32_t reg;
646     unsigned i;
647
648     /* (0) CLB */
649     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_CLB);
650     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CLB_RESERVED);
651
652     /* (1) CLBU */
653     if (BITCLR(ahci->cap, AHCI_CAP_S64A)) {
654         reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_CLBU);
655         g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
656     }
657
658     /* (2) FB */
659     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_FB);
660     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_FB_RESERVED);
661
662     /* (3) FBU */
663     if (BITCLR(ahci->cap, AHCI_CAP_S64A)) {
664         reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_FBU);
665         g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
666     }
667
668     /* (4) IS */
669     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_IS);
670     g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
671
672     /* (5) IE */
673     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_IE);
674     g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
675
676     /* (6) CMD */
677     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_CMD);
678     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_FRE);
679     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_RESERVED);
680     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_CCS);
681     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_FR);
682     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_CR);
683     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_PMA); /* And RW only if CAP.SPM */
684     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_APSTE); /* RW only if CAP2.APST */
685     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_ATAPI);
686     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_DLAE);
687     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_ALPE);  /* RW only if CAP.SALP */
688     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_ASP);   /* RW only if CAP.SALP */
689     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_ICC);
690     /* If CPDetect support does not exist, CPState must be off. */
691     if (BITCLR(reg, AHCI_PX_CMD_CPD)) {
692         ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_CPS);
693     }
694     /* If MPSPresence is not set, MPSState must be off. */
695     if (BITCLR(reg, AHCI_PX_CMD_MPSP)) {
696         ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_MPSS);
697     }
698     /* If we do not support MPS, MPSS and MPSP must be off. */
699     if (BITCLR(ahci->cap, AHCI_CAP_SMPS)) {
700         ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_MPSS);
701         ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_MPSP);
702     }
703     /* If, via CPD or MPSP we detect a drive, HPCP must be on. */
704     if (BITANY(reg, AHCI_PX_CMD_CPD | AHCI_PX_CMD_MPSP)) {
705         ASSERT_BIT_SET(reg, AHCI_PX_CMD_HPCP);
706     }
707     /* HPCP and ESP cannot both be active. */
708     g_assert(!BITSET(reg, AHCI_PX_CMD_HPCP | AHCI_PX_CMD_ESP));
709     /* If CAP.FBSS is not set, FBSCP must not be set. */
710     if (BITCLR(ahci->cap, AHCI_CAP_FBSS)) {
711         ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_CMD_FBSCP);
712     }
713
714     /* (7) RESERVED */
715     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_RES1);
716     g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
717
718     /* (8) TFD */
719     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_TFD);
720     /* At boot, prior to an FIS being received, the TFD register should be 0x7F,
721      * which breaks down as follows, as seen in AHCI 1.3 sec 3.3.8, p. 27. */
722     ASSERT_BIT_SET(reg, AHCI_PX_TFD_STS_ERR);
723     ASSERT_BIT_SET(reg, AHCI_PX_TFD_STS_CS1);
724     ASSERT_BIT_SET(reg, AHCI_PX_TFD_STS_DRQ);
725     ASSERT_BIT_SET(reg, AHCI_PX_TFD_STS_CS2);
726     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_TFD_STS_BSY);
727     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_TFD_ERR);
728     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_TFD_RESERVED);
729
730     /* (9) SIG */
731     /* Though AHCI specifies the boot value should be 0xFFFFFFFF,
732      * Even when GHC.ST is zero, the AHCI HBA may receive the initial
733      * D2H register FIS and update the signature asynchronously,
734      * so we cannot expect a value here. AHCI 1.3, sec 3.3.9, pp 27-28 */
735
736     /* (10) SSTS / SCR0: SStatus */
737     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_SSTS);
738     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_SSTS_RESERVED);
739     /* Even though the register should be 0 at boot, it is asynchronous and
740      * prone to change, so we cannot test any well known value. */
741
742     /* (11) SCTL / SCR2: SControl */
743     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_SCTL);
744     g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
745
746     /* (12) SERR / SCR1: SError */
747     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_SERR);
748     g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
749
750     /* (13) SACT / SCR3: SActive */
751     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_SACT);
752     g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
753
754     /* (14) CI */
755     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_CI);
756     g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
757
758     /* (15) SNTF */
759     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_SNTF);
760     g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
761
762     /* (16) FBS */
763     reg = ahci_px_rreg(ahci, port, AHCI_PX_FBS);
764     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_FBS_EN);
765     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_FBS_DEC);
766     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_FBS_SDE);
767     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_FBS_DEV);
768     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_FBS_DWE);
769     ASSERT_BIT_CLEAR(reg, AHCI_PX_FBS_RESERVED);
770     if (BITSET(ahci->cap, AHCI_CAP_FBSS)) {
771         /* if Port-Multiplier FIS-based switching avail, ADO must >= 2 */
772         g_assert((reg & AHCI_PX_FBS_ADO) >> ctzl(AHCI_PX_FBS_ADO) >= 2);
773     }
774
775     /* [17 -- 27] RESERVED */
776     for (i = AHCI_PX_RES2; i < AHCI_PX_VS; ++i) {
777         reg = ahci_px_rreg(ahci, port, i);
778         g_assert_cmphex(reg, ==, 0);
779     }
780
781     /* [28 -- 31] Vendor-Specific */
782     for (i = AHCI_PX_VS; i < 32; ++i) {
783         reg = ahci_px_rreg(ahci, port, i);
784         if (reg) {
785             g_test_message("INFO: Vendor register %u non-empty", i);
786         }
787     }
788 }
789
790 /**
791  * Utilizing an initialized AHCI HBA, issue an IDENTIFY command to the first
792  * device we see, then read and check the response.
793  */
794 static void ahci_test_identify(AHCIQState *ahci)
795 {
796     uint16_t buff[256];
797     unsigned px;
798     int rc;
799     uint16_t sect_size;
800     const size_t buffsize = 512;
801
802     g_assert(ahci != NULL);
803
804     /**
805      * This serves as a bit of a tutorial on AHCI device programming:
806      *
807      * (1) Create a data buffer for the IDENTIFY response to be sent to
808      * (2) Create a Command Table buffer, where we will store the
809      *     command and PRDT (Physical Region Descriptor Table)
810      * (3) Construct an FIS host-to-device command structure, and write it to
811      *     the top of the Command Table buffer.
812      * (4) Create one or more Physical Region Descriptors (PRDs) that describe
813      *     a location in memory where data may be stored/retrieved.
814      * (5) Write these PRDTs to the bottom (offset 0x80) of the Command Table.
815      * (6) Each AHCI port has up to 32 command slots. Each slot contains a
816      *     header that points to a Command Table buffer. Pick an unused slot
817      *     and update it to point to the Command Table we have built.
818      * (7) Now: Command #n points to our Command Table, and our Command Table
819      *     contains the FIS (that describes our command) and the PRDTL, which
820      *     describes our buffer.
821      * (8) We inform the HBA via PxCI (Command Issue) that the command in slot
822      *     #n is ready for processing.
823      */
824
825     /* Pick the first implemented and running port */
826     px = ahci_port_select(ahci);
827     g_test_message("Selected port %u for test", px);
828
829     /* Clear out the FIS Receive area and any pending interrupts. */
830     ahci_port_clear(ahci, px);
831
832     /* "Read" 512 bytes using CMD_IDENTIFY into the host buffer. */
833     ahci_io(ahci, px, CMD_IDENTIFY, &buff, buffsize, 0);
834
835     /* Check serial number/version in the buffer */
836     /* NB: IDENTIFY strings are packed in 16bit little endian chunks.
837      * Since we copy byte-for-byte in ahci-test, on both LE and BE, we need to
838      * unchunk this data. By contrast, ide-test copies 2 bytes at a time, and
839      * as a consequence, only needs to unchunk the data on LE machines. */
840     string_bswap16(&buff[10], 20);
841     rc = memcmp(&buff[10], "testdisk            ", 20);
842     g_assert_cmphex(rc, ==, 0);
843
844     string_bswap16(&buff[23], 8);
845     rc = memcmp(&buff[23], "version ", 8);
846     g_assert_cmphex(rc, ==, 0);
847
848     sect_size = le16_to_cpu(*((uint16_t *)(&buff[5])));
849     g_assert_cmphex(sect_size, ==, AHCI_SECTOR_SIZE);
850 }
851
852 static void ahci_test_io_rw_simple(AHCIQState *ahci, unsigned bufsize,
853                                    uint64_t sector, uint8_t read_cmd,
854                                    uint8_t write_cmd)
855 {
856     uint64_t ptr;
857     uint8_t port;
858     unsigned char *tx = g_malloc(bufsize);
859     unsigned char *rx = g_malloc0(bufsize);
860
861     g_assert(ahci != NULL);
862
863     /* Pick the first running port and clear it. */
864     port = ahci_port_select(ahci);
865     ahci_port_clear(ahci, port);
866
867     /*** Create pattern and transfer to guest ***/
868     /* Data buffer in the guest */
869     ptr = ahci_alloc(ahci, bufsize);
870     g_assert(ptr);
871
872     /* Write some indicative pattern to our buffer. */
873     generate_pattern(tx, bufsize, AHCI_SECTOR_SIZE);
874     bufwrite(ptr, tx, bufsize);
875
876     /* Write this buffer to disk, then read it back to the DMA buffer. */
877     ahci_guest_io(ahci, port, write_cmd, ptr, bufsize, sector);
878     qmemset(ptr, 0x00, bufsize);
879     ahci_guest_io(ahci, port, read_cmd, ptr, bufsize, sector);
880
881     /*** Read back the Data ***/
882     bufread(ptr, rx, bufsize);
883     g_assert_cmphex(memcmp(tx, rx, bufsize), ==, 0);
884
885     ahci_free(ahci, ptr);
886     g_free(tx);
887     g_free(rx);
888 }
889
890 static uint8_t ahci_test_nondata(AHCIQState *ahci, uint8_t ide_cmd)
891 {
892     uint8_t port;
893     AHCICommand *cmd;
894
895     /* Sanitize */
896     port = ahci_port_select(ahci);
897     ahci_port_clear(ahci, port);
898
899     /* Issue Command */
900     cmd = ahci_command_create(ide_cmd);
901     ahci_command_commit(ahci, cmd, port);
902     ahci_command_issue(ahci, cmd);
903     ahci_command_verify(ahci, cmd);
904     ahci_command_free(cmd);
905
906     return port;
907 }
908
909 static void ahci_test_flush(AHCIQState *ahci)
910 {
911     ahci_test_nondata(ahci, CMD_FLUSH_CACHE);
912 }
913
914 static void ahci_test_max(AHCIQState *ahci)
915 {
916     RegD2HFIS *d2h = g_malloc0(0x20);
917     uint64_t nsect;
918     uint8_t port;
919     uint8_t cmd;
920     uint64_t config_sect = mb_to_sectors(test_image_size_mb) - 1;
921
922     if (config_sect > 0xFFFFFF) {
923         cmd = CMD_READ_MAX_EXT;
924     } else {
925         cmd = CMD_READ_MAX;
926     }
927
928     port = ahci_test_nondata(ahci, cmd);
929     memread(ahci->port[port].fb + 0x40, d2h, 0x20);
930     nsect = (uint64_t)d2h->lba_hi[2] << 40 |
931         (uint64_t)d2h->lba_hi[1] << 32 |
932         (uint64_t)d2h->lba_hi[0] << 24 |
933         (uint64_t)d2h->lba_lo[2] << 16 |
934         (uint64_t)d2h->lba_lo[1] << 8 |
935         (uint64_t)d2h->lba_lo[0];
936
937     g_assert_cmphex(nsect, ==, config_sect);
938     g_free(d2h);
939 }
940
941
942 /******************************************************************************/
943 /* Test Interfaces                                                            */
944 /******************************************************************************/
945
946 /**
947  * Basic sanity test to boot a machine, find an AHCI device, and shutdown.
948  */
949 static void test_sanity(void)
950 {
951     AHCIQState *ahci;
952     ahci = ahci_boot(NULL);
953     ahci_shutdown(ahci);
954 }
955
956 /**
957  * Ensure that the PCI configuration space for the AHCI device is in-line with
958  * the AHCI 1.3 specification for initial values.
959  */
960 static void test_pci_spec(void)
961 {
962     AHCIQState *ahci;
963     ahci = ahci_boot(NULL);
964     ahci_test_pci_spec(ahci);
965     ahci_shutdown(ahci);
966 }
967
968 /**
969  * Engage the PCI AHCI device and sanity check the response.
970  * Perform additional PCI config space bringup for the HBA.
971  */
972 static void test_pci_enable(void)
973 {
974     AHCIQState *ahci;
975     ahci = ahci_boot(NULL);
976     ahci_pci_enable(ahci);
977     ahci_shutdown(ahci);
978 }
979
980 /**
981  * Investigate the memory mapped regions of the HBA,
982  * and test them for AHCI specification adherence.
983  */
984 static void test_hba_spec(void)
985 {
986     AHCIQState *ahci;
987
988     ahci = ahci_boot(NULL);
989     ahci_pci_enable(ahci);
990     ahci_test_hba_spec(ahci);
991     ahci_shutdown(ahci);
992 }
993
994 /**
995  * Engage the HBA functionality of the AHCI PCI device,
996  * and bring it into a functional idle state.
997  */
998 static void test_hba_enable(void)
999 {
1000     AHCIQState *ahci;
1001
1002     ahci = ahci_boot(NULL);
1003     ahci_pci_enable(ahci);
1004     ahci_hba_enable(ahci);
1005     ahci_shutdown(ahci);
1006 }
1007
1008 /**
1009  * Bring up the device and issue an IDENTIFY command.
1010  * Inspect the state of the HBA device and the data returned.
1011  */
1012 static void test_identify(void)
1013 {
1014     AHCIQState *ahci;
1015
1016     ahci = ahci_boot_and_enable(NULL);
1017     ahci_test_identify(ahci);
1018     ahci_shutdown(ahci);
1019 }
1020
1021 /**
1022  * Fragmented DMA test: Perform a standard 4K DMA read/write
1023  * test, but make sure the physical regions are fragmented to
1024  * be very small, each just 32 bytes, to see how AHCI performs
1025  * with chunks defined to be much less than a sector.
1026  */
1027 static void test_dma_fragmented(void)
1028 {
1029     AHCIQState *ahci;
1030     AHCICommand *cmd;
1031     uint8_t px;
1032     size_t bufsize = 4096;
1033     unsigned char *tx = g_malloc(bufsize);
1034     unsigned char *rx = g_malloc0(bufsize);
1035     uint64_t ptr;
1036
1037     ahci = ahci_boot_and_enable(NULL);
1038     px = ahci_port_select(ahci);
1039     ahci_port_clear(ahci, px);
1040
1041     /* create pattern */
1042     generate_pattern(tx, bufsize, AHCI_SECTOR_SIZE);
1043
1044     /* Create a DMA buffer in guest memory, and write our pattern to it. */
1045     ptr = guest_alloc(ahci->parent->alloc, bufsize);
1046     g_assert(ptr);
1047     bufwrite(ptr, tx, bufsize);
1048
1049     cmd = ahci_command_create(CMD_WRITE_DMA);
1050     ahci_command_adjust(cmd, 0, ptr, bufsize, 32);
1051     ahci_command_commit(ahci, cmd, px);
1052     ahci_command_issue(ahci, cmd);
1053     ahci_command_verify(ahci, cmd);
1054     ahci_command_free(cmd);
1055
1056     cmd = ahci_command_create(CMD_READ_DMA);
1057     ahci_command_adjust(cmd, 0, ptr, bufsize, 32);
1058     ahci_command_commit(ahci, cmd, px);
1059     ahci_command_issue(ahci, cmd);
1060     ahci_command_verify(ahci, cmd);
1061     ahci_command_free(cmd);
1062
1063     /* Read back the guest's receive buffer into local memory */
1064     bufread(ptr, rx, bufsize);
1065     guest_free(ahci->parent->alloc, ptr);
1066
1067     g_assert_cmphex(memcmp(tx, rx, bufsize), ==, 0);
1068
1069     ahci_shutdown(ahci);
1070
1071     g_free(rx);
1072     g_free(tx);
1073 }
1074
1075 static void test_flush(void)
1076 {
1077     AHCIQState *ahci;
1078
1079     ahci = ahci_boot_and_enable(NULL);
1080     ahci_test_flush(ahci);
1081     ahci_shutdown(ahci);
1082 }
1083
1084 static void test_flush_retry(void)
1085 {
1086     AHCIQState *ahci;
1087     AHCICommand *cmd;
1088     uint8_t port;
1089     const char *s;
1090
1091     prepare_blkdebug_script(debug_path, "flush_to_disk");
1092     ahci = ahci_boot_and_enable("-drive file=blkdebug:%s:%s,if=none,id=drive0,"
1093                                 "format=%s,cache=writeback,"
1094                                 "rerror=stop,werror=stop "
1095                                 "-M q35 "
1096                                 "-device ide-hd,drive=drive0 ",
1097                                 debug_path,
1098                                 tmp_path, imgfmt);
1099
1100     /* Issue Flush Command and wait for error */
1101     port = ahci_port_select(ahci);
1102     ahci_port_clear(ahci, port);
1103     cmd = ahci_command_create(CMD_FLUSH_CACHE);
1104     ahci_command_commit(ahci, cmd, port);
1105     ahci_command_issue_async(ahci, cmd);
1106     qmp_eventwait("STOP");
1107
1108     /* Complete the command */
1109     s = "{'execute':'cont' }";
1110     qmp_async(s);
1111     qmp_eventwait("RESUME");
1112     ahci_command_wait(ahci, cmd);
1113     ahci_command_verify(ahci, cmd);
1114
1115     ahci_command_free(cmd);
1116     ahci_shutdown(ahci);
1117 }
1118
1119 /**
1120  * Basic sanity test to boot a machine, find an AHCI device, and shutdown.
1121  */
1122 static void test_migrate_sanity(void)
1123 {
1124     AHCIQState *src, *dst;
1125     char *uri = g_strdup_printf("unix:%s", mig_socket);
1126
1127     src = ahci_boot("-m 1024 -M q35 "
1128                     "-drive if=ide,file=%s,format=%s ", tmp_path, imgfmt);
1129     dst = ahci_boot("-m 1024 -M q35 "
1130                     "-drive if=ide,file=%s,format=%s "
1131                     "-incoming %s", tmp_path, imgfmt, uri);
1132
1133     ahci_migrate(src, dst, uri);
1134
1135     ahci_shutdown(src);
1136     ahci_shutdown(dst);
1137     g_free(uri);
1138 }
1139
1140 /**
1141  * Simple migration test: Write a pattern, migrate, then read.
1142  */
1143 static void ahci_migrate_simple(uint8_t cmd_read, uint8_t cmd_write)
1144 {
1145     AHCIQState *src, *dst;
1146     uint8_t px;
1147     size_t bufsize = 4096;
1148     unsigned char *tx = g_malloc(bufsize);
1149     unsigned char *rx = g_malloc0(bufsize);
1150     char *uri = g_strdup_printf("unix:%s", mig_socket);
1151
1152     src = ahci_boot_and_enable("-m 1024 -M q35 "
1153                                "-drive if=ide,format=%s,file=%s ",
1154                                imgfmt, tmp_path);
1155     dst = ahci_boot("-m 1024 -M q35 "
1156                     "-drive if=ide,format=%s,file=%s "
1157                     "-incoming %s", imgfmt, tmp_path, uri);
1158
1159     set_context(src->parent);
1160
1161     /* initialize */
1162     px = ahci_port_select(src);
1163     ahci_port_clear(src, px);
1164
1165     /* create pattern */
1166     generate_pattern(tx, bufsize, AHCI_SECTOR_SIZE);
1167
1168     /* Write, migrate, then read. */
1169     ahci_io(src, px, cmd_write, tx, bufsize, 0);
1170     ahci_migrate(src, dst, uri);
1171     ahci_io(dst, px, cmd_read, rx, bufsize, 0);
1172
1173     /* Verify pattern */
1174     g_assert_cmphex(memcmp(tx, rx, bufsize), ==, 0);
1175
1176     ahci_shutdown(src);
1177     ahci_shutdown(dst);
1178     g_free(rx);
1179     g_free(tx);
1180     g_free(uri);
1181 }
1182
1183 static void test_migrate_dma(void)
1184 {
1185     ahci_migrate_simple(CMD_READ_DMA, CMD_WRITE_DMA);
1186 }
1187
1188 static void test_migrate_ncq(void)
1189 {
1190     ahci_migrate_simple(READ_FPDMA_QUEUED, WRITE_FPDMA_QUEUED);
1191 }
1192
1193 /**
1194  * Halted IO Error Test
1195  *
1196  * Simulate an error on first write, Try to write a pattern,
1197  * Confirm the VM has stopped, resume the VM, verify command
1198  * has completed, then read back the data and verify.
1199  */
1200 static void ahci_halted_io_test(uint8_t cmd_read, uint8_t cmd_write)
1201 {
1202     AHCIQState *ahci;
1203     uint8_t port;
1204     size_t bufsize = 4096;
1205     unsigned char *tx = g_malloc(bufsize);
1206     unsigned char *rx = g_malloc0(bufsize);
1207     uint64_t ptr;
1208     AHCICommand *cmd;
1209
1210     prepare_blkdebug_script(debug_path, "write_aio");
1211
1212     ahci = ahci_boot_and_enable("-drive file=blkdebug:%s:%s,if=none,id=drive0,"
1213                                 "format=%s,cache=writeback,"
1214                                 "rerror=stop,werror=stop "
1215                                 "-M q35 "
1216                                 "-device ide-hd,drive=drive0 ",
1217                                 debug_path,
1218                                 tmp_path, imgfmt);
1219
1220     /* Initialize and prepare */
1221     port = ahci_port_select(ahci);
1222     ahci_port_clear(ahci, port);
1223
1224     /* create DMA source buffer and write pattern */
1225     generate_pattern(tx, bufsize, AHCI_SECTOR_SIZE);
1226     ptr = ahci_alloc(ahci, bufsize);
1227     g_assert(ptr);
1228     memwrite(ptr, tx, bufsize);
1229
1230     /* Attempt to write (and fail) */
1231     cmd = ahci_guest_io_halt(ahci, port, cmd_write,
1232                              ptr, bufsize, 0);
1233
1234     /* Attempt to resume the command */
1235     ahci_guest_io_resume(ahci, cmd);
1236     ahci_free(ahci, ptr);
1237
1238     /* Read back and verify */
1239     ahci_io(ahci, port, cmd_read, rx, bufsize, 0);
1240     g_assert_cmphex(memcmp(tx, rx, bufsize), ==, 0);
1241
1242     /* Cleanup and go home */
1243     ahci_shutdown(ahci);
1244     g_free(rx);
1245     g_free(tx);
1246 }
1247
1248 static void test_halted_dma(void)
1249 {
1250     ahci_halted_io_test(CMD_READ_DMA, CMD_WRITE_DMA);
1251 }
1252
1253 static void test_halted_ncq(void)
1254 {
1255     ahci_halted_io_test(READ_FPDMA_QUEUED, WRITE_FPDMA_QUEUED);
1256 }
1257
1258 /**
1259  * IO Error Migration Test
1260  *
1261  * Simulate an error on first write, Try to write a pattern,
1262  * Confirm the VM has stopped, migrate, resume the VM,
1263  * verify command has completed, then read back the data and verify.
1264  */
1265 static void ahci_migrate_halted_io(uint8_t cmd_read, uint8_t cmd_write)
1266 {
1267     AHCIQState *src, *dst;
1268     uint8_t port;
1269     size_t bufsize = 4096;
1270     unsigned char *tx = g_malloc(bufsize);
1271     unsigned char *rx = g_malloc0(bufsize);
1272     uint64_t ptr;
1273     AHCICommand *cmd;
1274     char *uri = g_strdup_printf("unix:%s", mig_socket);
1275
1276     prepare_blkdebug_script(debug_path, "write_aio");
1277
1278     src = ahci_boot_and_enable("-drive file=blkdebug:%s:%s,if=none,id=drive0,"
1279                                "format=%s,cache=writeback,"
1280                                "rerror=stop,werror=stop "
1281                                "-M q35 "
1282                                "-device ide-hd,drive=drive0 ",
1283                                debug_path,
1284                                tmp_path, imgfmt);
1285
1286     dst = ahci_boot("-drive file=%s,if=none,id=drive0,"
1287                     "format=%s,cache=writeback,"
1288                     "rerror=stop,werror=stop "
1289                     "-M q35 "
1290                     "-device ide-hd,drive=drive0 "
1291                     "-incoming %s",
1292                     tmp_path, imgfmt, uri);
1293
1294     set_context(src->parent);
1295
1296     /* Initialize and prepare */
1297     port = ahci_port_select(src);
1298     ahci_port_clear(src, port);
1299     generate_pattern(tx, bufsize, AHCI_SECTOR_SIZE);
1300
1301     /* create DMA source buffer and write pattern */
1302     ptr = ahci_alloc(src, bufsize);
1303     g_assert(ptr);
1304     memwrite(ptr, tx, bufsize);
1305
1306     /* Write, trigger the VM to stop, migrate, then resume. */
1307     cmd = ahci_guest_io_halt(src, port, cmd_write,
1308                              ptr, bufsize, 0);
1309     ahci_migrate(src, dst, uri);
1310     ahci_guest_io_resume(dst, cmd);
1311     ahci_free(dst, ptr);
1312
1313     /* Read back */
1314     ahci_io(dst, port, cmd_read, rx, bufsize, 0);
1315
1316     /* Verify TX and RX are identical */
1317     g_assert_cmphex(memcmp(tx, rx, bufsize), ==, 0);
1318
1319     /* Cleanup and go home. */
1320     ahci_shutdown(src);
1321     ahci_shutdown(dst);
1322     g_free(rx);
1323     g_free(tx);
1324     g_free(uri);
1325 }
1326
1327 static void test_migrate_halted_dma(void)
1328 {
1329     ahci_migrate_halted_io(CMD_READ_DMA, CMD_WRITE_DMA);
1330 }
1331
1332 static void test_migrate_halted_ncq(void)
1333 {
1334     ahci_migrate_halted_io(READ_FPDMA_QUEUED, WRITE_FPDMA_QUEUED);
1335 }
1336
1337 /**
1338  * Migration test: Try to flush, migrate, then resume.
1339  */
1340 static void test_flush_migrate(void)
1341 {
1342     AHCIQState *src, *dst;
1343     AHCICommand *cmd;
1344     uint8_t px;
1345     const char *s;
1346     char *uri = g_strdup_printf("unix:%s", mig_socket);
1347
1348     prepare_blkdebug_script(debug_path, "flush_to_disk");
1349
1350     src = ahci_boot_and_enable("-drive file=blkdebug:%s:%s,if=none,id=drive0,"
1351                                "cache=writeback,rerror=stop,werror=stop,"
1352                                "format=%s "
1353                                "-M q35 "
1354                                "-device ide-hd,drive=drive0 ",
1355                                debug_path, tmp_path, imgfmt);
1356     dst = ahci_boot("-drive file=%s,if=none,id=drive0,"
1357                     "cache=writeback,rerror=stop,werror=stop,"
1358                     "format=%s "
1359                     "-M q35 "
1360                     "-device ide-hd,drive=drive0 "
1361                     "-incoming %s", tmp_path, imgfmt, uri);
1362
1363     set_context(src->parent);
1364
1365     /* Issue Flush Command */
1366     px = ahci_port_select(src);
1367     ahci_port_clear(src, px);
1368     cmd = ahci_command_create(CMD_FLUSH_CACHE);
1369     ahci_command_commit(src, cmd, px);
1370     ahci_command_issue_async(src, cmd);
1371     qmp_eventwait("STOP");
1372
1373     /* Migrate over */
1374     ahci_migrate(src, dst, uri);
1375
1376     /* Complete the command */
1377     s = "{'execute':'cont' }";
1378     qmp_async(s);
1379     qmp_eventwait("RESUME");
1380     ahci_command_wait(dst, cmd);
1381     ahci_command_verify(dst, cmd);
1382
1383     ahci_command_free(cmd);
1384     ahci_shutdown(src);
1385     ahci_shutdown(dst);
1386     g_free(uri);
1387 }
1388
1389 static void test_max(void)
1390 {
1391     AHCIQState *ahci;
1392
1393     ahci = ahci_boot_and_enable(NULL);
1394     ahci_test_max(ahci);
1395     ahci_shutdown(ahci);
1396 }
1397
1398 static void test_reset(void)
1399 {
1400     AHCIQState *ahci;
1401     int i;
1402
1403     ahci = ahci_boot(NULL);
1404     ahci_test_pci_spec(ahci);
1405     ahci_pci_enable(ahci);
1406
1407     for (i = 0; i < 2; i++) {
1408         ahci_test_hba_spec(ahci);
1409         ahci_hba_enable(ahci);
1410         ahci_test_identify(ahci);
1411         ahci_test_io_rw_simple(ahci, 4096, 0,
1412                                CMD_READ_DMA_EXT,
1413                                CMD_WRITE_DMA_EXT);
1414         ahci_set(ahci, AHCI_GHC, AHCI_GHC_HR);
1415         ahci_clean_mem(ahci);
1416     }
1417
1418     ahci_shutdown(ahci);
1419 }
1420
1421 static void test_ncq_simple(void)
1422 {
1423     AHCIQState *ahci;
1424
1425     ahci = ahci_boot_and_enable(NULL);
1426     ahci_test_io_rw_simple(ahci, 4096, 0,
1427                            READ_FPDMA_QUEUED,
1428                            WRITE_FPDMA_QUEUED);
1429     ahci_shutdown(ahci);
1430 }
1431
1432 /******************************************************************************/
1433 /* AHCI I/O Test Matrix Definitions                                           */
1434
1435 enum BuffLen {
1436     LEN_BEGIN = 0,
1437     LEN_SIMPLE = LEN_BEGIN,
1438     LEN_DOUBLE,
1439     LEN_LONG,
1440     LEN_SHORT,
1441     NUM_LENGTHS
1442 };
1443
1444 static const char *buff_len_str[NUM_LENGTHS] = { "simple", "double",
1445                                                  "long", "short" };
1446
1447 enum AddrMode {
1448     ADDR_MODE_BEGIN = 0,
1449     ADDR_MODE_LBA28 = ADDR_MODE_BEGIN,
1450     ADDR_MODE_LBA48,
1451     NUM_ADDR_MODES
1452 };
1453
1454 static const char *addr_mode_str[NUM_ADDR_MODES] = { "lba28", "lba48" };
1455
1456 enum IOMode {
1457     MODE_BEGIN = 0,
1458     MODE_PIO = MODE_BEGIN,
1459     MODE_DMA,
1460     NUM_MODES
1461 };
1462
1463 static const char *io_mode_str[NUM_MODES] = { "pio", "dma" };
1464
1465 enum IOOps {
1466     IO_BEGIN = 0,
1467     IO_READ = IO_BEGIN,
1468     IO_WRITE,
1469     NUM_IO_OPS
1470 };
1471
1472 enum OffsetType {
1473     OFFSET_BEGIN = 0,
1474     OFFSET_ZERO = OFFSET_BEGIN,
1475     OFFSET_LOW,
1476     OFFSET_HIGH,
1477     NUM_OFFSETS
1478 };
1479
1480 static const char *offset_str[NUM_OFFSETS] = { "zero", "low", "high" };
1481
1482 typedef struct AHCIIOTestOptions {
1483     enum BuffLen length;
1484     enum AddrMode address_type;
1485     enum IOMode io_type;
1486     enum OffsetType offset;
1487 } AHCIIOTestOptions;
1488
1489 static uint64_t offset_sector(enum OffsetType ofst,
1490                               enum AddrMode addr_type,
1491                               uint64_t buffsize)
1492 {
1493     uint64_t ceil;
1494     uint64_t nsectors;
1495
1496     switch (ofst) {
1497     case OFFSET_ZERO:
1498         return 0;
1499     case OFFSET_LOW:
1500         return 1;
1501     case OFFSET_HIGH:
1502         ceil = (addr_type == ADDR_MODE_LBA28) ? 0xfffffff : 0xffffffffffff;
1503         ceil = MIN(ceil, mb_to_sectors(test_image_size_mb) - 1);
1504         nsectors = buffsize / AHCI_SECTOR_SIZE;
1505         return ceil - nsectors + 1;
1506     default:
1507         g_assert_not_reached();
1508     }
1509 }
1510
1511 /**
1512  * Table of possible I/O ATA commands given a set of enumerations.
1513  */
1514 static const uint8_t io_cmds[NUM_MODES][NUM_ADDR_MODES][NUM_IO_OPS] = {
1515     [MODE_PIO] = {
1516         [ADDR_MODE_LBA28] = {
1517             [IO_READ] = CMD_READ_PIO,
1518             [IO_WRITE] = CMD_WRITE_PIO },
1519         [ADDR_MODE_LBA48] = {
1520             [IO_READ] = CMD_READ_PIO_EXT,
1521             [IO_WRITE] = CMD_WRITE_PIO_EXT }
1522     },
1523     [MODE_DMA] = {
1524         [ADDR_MODE_LBA28] = {
1525             [IO_READ] = CMD_READ_DMA,
1526             [IO_WRITE] = CMD_WRITE_DMA },
1527         [ADDR_MODE_LBA48] = {
1528             [IO_READ] = CMD_READ_DMA_EXT,
1529             [IO_WRITE] = CMD_WRITE_DMA_EXT }
1530     }
1531 };
1532
1533 /**
1534  * Test a Read/Write pattern using various commands, addressing modes,
1535  * transfer modes, and buffer sizes.
1536  */
1537 static void test_io_rw_interface(enum AddrMode lba48, enum IOMode dma,
1538                                  unsigned bufsize, uint64_t sector)
1539 {
1540     AHCIQState *ahci;
1541
1542     ahci = ahci_boot_and_enable(NULL);
1543     ahci_test_io_rw_simple(ahci, bufsize, sector,
1544                            io_cmds[dma][lba48][IO_READ],
1545                            io_cmds[dma][lba48][IO_WRITE]);
1546     ahci_shutdown(ahci);
1547 }
1548
1549 /**
1550  * Demultiplex the test data and invoke the actual test routine.
1551  */
1552 static void test_io_interface(gconstpointer opaque)
1553 {
1554     AHCIIOTestOptions *opts = (AHCIIOTestOptions *)opaque;
1555     unsigned bufsize;
1556     uint64_t sector;
1557
1558     switch (opts->length) {
1559     case LEN_SIMPLE:
1560         bufsize = 4096;
1561         break;
1562     case LEN_DOUBLE:
1563         bufsize = 8192;
1564         break;
1565     case LEN_LONG:
1566         bufsize = 4096 * 64;
1567         break;
1568     case LEN_SHORT:
1569         bufsize = 512;
1570         break;
1571     default:
1572         g_assert_not_reached();
1573     }
1574
1575     sector = offset_sector(opts->offset, opts->address_type, bufsize);
1576     test_io_rw_interface(opts->address_type, opts->io_type, bufsize, sector);
1577     g_free(opts);
1578     return;
1579 }
1580
1581 static void create_ahci_io_test(enum IOMode type, enum AddrMode addr,
1582                                 enum BuffLen len, enum OffsetType offset)
1583 {
1584     char *name;
1585     AHCIIOTestOptions *opts;
1586
1587     opts = g_malloc(sizeof(AHCIIOTestOptions));
1588     opts->length = len;
1589     opts->address_type = addr;
1590     opts->io_type = type;
1591     opts->offset = offset;
1592
1593     name = g_strdup_printf("ahci/io/%s/%s/%s/%s",
1594                            io_mode_str[type],
1595                            addr_mode_str[addr],
1596                            buff_len_str[len],
1597                            offset_str[offset]);
1598
1599     if ((addr == ADDR_MODE_LBA48) && (offset == OFFSET_HIGH) &&
1600         (mb_to_sectors(test_image_size_mb) <= 0xFFFFFFF)) {
1601         g_test_message("%s: skipped; test image too small", name);
1602         g_free(name);
1603         return;
1604     }
1605
1606     qtest_add_data_func(name, opts, test_io_interface);
1607     g_free(name);
1608 }
1609
1610 /******************************************************************************/
1611
1612 int main(int argc, char **argv)
1613 {
1614     const char *arch;
1615     int ret;
1616     int fd;
1617     int c;
1618     int i, j, k, m;
1619
1620     static struct option long_options[] = {
1621         {"pedantic", no_argument, 0, 'p' },
1622         {0, 0, 0, 0},
1623     };
1624
1625     /* Should be first to utilize g_test functionality, So we can see errors. */
1626     g_test_init(&argc, &argv, NULL);
1627
1628     while (1) {
1629         c = getopt_long(argc, argv, "", long_options, NULL);
1630         if (c == -1) {
1631             break;
1632         }
1633         switch (c) {
1634         case -1:
1635             break;
1636         case 'p':
1637             ahci_pedantic = 1;
1638             break;
1639         default:
1640             fprintf(stderr, "Unrecognized ahci_test option.\n");
1641             g_assert_not_reached();
1642         }
1643     }
1644
1645     /* Check architecture */
1646     arch = qtest_get_arch();
1647     if (strcmp(arch, "i386") && strcmp(arch, "x86_64")) {
1648         g_test_message("Skipping test for non-x86");
1649         return 0;
1650     }
1651
1652     /* Create a temporary image */
1653     fd = mkstemp(tmp_path);
1654     g_assert(fd >= 0);
1655     if (have_qemu_img()) {
1656         imgfmt = "qcow2";
1657         test_image_size_mb = TEST_IMAGE_SIZE_MB_LARGE;
1658         mkqcow2(tmp_path, TEST_IMAGE_SIZE_MB_LARGE);
1659     } else {
1660         g_test_message("QTEST_QEMU_IMG not set or qemu-img missing; "
1661                        "skipping LBA48 high-sector tests");
1662         imgfmt = "raw";
1663         test_image_size_mb = TEST_IMAGE_SIZE_MB_SMALL;
1664         ret = ftruncate(fd, test_image_size_mb * 1024 * 1024);
1665         g_assert(ret == 0);
1666     }
1667     close(fd);
1668
1669     /* Create temporary blkdebug instructions */
1670     fd = mkstemp(debug_path);
1671     g_assert(fd >= 0);
1672     close(fd);
1673
1674     /* Reserve a hollow file to use as a socket for migration tests */
1675     fd = mkstemp(mig_socket);
1676     g_assert(fd >= 0);
1677     close(fd);
1678
1679     /* Run the tests */
1680     qtest_add_func("/ahci/sanity",     test_sanity);
1681     qtest_add_func("/ahci/pci_spec",   test_pci_spec);
1682     qtest_add_func("/ahci/pci_enable", test_pci_enable);
1683     qtest_add_func("/ahci/hba_spec",   test_hba_spec);
1684     qtest_add_func("/ahci/hba_enable", test_hba_enable);
1685     qtest_add_func("/ahci/identify",   test_identify);
1686
1687     for (i = MODE_BEGIN; i < NUM_MODES; i++) {
1688         for (j = ADDR_MODE_BEGIN; j < NUM_ADDR_MODES; j++) {
1689             for (k = LEN_BEGIN; k < NUM_LENGTHS; k++) {
1690                 for (m = OFFSET_BEGIN; m < NUM_OFFSETS; m++) {
1691                     create_ahci_io_test(i, j, k, m);
1692                 }
1693             }
1694         }
1695     }
1696
1697     qtest_add_func("/ahci/io/dma/lba28/fragmented", test_dma_fragmented);
1698
1699     qtest_add_func("/ahci/flush/simple", test_flush);
1700     qtest_add_func("/ahci/flush/retry", test_flush_retry);
1701     qtest_add_func("/ahci/flush/migrate", test_flush_migrate);
1702
1703     qtest_add_func("/ahci/migrate/sanity", test_migrate_sanity);
1704     qtest_add_func("/ahci/migrate/dma/simple", test_migrate_dma);
1705     qtest_add_func("/ahci/io/dma/lba28/retry", test_halted_dma);
1706     qtest_add_func("/ahci/migrate/dma/halted", test_migrate_halted_dma);
1707
1708     qtest_add_func("/ahci/max", test_max);
1709     qtest_add_func("/ahci/reset", test_reset);
1710
1711     qtest_add_func("/ahci/io/ncq/simple", test_ncq_simple);
1712     qtest_add_func("/ahci/migrate/ncq/simple", test_migrate_ncq);
1713     qtest_add_func("/ahci/io/ncq/retry", test_halted_ncq);
1714     qtest_add_func("/ahci/migrate/ncq/halted", test_migrate_halted_ncq);
1715
1716     ret = g_test_run();
1717
1718     /* Cleanup */
1719     unlink(tmp_path);
1720     unlink(debug_path);
1721     unlink(mig_socket);
1722
1723     return ret;
1724 }
This page took 0.119089 seconds and 4 git commands to generate.