kvm-all.c

   1 /*
   2  * QEMU KVM support
   3  *
   4  * Copyright IBM, Corp. 2008
   5  *           Red Hat, Inc. 2008
   6  *
   7  * Authors:
   8  *  Anthony Liguori   <[email protected]>
   9  *  Glauber Costa     <[email protected]>
  10  *
  11  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2 or later.
  12  * See the COPYING file in the top-level directory.
  13  *
  14  */
  15
  16 #include <sys/types.h>
  17 #include <sys/ioctl.h>
  18 #include <sys/mman.h>
  19 #include <stdarg.h>
  20
  21 #include <linux/kvm.h>
  22
  23 #include "qemu-common.h"
  24 #include "qemu-barrier.h"
  25 #include "sysemu.h"
  26 #include "hw/hw.h"
  27 #include "gdbstub.h"
  28 #include "kvm.h"
  29 #include "bswap.h"
  30
  31 /* This check must be after config-host.h is included */
  32 #ifdef CONFIG_EVENTFD
  33 #include <sys/eventfd.h>
  34 #endif
  35
  36 /* KVM uses PAGE_SIZE in it's definition of COALESCED_MMIO_MAX */
  37 #define PAGE_SIZE TARGET_PAGE_SIZE
  38
  39 //#define DEBUG_KVM
  40
  41 #ifdef DEBUG_KVM
  42 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  43     do { fprintf(stderr, fmt, ## __VA_ARGS__); } while (0)
  44 #else
  45 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  46     do { } while (0)
  47 #endif
  48
  49 typedef struct KVMSlot
  50 {
  51     target_phys_addr_t start_addr;
  52     ram_addr_t memory_size;
  53     ram_addr_t phys_offset;
  54     int slot;
  55     int flags;
  56 } KVMSlot;
  57
  58 typedef struct kvm_dirty_log KVMDirtyLog;
  59
  60 struct KVMState
  61 {
  62     KVMSlot slots[32];
  63     int fd;
  64     int vmfd;
  65     int coalesced_mmio;
  66     struct kvm_coalesced_mmio_ring *coalesced_mmio_ring;
  67     int broken_set_mem_region;
  68     int migration_log;
  69     int vcpu_events;
  70     int robust_singlestep;
  71     int debugregs;
  72 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
  73     struct kvm_sw_breakpoint_head kvm_sw_breakpoints;
  74 #endif
  75     int irqchip_in_kernel;
  76     int pit_in_kernel;
  77     int xsave, xcrs;
  78     int many_ioeventfds;
  79 };
  80
  81 KVMState *kvm_state;
  82
  83 static const KVMCapabilityInfo kvm_required_capabilites[] = {
  84     KVM_CAP_INFO(USER_MEMORY),
  85     KVM_CAP_INFO(DESTROY_MEMORY_REGION_WORKS),
  86     KVM_CAP_LAST_INFO
  87 };
  88
  89 static KVMSlot *kvm_alloc_slot(KVMState *s)
  90 {
  91     int i;
  92
  93     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
  94         if (s->slots[i].memory_size == 0) {
  95             return &s->slots[i];
  96         }
  97     }
  98
  99     fprintf(stderr, "%s: no free slot available\n", __func__);
 100     abort();
 101 }
 102
 103 static KVMSlot *kvm_lookup_matching_slot(KVMState *s,
 104                                          target_phys_addr_t start_addr,
 105                                          target_phys_addr_t end_addr)
 106 {
 107     int i;
 108
 109     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 110         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 111
 112         if (start_addr == mem->start_addr &&
 113             end_addr == mem->start_addr + mem->memory_size) {
 114             return mem;
 115         }
 116     }
 117
 118     return NULL;
 119 }
 120
 121 /*
 122  * Find overlapping slot with lowest start address
 123  */
 124 static KVMSlot *kvm_lookup_overlapping_slot(KVMState *s,
 125                                             target_phys_addr_t start_addr,
 126                                             target_phys_addr_t end_addr)
 127 {
 128     KVMSlot *found = NULL;
 129     int i;
 130
 131     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 132         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 133
 134         if (mem->memory_size == 0 ||
 135             (found && found->start_addr < mem->start_addr)) {
 136             continue;
 137         }
 138
 139         if (end_addr > mem->start_addr &&
 140             start_addr < mem->start_addr + mem->memory_size) {
 141             found = mem;
 142         }
 143     }
 144
 145     return found;
 146 }
 147
 148 int kvm_physical_memory_addr_from_ram(KVMState *s, ram_addr_t ram_addr,
 149                                       target_phys_addr_t *phys_addr)
 150 {
 151     int i;
 152
 153     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 154         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 155
 156         if (ram_addr >= mem->phys_offset &&
 157             ram_addr < mem->phys_offset + mem->memory_size) {
 158             *phys_addr = mem->start_addr + (ram_addr - mem->phys_offset);
 159             return 1;
 160         }
 161     }
 162
 163     return 0;
 164 }
 165
 166 static int kvm_set_user_memory_region(KVMState *s, KVMSlot *slot)
 167 {
 168     struct kvm_userspace_memory_region mem;
 169
 170     mem.slot = slot->slot;
 171     mem.guest_phys_addr = slot->start_addr;
 172     mem.memory_size = slot->memory_size;
 173     mem.userspace_addr = (unsigned long)qemu_safe_ram_ptr(slot->phys_offset);
 174     mem.flags = slot->flags;
 175     if (s->migration_log) {
 176         mem.flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 177     }
 178     return kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &mem);
 179 }
 180
 181 static void kvm_reset_vcpu(void *opaque)
 182 {
 183     CPUState *env = opaque;
 184
 185     kvm_arch_reset_vcpu(env);
 186 }
 187
 188 int kvm_irqchip_in_kernel(void)
 189 {
 190     return kvm_state->irqchip_in_kernel;
 191 }
 192
 193 int kvm_pit_in_kernel(void)
 194 {
 195     return kvm_state->pit_in_kernel;
 196 }
 197
 198 int kvm_init_vcpu(CPUState *env)
 199 {
 200     KVMState *s = kvm_state;
 201     long mmap_size;
 202     int ret;
 203
 204     DPRINTF("kvm_init_vcpu\n");
 205
 206     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_CREATE_VCPU, env->cpu_index);
 207     if (ret < 0) {
 208         DPRINTF("kvm_create_vcpu failed\n");
 209         goto err;
 210     }
 211
 212     env->kvm_fd = ret;
 213     env->kvm_state = s;
 214     env->kvm_vcpu_dirty = 1;
 215
 216     mmap_size = kvm_ioctl(s, KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE, 0);
 217     if (mmap_size < 0) {
 218         ret = mmap_size;
 219         DPRINTF("KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE failed\n");
 220         goto err;
 221     }
 222
 223     env->kvm_run = mmap(NULL, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 224                         env->kvm_fd, 0);
 225     if (env->kvm_run == MAP_FAILED) {
 226         ret = -errno;
 227         DPRINTF("mmap'ing vcpu state failed\n");
 228         goto err;
 229     }
 230
 231     if (s->coalesced_mmio && !s->coalesced_mmio_ring) {
 232         s->coalesced_mmio_ring =
 233             (void *)env->kvm_run + s->coalesced_mmio * PAGE_SIZE;
 234     }
 235
 236     ret = kvm_arch_init_vcpu(env);
 237     if (ret == 0) {
 238         qemu_register_reset(kvm_reset_vcpu, env);
 239         kvm_arch_reset_vcpu(env);
 240     }
 241 err:
 242     return ret;
 243 }
 244
 245 /*
 246  * dirty pages logging control
 247  */
 248
 249 static int kvm_mem_flags(KVMState *s, bool log_dirty)
 250 {
 251     return log_dirty ? KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES : 0;
 252 }
 253
 254 static int kvm_slot_dirty_pages_log_change(KVMSlot *mem, bool log_dirty)
 255 {
 256     KVMState *s = kvm_state;
 257     int flags, mask = KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 258     int old_flags;
 259
 260     old_flags = mem->flags;
 261
 262     flags = (mem->flags & ~mask) | kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 263     mem->flags = flags;
 264
 265     /* If nothing changed effectively, no need to issue ioctl */
 266     if (s->migration_log) {
 267         flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 268     }
 269
 270     if (flags == old_flags) {
 271         return 0;
 272     }
 273
 274     return kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 275 }
 276
 277 static int kvm_dirty_pages_log_change(target_phys_addr_t phys_addr,
 278                                       ram_addr_t size, bool log_dirty)
 279 {
 280     KVMState *s = kvm_state;
 281     KVMSlot *mem = kvm_lookup_matching_slot(s, phys_addr, phys_addr + size);
 282
 283     if (mem == NULL)  {
 284         fprintf(stderr, "BUG: %s: invalid parameters " TARGET_FMT_plx "-"
 285                 TARGET_FMT_plx "\n", __func__, phys_addr,
 286                 (target_phys_addr_t)(phys_addr + size - 1));
 287         return -EINVAL;
 288     }
 289     return kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 290 }
 291
 292 static int kvm_log_start(CPUPhysMemoryClient *client,
 293                          target_phys_addr_t phys_addr, ram_addr_t size)
 294 {
 295     return kvm_dirty_pages_log_change(phys_addr, size, true);
 296 }
 297
 298 static int kvm_log_stop(CPUPhysMemoryClient *client,
 299                         target_phys_addr_t phys_addr, ram_addr_t size)
 300 {
 301     return kvm_dirty_pages_log_change(phys_addr, size, false);
 302 }
 303
 304 static int kvm_set_migration_log(int enable)
 305 {
 306     KVMState *s = kvm_state;
 307     KVMSlot *mem;
 308     int i, err;
 309
 310     s->migration_log = enable;
 311
 312     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 313         mem = &s->slots[i];
 314
 315         if (!mem->memory_size) {
 316             continue;
 317         }
 318         if (!!(mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) == enable) {
 319             continue;
 320         }
 321         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 322         if (err) {
 323             return err;
 324         }
 325     }
 326     return 0;
 327 }
 328
 329 /* get kvm's dirty pages bitmap and update qemu's */
 330 static int kvm_get_dirty_pages_log_range(unsigned long start_addr,
 331                                          unsigned long *bitmap,
 332                                          unsigned long offset,
 333                                          unsigned long mem_size)
 334 {
 335     unsigned int i, j;
 336     unsigned long page_number, addr, addr1, c;
 337     ram_addr_t ram_addr;
 338     unsigned int len = ((mem_size / TARGET_PAGE_SIZE) + HOST_LONG_BITS - 1) /
 339         HOST_LONG_BITS;
 340
 341     /*
 342      * bitmap-traveling is faster than memory-traveling (for addr...)
 343      * especially when most of the memory is not dirty.
 344      */
 345     for (i = 0; i < len; i++) {
 346         if (bitmap[i] != 0) {
 347             c = leul_to_cpu(bitmap[i]);
 348             do {
 349                 j = ffsl(c) - 1;
 350                 c &= ~(1ul << j);
 351                 page_number = i * HOST_LONG_BITS + j;
 352                 addr1 = page_number * TARGET_PAGE_SIZE;
 353                 addr = offset + addr1;
 354                 ram_addr = cpu_get_physical_page_desc(addr);
 355                 cpu_physical_memory_set_dirty(ram_addr);
 356             } while (c != 0);
 357         }
 358     }
 359     return 0;
 360 }
 361
 362 #define ALIGN(x, y)  (((x)+(y)-1) & ~((y)-1))
 363
 364 /**
 365  * kvm_physical_sync_dirty_bitmap - Grab dirty bitmap from kernel space
 366  * This function updates qemu's dirty bitmap using cpu_physical_memory_set_dirty().
 367  * This means all bits are set to dirty.
 368  *
 369  * @start_add: start of logged region.
 370  * @end_addr: end of logged region.
 371  */
 372 static int kvm_physical_sync_dirty_bitmap(target_phys_addr_t start_addr,
 373                                           target_phys_addr_t end_addr)
 374 {
 375     KVMState *s = kvm_state;
 376     unsigned long size, allocated_size = 0;
 377     KVMDirtyLog d;
 378     KVMSlot *mem;
 379     int ret = 0;
 380
 381     d.dirty_bitmap = NULL;
 382     while (start_addr < end_addr) {
 383         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, end_addr);
 384         if (mem == NULL) {
 385             break;
 386         }
 387
 388         /* XXX bad kernel interface alert
 389          * For dirty bitmap, kernel allocates array of size aligned to
 390          * bits-per-long.  But for case when the kernel is 64bits and
 391          * the userspace is 32bits, userspace can't align to the same
 392          * bits-per-long, since sizeof(long) is different between kernel
 393          * and user space.  This way, userspace will provide buffer which
 394          * may be 4 bytes less than the kernel will use, resulting in
 395          * userspace memory corruption (which is not detectable by valgrind
 396          * too, in most cases).
 397          * So for now, let's align to 64 instead of HOST_LONG_BITS here, in
 398          * a hope that sizeof(long) wont become >8 any time soon.
 399          */
 400         size = ALIGN(((mem->memory_size) >> TARGET_PAGE_BITS),
 401                      /*HOST_LONG_BITS*/ 64) / 8;
 402         if (!d.dirty_bitmap) {
 403             d.dirty_bitmap = qemu_malloc(size);
 404         } else if (size > allocated_size) {
 405             d.dirty_bitmap = qemu_realloc(d.dirty_bitmap, size);
 406         }
 407         allocated_size = size;
 408         memset(d.dirty_bitmap, 0, allocated_size);
 409
 410         d.slot = mem->slot;
 411
 412         if (kvm_vm_ioctl(s, KVM_GET_DIRTY_LOG, &d) == -1) {
 413             DPRINTF("ioctl failed %d\n", errno);
 414             ret = -1;
 415             break;
 416         }
 417
 418         kvm_get_dirty_pages_log_range(mem->start_addr, d.dirty_bitmap,
 419                                       mem->start_addr, mem->memory_size);
 420         start_addr = mem->start_addr + mem->memory_size;
 421     }
 422     qemu_free(d.dirty_bitmap);
 423
 424     return ret;
 425 }
 426
 427 int kvm_coalesce_mmio_region(target_phys_addr_t start, ram_addr_t size)
 428 {
 429     int ret = -ENOSYS;
 430     KVMState *s = kvm_state;
 431
 432     if (s->coalesced_mmio) {
 433         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 434
 435         zone.addr = start;
 436         zone.size = size;
 437
 438         ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_REGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 439     }
 440
 441     return ret;
 442 }
 443
 444 int kvm_uncoalesce_mmio_region(target_phys_addr_t start, ram_addr_t size)
 445 {
 446     int ret = -ENOSYS;
 447     KVMState *s = kvm_state;
 448
 449     if (s->coalesced_mmio) {
 450         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 451
 452         zone.addr = start;
 453         zone.size = size;
 454
 455         ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_UNREGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 456     }
 457
 458     return ret;
 459 }
 460
 461 int kvm_check_extension(KVMState *s, unsigned int extension)
 462 {
 463     int ret;
 464
 465     ret = kvm_ioctl(s, KVM_CHECK_EXTENSION, extension);
 466     if (ret < 0) {
 467         ret = 0;
 468     }
 469
 470     return ret;
 471 }
 472
 473 static int kvm_check_many_ioeventfds(void)
 474 {
 475     /* Userspace can use ioeventfd for io notification.  This requires a host
 476      * that supports eventfd(2) and an I/O thread; since eventfd does not
 477      * support SIGIO it cannot interrupt the vcpu.
 478      *
 479      * Older kernels have a 6 device limit on the KVM io bus.  Find out so we
 480      * can avoid creating too many ioeventfds.
 481      */
 482 #if defined(CONFIG_EVENTFD) && defined(CONFIG_IOTHREAD)
 483     int ioeventfds[7];
 484     int i, ret = 0;
 485     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ioeventfds); i++) {
 486         ioeventfds[i] = eventfd(0, EFD_CLOEXEC);
 487         if (ioeventfds[i] < 0) {
 488             break;
 489         }
 490         ret = kvm_set_ioeventfd_pio_word(ioeventfds[i], 0, i, true);
 491         if (ret < 0) {
 492             close(ioeventfds[i]);
 493             break;
 494         }
 495     }
 496
 497     /* Decide whether many devices are supported or not */
 498     ret = i == ARRAY_SIZE(ioeventfds);
 499
 500     while (i-- > 0) {
 501         kvm_set_ioeventfd_pio_word(ioeventfds[i], 0, i, false);
 502         close(ioeventfds[i]);
 503     }
 504     return ret;
 505 #else
 506     return 0;
 507 #endif
 508 }
 509
 510 static const KVMCapabilityInfo *
 511 kvm_check_extension_list(KVMState *s, const KVMCapabilityInfo *list)
 512 {
 513     while (list->name) {
 514         if (!kvm_check_extension(s, list->value)) {
 515             return list;
 516         }
 517         list++;
 518     }
 519     return NULL;
 520 }
 521
 522 static void kvm_set_phys_mem(target_phys_addr_t start_addr, ram_addr_t size,
 523                              ram_addr_t phys_offset, bool log_dirty)
 524 {
 525     KVMState *s = kvm_state;
 526     ram_addr_t flags = phys_offset & ~TARGET_PAGE_MASK;
 527     KVMSlot *mem, old;
 528     int err;
 529
 530     /* kvm works in page size chunks, but the function may be called
 531        with sub-page size and unaligned start address. */
 532     size = TARGET_PAGE_ALIGN(size);
 533     start_addr = TARGET_PAGE_ALIGN(start_addr);
 534
 535     /* KVM does not support read-only slots */
 536     phys_offset &= ~IO_MEM_ROM;
 537
 538     while (1) {
 539         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, start_addr + size);
 540         if (!mem) {
 541             break;
 542         }
 543
 544         if (flags < IO_MEM_UNASSIGNED && start_addr >= mem->start_addr &&
 545             (start_addr + size <= mem->start_addr + mem->memory_size) &&
 546             (phys_offset - start_addr == mem->phys_offset - mem->start_addr)) {
 547             /* The new slot fits into the existing one and comes with
 548              * identical parameters - update flags and done. */
 549             kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 550             return;
 551         }
 552
 553         old = *mem;
 554
 555         /* unregister the overlapping slot */
 556         mem->memory_size = 0;
 557         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 558         if (err) {
 559             fprintf(stderr, "%s: error unregistering overlapping slot: %s\n",
 560                     __func__, strerror(-err));
 561             abort();
 562         }
 563
 564         /* Workaround for older KVM versions: we can't join slots, even not by
 565          * unregistering the previous ones and then registering the larger
 566          * slot. We have to maintain the existing fragmentation. Sigh.
 567          *
 568          * This workaround assumes that the new slot starts at the same
 569          * address as the first existing one. If not or if some overlapping
 570          * slot comes around later, we will fail (not seen in practice so far)
 571          * - and actually require a recent KVM version. */
 572         if (s->broken_set_mem_region &&
 573             old.start_addr == start_addr && old.memory_size < size &&
 574             flags < IO_MEM_UNASSIGNED) {
 575             mem = kvm_alloc_slot(s);
 576             mem->memory_size = old.memory_size;
 577             mem->start_addr = old.start_addr;
 578             mem->phys_offset = old.phys_offset;
 579             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 580
 581             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 582             if (err) {
 583                 fprintf(stderr, "%s: error updating slot: %s\n", __func__,
 584                         strerror(-err));
 585                 abort();
 586             }
 587
 588             start_addr += old.memory_size;
 589             phys_offset += old.memory_size;
 590             size -= old.memory_size;
 591             continue;
 592         }
 593
 594         /* register prefix slot */
 595         if (old.start_addr < start_addr) {
 596             mem = kvm_alloc_slot(s);
 597             mem->memory_size = start_addr - old.start_addr;
 598             mem->start_addr = old.start_addr;
 599             mem->phys_offset = old.phys_offset;
 600             mem->flags =  kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 601
 602             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 603             if (err) {
 604                 fprintf(stderr, "%s: error registering prefix slot: %s\n",
 605                         __func__, strerror(-err));
 606 #ifdef TARGET_PPC
 607                 fprintf(stderr, "%s: This is probably because your kernel's " \
 608                                 "PAGE_SIZE is too big. Please try to use 4k " \
 609                                 "PAGE_SIZE!\n", __func__);
 610 #endif
 611                 abort();
 612             }
 613         }
 614
 615         /* register suffix slot */
 616         if (old.start_addr + old.memory_size > start_addr + size) {
 617             ram_addr_t size_delta;
 618
 619             mem = kvm_alloc_slot(s);
 620             mem->start_addr = start_addr + size;
 621             size_delta = mem->start_addr - old.start_addr;
 622             mem->memory_size = old.memory_size - size_delta;
 623             mem->phys_offset = old.phys_offset + size_delta;
 624             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 625
 626             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 627             if (err) {
 628                 fprintf(stderr, "%s: error registering suffix slot: %s\n",
 629                         __func__, strerror(-err));
 630                 abort();
 631             }
 632         }
 633     }
 634
 635     /* in case the KVM bug workaround already "consumed" the new slot */
 636     if (!size) {
 637         return;
 638     }
 639     /* KVM does not need to know about this memory */
 640     if (flags >= IO_MEM_UNASSIGNED) {
 641         return;
 642     }
 643     mem = kvm_alloc_slot(s);
 644     mem->memory_size = size;
 645     mem->start_addr = start_addr;
 646     mem->phys_offset = phys_offset;
 647     mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty);
 648
 649     err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 650     if (err) {
 651         fprintf(stderr, "%s: error registering slot: %s\n", __func__,
 652                 strerror(-err));
 653         abort();
 654     }
 655 }
 656
 657 static void kvm_client_set_memory(struct CPUPhysMemoryClient *client,
 658                                   target_phys_addr_t start_addr,
 659                                   ram_addr_t size, ram_addr_t phys_offset,
 660                                   bool log_dirty)
 661 {
 662     kvm_set_phys_mem(start_addr, size, phys_offset, log_dirty);
 663 }
 664
 665 static int kvm_client_sync_dirty_bitmap(struct CPUPhysMemoryClient *client,
 666                                         target_phys_addr_t start_addr,
 667                                         target_phys_addr_t end_addr)
 668 {
 669     return kvm_physical_sync_dirty_bitmap(start_addr, end_addr);
 670 }
 671
 672 static int kvm_client_migration_log(struct CPUPhysMemoryClient *client,
 673                                     int enable)
 674 {
 675     return kvm_set_migration_log(enable);
 676 }
 677
 678 static CPUPhysMemoryClient kvm_cpu_phys_memory_client = {
 679     .set_memory = kvm_client_set_memory,
 680     .sync_dirty_bitmap = kvm_client_sync_dirty_bitmap,
 681     .migration_log = kvm_client_migration_log,
 682     .log_start = kvm_log_start,
 683     .log_stop = kvm_log_stop,
 684 };
 685
 686 static void kvm_handle_interrupt(CPUState *env, int mask)
 687 {
 688     env->interrupt_request |= mask;
 689
 690     if (!qemu_cpu_is_self(env)) {
 691         qemu_cpu_kick(env);
 692     }
 693 }
 694
 695 int kvm_init(void)
 696 {
 697     static const char upgrade_note[] =
 698         "Please upgrade to at least kernel 2.6.29 or recent kvm-kmod\n"
 699         "(see http://sourceforge.net/projects/kvm).\n";
 700     KVMState *s;
 701     const KVMCapabilityInfo *missing_cap;
 702     int ret;
 703     int i;
 704
 705     s = qemu_mallocz(sizeof(KVMState));
 706
 707 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
 708     QTAILQ_INIT(&s->kvm_sw_breakpoints);
 709 #endif
 710     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 711         s->slots[i].slot = i;
 712     }
 713     s->vmfd = -1;
 714     s->fd = qemu_open("/dev/kvm", O_RDWR);
 715     if (s->fd == -1) {
 716         fprintf(stderr, "Could not access KVM kernel module: %m\n");
 717         ret = -errno;
 718         goto err;
 719     }
 720
 721     ret = kvm_ioctl(s, KVM_GET_API_VERSION, 0);
 722     if (ret < KVM_API_VERSION) {
 723         if (ret > 0) {
 724             ret = -EINVAL;
 725         }
 726         fprintf(stderr, "kvm version too old\n");
 727         goto err;
 728     }
 729
 730     if (ret > KVM_API_VERSION) {
 731         ret = -EINVAL;
 732         fprintf(stderr, "kvm version not supported\n");
 733         goto err;
 734     }
 735
 736     s->vmfd = kvm_ioctl(s, KVM_CREATE_VM, 0);
 737     if (s->vmfd < 0) {
 738 #ifdef TARGET_S390X
 739         fprintf(stderr, "Please add the 'switch_amode' kernel parameter to "
 740                         "your host kernel command line\n");
 741 #endif
 742         goto err;
 743     }
 744
 745     missing_cap = kvm_check_extension_list(s, kvm_required_capabilites);
 746     if (!missing_cap) {
 747         missing_cap =
 748             kvm_check_extension_list(s, kvm_arch_required_capabilities);
 749     }
 750     if (missing_cap) {
 751         ret = -EINVAL;
 752         fprintf(stderr, "kvm does not support %s\n%s",
 753                 missing_cap->name, upgrade_note);
 754         goto err;
 755     }
 756
 757     s->coalesced_mmio = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_COALESCED_MMIO);
 758
 759     s->broken_set_mem_region = 1;
 760 #ifdef KVM_CAP_JOIN_MEMORY_REGIONS_WORKS
 761     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_JOIN_MEMORY_REGIONS_WORKS);
 762     if (ret > 0) {
 763         s->broken_set_mem_region = 0;
 764     }
 765 #endif
 766
 767     s->vcpu_events = 0;
 768 #ifdef KVM_CAP_VCPU_EVENTS
 769     s->vcpu_events = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_VCPU_EVENTS);
 770 #endif
 771
 772     s->robust_singlestep = 0;
 773 #ifdef KVM_CAP_X86_ROBUST_SINGLESTEP
 774     s->robust_singlestep =
 775         kvm_check_extension(s, KVM_CAP_X86_ROBUST_SINGLESTEP);
 776 #endif
 777
 778     s->debugregs = 0;
 779 #ifdef KVM_CAP_DEBUGREGS
 780     s->debugregs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_DEBUGREGS);
 781 #endif
 782
 783     s->xsave = 0;
 784 #ifdef KVM_CAP_XSAVE
 785     s->xsave = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XSAVE);
 786 #endif
 787
 788     s->xcrs = 0;
 789 #ifdef KVM_CAP_XCRS
 790     s->xcrs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XCRS);
 791 #endif
 792
 793     ret = kvm_arch_init(s);
 794     if (ret < 0) {
 795         goto err;
 796     }
 797
 798     kvm_state = s;
 799     cpu_register_phys_memory_client(&kvm_cpu_phys_memory_client);
 800
 801     s->many_ioeventfds = kvm_check_many_ioeventfds();
 802
 803     cpu_interrupt_handler = kvm_handle_interrupt;
 804
 805     return 0;
 806
 807 err:
 808     if (s) {
 809         if (s->vmfd != -1) {
 810             close(s->vmfd);
 811         }
 812         if (s->fd != -1) {
 813             close(s->fd);
 814         }
 815     }
 816     qemu_free(s);
 817
 818     return ret;
 819 }
 820
 821 static void kvm_handle_io(uint16_t port, void *data, int direction, int size,
 822                           uint32_t count)
 823 {
 824     int i;
 825     uint8_t *ptr = data;
 826
 827     for (i = 0; i < count; i++) {
 828         if (direction == KVM_EXIT_IO_IN) {
 829             switch (size) {
 830             case 1:
 831                 stb_p(ptr, cpu_inb(port));
 832                 break;
 833             case 2:
 834                 stw_p(ptr, cpu_inw(port));
 835                 break;
 836             case 4:
 837                 stl_p(ptr, cpu_inl(port));
 838                 break;
 839             }
 840         } else {
 841             switch (size) {
 842             case 1:
 843                 cpu_outb(port, ldub_p(ptr));
 844                 break;
 845             case 2:
 846                 cpu_outw(port, lduw_p(ptr));
 847                 break;
 848             case 4:
 849                 cpu_outl(port, ldl_p(ptr));
 850                 break;
 851             }
 852         }
 853
 854         ptr += size;
 855     }
 856 }
 857
 858 #ifdef KVM_CAP_INTERNAL_ERROR_DATA
 859 static int kvm_handle_internal_error(CPUState *env, struct kvm_run *run)
 860 {
 861     fprintf(stderr, "KVM internal error.");
 862     if (kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_INTERNAL_ERROR_DATA)) {
 863         int i;
 864
 865         fprintf(stderr, " Suberror: %d\n", run->internal.suberror);
 866         for (i = 0; i < run->internal.ndata; ++i) {
 867             fprintf(stderr, "extra data[%d]: %"PRIx64"\n",
 868                     i, (uint64_t)run->internal.data[i]);
 869         }
 870     } else {
 871         fprintf(stderr, "\n");
 872     }
 873     if (run->internal.suberror == KVM_INTERNAL_ERROR_EMULATION) {
 874         fprintf(stderr, "emulation failure\n");
 875         if (!kvm_arch_stop_on_emulation_error(env)) {
 876             cpu_dump_state(env, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
 877             return EXCP_INTERRUPT;
 878         }
 879     }
 880     /* FIXME: Should trigger a qmp message to let management know
 881      * something went wrong.
 882      */
 883     return -1;
 884 }
 885 #endif
 886
 887 void kvm_flush_coalesced_mmio_buffer(void)
 888 {
 889     KVMState *s = kvm_state;
 890     if (s->coalesced_mmio_ring) {
 891         struct kvm_coalesced_mmio_ring *ring = s->coalesced_mmio_ring;
 892         while (ring->first != ring->last) {
 893             struct kvm_coalesced_mmio *ent;
 894
 895             ent = &ring->coalesced_mmio[ring->first];
 896
 897             cpu_physical_memory_write(ent->phys_addr, ent->data, ent->len);
 898             smp_wmb();
 899             ring->first = (ring->first + 1) % KVM_COALESCED_MMIO_MAX;
 900         }
 901     }
 902 }
 903
 904 static void do_kvm_cpu_synchronize_state(void *_env)
 905 {
 906     CPUState *env = _env;
 907
 908     if (!env->kvm_vcpu_dirty) {
 909         kvm_arch_get_registers(env);
 910         env->kvm_vcpu_dirty = 1;
 911     }
 912 }
 913
 914 void kvm_cpu_synchronize_state(CPUState *env)
 915 {
 916     if (!env->kvm_vcpu_dirty) {
 917         run_on_cpu(env, do_kvm_cpu_synchronize_state, env);
 918     }
 919 }
 920
 921 void kvm_cpu_synchronize_post_reset(CPUState *env)
 922 {
 923     kvm_arch_put_registers(env, KVM_PUT_RESET_STATE);
 924     env->kvm_vcpu_dirty = 0;
 925 }
 926
 927 void kvm_cpu_synchronize_post_init(CPUState *env)
 928 {
 929     kvm_arch_put_registers(env, KVM_PUT_FULL_STATE);
 930     env->kvm_vcpu_dirty = 0;
 931 }
 932
 933 int kvm_cpu_exec(CPUState *env)
 934 {
 935     struct kvm_run *run = env->kvm_run;
 936     int ret, run_ret;
 937
 938     DPRINTF("kvm_cpu_exec()\n");
 939
 940     if (kvm_arch_process_async_events(env)) {
 941         env->exit_request = 0;
 942         return EXCP_HLT;
 943     }
 944
 945     cpu_single_env = env;
 946
 947     do {
 948         if (env->kvm_vcpu_dirty) {
 949             kvm_arch_put_registers(env, KVM_PUT_RUNTIME_STATE);
 950             env->kvm_vcpu_dirty = 0;
 951         }
 952
 953         kvm_arch_pre_run(env, run);
 954         if (env->exit_request) {
 955             DPRINTF("interrupt exit requested\n");
 956             /*
 957              * KVM requires us to reenter the kernel after IO exits to complete
 958              * instruction emulation. This self-signal will ensure that we
 959              * leave ASAP again.
 960              */
 961             qemu_cpu_kick_self();
 962         }
 963         cpu_single_env = NULL;
 964         qemu_mutex_unlock_iothread();
 965
 966         run_ret = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_RUN, 0);
 967
 968         qemu_mutex_lock_iothread();
 969         cpu_single_env = env;
 970         kvm_arch_post_run(env, run);
 971
 972         kvm_flush_coalesced_mmio_buffer();
 973
 974         if (run_ret < 0) {
 975             if (run_ret == -EINTR || run_ret == -EAGAIN) {
 976                 DPRINTF("io window exit\n");
 977                 ret = EXCP_INTERRUPT;
 978                 break;
 979             }
 980             DPRINTF("kvm run failed %s\n", strerror(-run_ret));
 981             abort();
 982         }
 983
 984         switch (run->exit_reason) {
 985         case KVM_EXIT_IO:
 986             DPRINTF("handle_io\n");
 987             kvm_handle_io(run->io.port,
 988                           (uint8_t *)run + run->io.data_offset,
 989                           run->io.direction,
 990                           run->io.size,
 991                           run->io.count);
 992             ret = 0;
 993             break;
 994         case KVM_EXIT_MMIO:
 995             DPRINTF("handle_mmio\n");
 996             cpu_physical_memory_rw(run->mmio.phys_addr,
 997                                    run->mmio.data,
 998                                    run->mmio.len,
 999                                    run->mmio.is_write);
1000             ret = 0;
1001             break;
1002         case KVM_EXIT_IRQ_WINDOW_OPEN:
1003             DPRINTF("irq_window_open\n");
1004             ret = EXCP_INTERRUPT;
1005             break;
1006         case KVM_EXIT_SHUTDOWN:
1007             DPRINTF("shutdown\n");
1008             qemu_system_reset_request();
1009             ret = EXCP_INTERRUPT;
1010             break;
1011         case KVM_EXIT_UNKNOWN:
1012             fprintf(stderr, "KVM: unknown exit, hardware reason %" PRIx64 "\n",
1013                     (uint64_t)run->hw.hardware_exit_reason);
1014             ret = -1;
1015             break;
1016 #ifdef KVM_CAP_INTERNAL_ERROR_DATA
1017         case KVM_EXIT_INTERNAL_ERROR:
1018             ret = kvm_handle_internal_error(env, run);
1019             break;
1020 #endif
1021         default:
1022             DPRINTF("kvm_arch_handle_exit\n");
1023             ret = kvm_arch_handle_exit(env, run);
1024             break;
1025         }
1026     } while (ret == 0);
1027
1028     if (ret < 0) {
1029         cpu_dump_state(env, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
1030         vm_stop(VMSTOP_PANIC);
1031     }
1032
1033     env->exit_request = 0;
1034     cpu_single_env = NULL;
1035     return ret;
1036 }
1037
1038 int kvm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1039 {
1040     int ret;
1041     void *arg;
1042     va_list ap;
1043
1044     va_start(ap, type);
1045     arg = va_arg(ap, void *);
1046     va_end(ap);
1047
1048     ret = ioctl(s->fd, type, arg);
1049     if (ret == -1) {
1050         ret = -errno;
1051     }
1052     return ret;
1053 }
1054
1055 int kvm_vm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1056 {
1057     int ret;
1058     void *arg;
1059     va_list ap;
1060
1061     va_start(ap, type);
1062     arg = va_arg(ap, void *);
1063     va_end(ap);
1064
1065     ret = ioctl(s->vmfd, type, arg);
1066     if (ret == -1) {
1067         ret = -errno;
1068     }
1069     return ret;
1070 }
1071
1072 int kvm_vcpu_ioctl(CPUState *env, int type, ...)
1073 {
1074     int ret;
1075     void *arg;
1076     va_list ap;
1077
1078     va_start(ap, type);
1079     arg = va_arg(ap, void *);
1080     va_end(ap);
1081
1082     ret = ioctl(env->kvm_fd, type, arg);
1083     if (ret == -1) {
1084         ret = -errno;
1085     }
1086     return ret;
1087 }
1088
1089 int kvm_has_sync_mmu(void)
1090 {
1091     return kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_SYNC_MMU);
1092 }
1093
1094 int kvm_has_vcpu_events(void)
1095 {
1096     return kvm_state->vcpu_events;
1097 }
1098
1099 int kvm_has_robust_singlestep(void)
1100 {
1101     return kvm_state->robust_singlestep;
1102 }
1103
1104 int kvm_has_debugregs(void)
1105 {
1106     return kvm_state->debugregs;
1107 }
1108
1109 int kvm_has_xsave(void)
1110 {
1111     return kvm_state->xsave;
1112 }
1113
1114 int kvm_has_xcrs(void)
1115 {
1116     return kvm_state->xcrs;
1117 }
1118
1119 int kvm_has_many_ioeventfds(void)
1120 {
1121     if (!kvm_enabled()) {
1122         return 0;
1123     }
1124     return kvm_state->many_ioeventfds;
1125 }
1126
1127 void kvm_setup_guest_memory(void *start, size_t size)
1128 {
1129     if (!kvm_has_sync_mmu()) {
1130         int ret = qemu_madvise(start, size, QEMU_MADV_DONTFORK);
1131
1132         if (ret) {
1133             perror("qemu_madvise");
1134             fprintf(stderr,
1135                     "Need MADV_DONTFORK in absence of synchronous KVM MMU\n");
1136             exit(1);
1137         }
1138     }
1139 }
1140
1141 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
1142 struct kvm_sw_breakpoint *kvm_find_sw_breakpoint(CPUState *env,
1143                                                  target_ulong pc)
1144 {
1145     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1146
1147     QTAILQ_FOREACH(bp, &env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, entry) {
1148         if (bp->pc == pc) {
1149             return bp;
1150         }
1151     }
1152     return NULL;
1153 }
1154
1155 int kvm_sw_breakpoints_active(CPUState *env)
1156 {
1157     return !QTAILQ_EMPTY(&env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints);
1158 }
1159
1160 struct kvm_set_guest_debug_data {
1161     struct kvm_guest_debug dbg;
1162     CPUState *env;
1163     int err;
1164 };
1165
1166 static void kvm_invoke_set_guest_debug(void *data)
1167 {
1168     struct kvm_set_guest_debug_data *dbg_data = data;
1169     CPUState *env = dbg_data->env;
1170
1171     dbg_data->err = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_SET_GUEST_DEBUG, &dbg_data->dbg);
1172 }
1173
1174 int kvm_update_guest_debug(CPUState *env, unsigned long reinject_trap)
1175 {
1176     struct kvm_set_guest_debug_data data;
1177
1178     data.dbg.control = reinject_trap;
1179
1180     if (env->singlestep_enabled) {
1181         data.dbg.control |= KVM_GUESTDBG_ENABLE | KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP;
1182     }
1183     kvm_arch_update_guest_debug(env, &data.dbg);
1184     data.env = env;
1185
1186     run_on_cpu(env, kvm_invoke_set_guest_debug, &data);
1187     return data.err;
1188 }
1189
1190 int kvm_insert_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1191                           target_ulong len, int type)
1192 {
1193     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1194     CPUState *env;
1195     int err;
1196
1197     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1198         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_env, addr);
1199         if (bp) {
1200             bp->use_count++;
1201             return 0;
1202         }
1203
1204         bp = qemu_malloc(sizeof(struct kvm_sw_breakpoint));
1205         if (!bp) {
1206             return -ENOMEM;
1207         }
1208
1209         bp->pc = addr;
1210         bp->use_count = 1;
1211         err = kvm_arch_insert_sw_breakpoint(current_env, bp);
1212         if (err) {
1213             qemu_free(bp);
1214             return err;
1215         }
1216
1217         QTAILQ_INSERT_HEAD(&current_env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints,
1218                           bp, entry);
1219     } else {
1220         err = kvm_arch_insert_hw_breakpoint(addr, len, type);
1221         if (err) {
1222             return err;
1223         }
1224     }
1225
1226     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1227         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1228         if (err) {
1229             return err;
1230         }
1231     }
1232     return 0;
1233 }
1234
1235 int kvm_remove_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1236                           target_ulong len, int type)
1237 {
1238     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1239     CPUState *env;
1240     int err;
1241
1242     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1243         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_env, addr);
1244         if (!bp) {
1245             return -ENOENT;
1246         }
1247
1248         if (bp->use_count > 1) {
1249             bp->use_count--;
1250             return 0;
1251         }
1252
1253         err = kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_env, bp);
1254         if (err) {
1255             return err;
1256         }
1257
1258         QTAILQ_REMOVE(&current_env->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
1259         qemu_free(bp);
1260     } else {
1261         err = kvm_arch_remove_hw_breakpoint(addr, len, type);
1262         if (err) {
1263             return err;
1264         }
1265     }
1266
1267     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1268         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1269         if (err) {
1270             return err;
1271         }
1272     }
1273     return 0;
1274 }
1275
1276 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUState *current_env)
1277 {
1278     struct kvm_sw_breakpoint *bp, *next;
1279     KVMState *s = current_env->kvm_state;
1280     CPUState *env;
1281
1282     QTAILQ_FOREACH_SAFE(bp, &s->kvm_sw_breakpoints, entry, next) {
1283         if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_env, bp) != 0) {
1284             /* Try harder to find a CPU that currently sees the breakpoint. */
1285             for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1286                 if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(env, bp) == 0) {
1287                     break;
1288                 }
1289             }
1290         }
1291     }
1292     kvm_arch_remove_all_hw_breakpoints();
1293
1294     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1295         kvm_update_guest_debug(env, 0);
1296     }
1297 }
1298
1299 #else /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
1300
1301 int kvm_update_guest_debug(CPUState *env, unsigned long reinject_trap)
1302 {
1303     return -EINVAL;
1304 }
1305
1306 int kvm_insert_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1307                           target_ulong len, int type)
1308 {
1309     return -EINVAL;
1310 }
1311
1312 int kvm_remove_breakpoint(CPUState *current_env, target_ulong addr,
1313                           target_ulong len, int type)
1314 {
1315     return -EINVAL;
1316 }
1317
1318 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUState *current_env)
1319 {
1320 }
1321 #endif /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
1322
1323 int kvm_set_signal_mask(CPUState *env, const sigset_t *sigset)
1324 {
1325     struct kvm_signal_mask *sigmask;
1326     int r;
1327
1328     if (!sigset) {
1329         return kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_SET_SIGNAL_MASK, NULL);
1330     }
1331
1332     sigmask = qemu_malloc(sizeof(*sigmask) + sizeof(*sigset));
1333
1334     sigmask->len = 8;
1335     memcpy(sigmask->sigset, sigset, sizeof(*sigset));
1336     r = kvm_vcpu_ioctl(env, KVM_SET_SIGNAL_MASK, sigmask);
1337     qemu_free(sigmask);
1338
1339     return r;
1340 }
1341
1342 int kvm_set_ioeventfd_mmio_long(int fd, uint32_t addr, uint32_t val, bool assign)
1343 {
1344 #ifdef KVM_IOEVENTFD
1345     int ret;
1346     struct kvm_ioeventfd iofd;
1347
1348     iofd.datamatch = val;
1349     iofd.addr = addr;
1350     iofd.len = 4;
1351     iofd.flags = KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH;
1352     iofd.fd = fd;
1353
1354     if (!kvm_enabled()) {
1355         return -ENOSYS;
1356     }
1357
1358     if (!assign) {
1359         iofd.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
1360     }
1361
1362     ret = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &iofd);
1363
1364     if (ret < 0) {
1365         return -errno;
1366     }
1367
1368     return 0;
1369 #else
1370     return -ENOSYS;
1371 #endif
1372 }
1373
1374 int kvm_set_ioeventfd_pio_word(int fd, uint16_t addr, uint16_t val, bool assign)
1375 {
1376 #ifdef KVM_IOEVENTFD
1377     struct kvm_ioeventfd kick = {
1378         .datamatch = val,
1379         .addr = addr,
1380         .len = 2,
1381         .flags = KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH | KVM_IOEVENTFD_FLAG_PIO,
1382         .fd = fd,
1383     };
1384     int r;
1385     if (!kvm_enabled()) {
1386         return -ENOSYS;
1387     }
1388     if (!assign) {
1389         kick.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
1390     }
1391     r = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &kick);
1392     if (r < 0) {
1393         return r;
1394     }
1395     return 0;
1396 #else
1397     return -ENOSYS;
1398 #endif
1399 }
1400
1401 int kvm_on_sigbus_vcpu(CPUState *env, int code, void *addr)
1402 {
1403     return kvm_arch_on_sigbus_vcpu(env, code, addr);
1404 }
1405
1406 int kvm_on_sigbus(int code, void *addr)
1407 {
1408     return kvm_arch_on_sigbus(code, addr);
1409 }