hw/intc/xics_kvm.c

   1 /*
   2  * QEMU PowerPC pSeries Logical Partition (aka sPAPR) hardware System Emulator
   3  *
   4  * PAPR Virtualized Interrupt System, aka ICS/ICP aka xics, in-kernel emulation
   5  *
   6  * Copyright (c) 2013 David Gibson, IBM Corporation.
   7  *
   8  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
   9  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
  10  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
  11  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
  12  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
  13  * furnished to do so, subject to the following conditions:
  14  *
  15  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  16  * all copies or substantial portions of the Software.
  17  *
  18  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  19  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  20  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
  21  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  22  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  23  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
  24  * THE SOFTWARE.
  25  *
  26  */
  27
  28 #include "qemu/osdep.h"
  29 #include "qapi/error.h"
  30 #include "hw/hw.h"
  31 #include "trace.h"
  32 #include "hw/ppc/spapr.h"
  33 #include "hw/ppc/xics.h"
  34 #include "kvm_ppc.h"
  35 #include "qemu/config-file.h"
  36 #include "qemu/error-report.h"
  37
  38 #include <sys/ioctl.h>
  39
  40 typedef struct KVMXICSState {
  41     XICSState parent_obj;
  42
  43     int kernel_xics_fd;
  44 } KVMXICSState;
  45
  46 /*
  47  * ICP-KVM
  48  */
  49 static void icp_get_kvm_state(ICPState *ss)
  50 {
  51     uint64_t state;
  52     struct kvm_one_reg reg = {
  53         .id = KVM_REG_PPC_ICP_STATE,
  54         .addr = (uintptr_t)&state,
  55     };
  56     int ret;
  57
  58     /* ICP for this CPU thread is not in use, exiting */
  59     if (!ss->cs) {
  60         return;
  61     }
  62
  63     ret = kvm_vcpu_ioctl(ss->cs, KVM_GET_ONE_REG, &reg);
  64     if (ret != 0) {
  65         error_report("Unable to retrieve KVM interrupt controller state"
  66                 " for CPU %ld: %s", kvm_arch_vcpu_id(ss->cs), strerror(errno));
  67         exit(1);
  68     }
  69
  70     ss->xirr = state >> KVM_REG_PPC_ICP_XISR_SHIFT;
  71     ss->mfrr = (state >> KVM_REG_PPC_ICP_MFRR_SHIFT)
  72         & KVM_REG_PPC_ICP_MFRR_MASK;
  73     ss->pending_priority = (state >> KVM_REG_PPC_ICP_PPRI_SHIFT)
  74         & KVM_REG_PPC_ICP_PPRI_MASK;
  75 }
  76
  77 static int icp_set_kvm_state(ICPState *ss, int version_id)
  78 {
  79     uint64_t state;
  80     struct kvm_one_reg reg = {
  81         .id = KVM_REG_PPC_ICP_STATE,
  82         .addr = (uintptr_t)&state,
  83     };
  84     int ret;
  85
  86     /* ICP for this CPU thread is not in use, exiting */
  87     if (!ss->cs) {
  88         return 0;
  89     }
  90
  91     state = ((uint64_t)ss->xirr << KVM_REG_PPC_ICP_XISR_SHIFT)
  92         | ((uint64_t)ss->mfrr << KVM_REG_PPC_ICP_MFRR_SHIFT)
  93         | ((uint64_t)ss->pending_priority << KVM_REG_PPC_ICP_PPRI_SHIFT);
  94
  95     ret = kvm_vcpu_ioctl(ss->cs, KVM_SET_ONE_REG, &reg);
  96     if (ret != 0) {
  97         error_report("Unable to restore KVM interrupt controller state (0x%"
  98                 PRIx64 ") for CPU %ld: %s", state, kvm_arch_vcpu_id(ss->cs),
  99                 strerror(errno));
 100         return ret;
 101     }
 102
 103     return 0;
 104 }
 105
 106 static void icp_kvm_reset(DeviceState *dev)
 107 {
 108     ICPState *icp = ICP(dev);
 109
 110     icp->xirr = 0;
 111     icp->pending_priority = 0xff;
 112     icp->mfrr = 0xff;
 113
 114     /* Make all outputs are deasserted */
 115     qemu_set_irq(icp->output, 0);
 116
 117     icp_set_kvm_state(icp, 1);
 118 }
 119
 120 static void icp_kvm_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
 121 {
 122     DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(klass);
 123     ICPStateClass *icpc = ICP_CLASS(klass);
 124
 125     dc->reset = icp_kvm_reset;
 126     icpc->pre_save = icp_get_kvm_state;
 127     icpc->post_load = icp_set_kvm_state;
 128 }
 129
 130 static const TypeInfo icp_kvm_info = {
 131     .name = TYPE_KVM_ICP,
 132     .parent = TYPE_ICP,
 133     .instance_size = sizeof(ICPState),
 134     .class_init = icp_kvm_class_init,
 135     .class_size = sizeof(ICPStateClass),
 136 };
 137
 138 /*
 139  * ICS-KVM
 140  */
 141 static void ics_get_kvm_state(ICSState *ics)
 142 {
 143     KVMXICSState *icpkvm = KVM_XICS(ics->icp);
 144     uint64_t state;
 145     struct kvm_device_attr attr = {
 146         .flags = 0,
 147         .group = KVM_DEV_XICS_GRP_SOURCES,
 148         .addr = (uint64_t)(uintptr_t)&state,
 149     };
 150     int i;
 151
 152     for (i = 0; i < ics->nr_irqs; i++) {
 153         ICSIRQState *irq = &ics->irqs[i];
 154         int ret;
 155
 156         attr.attr = i + ics->offset;
 157
 158         ret = ioctl(icpkvm->kernel_xics_fd, KVM_GET_DEVICE_ATTR, &attr);
 159         if (ret != 0) {
 160             error_report("Unable to retrieve KVM interrupt controller state"
 161                     " for IRQ %d: %s", i + ics->offset, strerror(errno));
 162             exit(1);
 163         }
 164
 165         irq->server = state & KVM_XICS_DESTINATION_MASK;
 166         irq->saved_priority = (state >> KVM_XICS_PRIORITY_SHIFT)
 167             & KVM_XICS_PRIORITY_MASK;
 168         /*
 169          * To be consistent with the software emulation in xics.c, we
 170          * split out the masked state + priority that we get from the
 171          * kernel into 'current priority' (0xff if masked) and
 172          * 'saved priority' (if masked, this is the priority the
 173          * interrupt had before it was masked).  Masking and unmasking
 174          * are done with the ibm,int-off and ibm,int-on RTAS calls.
 175          */
 176         if (state & KVM_XICS_MASKED) {
 177             irq->priority = 0xff;
 178         } else {
 179             irq->priority = irq->saved_priority;
 180         }
 181
 182         if (state & KVM_XICS_PENDING) {
 183             if (state & KVM_XICS_LEVEL_SENSITIVE) {
 184                 irq->status |= XICS_STATUS_ASSERTED;
 185             } else {
 186                 /*
 187                  * A pending edge-triggered interrupt (or MSI)
 188                  * must have been rejected previously when we
 189                  * first detected it and tried to deliver it,
 190                  * so mark it as pending and previously rejected
 191                  * for consistency with how xics.c works.
 192                  */
 193                 irq->status |= XICS_STATUS_MASKED_PENDING
 194                     | XICS_STATUS_REJECTED;
 195             }
 196         }
 197     }
 198 }
 199
 200 static int ics_set_kvm_state(ICSState *ics, int version_id)
 201 {
 202     KVMXICSState *icpkvm = KVM_XICS(ics->icp);
 203     uint64_t state;
 204     struct kvm_device_attr attr = {
 205         .flags = 0,
 206         .group = KVM_DEV_XICS_GRP_SOURCES,
 207         .addr = (uint64_t)(uintptr_t)&state,
 208     };
 209     int i;
 210
 211     for (i = 0; i < ics->nr_irqs; i++) {
 212         ICSIRQState *irq = &ics->irqs[i];
 213         int ret;
 214
 215         attr.attr = i + ics->offset;
 216
 217         state = irq->server;
 218         state |= (uint64_t)(irq->saved_priority & KVM_XICS_PRIORITY_MASK)
 219             << KVM_XICS_PRIORITY_SHIFT;
 220         if (irq->priority != irq->saved_priority) {
 221             assert(irq->priority == 0xff);
 222             state |= KVM_XICS_MASKED;
 223         }
 224
 225         if (ics->irqs[i].flags & XICS_FLAGS_IRQ_LSI) {
 226             state |= KVM_XICS_LEVEL_SENSITIVE;
 227             if (irq->status & XICS_STATUS_ASSERTED) {
 228                 state |= KVM_XICS_PENDING;
 229             }
 230         } else {
 231             if (irq->status & XICS_STATUS_MASKED_PENDING) {
 232                 state |= KVM_XICS_PENDING;
 233             }
 234         }
 235
 236         ret = ioctl(icpkvm->kernel_xics_fd, KVM_SET_DEVICE_ATTR, &attr);
 237         if (ret != 0) {
 238             error_report("Unable to restore KVM interrupt controller state"
 239                     " for IRQs %d: %s", i + ics->offset, strerror(errno));
 240             return ret;
 241         }
 242     }
 243
 244     return 0;
 245 }
 246
 247 static void ics_kvm_set_irq(void *opaque, int srcno, int val)
 248 {
 249     ICSState *ics = opaque;
 250     struct kvm_irq_level args;
 251     int rc;
 252
 253     args.irq = srcno + ics->offset;
 254     if (ics->irqs[srcno].flags & XICS_FLAGS_IRQ_MSI) {
 255         if (!val) {
 256             return;
 257         }
 258         args.level = KVM_INTERRUPT_SET;
 259     } else {
 260         args.level = val ? KVM_INTERRUPT_SET_LEVEL : KVM_INTERRUPT_UNSET;
 261     }
 262     rc = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IRQ_LINE, &args);
 263     if (rc < 0) {
 264         perror("kvm_irq_line");
 265     }
 266 }
 267
 268 static void ics_kvm_reset(DeviceState *dev)
 269 {
 270     ICSState *ics = ICS(dev);
 271     int i;
 272     uint8_t flags[ics->nr_irqs];
 273
 274     for (i = 0; i < ics->nr_irqs; i++) {
 275         flags[i] = ics->irqs[i].flags;
 276     }
 277
 278     memset(ics->irqs, 0, sizeof(ICSIRQState) * ics->nr_irqs);
 279
 280     for (i = 0; i < ics->nr_irqs; i++) {
 281         ics->irqs[i].priority = 0xff;
 282         ics->irqs[i].saved_priority = 0xff;
 283         ics->irqs[i].flags = flags[i];
 284     }
 285
 286     ics_set_kvm_state(ics, 1);
 287 }
 288
 289 static void ics_kvm_realize(DeviceState *dev, Error **errp)
 290 {
 291     ICSState *ics = ICS(dev);
 292
 293     if (!ics->nr_irqs) {
 294         error_setg(errp, "Number of interrupts needs to be greater 0");
 295         return;
 296     }
 297     ics->irqs = g_malloc0(ics->nr_irqs * sizeof(ICSIRQState));
 298     ics->qirqs = qemu_allocate_irqs(ics_kvm_set_irq, ics, ics->nr_irqs);
 299 }
 300
 301 static void ics_kvm_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
 302 {
 303     DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(klass);
 304     ICSStateClass *icsc = ICS_CLASS(klass);
 305
 306     dc->realize = ics_kvm_realize;
 307     dc->reset = ics_kvm_reset;
 308     icsc->pre_save = ics_get_kvm_state;
 309     icsc->post_load = ics_set_kvm_state;
 310 }
 311
 312 static const TypeInfo ics_kvm_info = {
 313     .name = TYPE_KVM_ICS,
 314     .parent = TYPE_ICS,
 315     .instance_size = sizeof(ICSState),
 316     .class_init = ics_kvm_class_init,
 317 };
 318
 319 /*
 320  * XICS-KVM
 321  */
 322 static void xics_kvm_cpu_setup(XICSState *icp, PowerPCCPU *cpu)
 323 {
 324     CPUState *cs;
 325     ICPState *ss;
 326     KVMXICSState *icpkvm = KVM_XICS(icp);
 327
 328     cs = CPU(cpu);
 329     ss = &icp->ss[cs->cpu_index];
 330
 331     assert(cs->cpu_index < icp->nr_servers);
 332     if (icpkvm->kernel_xics_fd == -1) {
 333         abort();
 334     }
 335
 336     /*
 337      * If we are reusing a parked vCPU fd corresponding to the CPU
 338      * which was hot-removed earlier we don't have to renable
 339      * KVM_CAP_IRQ_XICS capability again.
 340      */
 341     if (ss->cap_irq_xics_enabled) {
 342         return;
 343     }
 344
 345     if (icpkvm->kernel_xics_fd != -1) {
 346         int ret;
 347
 348         ss->cs = cs;
 349
 350         ret = kvm_vcpu_enable_cap(cs, KVM_CAP_IRQ_XICS, 0,
 351                                   icpkvm->kernel_xics_fd, kvm_arch_vcpu_id(cs));
 352         if (ret < 0) {
 353             error_report("Unable to connect CPU%ld to kernel XICS: %s",
 354                     kvm_arch_vcpu_id(cs), strerror(errno));
 355             exit(1);
 356         }
 357         ss->cap_irq_xics_enabled = true;
 358     }
 359 }
 360
 361 static void xics_kvm_set_nr_irqs(XICSState *icp, uint32_t nr_irqs, Error **errp)
 362 {
 363     icp->nr_irqs = icp->ics->nr_irqs = nr_irqs;
 364 }
 365
 366 static void xics_kvm_set_nr_servers(XICSState *icp, uint32_t nr_servers,
 367                                     Error **errp)
 368 {
 369     int i;
 370
 371     icp->nr_servers = nr_servers;
 372
 373     icp->ss = g_malloc0(icp->nr_servers*sizeof(ICPState));
 374     for (i = 0; i < icp->nr_servers; i++) {
 375         char buffer[32];
 376         object_initialize(&icp->ss[i], sizeof(icp->ss[i]), TYPE_KVM_ICP);
 377         snprintf(buffer, sizeof(buffer), "icp[%d]", i);
 378         object_property_add_child(OBJECT(icp), buffer, OBJECT(&icp->ss[i]),
 379                                   errp);
 380     }
 381 }
 382
 383 static void rtas_dummy(PowerPCCPU *cpu, sPAPRMachineState *spapr,
 384                        uint32_t token,
 385                        uint32_t nargs, target_ulong args,
 386                        uint32_t nret, target_ulong rets)
 387 {
 388     error_report("pseries: %s must never be called for in-kernel XICS",
 389                  __func__);
 390 }
 391
 392 static void xics_kvm_realize(DeviceState *dev, Error **errp)
 393 {
 394     KVMXICSState *icpkvm = KVM_XICS(dev);
 395     XICSState *icp = XICS_COMMON(dev);
 396     int i, rc;
 397     Error *error = NULL;
 398     struct kvm_create_device xics_create_device = {
 399         .type = KVM_DEV_TYPE_XICS,
 400         .flags = 0,
 401     };
 402
 403     if (!kvm_enabled() || !kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_IRQ_XICS)) {
 404         error_setg(errp,
 405                    "KVM and IRQ_XICS capability must be present for in-kernel XICS");
 406         goto fail;
 407     }
 408
 409     spapr_rtas_register(RTAS_IBM_SET_XIVE, "ibm,set-xive", rtas_dummy);
 410     spapr_rtas_register(RTAS_IBM_GET_XIVE, "ibm,get-xive", rtas_dummy);
 411     spapr_rtas_register(RTAS_IBM_INT_OFF, "ibm,int-off", rtas_dummy);
 412     spapr_rtas_register(RTAS_IBM_INT_ON, "ibm,int-on", rtas_dummy);
 413
 414     rc = kvmppc_define_rtas_kernel_token(RTAS_IBM_SET_XIVE, "ibm,set-xive");
 415     if (rc < 0) {
 416         error_setg(errp, "kvmppc_define_rtas_kernel_token: ibm,set-xive");
 417         goto fail;
 418     }
 419
 420     rc = kvmppc_define_rtas_kernel_token(RTAS_IBM_GET_XIVE, "ibm,get-xive");
 421     if (rc < 0) {
 422         error_setg(errp, "kvmppc_define_rtas_kernel_token: ibm,get-xive");
 423         goto fail;
 424     }
 425
 426     rc = kvmppc_define_rtas_kernel_token(RTAS_IBM_INT_ON, "ibm,int-on");
 427     if (rc < 0) {
 428         error_setg(errp, "kvmppc_define_rtas_kernel_token: ibm,int-on");
 429         goto fail;
 430     }
 431
 432     rc = kvmppc_define_rtas_kernel_token(RTAS_IBM_INT_OFF, "ibm,int-off");
 433     if (rc < 0) {
 434         error_setg(errp, "kvmppc_define_rtas_kernel_token: ibm,int-off");
 435         goto fail;
 436     }
 437
 438     /* Create the kernel ICP */
 439     rc = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_CREATE_DEVICE, &xics_create_device);
 440     if (rc < 0) {
 441         error_setg_errno(errp, -rc, "Error on KVM_CREATE_DEVICE for XICS");
 442         goto fail;
 443     }
 444
 445     icpkvm->kernel_xics_fd = xics_create_device.fd;
 446
 447     object_property_set_bool(OBJECT(icp->ics), true, "realized", &error);
 448     if (error) {
 449         error_propagate(errp, error);
 450         goto fail;
 451     }
 452
 453     assert(icp->nr_servers);
 454     for (i = 0; i < icp->nr_servers; i++) {
 455         object_property_set_bool(OBJECT(&icp->ss[i]), true, "realized", &error);
 456         if (error) {
 457             error_propagate(errp, error);
 458             goto fail;
 459         }
 460     }
 461
 462     kvm_kernel_irqchip = true;
 463     kvm_msi_via_irqfd_allowed = true;
 464     kvm_gsi_direct_mapping = true;
 465
 466     return;
 467
 468 fail:
 469     kvmppc_define_rtas_kernel_token(0, "ibm,set-xive");
 470     kvmppc_define_rtas_kernel_token(0, "ibm,get-xive");
 471     kvmppc_define_rtas_kernel_token(0, "ibm,int-on");
 472     kvmppc_define_rtas_kernel_token(0, "ibm,int-off");
 473 }
 474
 475 static void xics_kvm_initfn(Object *obj)
 476 {
 477     XICSState *xics = XICS_COMMON(obj);
 478
 479     xics->ics = ICS(object_new(TYPE_KVM_ICS));
 480     object_property_add_child(obj, "ics", OBJECT(xics->ics), NULL);
 481     xics->ics->icp = xics;
 482 }
 483
 484 static void xics_kvm_class_init(ObjectClass *oc, void *data)
 485 {
 486     DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(oc);
 487     XICSStateClass *xsc = XICS_COMMON_CLASS(oc);
 488
 489     dc->realize = xics_kvm_realize;
 490     xsc->cpu_setup = xics_kvm_cpu_setup;
 491     xsc->set_nr_irqs = xics_kvm_set_nr_irqs;
 492     xsc->set_nr_servers = xics_kvm_set_nr_servers;
 493 }
 494
 495 static const TypeInfo xics_kvm_info = {
 496     .name          = TYPE_KVM_XICS,
 497     .parent        = TYPE_XICS_COMMON,
 498     .instance_size = sizeof(KVMXICSState),
 499     .class_init    = xics_kvm_class_init,
 500     .instance_init = xics_kvm_initfn,
 501 };
 502
 503 static void xics_kvm_register_types(void)
 504 {
 505     type_register_static(&xics_kvm_info);
 506     type_register_static(&ics_kvm_info);
 507     type_register_static(&icp_kvm_info);
 508 }
 509
 510 type_init(xics_kvm_register_types)