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