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   <aliguori@us.ibm.com>
   9  *  Glauber Costa     <gcosta@redhat.com>
  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/atomic.h"
  25 #include "qemu/option.h"
  26 #include "qemu/config-file.h"
  27 #include "sysemu/sysemu.h"
  28 #include "hw/hw.h"
  29 #include "hw/pci/msi.h"
  30 #include "exec/gdbstub.h"
  31 #include "sysemu/kvm.h"
  32 #include "qemu/bswap.h"
  33 #include "exec/memory.h"
  34 #include "exec/address-spaces.h"
  35 #include "qemu/event_notifier.h"
  36 #include "trace.h"
  37
  38 /* This check must be after config-host.h is included */
  39 #ifdef CONFIG_EVENTFD
  40 #include <sys/eventfd.h>
  41 #endif
  42
  43 #ifdef CONFIG_VALGRIND_H
  44 #include <valgrind/memcheck.h>
  45 #endif
  46
  47 /* KVM uses PAGE_SIZE in its definition of COALESCED_MMIO_MAX */
  48 #define PAGE_SIZE TARGET_PAGE_SIZE
  49
  50 //#define DEBUG_KVM
  51
  52 #ifdef DEBUG_KVM
  53 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  54     do { fprintf(stderr, fmt, ## __VA_ARGS__); } while (0)
  55 #else
  56 #define DPRINTF(fmt, ...) \
  57     do { } while (0)
  58 #endif
  59
  60 #define KVM_MSI_HASHTAB_SIZE    256
  61
  62 typedef struct KVMSlot
  63 {
  64     hwaddr start_addr;
  65     ram_addr_t memory_size;
  66     void *ram;
  67     int slot;
  68     int flags;
  69 } KVMSlot;
  70
  71 typedef struct kvm_dirty_log KVMDirtyLog;
  72
  73 struct KVMState
  74 {
  75     KVMSlot slots[32];
  76     int fd;
  77     int vmfd;
  78     int coalesced_mmio;
  79     struct kvm_coalesced_mmio_ring *coalesced_mmio_ring;
  80     bool coalesced_flush_in_progress;
  81     int broken_set_mem_region;
  82     int migration_log;
  83     int vcpu_events;
  84     int robust_singlestep;
  85     int debugregs;
  86 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
  87     struct kvm_sw_breakpoint_head kvm_sw_breakpoints;
  88 #endif
  89     int pit_state2;
  90     int xsave, xcrs;
  91     int many_ioeventfds;
  92     int intx_set_mask;
  93     /* The man page (and posix) say ioctl numbers are signed int, but
  94      * they're not.  Linux, glibc and *BSD all treat ioctl numbers as
  95      * unsigned, and treating them as signed here can break things */
  96     unsigned irq_set_ioctl;
  97 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
  98     struct kvm_irq_routing *irq_routes;
  99     int nr_allocated_irq_routes;
 100     uint32_t *used_gsi_bitmap;
 101     unsigned int gsi_count;
 102     QTAILQ_HEAD(msi_hashtab, KVMMSIRoute) msi_hashtab[KVM_MSI_HASHTAB_SIZE];
 103     bool direct_msi;
 104 #endif
 105 };
 106
 107 KVMState *kvm_state;
 108 bool kvm_kernel_irqchip;
 109 bool kvm_async_interrupts_allowed;
 110 bool kvm_halt_in_kernel_allowed;
 111 bool kvm_irqfds_allowed;
 112 bool kvm_msi_via_irqfd_allowed;
 113 bool kvm_gsi_routing_allowed;
 114 bool kvm_allowed;
 115 bool kvm_readonly_mem_allowed;
 116
 117 static const KVMCapabilityInfo kvm_required_capabilites[] = {
 118     KVM_CAP_INFO(USER_MEMORY),
 119     KVM_CAP_INFO(DESTROY_MEMORY_REGION_WORKS),
 120     KVM_CAP_LAST_INFO
 121 };
 122
 123 static KVMSlot *kvm_alloc_slot(KVMState *s)
 124 {
 125     int i;
 126
 127     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 128         if (s->slots[i].memory_size == 0) {
 129             return &s->slots[i];
 130         }
 131     }
 132
 133     fprintf(stderr, "%s: no free slot available\n", __func__);
 134     abort();
 135 }
 136
 137 static KVMSlot *kvm_lookup_matching_slot(KVMState *s,
 138                                          hwaddr start_addr,
 139                                          hwaddr end_addr)
 140 {
 141     int i;
 142
 143     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 144         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 145
 146         if (start_addr == mem->start_addr &&
 147             end_addr == mem->start_addr + mem->memory_size) {
 148             return mem;
 149         }
 150     }
 151
 152     return NULL;
 153 }
 154
 155 /*
 156  * Find overlapping slot with lowest start address
 157  */
 158 static KVMSlot *kvm_lookup_overlapping_slot(KVMState *s,
 159                                             hwaddr start_addr,
 160                                             hwaddr end_addr)
 161 {
 162     KVMSlot *found = NULL;
 163     int i;
 164
 165     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 166         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 167
 168         if (mem->memory_size == 0 ||
 169             (found && found->start_addr < mem->start_addr)) {
 170             continue;
 171         }
 172
 173         if (end_addr > mem->start_addr &&
 174             start_addr < mem->start_addr + mem->memory_size) {
 175             found = mem;
 176         }
 177     }
 178
 179     return found;
 180 }
 181
 182 int kvm_physical_memory_addr_from_host(KVMState *s, void *ram,
 183                                        hwaddr *phys_addr)
 184 {
 185     int i;
 186
 187     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 188         KVMSlot *mem = &s->slots[i];
 189
 190         if (ram >= mem->ram && ram < mem->ram + mem->memory_size) {
 191             *phys_addr = mem->start_addr + (ram - mem->ram);
 192             return 1;
 193         }
 194     }
 195
 196     return 0;
 197 }
 198
 199 static int kvm_set_user_memory_region(KVMState *s, KVMSlot *slot)
 200 {
 201     struct kvm_userspace_memory_region mem;
 202
 203     mem.slot = slot->slot;
 204     mem.guest_phys_addr = slot->start_addr;
 205     mem.userspace_addr = (unsigned long)slot->ram;
 206     mem.flags = slot->flags;
 207     if (s->migration_log) {
 208         mem.flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 209     }
 210
 211     if (slot->memory_size && mem.flags & KVM_MEM_READONLY) {
 212         /* Set the slot size to 0 before setting the slot to the desired
 213          * value. This is needed based on KVM commit 75d61fbc. */
 214         mem.memory_size = 0;
 215         kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &mem);
 216     }
 217     mem.memory_size = slot->memory_size;
 218     return kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_USER_MEMORY_REGION, &mem);
 219 }
 220
 221 static void kvm_reset_vcpu(void *opaque)
 222 {
 223     CPUState *cpu = opaque;
 224
 225     kvm_arch_reset_vcpu(cpu);
 226 }
 227
 228 int kvm_init_vcpu(CPUState *cpu)
 229 {
 230     KVMState *s = kvm_state;
 231     long mmap_size;
 232     int ret;
 233
 234     DPRINTF("kvm_init_vcpu\n");
 235
 236     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_CREATE_VCPU, (void *)kvm_arch_vcpu_id(cpu));
 237     if (ret < 0) {
 238         DPRINTF("kvm_create_vcpu failed\n");
 239         goto err;
 240     }
 241
 242     cpu->kvm_fd = ret;
 243     cpu->kvm_state = s;
 244     cpu->kvm_vcpu_dirty = true;
 245
 246     mmap_size = kvm_ioctl(s, KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE, 0);
 247     if (mmap_size < 0) {
 248         ret = mmap_size;
 249         DPRINTF("KVM_GET_VCPU_MMAP_SIZE failed\n");
 250         goto err;
 251     }
 252
 253     cpu->kvm_run = mmap(NULL, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 254                         cpu->kvm_fd, 0);
 255     if (cpu->kvm_run == MAP_FAILED) {
 256         ret = -errno;
 257         DPRINTF("mmap'ing vcpu state failed\n");
 258         goto err;
 259     }
 260
 261     if (s->coalesced_mmio && !s->coalesced_mmio_ring) {
 262         s->coalesced_mmio_ring =
 263             (void *)cpu->kvm_run + s->coalesced_mmio * PAGE_SIZE;
 264     }
 265
 266     ret = kvm_arch_init_vcpu(cpu);
 267     if (ret == 0) {
 268         qemu_register_reset(kvm_reset_vcpu, cpu);
 269         kvm_arch_reset_vcpu(cpu);
 270     }
 271 err:
 272     return ret;
 273 }
 274
 275 /*
 276  * dirty pages logging control
 277  */
 278
 279 static int kvm_mem_flags(KVMState *s, bool log_dirty, bool readonly)
 280 {
 281     int flags = 0;
 282     flags = log_dirty ? KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES : 0;
 283     if (readonly && kvm_readonly_mem_allowed) {
 284         flags |= KVM_MEM_READONLY;
 285     }
 286     return flags;
 287 }
 288
 289 static int kvm_slot_dirty_pages_log_change(KVMSlot *mem, bool log_dirty)
 290 {
 291     KVMState *s = kvm_state;
 292     int flags, mask = KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 293     int old_flags;
 294
 295     old_flags = mem->flags;
 296
 297     flags = (mem->flags & ~mask) | kvm_mem_flags(s, log_dirty, false);
 298     mem->flags = flags;
 299
 300     /* If nothing changed effectively, no need to issue ioctl */
 301     if (s->migration_log) {
 302         flags |= KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
 303     }
 304
 305     if (flags == old_flags) {
 306         return 0;
 307     }
 308
 309     return kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 310 }
 311
 312 static int kvm_dirty_pages_log_change(hwaddr phys_addr,
 313                                       ram_addr_t size, bool log_dirty)
 314 {
 315     KVMState *s = kvm_state;
 316     KVMSlot *mem = kvm_lookup_matching_slot(s, phys_addr, phys_addr + size);
 317
 318     if (mem == NULL)  {
 319         fprintf(stderr, "BUG: %s: invalid parameters " TARGET_FMT_plx "-"
 320                 TARGET_FMT_plx "\n", __func__, phys_addr,
 321                 (hwaddr)(phys_addr + size - 1));
 322         return -EINVAL;
 323     }
 324     return kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 325 }
 326
 327 static void kvm_log_start(MemoryListener *listener,
 328                           MemoryRegionSection *section)
 329 {
 330     int r;
 331
 332     r = kvm_dirty_pages_log_change(section->offset_within_address_space,
 333                                    int128_get64(section->size), true);
 334     if (r < 0) {
 335         abort();
 336     }
 337 }
 338
 339 static void kvm_log_stop(MemoryListener *listener,
 340                           MemoryRegionSection *section)
 341 {
 342     int r;
 343
 344     r = kvm_dirty_pages_log_change(section->offset_within_address_space,
 345                                    int128_get64(section->size), false);
 346     if (r < 0) {
 347         abort();
 348     }
 349 }
 350
 351 static int kvm_set_migration_log(int enable)
 352 {
 353     KVMState *s = kvm_state;
 354     KVMSlot *mem;
 355     int i, err;
 356
 357     s->migration_log = enable;
 358
 359     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
 360         mem = &s->slots[i];
 361
 362         if (!mem->memory_size) {
 363             continue;
 364         }
 365         if (!!(mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) == enable) {
 366             continue;
 367         }
 368         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 369         if (err) {
 370             return err;
 371         }
 372     }
 373     return 0;
 374 }
 375
 376 /* get kvm's dirty pages bitmap and update qemu's */
 377 static int kvm_get_dirty_pages_log_range(MemoryRegionSection *section,
 378                                          unsigned long *bitmap)
 379 {
 380     unsigned int i, j;
 381     unsigned long page_number, c;
 382     hwaddr addr, addr1;
 383     unsigned int pages = int128_get64(section->size) / getpagesize();
 384     unsigned int len = (pages + HOST_LONG_BITS - 1) / HOST_LONG_BITS;
 385     unsigned long hpratio = getpagesize() / TARGET_PAGE_SIZE;
 386
 387     /*
 388      * bitmap-traveling is faster than memory-traveling (for addr...)
 389      * especially when most of the memory is not dirty.
 390      */
 391     for (i = 0; i < len; i++) {
 392         if (bitmap[i] != 0) {
 393             c = leul_to_cpu(bitmap[i]);
 394             do {
 395                 j = ffsl(c) - 1;
 396                 c &= ~(1ul << j);
 397                 page_number = (i * HOST_LONG_BITS + j) * hpratio;
 398                 addr1 = page_number * TARGET_PAGE_SIZE;
 399                 addr = section->offset_within_region + addr1;
 400                 memory_region_set_dirty(section->mr, addr,
 401                                         TARGET_PAGE_SIZE * hpratio);
 402             } while (c != 0);
 403         }
 404     }
 405     return 0;
 406 }
 407
 408 #define ALIGN(x, y)  (((x)+(y)-1) & ~((y)-1))
 409
 410 /**
 411  * kvm_physical_sync_dirty_bitmap - Grab dirty bitmap from kernel space
 412  * This function updates qemu's dirty bitmap using
 413  * memory_region_set_dirty().  This means all bits are set
 414  * to dirty.
 415  *
 416  * @start_add: start of logged region.
 417  * @end_addr: end of logged region.
 418  */
 419 static int kvm_physical_sync_dirty_bitmap(MemoryRegionSection *section)
 420 {
 421     KVMState *s = kvm_state;
 422     unsigned long size, allocated_size = 0;
 423     KVMDirtyLog d;
 424     KVMSlot *mem;
 425     int ret = 0;
 426     hwaddr start_addr = section->offset_within_address_space;
 427     hwaddr end_addr = start_addr + int128_get64(section->size);
 428
 429     d.dirty_bitmap = NULL;
 430     while (start_addr < end_addr) {
 431         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, end_addr);
 432         if (mem == NULL) {
 433             break;
 434         }
 435
 436         /* XXX bad kernel interface alert
 437          * For dirty bitmap, kernel allocates array of size aligned to
 438          * bits-per-long.  But for case when the kernel is 64bits and
 439          * the userspace is 32bits, userspace can't align to the same
 440          * bits-per-long, since sizeof(long) is different between kernel
 441          * and user space.  This way, userspace will provide buffer which
 442          * may be 4 bytes less than the kernel will use, resulting in
 443          * userspace memory corruption (which is not detectable by valgrind
 444          * too, in most cases).
 445          * So for now, let's align to 64 instead of HOST_LONG_BITS here, in
 446          * a hope that sizeof(long) wont become >8 any time soon.
 447          */
 448         size = ALIGN(((mem->memory_size) >> TARGET_PAGE_BITS),
 449                      /*HOST_LONG_BITS*/ 64) / 8;
 450         if (!d.dirty_bitmap) {
 451             d.dirty_bitmap = g_malloc(size);
 452         } else if (size > allocated_size) {
 453             d.dirty_bitmap = g_realloc(d.dirty_bitmap, size);
 454         }
 455         allocated_size = size;
 456         memset(d.dirty_bitmap, 0, allocated_size);
 457
 458         d.slot = mem->slot;
 459
 460         if (kvm_vm_ioctl(s, KVM_GET_DIRTY_LOG, &d) == -1) {
 461             DPRINTF("ioctl failed %d\n", errno);
 462             ret = -1;
 463             break;
 464         }
 465
 466         kvm_get_dirty_pages_log_range(section, d.dirty_bitmap);
 467         start_addr = mem->start_addr + mem->memory_size;
 468     }
 469     g_free(d.dirty_bitmap);
 470
 471     return ret;
 472 }
 473
 474 static void kvm_coalesce_mmio_region(MemoryListener *listener,
 475                                      MemoryRegionSection *secion,
 476                                      hwaddr start, hwaddr size)
 477 {
 478     KVMState *s = kvm_state;
 479
 480     if (s->coalesced_mmio) {
 481         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 482
 483         zone.addr = start;
 484         zone.size = size;
 485         zone.pad = 0;
 486
 487         (void)kvm_vm_ioctl(s, KVM_REGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 488     }
 489 }
 490
 491 static void kvm_uncoalesce_mmio_region(MemoryListener *listener,
 492                                        MemoryRegionSection *secion,
 493                                        hwaddr start, hwaddr size)
 494 {
 495     KVMState *s = kvm_state;
 496
 497     if (s->coalesced_mmio) {
 498         struct kvm_coalesced_mmio_zone zone;
 499
 500         zone.addr = start;
 501         zone.size = size;
 502         zone.pad = 0;
 503
 504         (void)kvm_vm_ioctl(s, KVM_UNREGISTER_COALESCED_MMIO, &zone);
 505     }
 506 }
 507
 508 int kvm_check_extension(KVMState *s, unsigned int extension)
 509 {
 510     int ret;
 511
 512     ret = kvm_ioctl(s, KVM_CHECK_EXTENSION, extension);
 513     if (ret < 0) {
 514         ret = 0;
 515     }
 516
 517     return ret;
 518 }
 519
 520 static int kvm_set_ioeventfd_mmio(int fd, uint32_t addr, uint32_t val,
 521                                   bool assign, uint32_t size, bool datamatch)
 522 {
 523     int ret;
 524     struct kvm_ioeventfd iofd;
 525
 526     iofd.datamatch = datamatch ? val : 0;
 527     iofd.addr = addr;
 528     iofd.len = size;
 529     iofd.flags = 0;
 530     iofd.fd = fd;
 531
 532     if (!kvm_enabled()) {
 533         return -ENOSYS;
 534     }
 535
 536     if (datamatch) {
 537         iofd.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH;
 538     }
 539     if (!assign) {
 540         iofd.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
 541     }
 542
 543     ret = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &iofd);
 544
 545     if (ret < 0) {
 546         return -errno;
 547     }
 548
 549     return 0;
 550 }
 551
 552 static int kvm_set_ioeventfd_pio(int fd, uint16_t addr, uint16_t val,
 553                                  bool assign, uint32_t size, bool datamatch)
 554 {
 555     struct kvm_ioeventfd kick = {
 556         .datamatch = datamatch ? val : 0,
 557         .addr = addr,
 558         .flags = KVM_IOEVENTFD_FLAG_PIO,
 559         .len = size,
 560         .fd = fd,
 561     };
 562     int r;
 563     if (!kvm_enabled()) {
 564         return -ENOSYS;
 565     }
 566     if (datamatch) {
 567         kick.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH;
 568     }
 569     if (!assign) {
 570         kick.flags |= KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN;
 571     }
 572     r = kvm_vm_ioctl(kvm_state, KVM_IOEVENTFD, &kick);
 573     if (r < 0) {
 574         return r;
 575     }
 576     return 0;
 577 }
 578
 579
 580 static int kvm_check_many_ioeventfds(void)
 581 {
 582     /* Userspace can use ioeventfd for io notification.  This requires a host
 583      * that supports eventfd(2) and an I/O thread; since eventfd does not
 584      * support SIGIO it cannot interrupt the vcpu.
 585      *
 586      * Older kernels have a 6 device limit on the KVM io bus.  Find out so we
 587      * can avoid creating too many ioeventfds.
 588      */
 589 #if defined(CONFIG_EVENTFD)
 590     int ioeventfds[7];
 591     int i, ret = 0;
 592     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ioeventfds); i++) {
 593         ioeventfds[i] = eventfd(0, EFD_CLOEXEC);
 594         if (ioeventfds[i] < 0) {
 595             break;
 596         }
 597         ret = kvm_set_ioeventfd_pio(ioeventfds[i], 0, i, true, 2, true);
 598         if (ret < 0) {
 599             close(ioeventfds[i]);
 600             break;
 601         }
 602     }
 603
 604     /* Decide whether many devices are supported or not */
 605     ret = i == ARRAY_SIZE(ioeventfds);
 606
 607     while (i-- > 0) {
 608         kvm_set_ioeventfd_pio(ioeventfds[i], 0, i, false, 2, true);
 609         close(ioeventfds[i]);
 610     }
 611     return ret;
 612 #else
 613     return 0;
 614 #endif
 615 }
 616
 617 static const KVMCapabilityInfo *
 618 kvm_check_extension_list(KVMState *s, const KVMCapabilityInfo *list)
 619 {
 620     while (list->name) {
 621         if (!kvm_check_extension(s, list->value)) {
 622             return list;
 623         }
 624         list++;
 625     }
 626     return NULL;
 627 }
 628
 629 static void kvm_set_phys_mem(MemoryRegionSection *section, bool add)
 630 {
 631     KVMState *s = kvm_state;
 632     KVMSlot *mem, old;
 633     int err;
 634     MemoryRegion *mr = section->mr;
 635     bool log_dirty = memory_region_is_logging(mr);
 636     bool writeable = !mr->readonly && !mr->rom_device;
 637     bool readonly_flag = mr->readonly || memory_region_is_romd(mr);
 638     hwaddr start_addr = section->offset_within_address_space;
 639     ram_addr_t size = int128_get64(section->size);
 640     void *ram = NULL;
 641     unsigned delta;
 642
 643     /* kvm works in page size chunks, but the function may be called
 644        with sub-page size and unaligned start address. */
 645     delta = TARGET_PAGE_ALIGN(size) - size;
 646     if (delta > size) {
 647         return;
 648     }
 649     start_addr += delta;
 650     size -= delta;
 651     size &= TARGET_PAGE_MASK;
 652     if (!size || (start_addr & ~TARGET_PAGE_MASK)) {
 653         return;
 654     }
 655
 656     if (!memory_region_is_ram(mr)) {
 657         if (writeable || !kvm_readonly_mem_allowed) {
 658             return;
 659         } else if (!mr->romd_mode) {
 660             /* If the memory device is not in romd_mode, then we actually want
 661              * to remove the kvm memory slot so all accesses will trap. */
 662             add = false;
 663         }
 664     }
 665
 666     ram = memory_region_get_ram_ptr(mr) + section->offset_within_region + delta;
 667
 668     while (1) {
 669         mem = kvm_lookup_overlapping_slot(s, start_addr, start_addr + size);
 670         if (!mem) {
 671             break;
 672         }
 673
 674         if (add && start_addr >= mem->start_addr &&
 675             (start_addr + size <= mem->start_addr + mem->memory_size) &&
 676             (ram - start_addr == mem->ram - mem->start_addr)) {
 677             /* The new slot fits into the existing one and comes with
 678              * identical parameters - update flags and done. */
 679             kvm_slot_dirty_pages_log_change(mem, log_dirty);
 680             return;
 681         }
 682
 683         old = *mem;
 684
 685         if (mem->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES) {
 686             kvm_physical_sync_dirty_bitmap(section);
 687         }
 688
 689         /* unregister the overlapping slot */
 690         mem->memory_size = 0;
 691         err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 692         if (err) {
 693             fprintf(stderr, "%s: error unregistering overlapping slot: %s\n",
 694                     __func__, strerror(-err));
 695             abort();
 696         }
 697
 698         /* Workaround for older KVM versions: we can't join slots, even not by
 699          * unregistering the previous ones and then registering the larger
 700          * slot. We have to maintain the existing fragmentation. Sigh.
 701          *
 702          * This workaround assumes that the new slot starts at the same
 703          * address as the first existing one. If not or if some overlapping
 704          * slot comes around later, we will fail (not seen in practice so far)
 705          * - and actually require a recent KVM version. */
 706         if (s->broken_set_mem_region &&
 707             old.start_addr == start_addr && old.memory_size < size && add) {
 708             mem = kvm_alloc_slot(s);
 709             mem->memory_size = old.memory_size;
 710             mem->start_addr = old.start_addr;
 711             mem->ram = old.ram;
 712             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 713
 714             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 715             if (err) {
 716                 fprintf(stderr, "%s: error updating slot: %s\n", __func__,
 717                         strerror(-err));
 718                 abort();
 719             }
 720
 721             start_addr += old.memory_size;
 722             ram += old.memory_size;
 723             size -= old.memory_size;
 724             continue;
 725         }
 726
 727         /* register prefix slot */
 728         if (old.start_addr < start_addr) {
 729             mem = kvm_alloc_slot(s);
 730             mem->memory_size = start_addr - old.start_addr;
 731             mem->start_addr = old.start_addr;
 732             mem->ram = old.ram;
 733             mem->flags =  kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 734
 735             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 736             if (err) {
 737                 fprintf(stderr, "%s: error registering prefix slot: %s\n",
 738                         __func__, strerror(-err));
 739 #ifdef TARGET_PPC
 740                 fprintf(stderr, "%s: This is probably because your kernel's " \
 741                                 "PAGE_SIZE is too big. Please try to use 4k " \
 742                                 "PAGE_SIZE!\n", __func__);
 743 #endif
 744                 abort();
 745             }
 746         }
 747
 748         /* register suffix slot */
 749         if (old.start_addr + old.memory_size > start_addr + size) {
 750             ram_addr_t size_delta;
 751
 752             mem = kvm_alloc_slot(s);
 753             mem->start_addr = start_addr + size;
 754             size_delta = mem->start_addr - old.start_addr;
 755             mem->memory_size = old.memory_size - size_delta;
 756             mem->ram = old.ram + size_delta;
 757             mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 758
 759             err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 760             if (err) {
 761                 fprintf(stderr, "%s: error registering suffix slot: %s\n",
 762                         __func__, strerror(-err));
 763                 abort();
 764             }
 765         }
 766     }
 767
 768     /* in case the KVM bug workaround already "consumed" the new slot */
 769     if (!size) {
 770         return;
 771     }
 772     if (!add) {
 773         return;
 774     }
 775     mem = kvm_alloc_slot(s);
 776     mem->memory_size = size;
 777     mem->start_addr = start_addr;
 778     mem->ram = ram;
 779     mem->flags = kvm_mem_flags(s, log_dirty, readonly_flag);
 780
 781     err = kvm_set_user_memory_region(s, mem);
 782     if (err) {
 783         fprintf(stderr, "%s: error registering slot: %s\n", __func__,
 784                 strerror(-err));
 785         abort();
 786     }
 787 }
 788
 789 static void kvm_region_add(MemoryListener *listener,
 790                            MemoryRegionSection *section)
 791 {
 792     kvm_set_phys_mem(section, true);
 793 }
 794
 795 static void kvm_region_del(MemoryListener *listener,
 796                            MemoryRegionSection *section)
 797 {
 798     kvm_set_phys_mem(section, false);
 799 }
 800
 801 static void kvm_log_sync(MemoryListener *listener,
 802                          MemoryRegionSection *section)
 803 {
 804     int r;
 805
 806     r = kvm_physical_sync_dirty_bitmap(section);
 807     if (r < 0) {
 808         abort();
 809     }
 810 }
 811
 812 static void kvm_log_global_start(struct MemoryListener *listener)
 813 {
 814     int r;
 815
 816     r = kvm_set_migration_log(1);
 817     assert(r >= 0);
 818 }
 819
 820 static void kvm_log_global_stop(struct MemoryListener *listener)
 821 {
 822     int r;
 823
 824     r = kvm_set_migration_log(0);
 825     assert(r >= 0);
 826 }
 827
 828 static void kvm_mem_ioeventfd_add(MemoryListener *listener,
 829                                   MemoryRegionSection *section,
 830                                   bool match_data, uint64_t data,
 831                                   EventNotifier *e)
 832 {
 833     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 834     int r;
 835
 836     r = kvm_set_ioeventfd_mmio(fd, section->offset_within_address_space,
 837                                data, true, int128_get64(section->size),
 838                                match_data);
 839     if (r < 0) {
 840         fprintf(stderr, "%s: error adding ioeventfd: %s\n",
 841                 __func__, strerror(-r));
 842         abort();
 843     }
 844 }
 845
 846 static void kvm_mem_ioeventfd_del(MemoryListener *listener,
 847                                   MemoryRegionSection *section,
 848                                   bool match_data, uint64_t data,
 849                                   EventNotifier *e)
 850 {
 851     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 852     int r;
 853
 854     r = kvm_set_ioeventfd_mmio(fd, section->offset_within_address_space,
 855                                data, false, int128_get64(section->size),
 856                                match_data);
 857     if (r < 0) {
 858         abort();
 859     }
 860 }
 861
 862 static void kvm_io_ioeventfd_add(MemoryListener *listener,
 863                                  MemoryRegionSection *section,
 864                                  bool match_data, uint64_t data,
 865                                  EventNotifier *e)
 866 {
 867     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 868     int r;
 869
 870     r = kvm_set_ioeventfd_pio(fd, section->offset_within_address_space,
 871                               data, true, int128_get64(section->size),
 872                               match_data);
 873     if (r < 0) {
 874         fprintf(stderr, "%s: error adding ioeventfd: %s\n",
 875                 __func__, strerror(-r));
 876         abort();
 877     }
 878 }
 879
 880 static void kvm_io_ioeventfd_del(MemoryListener *listener,
 881                                  MemoryRegionSection *section,
 882                                  bool match_data, uint64_t data,
 883                                  EventNotifier *e)
 884
 885 {
 886     int fd = event_notifier_get_fd(e);
 887     int r;
 888
 889     r = kvm_set_ioeventfd_pio(fd, section->offset_within_address_space,
 890                               data, false, int128_get64(section->size),
 891                               match_data);
 892     if (r < 0) {
 893         abort();
 894     }
 895 }
 896
 897 static MemoryListener kvm_memory_listener = {
 898     .region_add = kvm_region_add,
 899     .region_del = kvm_region_del,
 900     .log_start = kvm_log_start,
 901     .log_stop = kvm_log_stop,
 902     .log_sync = kvm_log_sync,
 903     .log_global_start = kvm_log_global_start,
 904     .log_global_stop = kvm_log_global_stop,
 905     .eventfd_add = kvm_mem_ioeventfd_add,
 906     .eventfd_del = kvm_mem_ioeventfd_del,
 907     .coalesced_mmio_add = kvm_coalesce_mmio_region,
 908     .coalesced_mmio_del = kvm_uncoalesce_mmio_region,
 909     .priority = 10,
 910 };
 911
 912 static MemoryListener kvm_io_listener = {
 913     .eventfd_add = kvm_io_ioeventfd_add,
 914     .eventfd_del = kvm_io_ioeventfd_del,
 915     .priority = 10,
 916 };
 917
 918 static void kvm_handle_interrupt(CPUState *cpu, int mask)
 919 {
 920     cpu->interrupt_request |= mask;
 921
 922     if (!qemu_cpu_is_self(cpu)) {
 923         qemu_cpu_kick(cpu);
 924     }
 925 }
 926
 927 int kvm_set_irq(KVMState *s, int irq, int level)
 928 {
 929     struct kvm_irq_level event;
 930     int ret;
 931
 932     assert(kvm_async_interrupts_enabled());
 933
 934     event.level = level;
 935     event.irq = irq;
 936     ret = kvm_vm_ioctl(s, s->irq_set_ioctl, &event);
 937     if (ret < 0) {
 938         perror("kvm_set_irq");
 939         abort();
 940     }
 941
 942     return (s->irq_set_ioctl == KVM_IRQ_LINE) ? 1 : event.status;
 943 }
 944
 945 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
 946 typedef struct KVMMSIRoute {
 947     struct kvm_irq_routing_entry kroute;
 948     QTAILQ_ENTRY(KVMMSIRoute) entry;
 949 } KVMMSIRoute;
 950
 951 static void set_gsi(KVMState *s, unsigned int gsi)
 952 {
 953     s->used_gsi_bitmap[gsi / 32] |= 1U << (gsi % 32);
 954 }
 955
 956 static void clear_gsi(KVMState *s, unsigned int gsi)
 957 {
 958     s->used_gsi_bitmap[gsi / 32] &= ~(1U << (gsi % 32));
 959 }
 960
 961 void kvm_init_irq_routing(KVMState *s)
 962 {
 963     int gsi_count, i;
 964
 965     gsi_count = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_IRQ_ROUTING);
 966     if (gsi_count > 0) {
 967         unsigned int gsi_bits, i;
 968
 969         /* Round up so we can search ints using ffs */
 970         gsi_bits = ALIGN(gsi_count, 32);
 971         s->used_gsi_bitmap = g_malloc0(gsi_bits / 8);
 972         s->gsi_count = gsi_count;
 973
 974         /* Mark any over-allocated bits as already in use */
 975         for (i = gsi_count; i < gsi_bits; i++) {
 976             set_gsi(s, i);
 977         }
 978     }
 979
 980     s->irq_routes = g_malloc0(sizeof(*s->irq_routes));
 981     s->nr_allocated_irq_routes = 0;
 982
 983     if (!s->direct_msi) {
 984         for (i = 0; i < KVM_MSI_HASHTAB_SIZE; i++) {
 985             QTAILQ_INIT(&s->msi_hashtab[i]);
 986         }
 987     }
 988
 989     kvm_arch_init_irq_routing(s);
 990 }
 991
 992 void kvm_irqchip_commit_routes(KVMState *s)
 993 {
 994     int ret;
 995
 996     s->irq_routes->flags = 0;
 997     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_SET_GSI_ROUTING, s->irq_routes);
 998     assert(ret == 0);
 999 }
1000
1001 static void kvm_add_routing_entry(KVMState *s,
1002                                   struct kvm_irq_routing_entry *entry)
1003 {
1004     struct kvm_irq_routing_entry *new;
1005     int n, size;
1006
1007     if (s->irq_routes->nr == s->nr_allocated_irq_routes) {
1008         n = s->nr_allocated_irq_routes * 2;
1009         if (n < 64) {
1010             n = 64;
1011         }
1012         size = sizeof(struct kvm_irq_routing);
1013         size += n * sizeof(*new);
1014         s->irq_routes = g_realloc(s->irq_routes, size);
1015         s->nr_allocated_irq_routes = n;
1016     }
1017     n = s->irq_routes->nr++;
1018     new = &s->irq_routes->entries[n];
1019
1020     *new = *entry;
1021
1022     set_gsi(s, entry->gsi);
1023 }
1024
1025 static int kvm_update_routing_entry(KVMState *s,
1026                                     struct kvm_irq_routing_entry *new_entry)
1027 {
1028     struct kvm_irq_routing_entry *entry;
1029     int n;
1030
1031     for (n = 0; n < s->irq_routes->nr; n++) {
1032         entry = &s->irq_routes->entries[n];
1033         if (entry->gsi != new_entry->gsi) {
1034             continue;
1035         }
1036
1037         if(!memcmp(entry, new_entry, sizeof *entry)) {
1038             return 0;
1039         }
1040
1041         *entry = *new_entry;
1042
1043         kvm_irqchip_commit_routes(s);
1044
1045         return 0;
1046     }
1047
1048     return -ESRCH;
1049 }
1050
1051 void kvm_irqchip_add_irq_route(KVMState *s, int irq, int irqchip, int pin)
1052 {
1053     struct kvm_irq_routing_entry e = {};
1054
1055     assert(pin < s->gsi_count);
1056
1057     e.gsi = irq;
1058     e.type = KVM_IRQ_ROUTING_IRQCHIP;
1059     e.flags = 0;
1060     e.u.irqchip.irqchip = irqchip;
1061     e.u.irqchip.pin = pin;
1062     kvm_add_routing_entry(s, &e);
1063 }
1064
1065 void kvm_irqchip_release_virq(KVMState *s, int virq)
1066 {
1067     struct kvm_irq_routing_entry *e;
1068     int i;
1069
1070     for (i = 0; i < s->irq_routes->nr; i++) {
1071         e = &s->irq_routes->entries[i];
1072         if (e->gsi == virq) {
1073             s->irq_routes->nr--;
1074             *e = s->irq_routes->entries[s->irq_routes->nr];
1075         }
1076     }
1077     clear_gsi(s, virq);
1078 }
1079
1080 static unsigned int kvm_hash_msi(uint32_t data)
1081 {
1082     /* This is optimized for IA32 MSI layout. However, no other arch shall
1083      * repeat the mistake of not providing a direct MSI injection API. */
1084     return data & 0xff;
1085 }
1086
1087 static void kvm_flush_dynamic_msi_routes(KVMState *s)
1088 {
1089     KVMMSIRoute *route, *next;
1090     unsigned int hash;
1091
1092     for (hash = 0; hash < KVM_MSI_HASHTAB_SIZE; hash++) {
1093         QTAILQ_FOREACH_SAFE(route, &s->msi_hashtab[hash], entry, next) {
1094             kvm_irqchip_release_virq(s, route->kroute.gsi);
1095             QTAILQ_REMOVE(&s->msi_hashtab[hash], route, entry);
1096             g_free(route);
1097         }
1098     }
1099 }
1100
1101 static int kvm_irqchip_get_virq(KVMState *s)
1102 {
1103     uint32_t *word = s->used_gsi_bitmap;
1104     int max_words = ALIGN(s->gsi_count, 32) / 32;
1105     int i, bit;
1106     bool retry = true;
1107
1108 again:
1109     /* Return the lowest unused GSI in the bitmap */
1110     for (i = 0; i < max_words; i++) {
1111         bit = ffs(~word[i]);
1112         if (!bit) {
1113             continue;
1114         }
1115
1116         return bit - 1 + i * 32;
1117     }
1118     if (!s->direct_msi && retry) {
1119         retry = false;
1120         kvm_flush_dynamic_msi_routes(s);
1121         goto again;
1122     }
1123     return -ENOSPC;
1124
1125 }
1126
1127 static KVMMSIRoute *kvm_lookup_msi_route(KVMState *s, MSIMessage msg)
1128 {
1129     unsigned int hash = kvm_hash_msi(msg.data);
1130     KVMMSIRoute *route;
1131
1132     QTAILQ_FOREACH(route, &s->msi_hashtab[hash], entry) {
1133         if (route->kroute.u.msi.address_lo == (uint32_t)msg.address &&
1134             route->kroute.u.msi.address_hi == (msg.address >> 32) &&
1135             route->kroute.u.msi.data == le32_to_cpu(msg.data)) {
1136             return route;
1137         }
1138     }
1139     return NULL;
1140 }
1141
1142 int kvm_irqchip_send_msi(KVMState *s, MSIMessage msg)
1143 {
1144     struct kvm_msi msi;
1145     KVMMSIRoute *route;
1146
1147     if (s->direct_msi) {
1148         msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1149         msi.address_hi = msg.address >> 32;
1150         msi.data = le32_to_cpu(msg.data);
1151         msi.flags = 0;
1152         memset(msi.pad, 0, sizeof(msi.pad));
1153
1154         return kvm_vm_ioctl(s, KVM_SIGNAL_MSI, &msi);
1155     }
1156
1157     route = kvm_lookup_msi_route(s, msg);
1158     if (!route) {
1159         int virq;
1160
1161         virq = kvm_irqchip_get_virq(s);
1162         if (virq < 0) {
1163             return virq;
1164         }
1165
1166         route = g_malloc0(sizeof(KVMMSIRoute));
1167         route->kroute.gsi = virq;
1168         route->kroute.type = KVM_IRQ_ROUTING_MSI;
1169         route->kroute.flags = 0;
1170         route->kroute.u.msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1171         route->kroute.u.msi.address_hi = msg.address >> 32;
1172         route->kroute.u.msi.data = le32_to_cpu(msg.data);
1173
1174         kvm_add_routing_entry(s, &route->kroute);
1175         kvm_irqchip_commit_routes(s);
1176
1177         QTAILQ_INSERT_TAIL(&s->msi_hashtab[kvm_hash_msi(msg.data)], route,
1178                            entry);
1179     }
1180
1181     assert(route->kroute.type == KVM_IRQ_ROUTING_MSI);
1182
1183     return kvm_set_irq(s, route->kroute.gsi, 1);
1184 }
1185
1186 int kvm_irqchip_add_msi_route(KVMState *s, MSIMessage msg)
1187 {
1188     struct kvm_irq_routing_entry kroute = {};
1189     int virq;
1190
1191     if (!kvm_gsi_routing_enabled()) {
1192         return -ENOSYS;
1193     }
1194
1195     virq = kvm_irqchip_get_virq(s);
1196     if (virq < 0) {
1197         return virq;
1198     }
1199
1200     kroute.gsi = virq;
1201     kroute.type = KVM_IRQ_ROUTING_MSI;
1202     kroute.flags = 0;
1203     kroute.u.msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1204     kroute.u.msi.address_hi = msg.address >> 32;
1205     kroute.u.msi.data = le32_to_cpu(msg.data);
1206
1207     kvm_add_routing_entry(s, &kroute);
1208     kvm_irqchip_commit_routes(s);
1209
1210     return virq;
1211 }
1212
1213 int kvm_irqchip_update_msi_route(KVMState *s, int virq, MSIMessage msg)
1214 {
1215     struct kvm_irq_routing_entry kroute = {};
1216
1217     if (!kvm_irqchip_in_kernel()) {
1218         return -ENOSYS;
1219     }
1220
1221     kroute.gsi = virq;
1222     kroute.type = KVM_IRQ_ROUTING_MSI;
1223     kroute.flags = 0;
1224     kroute.u.msi.address_lo = (uint32_t)msg.address;
1225     kroute.u.msi.address_hi = msg.address >> 32;
1226     kroute.u.msi.data = le32_to_cpu(msg.data);
1227
1228     return kvm_update_routing_entry(s, &kroute);
1229 }
1230
1231 static int kvm_irqchip_assign_irqfd(KVMState *s, int fd, int virq, bool assign)
1232 {
1233     struct kvm_irqfd irqfd = {
1234         .fd = fd,
1235         .gsi = virq,
1236         .flags = assign ? 0 : KVM_IRQFD_FLAG_DEASSIGN,
1237     };
1238
1239     if (!kvm_irqfds_enabled()) {
1240         return -ENOSYS;
1241     }
1242
1243     return kvm_vm_ioctl(s, KVM_IRQFD, &irqfd);
1244 }
1245
1246 #else /* !KVM_CAP_IRQ_ROUTING */
1247
1248 void kvm_init_irq_routing(KVMState *s)
1249 {
1250 }
1251
1252 void kvm_irqchip_release_virq(KVMState *s, int virq)
1253 {
1254 }
1255
1256 int kvm_irqchip_send_msi(KVMState *s, MSIMessage msg)
1257 {
1258     abort();
1259 }
1260
1261 int kvm_irqchip_add_msi_route(KVMState *s, MSIMessage msg)
1262 {
1263     return -ENOSYS;
1264 }
1265
1266 static int kvm_irqchip_assign_irqfd(KVMState *s, int fd, int virq, bool assign)
1267 {
1268     abort();
1269 }
1270
1271 int kvm_irqchip_update_msi_route(KVMState *s, int virq, MSIMessage msg)
1272 {
1273     return -ENOSYS;
1274 }
1275 #endif /* !KVM_CAP_IRQ_ROUTING */
1276
1277 int kvm_irqchip_add_irqfd_notifier(KVMState *s, EventNotifier *n, int virq)
1278 {
1279     return kvm_irqchip_assign_irqfd(s, event_notifier_get_fd(n), virq, true);
1280 }
1281
1282 int kvm_irqchip_remove_irqfd_notifier(KVMState *s, EventNotifier *n, int virq)
1283 {
1284     return kvm_irqchip_assign_irqfd(s, event_notifier_get_fd(n), virq, false);
1285 }
1286
1287 static int kvm_irqchip_create(KVMState *s)
1288 {
1289     QemuOptsList *list = qemu_find_opts("machine");
1290     int ret;
1291
1292     if (QTAILQ_EMPTY(&list->head) ||
1293         !qemu_opt_get_bool(QTAILQ_FIRST(&list->head),
1294                            "kernel_irqchip", true) ||
1295         !kvm_check_extension(s, KVM_CAP_IRQCHIP)) {
1296         return 0;
1297     }
1298
1299     ret = kvm_vm_ioctl(s, KVM_CREATE_IRQCHIP);
1300     if (ret < 0) {
1301         fprintf(stderr, "Create kernel irqchip failed\n");
1302         return ret;
1303     }
1304
1305     kvm_kernel_irqchip = true;
1306     /* If we have an in-kernel IRQ chip then we must have asynchronous
1307      * interrupt delivery (though the reverse is not necessarily true)
1308      */
1309     kvm_async_interrupts_allowed = true;
1310     kvm_halt_in_kernel_allowed = true;
1311
1312     kvm_init_irq_routing(s);
1313
1314     return 0;
1315 }
1316
1317 static int kvm_max_vcpus(KVMState *s)
1318 {
1319     int ret;
1320
1321     /* Find number of supported CPUs using the recommended
1322      * procedure from the kernel API documentation to cope with
1323      * older kernels that may be missing capabilities.
1324      */
1325     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_MAX_VCPUS);
1326     if (ret) {
1327         return ret;
1328     }
1329     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_NR_VCPUS);
1330     if (ret) {
1331         return ret;
1332     }
1333
1334     return 4;
1335 }
1336
1337 int kvm_init(void)
1338 {
1339     static const char upgrade_note[] =
1340         "Please upgrade to at least kernel 2.6.29 or recent kvm-kmod\n"
1341         "(see http://sourceforge.net/projects/kvm).\n";
1342     KVMState *s;
1343     const KVMCapabilityInfo *missing_cap;
1344     int ret;
1345     int i;
1346     int max_vcpus;
1347
1348     s = g_malloc0(sizeof(KVMState));
1349
1350     /*
1351      * On systems where the kernel can support different base page
1352      * sizes, host page size may be different from TARGET_PAGE_SIZE,
1353      * even with KVM.  TARGET_PAGE_SIZE is assumed to be the minimum
1354      * page size for the system though.
1355      */
1356     assert(TARGET_PAGE_SIZE <= getpagesize());
1357
1358 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
1359     QTAILQ_INIT(&s->kvm_sw_breakpoints);
1360 #endif
1361     for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(s->slots); i++) {
1362         s->slots[i].slot = i;
1363     }
1364     s->vmfd = -1;
1365     s->fd = qemu_open("/dev/kvm", O_RDWR);
1366     if (s->fd == -1) {
1367         fprintf(stderr, "Could not access KVM kernel module: %m\n");
1368         ret = -errno;
1369         goto err;
1370     }
1371
1372     ret = kvm_ioctl(s, KVM_GET_API_VERSION, 0);
1373     if (ret < KVM_API_VERSION) {
1374         if (ret > 0) {
1375             ret = -EINVAL;
1376         }
1377         fprintf(stderr, "kvm version too old\n");
1378         goto err;
1379     }
1380
1381     if (ret > KVM_API_VERSION) {
1382         ret = -EINVAL;
1383         fprintf(stderr, "kvm version not supported\n");
1384         goto err;
1385     }
1386
1387     max_vcpus = kvm_max_vcpus(s);
1388     if (smp_cpus > max_vcpus) {
1389         ret = -EINVAL;
1390         fprintf(stderr, "Number of SMP cpus requested (%d) exceeds max cpus "
1391                 "supported by KVM (%d)\n", smp_cpus, max_vcpus);
1392         goto err;
1393     }
1394
1395     s->vmfd = kvm_ioctl(s, KVM_CREATE_VM, 0);
1396     if (s->vmfd < 0) {
1397 #ifdef TARGET_S390X
1398         fprintf(stderr, "Please add the 'switch_amode' kernel parameter to "
1399                         "your host kernel command line\n");
1400 #endif
1401         ret = s->vmfd;
1402         goto err;
1403     }
1404
1405     missing_cap = kvm_check_extension_list(s, kvm_required_capabilites);
1406     if (!missing_cap) {
1407         missing_cap =
1408             kvm_check_extension_list(s, kvm_arch_required_capabilities);
1409     }
1410     if (missing_cap) {
1411         ret = -EINVAL;
1412         fprintf(stderr, "kvm does not support %s\n%s",
1413                 missing_cap->name, upgrade_note);
1414         goto err;
1415     }
1416
1417     s->coalesced_mmio = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_COALESCED_MMIO);
1418
1419     s->broken_set_mem_region = 1;
1420     ret = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_JOIN_MEMORY_REGIONS_WORKS);
1421     if (ret > 0) {
1422         s->broken_set_mem_region = 0;
1423     }
1424
1425 #ifdef KVM_CAP_VCPU_EVENTS
1426     s->vcpu_events = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_VCPU_EVENTS);
1427 #endif
1428
1429     s->robust_singlestep =
1430         kvm_check_extension(s, KVM_CAP_X86_ROBUST_SINGLESTEP);
1431
1432 #ifdef KVM_CAP_DEBUGREGS
1433     s->debugregs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_DEBUGREGS);
1434 #endif
1435
1436 #ifdef KVM_CAP_XSAVE
1437     s->xsave = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XSAVE);
1438 #endif
1439
1440 #ifdef KVM_CAP_XCRS
1441     s->xcrs = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_XCRS);
1442 #endif
1443
1444 #ifdef KVM_CAP_PIT_STATE2
1445     s->pit_state2 = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_PIT_STATE2);
1446 #endif
1447
1448 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
1449     s->direct_msi = (kvm_check_extension(s, KVM_CAP_SIGNAL_MSI) > 0);
1450 #endif
1451
1452     s->intx_set_mask = kvm_check_extension(s, KVM_CAP_PCI_2_3);
1453
1454     s->irq_set_ioctl = KVM_IRQ_LINE;
1455     if (kvm_check_extension(s, KVM_CAP_IRQ_INJECT_STATUS)) {
1456         s->irq_set_ioctl = KVM_IRQ_LINE_STATUS;
1457     }
1458
1459 #ifdef KVM_CAP_READONLY_MEM
1460     kvm_readonly_mem_allowed =
1461         (kvm_check_extension(s, KVM_CAP_READONLY_MEM) > 0);
1462 #endif
1463
1464     ret = kvm_arch_init(s);
1465     if (ret < 0) {
1466         goto err;
1467     }
1468
1469     ret = kvm_irqchip_create(s);
1470     if (ret < 0) {
1471         goto err;
1472     }
1473
1474     kvm_state = s;
1475     memory_listener_register(&kvm_memory_listener, &address_space_memory);
1476     memory_listener_register(&kvm_io_listener, &address_space_io);
1477
1478     s->many_ioeventfds = kvm_check_many_ioeventfds();
1479
1480     cpu_interrupt_handler = kvm_handle_interrupt;
1481
1482     return 0;
1483
1484 err:
1485     if (s->vmfd >= 0) {
1486         close(s->vmfd);
1487     }
1488     if (s->fd != -1) {
1489         close(s->fd);
1490     }
1491     g_free(s);
1492
1493     return ret;
1494 }
1495
1496 static void kvm_handle_io(uint16_t port, void *data, int direction, int size,
1497                           uint32_t count)
1498 {
1499     int i;
1500     uint8_t *ptr = data;
1501
1502     for (i = 0; i < count; i++) {
1503         if (direction == KVM_EXIT_IO_IN) {
1504             switch (size) {
1505             case 1:
1506                 stb_p(ptr, cpu_inb(port));
1507                 break;
1508             case 2:
1509                 stw_p(ptr, cpu_inw(port));
1510                 break;
1511             case 4:
1512                 stl_p(ptr, cpu_inl(port));
1513                 break;
1514             }
1515         } else {
1516             switch (size) {
1517             case 1:
1518                 cpu_outb(port, ldub_p(ptr));
1519                 break;
1520             case 2:
1521                 cpu_outw(port, lduw_p(ptr));
1522                 break;
1523             case 4:
1524                 cpu_outl(port, ldl_p(ptr));
1525                 break;
1526             }
1527         }
1528
1529         ptr += size;
1530     }
1531 }
1532
1533 static int kvm_handle_internal_error(CPUState *cpu, struct kvm_run *run)
1534 {
1535     fprintf(stderr, "KVM internal error.");
1536     if (kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_INTERNAL_ERROR_DATA)) {
1537         int i;
1538
1539         fprintf(stderr, " Suberror: %d\n", run->internal.suberror);
1540         for (i = 0; i < run->internal.ndata; ++i) {
1541             fprintf(stderr, "extra data[%d]: %"PRIx64"\n",
1542                     i, (uint64_t)run->internal.data[i]);
1543         }
1544     } else {
1545         fprintf(stderr, "\n");
1546     }
1547     if (run->internal.suberror == KVM_INTERNAL_ERROR_EMULATION) {
1548         fprintf(stderr, "emulation failure\n");
1549         if (!kvm_arch_stop_on_emulation_error(cpu)) {
1550             cpu_dump_state(cpu, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
1551             return EXCP_INTERRUPT;
1552         }
1553     }
1554     /* FIXME: Should trigger a qmp message to let management know
1555      * something went wrong.
1556      */
1557     return -1;
1558 }
1559
1560 void kvm_flush_coalesced_mmio_buffer(void)
1561 {
1562     KVMState *s = kvm_state;
1563
1564     if (s->coalesced_flush_in_progress) {
1565         return;
1566     }
1567
1568     s->coalesced_flush_in_progress = true;
1569
1570     if (s->coalesced_mmio_ring) {
1571         struct kvm_coalesced_mmio_ring *ring = s->coalesced_mmio_ring;
1572         while (ring->first != ring->last) {
1573             struct kvm_coalesced_mmio *ent;
1574
1575             ent = &ring->coalesced_mmio[ring->first];
1576
1577             cpu_physical_memory_write(ent->phys_addr, ent->data, ent->len);
1578             smp_wmb();
1579             ring->first = (ring->first + 1) % KVM_COALESCED_MMIO_MAX;
1580         }
1581     }
1582
1583     s->coalesced_flush_in_progress = false;
1584 }
1585
1586 static void do_kvm_cpu_synchronize_state(void *arg)
1587 {
1588     CPUState *cpu = arg;
1589
1590     if (!cpu->kvm_vcpu_dirty) {
1591         kvm_arch_get_registers(cpu);
1592         cpu->kvm_vcpu_dirty = true;
1593     }
1594 }
1595
1596 void kvm_cpu_synchronize_state(CPUState *cpu)
1597 {
1598     if (!cpu->kvm_vcpu_dirty) {
1599         run_on_cpu(cpu, do_kvm_cpu_synchronize_state, cpu);
1600     }
1601 }
1602
1603 void kvm_cpu_synchronize_post_reset(CPUState *cpu)
1604 {
1605     kvm_arch_put_registers(cpu, KVM_PUT_RESET_STATE);
1606     cpu->kvm_vcpu_dirty = false;
1607 }
1608
1609 void kvm_cpu_synchronize_post_init(CPUState *cpu)
1610 {
1611     kvm_arch_put_registers(cpu, KVM_PUT_FULL_STATE);
1612     cpu->kvm_vcpu_dirty = false;
1613 }
1614
1615 int kvm_cpu_exec(CPUState *cpu)
1616 {
1617     struct kvm_run *run = cpu->kvm_run;
1618     int ret, run_ret;
1619
1620     DPRINTF("kvm_cpu_exec()\n");
1621
1622     if (kvm_arch_process_async_events(cpu)) {
1623         cpu->exit_request = 0;
1624         return EXCP_HLT;
1625     }
1626
1627     do {
1628         if (cpu->kvm_vcpu_dirty) {
1629             kvm_arch_put_registers(cpu, KVM_PUT_RUNTIME_STATE);
1630             cpu->kvm_vcpu_dirty = false;
1631         }
1632
1633         kvm_arch_pre_run(cpu, run);
1634         if (cpu->exit_request) {
1635             DPRINTF("interrupt exit requested\n");
1636             /*
1637              * KVM requires us to reenter the kernel after IO exits to complete
1638              * instruction emulation. This self-signal will ensure that we
1639              * leave ASAP again.
1640              */
1641             qemu_cpu_kick_self();
1642         }
1643         qemu_mutex_unlock_iothread();
1644
1645         run_ret = kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_RUN, 0);
1646
1647         qemu_mutex_lock_iothread();
1648         kvm_arch_post_run(cpu, run);
1649
1650         if (run_ret < 0) {
1651             if (run_ret == -EINTR || run_ret == -EAGAIN) {
1652                 DPRINTF("io window exit\n");
1653                 ret = EXCP_INTERRUPT;
1654                 break;
1655             }
1656             fprintf(stderr, "error: kvm run failed %s\n",
1657                     strerror(-run_ret));
1658             abort();
1659         }
1660
1661         trace_kvm_run_exit(cpu->cpu_index, run->exit_reason);
1662         switch (run->exit_reason) {
1663         case KVM_EXIT_IO:
1664             DPRINTF("handle_io\n");
1665             kvm_handle_io(run->io.port,
1666                           (uint8_t *)run + run->io.data_offset,
1667                           run->io.direction,
1668                           run->io.size,
1669                           run->io.count);
1670             ret = 0;
1671             break;
1672         case KVM_EXIT_MMIO:
1673             DPRINTF("handle_mmio\n");
1674             cpu_physical_memory_rw(run->mmio.phys_addr,
1675                                    run->mmio.data,
1676                                    run->mmio.len,
1677                                    run->mmio.is_write);
1678             ret = 0;
1679             break;
1680         case KVM_EXIT_IRQ_WINDOW_OPEN:
1681             DPRINTF("irq_window_open\n");
1682             ret = EXCP_INTERRUPT;
1683             break;
1684         case KVM_EXIT_SHUTDOWN:
1685             DPRINTF("shutdown\n");
1686             qemu_system_reset_request();
1687             ret = EXCP_INTERRUPT;
1688             break;
1689         case KVM_EXIT_UNKNOWN:
1690             fprintf(stderr, "KVM: unknown exit, hardware reason %" PRIx64 "\n",
1691                     (uint64_t)run->hw.hardware_exit_reason);
1692             ret = -1;
1693             break;
1694         case KVM_EXIT_INTERNAL_ERROR:
1695             ret = kvm_handle_internal_error(cpu, run);
1696             break;
1697         default:
1698             DPRINTF("kvm_arch_handle_exit\n");
1699             ret = kvm_arch_handle_exit(cpu, run);
1700             break;
1701         }
1702     } while (ret == 0);
1703
1704     if (ret < 0) {
1705         cpu_dump_state(cpu, stderr, fprintf, CPU_DUMP_CODE);
1706         vm_stop(RUN_STATE_INTERNAL_ERROR);
1707     }
1708
1709     cpu->exit_request = 0;
1710     return ret;
1711 }
1712
1713 int kvm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1714 {
1715     int ret;
1716     void *arg;
1717     va_list ap;
1718
1719     va_start(ap, type);
1720     arg = va_arg(ap, void *);
1721     va_end(ap);
1722
1723     trace_kvm_ioctl(type, arg);
1724     ret = ioctl(s->fd, type, arg);
1725     if (ret == -1) {
1726         ret = -errno;
1727     }
1728     return ret;
1729 }
1730
1731 int kvm_vm_ioctl(KVMState *s, int type, ...)
1732 {
1733     int ret;
1734     void *arg;
1735     va_list ap;
1736
1737     va_start(ap, type);
1738     arg = va_arg(ap, void *);
1739     va_end(ap);
1740
1741     trace_kvm_vm_ioctl(type, arg);
1742     ret = ioctl(s->vmfd, type, arg);
1743     if (ret == -1) {
1744         ret = -errno;
1745     }
1746     return ret;
1747 }
1748
1749 int kvm_vcpu_ioctl(CPUState *cpu, int type, ...)
1750 {
1751     int ret;
1752     void *arg;
1753     va_list ap;
1754
1755     va_start(ap, type);
1756     arg = va_arg(ap, void *);
1757     va_end(ap);
1758
1759     trace_kvm_vcpu_ioctl(cpu->cpu_index, type, arg);
1760     ret = ioctl(cpu->kvm_fd, type, arg);
1761     if (ret == -1) {
1762         ret = -errno;
1763     }
1764     return ret;
1765 }
1766
1767 int kvm_has_sync_mmu(void)
1768 {
1769     return kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_SYNC_MMU);
1770 }
1771
1772 int kvm_has_vcpu_events(void)
1773 {
1774     return kvm_state->vcpu_events;
1775 }
1776
1777 int kvm_has_robust_singlestep(void)
1778 {
1779     return kvm_state->robust_singlestep;
1780 }
1781
1782 int kvm_has_debugregs(void)
1783 {
1784     return kvm_state->debugregs;
1785 }
1786
1787 int kvm_has_xsave(void)
1788 {
1789     return kvm_state->xsave;
1790 }
1791
1792 int kvm_has_xcrs(void)
1793 {
1794     return kvm_state->xcrs;
1795 }
1796
1797 int kvm_has_pit_state2(void)
1798 {
1799     return kvm_state->pit_state2;
1800 }
1801
1802 int kvm_has_many_ioeventfds(void)
1803 {
1804     if (!kvm_enabled()) {
1805         return 0;
1806     }
1807     return kvm_state->many_ioeventfds;
1808 }
1809
1810 int kvm_has_gsi_routing(void)
1811 {
1812 #ifdef KVM_CAP_IRQ_ROUTING
1813     return kvm_check_extension(kvm_state, KVM_CAP_IRQ_ROUTING);
1814 #else
1815     return false;
1816 #endif
1817 }
1818
1819 int kvm_has_intx_set_mask(void)
1820 {
1821     return kvm_state->intx_set_mask;
1822 }
1823
1824 void *kvm_ram_alloc(ram_addr_t size)
1825 {
1826 #ifdef TARGET_S390X
1827     void *mem;
1828
1829     mem = kvm_arch_ram_alloc(size);
1830     if (mem) {
1831         return mem;
1832     }
1833 #endif
1834     return qemu_anon_ram_alloc(size);
1835 }
1836
1837 void kvm_setup_guest_memory(void *start, size_t size)
1838 {
1839 #ifdef CONFIG_VALGRIND_H
1840     VALGRIND_MAKE_MEM_DEFINED(start, size);
1841 #endif
1842     if (!kvm_has_sync_mmu()) {
1843         int ret = qemu_madvise(start, size, QEMU_MADV_DONTFORK);
1844
1845         if (ret) {
1846             perror("qemu_madvise");
1847             fprintf(stderr,
1848                     "Need MADV_DONTFORK in absence of synchronous KVM MMU\n");
1849             exit(1);
1850         }
1851     }
1852 }
1853
1854 #ifdef KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG
1855 struct kvm_sw_breakpoint *kvm_find_sw_breakpoint(CPUState *cpu,
1856                                                  target_ulong pc)
1857 {
1858     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1859
1860     QTAILQ_FOREACH(bp, &cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, entry) {
1861         if (bp->pc == pc) {
1862             return bp;
1863         }
1864     }
1865     return NULL;
1866 }
1867
1868 int kvm_sw_breakpoints_active(CPUState *cpu)
1869 {
1870     return !QTAILQ_EMPTY(&cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints);
1871 }
1872
1873 struct kvm_set_guest_debug_data {
1874     struct kvm_guest_debug dbg;
1875     CPUState *cpu;
1876     int err;
1877 };
1878
1879 static void kvm_invoke_set_guest_debug(void *data)
1880 {
1881     struct kvm_set_guest_debug_data *dbg_data = data;
1882
1883     dbg_data->err = kvm_vcpu_ioctl(dbg_data->cpu, KVM_SET_GUEST_DEBUG,
1884                                    &dbg_data->dbg);
1885 }
1886
1887 int kvm_update_guest_debug(CPUArchState *env, unsigned long reinject_trap)
1888 {
1889     CPUState *cpu = ENV_GET_CPU(env);
1890     struct kvm_set_guest_debug_data data;
1891
1892     data.dbg.control = reinject_trap;
1893
1894     if (env->singlestep_enabled) {
1895         data.dbg.control |= KVM_GUESTDBG_ENABLE | KVM_GUESTDBG_SINGLESTEP;
1896     }
1897     kvm_arch_update_guest_debug(cpu, &data.dbg);
1898     data.cpu = cpu;
1899
1900     run_on_cpu(cpu, kvm_invoke_set_guest_debug, &data);
1901     return data.err;
1902 }
1903
1904 int kvm_insert_breakpoint(CPUArchState *current_env, target_ulong addr,
1905                           target_ulong len, int type)
1906 {
1907     CPUState *current_cpu = ENV_GET_CPU(current_env);
1908     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1909     CPUArchState *env;
1910     int err;
1911
1912     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1913         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_cpu, addr);
1914         if (bp) {
1915             bp->use_count++;
1916             return 0;
1917         }
1918
1919         bp = g_malloc(sizeof(struct kvm_sw_breakpoint));
1920         if (!bp) {
1921             return -ENOMEM;
1922         }
1923
1924         bp->pc = addr;
1925         bp->use_count = 1;
1926         err = kvm_arch_insert_sw_breakpoint(current_cpu, bp);
1927         if (err) {
1928             g_free(bp);
1929             return err;
1930         }
1931
1932         QTAILQ_INSERT_HEAD(&current_cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints,
1933                           bp, entry);
1934     } else {
1935         err = kvm_arch_insert_hw_breakpoint(addr, len, type);
1936         if (err) {
1937             return err;
1938         }
1939     }
1940
1941     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1942         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1943         if (err) {
1944             return err;
1945         }
1946     }
1947     return 0;
1948 }
1949
1950 int kvm_remove_breakpoint(CPUArchState *current_env, target_ulong addr,
1951                           target_ulong len, int type)
1952 {
1953     CPUState *current_cpu = ENV_GET_CPU(current_env);
1954     struct kvm_sw_breakpoint *bp;
1955     CPUArchState *env;
1956     int err;
1957
1958     if (type == GDB_BREAKPOINT_SW) {
1959         bp = kvm_find_sw_breakpoint(current_cpu, addr);
1960         if (!bp) {
1961             return -ENOENT;
1962         }
1963
1964         if (bp->use_count > 1) {
1965             bp->use_count--;
1966             return 0;
1967         }
1968
1969         err = kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_cpu, bp);
1970         if (err) {
1971             return err;
1972         }
1973
1974         QTAILQ_REMOVE(&current_cpu->kvm_state->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
1975         g_free(bp);
1976     } else {
1977         err = kvm_arch_remove_hw_breakpoint(addr, len, type);
1978         if (err) {
1979             return err;
1980         }
1981     }
1982
1983     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
1984         err = kvm_update_guest_debug(env, 0);
1985         if (err) {
1986             return err;
1987         }
1988     }
1989     return 0;
1990 }
1991
1992 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUArchState *current_env)
1993 {
1994     CPUState *current_cpu = ENV_GET_CPU(current_env);
1995     struct kvm_sw_breakpoint *bp, *next;
1996     KVMState *s = current_cpu->kvm_state;
1997     CPUArchState *env;
1998     CPUState *cpu;
1999
2000     QTAILQ_FOREACH_SAFE(bp, &s->kvm_sw_breakpoints, entry, next) {
2001         if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(current_cpu, bp) != 0) {
2002             /* Try harder to find a CPU that currently sees the breakpoint. */
2003             for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
2004                 cpu = ENV_GET_CPU(env);
2005                 if (kvm_arch_remove_sw_breakpoint(cpu, bp) == 0) {
2006                     break;
2007                 }
2008             }
2009         }
2010         QTAILQ_REMOVE(&s->kvm_sw_breakpoints, bp, entry);
2011         g_free(bp);
2012     }
2013     kvm_arch_remove_all_hw_breakpoints();
2014
2015     for (env = first_cpu; env != NULL; env = env->next_cpu) {
2016         kvm_update_guest_debug(env, 0);
2017     }
2018 }
2019
2020 #else /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
2021
2022 int kvm_update_guest_debug(CPUArchState *env, unsigned long reinject_trap)
2023 {
2024     return -EINVAL;
2025 }
2026
2027 int kvm_insert_breakpoint(CPUArchState *current_env, target_ulong addr,
2028                           target_ulong len, int type)
2029 {
2030     return -EINVAL;
2031 }
2032
2033 int kvm_remove_breakpoint(CPUArchState *current_env, target_ulong addr,
2034                           target_ulong len, int type)
2035 {
2036     return -EINVAL;
2037 }
2038
2039 void kvm_remove_all_breakpoints(CPUArchState *current_env)
2040 {
2041 }
2042 #endif /* !KVM_CAP_SET_GUEST_DEBUG */
2043
2044 int kvm_set_signal_mask(CPUState *cpu, const sigset_t *sigset)
2045 {
2046     struct kvm_signal_mask *sigmask;
2047     int r;
2048
2049     if (!sigset) {
2050         return kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_SET_SIGNAL_MASK, NULL);
2051     }
2052
2053     sigmask = g_malloc(sizeof(*sigmask) + sizeof(*sigset));
2054
2055     sigmask->len = 8;
2056     memcpy(sigmask->sigset, sigset, sizeof(*sigset));
2057     r = kvm_vcpu_ioctl(cpu, KVM_SET_SIGNAL_MASK, sigmask);
2058     g_free(sigmask);
2059
2060     return r;
2061 }
2062 int kvm_on_sigbus_vcpu(CPUState *cpu, int code, void *addr)
2063 {
2064     return kvm_arch_on_sigbus_vcpu(cpu, code, addr);
2065 }
2066
2067 int kvm_on_sigbus(int code, void *addr)
2068 {
2069     return kvm_arch_on_sigbus(code, addr);
2070 }