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