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