virt/kvm/dirty_ring.c

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
   2 /*
   3  * KVM dirty ring implementation
   4  *
   5  * Copyright 2019 Red Hat, Inc.
   6  */
   7 #include <linux/kvm_host.h>
   8 #include <linux/kvm.h>
   9 #include <linux/vmalloc.h>
  10 #include <linux/kvm_dirty_ring.h>
  11 #include <trace/events/kvm.h>
  12 #include "mmu_lock.h"
  13
  14 int __weak kvm_cpu_dirty_log_size(void)
  15 {
  16         return 0;
  17 }
  18
  19 u32 kvm_dirty_ring_get_rsvd_entries(void)
  20 {
  21         return KVM_DIRTY_RING_RSVD_ENTRIES + kvm_cpu_dirty_log_size();
  22 }
  23
  24 static u32 kvm_dirty_ring_used(struct kvm_dirty_ring *ring)
  25 {
  26         return READ_ONCE(ring->dirty_index) - READ_ONCE(ring->reset_index);
  27 }
  28
  29 bool kvm_dirty_ring_soft_full(struct kvm_dirty_ring *ring)
  30 {
  31         return kvm_dirty_ring_used(ring) >= ring->soft_limit;
  32 }
  33
  34 static bool kvm_dirty_ring_full(struct kvm_dirty_ring *ring)
  35 {
  36         return kvm_dirty_ring_used(ring) >= ring->size;
  37 }
  38
  39 struct kvm_dirty_ring *kvm_dirty_ring_get(struct kvm *kvm)
  40 {
  41         struct kvm_vcpu *vcpu = kvm_get_running_vcpu();
  42
  43         WARN_ON_ONCE(vcpu->kvm != kvm);
  44
  45         return &vcpu->dirty_ring;
  46 }
  47
  48 static void kvm_reset_dirty_gfn(struct kvm *kvm, u32 slot, u64 offset, u64 mask)
  49 {
  50         struct kvm_memory_slot *memslot;
  51         int as_id, id;
  52
  53         as_id = slot >> 16;
  54         id = (u16)slot;
  55
  56         if (as_id >= KVM_ADDRESS_SPACE_NUM || id >= KVM_USER_MEM_SLOTS)
  57                 return;
  58
  59         memslot = id_to_memslot(__kvm_memslots(kvm, as_id), id);
  60
  61         if (!memslot || (offset + __fls(mask)) >= memslot->npages)
  62                 return;
  63
  64         KVM_MMU_LOCK(kvm);
  65         kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked(kvm, memslot, offset, mask);
  66         KVM_MMU_UNLOCK(kvm);
  67 }
  68
  69 int kvm_dirty_ring_alloc(struct kvm_dirty_ring *ring, int index, u32 size)
  70 {
  71         ring->dirty_gfns = vzalloc(size);
  72         if (!ring->dirty_gfns)
  73                 return -ENOMEM;
  74
  75         ring->size = size / sizeof(struct kvm_dirty_gfn);
  76         ring->soft_limit = ring->size - kvm_dirty_ring_get_rsvd_entries();
  77         ring->dirty_index = 0;
  78         ring->reset_index = 0;
  79         ring->index = index;
  80
  81         return 0;
  82 }
  83
  84 static inline void kvm_dirty_gfn_set_invalid(struct kvm_dirty_gfn *gfn)
  85 {
  86         gfn->flags = 0;
  87 }
  88
  89 static inline void kvm_dirty_gfn_set_dirtied(struct kvm_dirty_gfn *gfn)
  90 {
  91         gfn->flags = KVM_DIRTY_GFN_F_DIRTY;
  92 }
  93
  94 static inline bool kvm_dirty_gfn_harvested(struct kvm_dirty_gfn *gfn)
  95 {
  96         return gfn->flags & KVM_DIRTY_GFN_F_RESET;
  97 }
  98
  99 int kvm_dirty_ring_reset(struct kvm *kvm, struct kvm_dirty_ring *ring)
 100 {
 101         u32 cur_slot, next_slot;
 102         u64 cur_offset, next_offset;
 103         unsigned long mask;
 104         int count = 0;
 105         struct kvm_dirty_gfn *entry;
 106         bool first_round = true;
 107
 108         /* This is only needed to make compilers happy */
 109         cur_slot = cur_offset = mask = 0;
 110
 111         while (true) {
 112                 entry = &ring->dirty_gfns[ring->reset_index & (ring->size - 1)];
 113
 114                 if (!kvm_dirty_gfn_harvested(entry))
 115                         break;
 116
 117                 next_slot = READ_ONCE(entry->slot);
 118                 next_offset = READ_ONCE(entry->offset);
 119
 120                 /* Update the flags to reflect that this GFN is reset */
 121                 kvm_dirty_gfn_set_invalid(entry);
 122
 123                 ring->reset_index++;
 124                 count++;
 125                 /*
 126                  * Try to coalesce the reset operations when the guest is
 127                  * scanning pages in the same slot.
 128                  */
 129                 if (!first_round && next_slot == cur_slot) {
 130                         s64 delta = next_offset - cur_offset;
 131
 132                         if (delta >= 0 && delta < BITS_PER_LONG) {
 133                                 mask |= 1ull << delta;
 134                                 continue;
 135                         }
 136
 137                         /* Backwards visit, careful about overflows!  */
 138                         if (delta > -BITS_PER_LONG && delta < 0 &&
 139                             (mask << -delta >> -delta) == mask) {
 140                                 cur_offset = next_offset;
 141                                 mask = (mask << -delta) | 1;
 142                                 continue;
 143                         }
 144                 }
 145                 kvm_reset_dirty_gfn(kvm, cur_slot, cur_offset, mask);
 146                 cur_slot = next_slot;
 147                 cur_offset = next_offset;
 148                 mask = 1;
 149                 first_round = false;
 150         }
 151
 152         kvm_reset_dirty_gfn(kvm, cur_slot, cur_offset, mask);
 153
 154         trace_kvm_dirty_ring_reset(ring);
 155
 156         return count;
 157 }
 158
 159 void kvm_dirty_ring_push(struct kvm_dirty_ring *ring, u32 slot, u64 offset)
 160 {
 161         struct kvm_dirty_gfn *entry;
 162
 163         /* It should never get full */
 164         WARN_ON_ONCE(kvm_dirty_ring_full(ring));
 165
 166         entry = &ring->dirty_gfns[ring->dirty_index & (ring->size - 1)];
 167
 168         entry->slot = slot;
 169         entry->offset = offset;
 170         /*
 171          * Make sure the data is filled in before we publish this to
 172          * the userspace program.  There's no paired kernel-side reader.
 173          */
 174         smp_wmb();
 175         kvm_dirty_gfn_set_dirtied(entry);
 176         ring->dirty_index++;
 177         trace_kvm_dirty_ring_push(ring, slot, offset);
 178 }
 179
 180 struct page *kvm_dirty_ring_get_page(struct kvm_dirty_ring *ring, u32 offset)
 181 {
 182         return vmalloc_to_page((void *)ring->dirty_gfns + offset * PAGE_SIZE);
 183 }
 184
 185 void kvm_dirty_ring_free(struct kvm_dirty_ring *ring)
 186 {
 187         vfree(ring->dirty_gfns);
 188         ring->dirty_gfns = NULL;
 189 }