KVM: Maintain back mapping from irqchip/pin to gsi
[linux-2.6.git] / include / linux / kvm_host.h
1 #ifndef __KVM_HOST_H
2 #define __KVM_HOST_H
3
4 /*
5  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2.  See
6  * the COPYING file in the top-level directory.
7  */
8
9 #include <linux/types.h>
10 #include <linux/hardirq.h>
11 #include <linux/list.h>
12 #include <linux/mutex.h>
13 #include <linux/spinlock.h>
14 #include <linux/signal.h>
15 #include <linux/sched.h>
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/preempt.h>
18 #include <linux/msi.h>
19 #include <asm/signal.h>
20
21 #include <linux/kvm.h>
22 #include <linux/kvm_para.h>
23
24 #include <linux/kvm_types.h>
25
26 #include <asm/kvm_host.h>
27
28 /*
29  * vcpu->requests bit members
30  */
31 #define KVM_REQ_TLB_FLUSH          0
32 #define KVM_REQ_MIGRATE_TIMER      1
33 #define KVM_REQ_REPORT_TPR_ACCESS  2
34 #define KVM_REQ_MMU_RELOAD         3
35 #define KVM_REQ_TRIPLE_FAULT       4
36 #define KVM_REQ_PENDING_TIMER      5
37 #define KVM_REQ_UNHALT             6
38 #define KVM_REQ_MMU_SYNC           7
39 #define KVM_REQ_KVMCLOCK_UPDATE    8
40 #define KVM_REQ_KICK               9
41
42 #define KVM_USERSPACE_IRQ_SOURCE_ID     0
43
44 struct kvm;
45 struct kvm_vcpu;
46 extern struct kmem_cache *kvm_vcpu_cache;
47
48 /*
49  * It would be nice to use something smarter than a linear search, TBD...
50  * Thankfully we dont expect many devices to register (famous last words :),
51  * so until then it will suffice.  At least its abstracted so we can change
52  * in one place.
53  */
54 struct kvm_io_bus {
55         int                   dev_count;
56 #define NR_IOBUS_DEVS 6
57         struct kvm_io_device *devs[NR_IOBUS_DEVS];
58 };
59
60 void kvm_io_bus_init(struct kvm_io_bus *bus);
61 void kvm_io_bus_destroy(struct kvm_io_bus *bus);
62 int kvm_io_bus_write(struct kvm_io_bus *bus, gpa_t addr, int len,
63                      const void *val);
64 int kvm_io_bus_read(struct kvm_io_bus *bus, gpa_t addr, int len,
65                     void *val);
66 int __kvm_io_bus_register_dev(struct kvm_io_bus *bus,
67                                struct kvm_io_device *dev);
68 int kvm_io_bus_register_dev(struct kvm *kvm, struct kvm_io_bus *bus,
69                             struct kvm_io_device *dev);
70 void __kvm_io_bus_unregister_dev(struct kvm_io_bus *bus,
71                                  struct kvm_io_device *dev);
72 void kvm_io_bus_unregister_dev(struct kvm *kvm, struct kvm_io_bus *bus,
73                                struct kvm_io_device *dev);
74
75 struct kvm_vcpu {
76         struct kvm *kvm;
77 #ifdef CONFIG_PREEMPT_NOTIFIERS
78         struct preempt_notifier preempt_notifier;
79 #endif
80         int vcpu_id;
81         struct mutex mutex;
82         int   cpu;
83         struct kvm_run *run;
84         unsigned long requests;
85         unsigned long guest_debug;
86         int fpu_active;
87         int guest_fpu_loaded;
88         wait_queue_head_t wq;
89         int sigset_active;
90         sigset_t sigset;
91         struct kvm_vcpu_stat stat;
92
93 #ifdef CONFIG_HAS_IOMEM
94         int mmio_needed;
95         int mmio_read_completed;
96         int mmio_is_write;
97         int mmio_size;
98         unsigned char mmio_data[8];
99         gpa_t mmio_phys_addr;
100 #endif
101
102         struct kvm_vcpu_arch arch;
103 };
104
105 struct kvm_memory_slot {
106         gfn_t base_gfn;
107         unsigned long npages;
108         unsigned long flags;
109         unsigned long *rmap;
110         unsigned long *dirty_bitmap;
111         struct {
112                 unsigned long rmap_pde;
113                 int write_count;
114         } *lpage_info[KVM_NR_PAGE_SIZES - 1];
115         unsigned long userspace_addr;
116         int user_alloc;
117 };
118
119 struct kvm_kernel_irq_routing_entry {
120         u32 gsi;
121         u32 type;
122         int (*set)(struct kvm_kernel_irq_routing_entry *e,
123                    struct kvm *kvm, int irq_source_id, int level);
124         union {
125                 struct {
126                         unsigned irqchip;
127                         unsigned pin;
128                 } irqchip;
129                 struct msi_msg msi;
130         };
131         struct hlist_node link;
132 };
133
134 #ifdef __KVM_HAVE_IOAPIC
135
136 struct kvm_irq_routing_table {
137         int chip[KVM_NR_IRQCHIPS][KVM_IOAPIC_NUM_PINS];
138         struct kvm_kernel_irq_routing_entry *rt_entries;
139         u32 nr_rt_entries;
140         /*
141          * Array indexed by gsi. Each entry contains list of irq chips
142          * the gsi is connected to.
143          */
144         struct hlist_head map[0];
145 };
146
147 #else
148
149 struct kvm_irq_routing_table {};
150
151 #endif
152
153 struct kvm {
154         spinlock_t mmu_lock;
155         spinlock_t requests_lock;
156         struct rw_semaphore slots_lock;
157         struct mm_struct *mm; /* userspace tied to this vm */
158         int nmemslots;
159         struct kvm_memory_slot memslots[KVM_MEMORY_SLOTS +
160                                         KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS];
161 #ifdef CONFIG_KVM_APIC_ARCHITECTURE
162         u32 bsp_vcpu_id;
163         struct kvm_vcpu *bsp_vcpu;
164 #endif
165         struct kvm_vcpu *vcpus[KVM_MAX_VCPUS];
166         atomic_t online_vcpus;
167         struct list_head vm_list;
168         struct mutex lock;
169         struct kvm_io_bus mmio_bus;
170         struct kvm_io_bus pio_bus;
171 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_EVENTFD
172         struct {
173                 spinlock_t        lock;
174                 struct list_head  items;
175         } irqfds;
176         struct list_head ioeventfds;
177 #endif
178         struct kvm_vm_stat stat;
179         struct kvm_arch arch;
180         atomic_t users_count;
181 #ifdef KVM_COALESCED_MMIO_PAGE_OFFSET
182         struct kvm_coalesced_mmio_dev *coalesced_mmio_dev;
183         struct kvm_coalesced_mmio_ring *coalesced_mmio_ring;
184 #endif
185
186         struct mutex irq_lock;
187 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQCHIP
188         struct kvm_irq_routing_table *irq_routing;
189         struct hlist_head mask_notifier_list;
190 #endif
191
192 #ifdef KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
193         struct mmu_notifier mmu_notifier;
194         unsigned long mmu_notifier_seq;
195         long mmu_notifier_count;
196 #endif
197 };
198
199 /* The guest did something we don't support. */
200 #define pr_unimpl(vcpu, fmt, ...)                                       \
201  do {                                                                   \
202         if (printk_ratelimit())                                         \
203                 printk(KERN_ERR "kvm: %i: cpu%i " fmt,                  \
204                        current->tgid, (vcpu)->vcpu_id , ## __VA_ARGS__); \
205  } while (0)
206
207 #define kvm_printf(kvm, fmt ...) printk(KERN_DEBUG fmt)
208 #define vcpu_printf(vcpu, fmt...) kvm_printf(vcpu->kvm, fmt)
209
210 static inline struct kvm_vcpu *kvm_get_vcpu(struct kvm *kvm, int i)
211 {
212         smp_rmb();
213         return kvm->vcpus[i];
214 }
215
216 #define kvm_for_each_vcpu(idx, vcpup, kvm) \
217         for (idx = 0, vcpup = kvm_get_vcpu(kvm, idx); \
218              idx < atomic_read(&kvm->online_vcpus) && vcpup; \
219              vcpup = kvm_get_vcpu(kvm, ++idx))
220
221 int kvm_vcpu_init(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm *kvm, unsigned id);
222 void kvm_vcpu_uninit(struct kvm_vcpu *vcpu);
223
224 void vcpu_load(struct kvm_vcpu *vcpu);
225 void vcpu_put(struct kvm_vcpu *vcpu);
226
227 int kvm_init(void *opaque, unsigned int vcpu_size,
228                   struct module *module);
229 void kvm_exit(void);
230
231 void kvm_get_kvm(struct kvm *kvm);
232 void kvm_put_kvm(struct kvm *kvm);
233
234 #define HPA_MSB ((sizeof(hpa_t) * 8) - 1)
235 #define HPA_ERR_MASK ((hpa_t)1 << HPA_MSB)
236 static inline int is_error_hpa(hpa_t hpa) { return hpa >> HPA_MSB; }
237 struct page *gva_to_page(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
238
239 extern struct page *bad_page;
240 extern pfn_t bad_pfn;
241
242 int is_error_page(struct page *page);
243 int is_error_pfn(pfn_t pfn);
244 int kvm_is_error_hva(unsigned long addr);
245 int kvm_set_memory_region(struct kvm *kvm,
246                           struct kvm_userspace_memory_region *mem,
247                           int user_alloc);
248 int __kvm_set_memory_region(struct kvm *kvm,
249                             struct kvm_userspace_memory_region *mem,
250                             int user_alloc);
251 int kvm_arch_set_memory_region(struct kvm *kvm,
252                                 struct kvm_userspace_memory_region *mem,
253                                 struct kvm_memory_slot old,
254                                 int user_alloc);
255 void kvm_disable_largepages(void);
256 void kvm_arch_flush_shadow(struct kvm *kvm);
257 gfn_t unalias_gfn(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
258 struct page *gfn_to_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
259 unsigned long gfn_to_hva(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
260 void kvm_release_page_clean(struct page *page);
261 void kvm_release_page_dirty(struct page *page);
262 void kvm_set_page_dirty(struct page *page);
263 void kvm_set_page_accessed(struct page *page);
264
265 pfn_t gfn_to_pfn(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
266 void kvm_release_pfn_dirty(pfn_t);
267 void kvm_release_pfn_clean(pfn_t pfn);
268 void kvm_set_pfn_dirty(pfn_t pfn);
269 void kvm_set_pfn_accessed(pfn_t pfn);
270 void kvm_get_pfn(pfn_t pfn);
271
272 int kvm_read_guest_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, void *data, int offset,
273                         int len);
274 int kvm_read_guest_atomic(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data,
275                           unsigned long len);
276 int kvm_read_guest(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data, unsigned long len);
277 int kvm_write_guest_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, const void *data,
278                          int offset, int len);
279 int kvm_write_guest(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, const void *data,
280                     unsigned long len);
281 int kvm_clear_guest_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, int offset, int len);
282 int kvm_clear_guest(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, unsigned long len);
283 struct kvm_memory_slot *gfn_to_memslot(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
284 int kvm_is_visible_gfn(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
285 void mark_page_dirty(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
286
287 void kvm_vcpu_block(struct kvm_vcpu *vcpu);
288 void kvm_resched(struct kvm_vcpu *vcpu);
289 void kvm_load_guest_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu);
290 void kvm_put_guest_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu);
291 void kvm_flush_remote_tlbs(struct kvm *kvm);
292 void kvm_reload_remote_mmus(struct kvm *kvm);
293
294 long kvm_arch_dev_ioctl(struct file *filp,
295                         unsigned int ioctl, unsigned long arg);
296 long kvm_arch_vcpu_ioctl(struct file *filp,
297                          unsigned int ioctl, unsigned long arg);
298
299 int kvm_dev_ioctl_check_extension(long ext);
300
301 int kvm_get_dirty_log(struct kvm *kvm,
302                         struct kvm_dirty_log *log, int *is_dirty);
303 int kvm_vm_ioctl_get_dirty_log(struct kvm *kvm,
304                                 struct kvm_dirty_log *log);
305
306 int kvm_vm_ioctl_set_memory_region(struct kvm *kvm,
307                                    struct
308                                    kvm_userspace_memory_region *mem,
309                                    int user_alloc);
310 long kvm_arch_vm_ioctl(struct file *filp,
311                        unsigned int ioctl, unsigned long arg);
312
313 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu);
314 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu);
315
316 int kvm_arch_vcpu_ioctl_translate(struct kvm_vcpu *vcpu,
317                                     struct kvm_translation *tr);
318
319 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs);
320 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs);
321 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
322                                   struct kvm_sregs *sregs);
323 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
324                                   struct kvm_sregs *sregs);
325 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_mpstate(struct kvm_vcpu *vcpu,
326                                     struct kvm_mp_state *mp_state);
327 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_mpstate(struct kvm_vcpu *vcpu,
328                                     struct kvm_mp_state *mp_state);
329 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug(struct kvm_vcpu *vcpu,
330                                         struct kvm_guest_debug *dbg);
331 int kvm_arch_vcpu_ioctl_run(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *kvm_run);
332
333 int kvm_arch_init(void *opaque);
334 void kvm_arch_exit(void);
335
336 int kvm_arch_vcpu_init(struct kvm_vcpu *vcpu);
337 void kvm_arch_vcpu_uninit(struct kvm_vcpu *vcpu);
338
339 void kvm_arch_vcpu_free(struct kvm_vcpu *vcpu);
340 void kvm_arch_vcpu_load(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu);
341 void kvm_arch_vcpu_put(struct kvm_vcpu *vcpu);
342 struct kvm_vcpu *kvm_arch_vcpu_create(struct kvm *kvm, unsigned int id);
343 int kvm_arch_vcpu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu);
344 void kvm_arch_vcpu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
345
346 int kvm_arch_vcpu_reset(struct kvm_vcpu *vcpu);
347 void kvm_arch_hardware_enable(void *garbage);
348 void kvm_arch_hardware_disable(void *garbage);
349 int kvm_arch_hardware_setup(void);
350 void kvm_arch_hardware_unsetup(void);
351 void kvm_arch_check_processor_compat(void *rtn);
352 int kvm_arch_vcpu_runnable(struct kvm_vcpu *vcpu);
353
354 void kvm_free_physmem(struct kvm *kvm);
355
356 struct  kvm *kvm_arch_create_vm(void);
357 void kvm_arch_destroy_vm(struct kvm *kvm);
358 void kvm_free_all_assigned_devices(struct kvm *kvm);
359 void kvm_arch_sync_events(struct kvm *kvm);
360
361 int kvm_cpu_has_pending_timer(struct kvm_vcpu *vcpu);
362 void kvm_vcpu_kick(struct kvm_vcpu *vcpu);
363
364 int kvm_is_mmio_pfn(pfn_t pfn);
365
366 struct kvm_irq_ack_notifier {
367         struct hlist_node link;
368         unsigned gsi;
369         void (*irq_acked)(struct kvm_irq_ack_notifier *kian);
370 };
371
372 #define KVM_ASSIGNED_MSIX_PENDING               0x1
373 struct kvm_guest_msix_entry {
374         u32 vector;
375         u16 entry;
376         u16 flags;
377 };
378
379 struct kvm_assigned_dev_kernel {
380         struct kvm_irq_ack_notifier ack_notifier;
381         struct work_struct interrupt_work;
382         struct list_head list;
383         int assigned_dev_id;
384         int host_busnr;
385         int host_devfn;
386         unsigned int entries_nr;
387         int host_irq;
388         bool host_irq_disabled;
389         struct msix_entry *host_msix_entries;
390         int guest_irq;
391         struct kvm_guest_msix_entry *guest_msix_entries;
392         unsigned long irq_requested_type;
393         int irq_source_id;
394         int flags;
395         struct pci_dev *dev;
396         struct kvm *kvm;
397         spinlock_t assigned_dev_lock;
398 };
399
400 struct kvm_irq_mask_notifier {
401         void (*func)(struct kvm_irq_mask_notifier *kimn, bool masked);
402         int irq;
403         struct hlist_node link;
404 };
405
406 void kvm_register_irq_mask_notifier(struct kvm *kvm, int irq,
407                                     struct kvm_irq_mask_notifier *kimn);
408 void kvm_unregister_irq_mask_notifier(struct kvm *kvm, int irq,
409                                       struct kvm_irq_mask_notifier *kimn);
410 void kvm_fire_mask_notifiers(struct kvm *kvm, int irq, bool mask);
411
412 #ifdef __KVM_HAVE_IOAPIC
413 void kvm_get_intr_delivery_bitmask(struct kvm_ioapic *ioapic,
414                                    union kvm_ioapic_redirect_entry *entry,
415                                    unsigned long *deliver_bitmask);
416 #endif
417 int kvm_set_irq(struct kvm *kvm, int irq_source_id, u32 irq, int level);
418 void kvm_notify_acked_irq(struct kvm *kvm, unsigned irqchip, unsigned pin);
419 void kvm_register_irq_ack_notifier(struct kvm *kvm,
420                                    struct kvm_irq_ack_notifier *kian);
421 void kvm_unregister_irq_ack_notifier(struct kvm *kvm,
422                                    struct kvm_irq_ack_notifier *kian);
423 int kvm_request_irq_source_id(struct kvm *kvm);
424 void kvm_free_irq_source_id(struct kvm *kvm, int irq_source_id);
425
426 /* For vcpu->arch.iommu_flags */
427 #define KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY       0x1
428
429 #ifdef CONFIG_IOMMU_API
430 int kvm_iommu_map_pages(struct kvm *kvm, gfn_t base_gfn,
431                         unsigned long npages);
432 int kvm_iommu_map_guest(struct kvm *kvm);
433 int kvm_iommu_unmap_guest(struct kvm *kvm);
434 int kvm_assign_device(struct kvm *kvm,
435                       struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev);
436 int kvm_deassign_device(struct kvm *kvm,
437                         struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev);
438 #else /* CONFIG_IOMMU_API */
439 static inline int kvm_iommu_map_pages(struct kvm *kvm,
440                                       gfn_t base_gfn,
441                                       unsigned long npages)
442 {
443         return 0;
444 }
445
446 static inline int kvm_iommu_map_guest(struct kvm *kvm)
447 {
448         return -ENODEV;
449 }
450
451 static inline int kvm_iommu_unmap_guest(struct kvm *kvm)
452 {
453         return 0;
454 }
455
456 static inline int kvm_assign_device(struct kvm *kvm,
457                 struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
458 {
459         return 0;
460 }
461
462 static inline int kvm_deassign_device(struct kvm *kvm,
463                 struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
464 {
465         return 0;
466 }
467 #endif /* CONFIG_IOMMU_API */
468
469 static inline void kvm_guest_enter(void)
470 {
471         account_system_vtime(current);
472         current->flags |= PF_VCPU;
473 }
474
475 static inline void kvm_guest_exit(void)
476 {
477         account_system_vtime(current);
478         current->flags &= ~PF_VCPU;
479 }
480
481 static inline int memslot_id(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
482 {
483         return slot - kvm->memslots;
484 }
485
486 static inline gpa_t gfn_to_gpa(gfn_t gfn)
487 {
488         return (gpa_t)gfn << PAGE_SHIFT;
489 }
490
491 static inline hpa_t pfn_to_hpa(pfn_t pfn)
492 {
493         return (hpa_t)pfn << PAGE_SHIFT;
494 }
495
496 static inline void kvm_migrate_timers(struct kvm_vcpu *vcpu)
497 {
498         set_bit(KVM_REQ_MIGRATE_TIMER, &vcpu->requests);
499 }
500
501 enum kvm_stat_kind {
502         KVM_STAT_VM,
503         KVM_STAT_VCPU,
504 };
505
506 struct kvm_stats_debugfs_item {
507         const char *name;
508         int offset;
509         enum kvm_stat_kind kind;
510         struct dentry *dentry;
511 };
512 extern struct kvm_stats_debugfs_item debugfs_entries[];
513 extern struct dentry *kvm_debugfs_dir;
514
515 #ifdef KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
516 static inline int mmu_notifier_retry(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long mmu_seq)
517 {
518         if (unlikely(vcpu->kvm->mmu_notifier_count))
519                 return 1;
520         /*
521          * Both reads happen under the mmu_lock and both values are
522          * modified under mmu_lock, so there's no need of smb_rmb()
523          * here in between, otherwise mmu_notifier_count should be
524          * read before mmu_notifier_seq, see
525          * mmu_notifier_invalidate_range_end write side.
526          */
527         if (vcpu->kvm->mmu_notifier_seq != mmu_seq)
528                 return 1;
529         return 0;
530 }
531 #endif
532
533 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQCHIP
534
535 #define KVM_MAX_IRQ_ROUTES 1024
536
537 int kvm_setup_default_irq_routing(struct kvm *kvm);
538 int kvm_set_irq_routing(struct kvm *kvm,
539                         const struct kvm_irq_routing_entry *entries,
540                         unsigned nr,
541                         unsigned flags);
542 void kvm_free_irq_routing(struct kvm *kvm);
543
544 #else
545
546 static inline void kvm_free_irq_routing(struct kvm *kvm) {}
547
548 #endif
549
550 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_EVENTFD
551
552 void kvm_eventfd_init(struct kvm *kvm);
553 int kvm_irqfd(struct kvm *kvm, int fd, int gsi, int flags);
554 void kvm_irqfd_release(struct kvm *kvm);
555 int kvm_ioeventfd(struct kvm *kvm, struct kvm_ioeventfd *args);
556
557 #else
558
559 static inline void kvm_eventfd_init(struct kvm *kvm) {}
560 static inline int kvm_irqfd(struct kvm *kvm, int fd, int gsi, int flags)
561 {
562         return -EINVAL;
563 }
564
565 static inline void kvm_irqfd_release(struct kvm *kvm) {}
566 static inline int kvm_ioeventfd(struct kvm *kvm, struct kvm_ioeventfd *args)
567 {
568         return -ENOSYS;
569 }
570
571 #endif /* CONFIG_HAVE_KVM_EVENTFD */
572
573 #ifdef CONFIG_KVM_APIC_ARCHITECTURE
574 static inline bool kvm_vcpu_is_bsp(struct kvm_vcpu *vcpu)
575 {
576         return vcpu->kvm->bsp_vcpu_id == vcpu->vcpu_id;
577 }
578 #endif
579 #endif