KVM: introduce irq_lock, use it to protect ioapic
[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/marker.h>
19 #include <linux/msi.h>
20 #include <asm/signal.h>
21
22 #include <linux/kvm.h>
23 #include <linux/kvm_para.h>
24
25 #include <linux/kvm_types.h>
26
27 #include <asm/kvm_host.h>
28
29 /*
30  * vcpu->requests bit members
31  */
32 #define KVM_REQ_TLB_FLUSH          0
33 #define KVM_REQ_MIGRATE_TIMER      1
34 #define KVM_REQ_REPORT_TPR_ACCESS  2
35 #define KVM_REQ_MMU_RELOAD         3
36 #define KVM_REQ_TRIPLE_FAULT       4
37 #define KVM_REQ_PENDING_TIMER      5
38 #define KVM_REQ_UNHALT             6
39 #define KVM_REQ_MMU_SYNC           7
40 #define KVM_REQ_KVMCLOCK_UPDATE    8
41 #define KVM_REQ_KICK               9
42
43 #define KVM_USERSPACE_IRQ_SOURCE_ID     0
44
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 struct kvm_io_device *kvm_io_bus_find_dev(struct kvm_io_bus *bus,
63                                           gpa_t addr, int len, int is_write);
64 void kvm_io_bus_register_dev(struct kvm_io_bus *bus,
65                              struct kvm_io_device *dev);
66
67 struct kvm_vcpu {
68         struct kvm *kvm;
69 #ifdef CONFIG_PREEMPT_NOTIFIERS
70         struct preempt_notifier preempt_notifier;
71 #endif
72         int vcpu_id;
73         struct mutex mutex;
74         int   cpu;
75         struct kvm_run *run;
76         unsigned long requests;
77         unsigned long guest_debug;
78         int fpu_active;
79         int guest_fpu_loaded;
80         wait_queue_head_t wq;
81         int sigset_active;
82         sigset_t sigset;
83         struct kvm_vcpu_stat stat;
84
85 #ifdef CONFIG_HAS_IOMEM
86         int mmio_needed;
87         int mmio_read_completed;
88         int mmio_is_write;
89         int mmio_size;
90         unsigned char mmio_data[8];
91         gpa_t mmio_phys_addr;
92 #endif
93
94         struct kvm_vcpu_arch arch;
95 };
96
97 struct kvm_memory_slot {
98         gfn_t base_gfn;
99         unsigned long npages;
100         unsigned long flags;
101         unsigned long *rmap;
102         unsigned long *dirty_bitmap;
103         struct {
104                 unsigned long rmap_pde;
105                 int write_count;
106         } *lpage_info;
107         unsigned long userspace_addr;
108         int user_alloc;
109 };
110
111 struct kvm_kernel_irq_routing_entry {
112         u32 gsi;
113         u32 type;
114         int (*set)(struct kvm_kernel_irq_routing_entry *e,
115                     struct kvm *kvm, int level);
116         union {
117                 struct {
118                         unsigned irqchip;
119                         unsigned pin;
120                 } irqchip;
121                 struct msi_msg msi;
122         };
123         struct list_head link;
124 };
125
126 struct kvm {
127         spinlock_t mmu_lock;
128         spinlock_t requests_lock;
129         struct rw_semaphore slots_lock;
130         struct mm_struct *mm; /* userspace tied to this vm */
131         int nmemslots;
132         struct kvm_memory_slot memslots[KVM_MEMORY_SLOTS +
133                                         KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS];
134         struct kvm_vcpu *vcpus[KVM_MAX_VCPUS];
135         struct list_head vm_list;
136         struct mutex lock;
137         struct kvm_io_bus mmio_bus;
138         struct kvm_io_bus pio_bus;
139 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_EVENTFD
140         struct {
141                 spinlock_t        lock;
142                 struct list_head  items;
143         } irqfds;
144 #endif
145         struct kvm_vm_stat stat;
146         struct kvm_arch arch;
147         atomic_t users_count;
148 #ifdef KVM_COALESCED_MMIO_PAGE_OFFSET
149         struct kvm_coalesced_mmio_dev *coalesced_mmio_dev;
150         struct kvm_coalesced_mmio_ring *coalesced_mmio_ring;
151 #endif
152
153         struct mutex irq_lock;
154 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQCHIP
155         struct list_head irq_routing; /* of kvm_kernel_irq_routing_entry */
156         struct hlist_head mask_notifier_list;
157 #endif
158
159 #ifdef KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
160         struct mmu_notifier mmu_notifier;
161         unsigned long mmu_notifier_seq;
162         long mmu_notifier_count;
163 #endif
164 };
165
166 /* The guest did something we don't support. */
167 #define pr_unimpl(vcpu, fmt, ...)                                       \
168  do {                                                                   \
169         if (printk_ratelimit())                                         \
170                 printk(KERN_ERR "kvm: %i: cpu%i " fmt,                  \
171                        current->tgid, (vcpu)->vcpu_id , ## __VA_ARGS__); \
172  } while (0)
173
174 #define kvm_printf(kvm, fmt ...) printk(KERN_DEBUG fmt)
175 #define vcpu_printf(vcpu, fmt...) kvm_printf(vcpu->kvm, fmt)
176
177 int kvm_vcpu_init(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm *kvm, unsigned id);
178 void kvm_vcpu_uninit(struct kvm_vcpu *vcpu);
179
180 void vcpu_load(struct kvm_vcpu *vcpu);
181 void vcpu_put(struct kvm_vcpu *vcpu);
182
183 int kvm_init(void *opaque, unsigned int vcpu_size,
184                   struct module *module);
185 void kvm_exit(void);
186
187 void kvm_get_kvm(struct kvm *kvm);
188 void kvm_put_kvm(struct kvm *kvm);
189
190 #define HPA_MSB ((sizeof(hpa_t) * 8) - 1)
191 #define HPA_ERR_MASK ((hpa_t)1 << HPA_MSB)
192 static inline int is_error_hpa(hpa_t hpa) { return hpa >> HPA_MSB; }
193 struct page *gva_to_page(struct kvm_vcpu *vcpu, gva_t gva);
194
195 extern struct page *bad_page;
196 extern pfn_t bad_pfn;
197
198 int is_error_page(struct page *page);
199 int is_error_pfn(pfn_t pfn);
200 int kvm_is_error_hva(unsigned long addr);
201 int kvm_set_memory_region(struct kvm *kvm,
202                           struct kvm_userspace_memory_region *mem,
203                           int user_alloc);
204 int __kvm_set_memory_region(struct kvm *kvm,
205                             struct kvm_userspace_memory_region *mem,
206                             int user_alloc);
207 int kvm_arch_set_memory_region(struct kvm *kvm,
208                                 struct kvm_userspace_memory_region *mem,
209                                 struct kvm_memory_slot old,
210                                 int user_alloc);
211 void kvm_arch_flush_shadow(struct kvm *kvm);
212 gfn_t unalias_gfn(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
213 struct page *gfn_to_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
214 unsigned long gfn_to_hva(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
215 void kvm_release_page_clean(struct page *page);
216 void kvm_release_page_dirty(struct page *page);
217 void kvm_set_page_dirty(struct page *page);
218 void kvm_set_page_accessed(struct page *page);
219
220 pfn_t gfn_to_pfn(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
221 void kvm_release_pfn_dirty(pfn_t);
222 void kvm_release_pfn_clean(pfn_t pfn);
223 void kvm_set_pfn_dirty(pfn_t pfn);
224 void kvm_set_pfn_accessed(pfn_t pfn);
225 void kvm_get_pfn(pfn_t pfn);
226
227 int kvm_read_guest_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, void *data, int offset,
228                         int len);
229 int kvm_read_guest_atomic(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data,
230                           unsigned long len);
231 int kvm_read_guest(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data, unsigned long len);
232 int kvm_write_guest_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, const void *data,
233                          int offset, int len);
234 int kvm_write_guest(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, const void *data,
235                     unsigned long len);
236 int kvm_clear_guest_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, int offset, int len);
237 int kvm_clear_guest(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, unsigned long len);
238 struct kvm_memory_slot *gfn_to_memslot(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
239 int kvm_is_visible_gfn(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
240 void mark_page_dirty(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
241
242 void kvm_vcpu_block(struct kvm_vcpu *vcpu);
243 void kvm_resched(struct kvm_vcpu *vcpu);
244 void kvm_load_guest_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu);
245 void kvm_put_guest_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu);
246 void kvm_flush_remote_tlbs(struct kvm *kvm);
247 void kvm_reload_remote_mmus(struct kvm *kvm);
248
249 long kvm_arch_dev_ioctl(struct file *filp,
250                         unsigned int ioctl, unsigned long arg);
251 long kvm_arch_vcpu_ioctl(struct file *filp,
252                          unsigned int ioctl, unsigned long arg);
253
254 int kvm_dev_ioctl_check_extension(long ext);
255
256 int kvm_get_dirty_log(struct kvm *kvm,
257                         struct kvm_dirty_log *log, int *is_dirty);
258 int kvm_vm_ioctl_get_dirty_log(struct kvm *kvm,
259                                 struct kvm_dirty_log *log);
260
261 int kvm_vm_ioctl_set_memory_region(struct kvm *kvm,
262                                    struct
263                                    kvm_userspace_memory_region *mem,
264                                    int user_alloc);
265 long kvm_arch_vm_ioctl(struct file *filp,
266                        unsigned int ioctl, unsigned long arg);
267
268 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu);
269 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu);
270
271 int kvm_arch_vcpu_ioctl_translate(struct kvm_vcpu *vcpu,
272                                     struct kvm_translation *tr);
273
274 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs);
275 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs);
276 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
277                                   struct kvm_sregs *sregs);
278 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
279                                   struct kvm_sregs *sregs);
280 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_mpstate(struct kvm_vcpu *vcpu,
281                                     struct kvm_mp_state *mp_state);
282 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_mpstate(struct kvm_vcpu *vcpu,
283                                     struct kvm_mp_state *mp_state);
284 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug(struct kvm_vcpu *vcpu,
285                                         struct kvm_guest_debug *dbg);
286 int kvm_arch_vcpu_ioctl_run(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *kvm_run);
287
288 int kvm_arch_init(void *opaque);
289 void kvm_arch_exit(void);
290
291 int kvm_arch_vcpu_init(struct kvm_vcpu *vcpu);
292 void kvm_arch_vcpu_uninit(struct kvm_vcpu *vcpu);
293
294 void kvm_arch_vcpu_free(struct kvm_vcpu *vcpu);
295 void kvm_arch_vcpu_load(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu);
296 void kvm_arch_vcpu_put(struct kvm_vcpu *vcpu);
297 struct kvm_vcpu *kvm_arch_vcpu_create(struct kvm *kvm, unsigned int id);
298 int kvm_arch_vcpu_setup(struct kvm_vcpu *vcpu);
299 void kvm_arch_vcpu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
300
301 int kvm_arch_vcpu_reset(struct kvm_vcpu *vcpu);
302 void kvm_arch_hardware_enable(void *garbage);
303 void kvm_arch_hardware_disable(void *garbage);
304 int kvm_arch_hardware_setup(void);
305 void kvm_arch_hardware_unsetup(void);
306 void kvm_arch_check_processor_compat(void *rtn);
307 int kvm_arch_vcpu_runnable(struct kvm_vcpu *vcpu);
308 int kvm_arch_interrupt_allowed(struct kvm_vcpu *vcpu);
309
310 void kvm_free_physmem(struct kvm *kvm);
311
312 struct  kvm *kvm_arch_create_vm(void);
313 void kvm_arch_destroy_vm(struct kvm *kvm);
314 void kvm_free_all_assigned_devices(struct kvm *kvm);
315 void kvm_arch_sync_events(struct kvm *kvm);
316
317 int kvm_cpu_get_interrupt(struct kvm_vcpu *v);
318 int kvm_cpu_has_interrupt(struct kvm_vcpu *v);
319 int kvm_cpu_has_pending_timer(struct kvm_vcpu *vcpu);
320 void kvm_vcpu_kick(struct kvm_vcpu *vcpu);
321
322 int kvm_is_mmio_pfn(pfn_t pfn);
323
324 struct kvm_irq_ack_notifier {
325         struct hlist_node link;
326         unsigned gsi;
327         void (*irq_acked)(struct kvm_irq_ack_notifier *kian);
328 };
329
330 #define KVM_ASSIGNED_MSIX_PENDING               0x1
331 struct kvm_guest_msix_entry {
332         u32 vector;
333         u16 entry;
334         u16 flags;
335 };
336
337 struct kvm_assigned_dev_kernel {
338         struct kvm_irq_ack_notifier ack_notifier;
339         struct work_struct interrupt_work;
340         struct list_head list;
341         int assigned_dev_id;
342         int host_busnr;
343         int host_devfn;
344         unsigned int entries_nr;
345         int host_irq;
346         bool host_irq_disabled;
347         struct msix_entry *host_msix_entries;
348         int guest_irq;
349         struct kvm_guest_msix_entry *guest_msix_entries;
350         unsigned long irq_requested_type;
351         int irq_source_id;
352         int flags;
353         struct pci_dev *dev;
354         struct kvm *kvm;
355         spinlock_t assigned_dev_lock;
356 };
357
358 struct kvm_irq_mask_notifier {
359         void (*func)(struct kvm_irq_mask_notifier *kimn, bool masked);
360         int irq;
361         struct hlist_node link;
362 };
363
364 void kvm_register_irq_mask_notifier(struct kvm *kvm, int irq,
365                                     struct kvm_irq_mask_notifier *kimn);
366 void kvm_unregister_irq_mask_notifier(struct kvm *kvm, int irq,
367                                       struct kvm_irq_mask_notifier *kimn);
368 void kvm_fire_mask_notifiers(struct kvm *kvm, int irq, bool mask);
369
370 int kvm_set_irq(struct kvm *kvm, int irq_source_id, int irq, int level);
371 void kvm_notify_acked_irq(struct kvm *kvm, unsigned irqchip, unsigned pin);
372 void kvm_register_irq_ack_notifier(struct kvm *kvm,
373                                    struct kvm_irq_ack_notifier *kian);
374 void kvm_unregister_irq_ack_notifier(struct kvm_irq_ack_notifier *kian);
375 int kvm_request_irq_source_id(struct kvm *kvm);
376 void kvm_free_irq_source_id(struct kvm *kvm, int irq_source_id);
377
378 /* For vcpu->arch.iommu_flags */
379 #define KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY       0x1
380
381 #ifdef CONFIG_IOMMU_API
382 int kvm_iommu_map_pages(struct kvm *kvm, gfn_t base_gfn,
383                         unsigned long npages);
384 int kvm_iommu_map_guest(struct kvm *kvm);
385 int kvm_iommu_unmap_guest(struct kvm *kvm);
386 int kvm_assign_device(struct kvm *kvm,
387                       struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev);
388 int kvm_deassign_device(struct kvm *kvm,
389                         struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev);
390 #else /* CONFIG_IOMMU_API */
391 static inline int kvm_iommu_map_pages(struct kvm *kvm,
392                                       gfn_t base_gfn,
393                                       unsigned long npages)
394 {
395         return 0;
396 }
397
398 static inline int kvm_iommu_map_guest(struct kvm *kvm)
399 {
400         return -ENODEV;
401 }
402
403 static inline int kvm_iommu_unmap_guest(struct kvm *kvm)
404 {
405         return 0;
406 }
407
408 static inline int kvm_assign_device(struct kvm *kvm,
409                 struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
410 {
411         return 0;
412 }
413
414 static inline int kvm_deassign_device(struct kvm *kvm,
415                 struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
416 {
417         return 0;
418 }
419 #endif /* CONFIG_IOMMU_API */
420
421 static inline void kvm_guest_enter(void)
422 {
423         account_system_vtime(current);
424         current->flags |= PF_VCPU;
425 }
426
427 static inline void kvm_guest_exit(void)
428 {
429         account_system_vtime(current);
430         current->flags &= ~PF_VCPU;
431 }
432
433 static inline int memslot_id(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
434 {
435         return slot - kvm->memslots;
436 }
437
438 static inline gpa_t gfn_to_gpa(gfn_t gfn)
439 {
440         return (gpa_t)gfn << PAGE_SHIFT;
441 }
442
443 static inline hpa_t pfn_to_hpa(pfn_t pfn)
444 {
445         return (hpa_t)pfn << PAGE_SHIFT;
446 }
447
448 static inline void kvm_migrate_timers(struct kvm_vcpu *vcpu)
449 {
450         set_bit(KVM_REQ_MIGRATE_TIMER, &vcpu->requests);
451 }
452
453 enum kvm_stat_kind {
454         KVM_STAT_VM,
455         KVM_STAT_VCPU,
456 };
457
458 struct kvm_stats_debugfs_item {
459         const char *name;
460         int offset;
461         enum kvm_stat_kind kind;
462         struct dentry *dentry;
463 };
464 extern struct kvm_stats_debugfs_item debugfs_entries[];
465 extern struct dentry *kvm_debugfs_dir;
466
467 #define KVMTRACE_5D(evt, vcpu, d1, d2, d3, d4, d5, name) \
468         trace_mark(kvm_trace_##name, "%u %p %u %u %u %u %u %u", KVM_TRC_##evt, \
469                                                 vcpu, 5, d1, d2, d3, d4, d5)
470 #define KVMTRACE_4D(evt, vcpu, d1, d2, d3, d4, name) \
471         trace_mark(kvm_trace_##name, "%u %p %u %u %u %u %u %u", KVM_TRC_##evt, \
472                                                 vcpu, 4, d1, d2, d3, d4, 0)
473 #define KVMTRACE_3D(evt, vcpu, d1, d2, d3, name) \
474         trace_mark(kvm_trace_##name, "%u %p %u %u %u %u %u %u", KVM_TRC_##evt, \
475                                                 vcpu, 3, d1, d2, d3, 0, 0)
476 #define KVMTRACE_2D(evt, vcpu, d1, d2, name) \
477         trace_mark(kvm_trace_##name, "%u %p %u %u %u %u %u %u", KVM_TRC_##evt, \
478                                                 vcpu, 2, d1, d2, 0, 0, 0)
479 #define KVMTRACE_1D(evt, vcpu, d1, name) \
480         trace_mark(kvm_trace_##name, "%u %p %u %u %u %u %u %u", KVM_TRC_##evt, \
481                                                 vcpu, 1, d1, 0, 0, 0, 0)
482 #define KVMTRACE_0D(evt, vcpu, name) \
483         trace_mark(kvm_trace_##name, "%u %p %u %u %u %u %u %u", KVM_TRC_##evt, \
484                                                 vcpu, 0, 0, 0, 0, 0, 0)
485
486 #ifdef CONFIG_KVM_TRACE
487 int kvm_trace_ioctl(unsigned int ioctl, unsigned long arg);
488 void kvm_trace_cleanup(void);
489 #else
490 static inline
491 int kvm_trace_ioctl(unsigned int ioctl, unsigned long arg)
492 {
493         return -EINVAL;
494 }
495 #define kvm_trace_cleanup() ((void)0)
496 #endif
497
498 #ifdef KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
499 static inline int mmu_notifier_retry(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned long mmu_seq)
500 {
501         if (unlikely(vcpu->kvm->mmu_notifier_count))
502                 return 1;
503         /*
504          * Both reads happen under the mmu_lock and both values are
505          * modified under mmu_lock, so there's no need of smb_rmb()
506          * here in between, otherwise mmu_notifier_count should be
507          * read before mmu_notifier_seq, see
508          * mmu_notifier_invalidate_range_end write side.
509          */
510         if (vcpu->kvm->mmu_notifier_seq != mmu_seq)
511                 return 1;
512         return 0;
513 }
514 #endif
515
516 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQCHIP
517
518 #define KVM_MAX_IRQ_ROUTES 1024
519
520 int kvm_setup_default_irq_routing(struct kvm *kvm);
521 int kvm_set_irq_routing(struct kvm *kvm,
522                         const struct kvm_irq_routing_entry *entries,
523                         unsigned nr,
524                         unsigned flags);
525 void kvm_free_irq_routing(struct kvm *kvm);
526
527 #else
528
529 static inline void kvm_free_irq_routing(struct kvm *kvm) {}
530
531 #endif
532
533 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_EVENTFD
534
535 void kvm_irqfd_init(struct kvm *kvm);
536 int kvm_irqfd(struct kvm *kvm, int fd, int gsi, int flags);
537 void kvm_irqfd_release(struct kvm *kvm);
538
539 #else
540
541 static inline void kvm_irqfd_init(struct kvm *kvm) {}
542 static inline int kvm_irqfd(struct kvm *kvm, int fd, int gsi, int flags)
543 {
544         return -EINVAL;
545 }
546
547 static inline void kvm_irqfd_release(struct kvm *kvm) {}
548
549 #endif /* CONFIG_HAVE_KVM_EVENTFD */
550
551 #endif