62a9caf0563c2205327245b2a1103f1bbff94e70
[linux-2.6.git] / virt / kvm / iommu.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2006, Intel Corporation.
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
5  * under the terms and conditions of the GNU General Public License,
6  * version 2, as published by the Free Software Foundation.
7  *
8  * This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
9  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
10  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for
11  * more details.
12  *
13  * You should have received a copy of the GNU General Public License along with
14  * this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple
15  * Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
16  *
17  * Copyright (C) 2006-2008 Intel Corporation
18  * Copyright IBM Corporation, 2008
19  * Copyright 2010 Red Hat, Inc. and/or its affiliates.
20  *
21  * Author: Allen M. Kay <allen.m.kay@intel.com>
22  * Author: Weidong Han <weidong.han@intel.com>
23  * Author: Ben-Ami Yassour <benami@il.ibm.com>
24  */
25
26 #include <linux/list.h>
27 #include <linux/kvm_host.h>
28 #include <linux/pci.h>
29 #include <linux/dmar.h>
30 #include <linux/iommu.h>
31 #include <linux/intel-iommu.h>
32
33 static int kvm_iommu_unmap_memslots(struct kvm *kvm);
34 static void kvm_iommu_put_pages(struct kvm *kvm,
35                                 gfn_t base_gfn, unsigned long npages);
36
37 static pfn_t kvm_pin_pages(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot,
38                            gfn_t gfn, unsigned long size)
39 {
40         gfn_t end_gfn;
41         pfn_t pfn;
42
43         pfn     = gfn_to_pfn_memslot(kvm, slot, gfn);
44         end_gfn = gfn + (size >> PAGE_SHIFT);
45         gfn    += 1;
46
47         if (is_error_pfn(pfn))
48                 return pfn;
49
50         while (gfn < end_gfn)
51                 gfn_to_pfn_memslot(kvm, slot, gfn++);
52
53         return pfn;
54 }
55
56 int kvm_iommu_map_pages(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
57 {
58         gfn_t gfn, end_gfn;
59         pfn_t pfn;
60         int r = 0;
61         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
62         int flags;
63
64         /* check if iommu exists and in use */
65         if (!domain)
66                 return 0;
67
68         gfn     = slot->base_gfn;
69         end_gfn = gfn + slot->npages;
70
71         flags = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
72         if (kvm->arch.iommu_flags & KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY)
73                 flags |= IOMMU_CACHE;
74
75
76         while (gfn < end_gfn) {
77                 unsigned long page_size;
78
79                 /* Check if already mapped */
80                 if (iommu_iova_to_phys(domain, gfn_to_gpa(gfn))) {
81                         gfn += 1;
82                         continue;
83                 }
84
85                 /* Get the page size we could use to map */
86                 page_size = kvm_host_page_size(kvm, gfn);
87
88                 /* Make sure the page_size does not exceed the memslot */
89                 while ((gfn + (page_size >> PAGE_SHIFT)) > end_gfn)
90                         page_size >>= 1;
91
92                 /* Make sure gfn is aligned to the page size we want to map */
93                 while ((gfn << PAGE_SHIFT) & (page_size - 1))
94                         page_size >>= 1;
95
96                 /*
97                  * Pin all pages we are about to map in memory. This is
98                  * important because we unmap and unpin in 4kb steps later.
99                  */
100                 pfn = kvm_pin_pages(kvm, slot, gfn, page_size);
101                 if (is_error_pfn(pfn)) {
102                         gfn += 1;
103                         continue;
104                 }
105
106                 /* Map into IO address space */
107                 r = iommu_map(domain, gfn_to_gpa(gfn), pfn_to_hpa(pfn),
108                               get_order(page_size), flags);
109                 if (r) {
110                         printk(KERN_ERR "kvm_iommu_map_address:"
111                                "iommu failed to map pfn=%llx\n", pfn);
112                         goto unmap_pages;
113                 }
114
115                 gfn += page_size >> PAGE_SHIFT;
116
117
118         }
119
120         return 0;
121
122 unmap_pages:
123         kvm_iommu_put_pages(kvm, slot->base_gfn, gfn);
124         return r;
125 }
126
127 static int kvm_iommu_map_memslots(struct kvm *kvm)
128 {
129         int i, idx, r = 0;
130         struct kvm_memslots *slots;
131
132         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
133         slots = kvm_memslots(kvm);
134
135         for (i = 0; i < slots->nmemslots; i++) {
136                 r = kvm_iommu_map_pages(kvm, &slots->memslots[i]);
137                 if (r)
138                         break;
139         }
140         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
141
142         return r;
143 }
144
145 int kvm_assign_device(struct kvm *kvm,
146                       struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
147 {
148         struct pci_dev *pdev = NULL;
149         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
150         int r, last_flags;
151
152         /* check if iommu exists and in use */
153         if (!domain)
154                 return 0;
155
156         pdev = assigned_dev->dev;
157         if (pdev == NULL)
158                 return -ENODEV;
159
160         r = iommu_attach_device(domain, &pdev->dev);
161         if (r) {
162                 printk(KERN_ERR "assign device %x:%x:%x.%x failed",
163                         pci_domain_nr(pdev->bus),
164                         pdev->bus->number,
165                         PCI_SLOT(pdev->devfn),
166                         PCI_FUNC(pdev->devfn));
167                 return r;
168         }
169
170         last_flags = kvm->arch.iommu_flags;
171         if (iommu_domain_has_cap(kvm->arch.iommu_domain,
172                                  IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY))
173                 kvm->arch.iommu_flags |= KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY;
174
175         /* Check if need to update IOMMU page table for guest memory */
176         if ((last_flags ^ kvm->arch.iommu_flags) ==
177                         KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY) {
178                 kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
179                 r = kvm_iommu_map_memslots(kvm);
180                 if (r)
181                         goto out_unmap;
182         }
183
184         printk(KERN_DEBUG "assign device %x:%x:%x.%x\n",
185                 assigned_dev->host_segnr,
186                 assigned_dev->host_busnr,
187                 PCI_SLOT(assigned_dev->host_devfn),
188                 PCI_FUNC(assigned_dev->host_devfn));
189
190         return 0;
191 out_unmap:
192         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
193         return r;
194 }
195
196 int kvm_deassign_device(struct kvm *kvm,
197                         struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
198 {
199         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
200         struct pci_dev *pdev = NULL;
201
202         /* check if iommu exists and in use */
203         if (!domain)
204                 return 0;
205
206         pdev = assigned_dev->dev;
207         if (pdev == NULL)
208                 return -ENODEV;
209
210         iommu_detach_device(domain, &pdev->dev);
211
212         printk(KERN_DEBUG "deassign device %x:%x:%x.%x\n",
213                 assigned_dev->host_segnr,
214                 assigned_dev->host_busnr,
215                 PCI_SLOT(assigned_dev->host_devfn),
216                 PCI_FUNC(assigned_dev->host_devfn));
217
218         return 0;
219 }
220
221 int kvm_iommu_map_guest(struct kvm *kvm)
222 {
223         int r;
224
225         if (!iommu_found()) {
226                 printk(KERN_ERR "%s: iommu not found\n", __func__);
227                 return -ENODEV;
228         }
229
230         kvm->arch.iommu_domain = iommu_domain_alloc();
231         if (!kvm->arch.iommu_domain)
232                 return -ENOMEM;
233
234         r = kvm_iommu_map_memslots(kvm);
235         if (r)
236                 goto out_unmap;
237
238         return 0;
239
240 out_unmap:
241         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
242         return r;
243 }
244
245 static void kvm_unpin_pages(struct kvm *kvm, pfn_t pfn, unsigned long npages)
246 {
247         unsigned long i;
248
249         for (i = 0; i < npages; ++i)
250                 kvm_release_pfn_clean(pfn + i);
251 }
252
253 static void kvm_iommu_put_pages(struct kvm *kvm,
254                                 gfn_t base_gfn, unsigned long npages)
255 {
256         struct iommu_domain *domain;
257         gfn_t end_gfn, gfn;
258         pfn_t pfn;
259         u64 phys;
260
261         domain  = kvm->arch.iommu_domain;
262         end_gfn = base_gfn + npages;
263         gfn     = base_gfn;
264
265         /* check if iommu exists and in use */
266         if (!domain)
267                 return;
268
269         while (gfn < end_gfn) {
270                 unsigned long unmap_pages;
271                 int order;
272
273                 /* Get physical address */
274                 phys = iommu_iova_to_phys(domain, gfn_to_gpa(gfn));
275                 pfn  = phys >> PAGE_SHIFT;
276
277                 /* Unmap address from IO address space */
278                 order       = iommu_unmap(domain, gfn_to_gpa(gfn), 0);
279                 unmap_pages = 1ULL << order;
280
281                 /* Unpin all pages we just unmapped to not leak any memory */
282                 kvm_unpin_pages(kvm, pfn, unmap_pages);
283
284                 gfn += unmap_pages;
285         }
286 }
287
288 static int kvm_iommu_unmap_memslots(struct kvm *kvm)
289 {
290         int i, idx;
291         struct kvm_memslots *slots;
292
293         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
294         slots = kvm_memslots(kvm);
295
296         for (i = 0; i < slots->nmemslots; i++) {
297                 kvm_iommu_put_pages(kvm, slots->memslots[i].base_gfn,
298                                     slots->memslots[i].npages);
299         }
300         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
301
302         return 0;
303 }
304
305 int kvm_iommu_unmap_guest(struct kvm *kvm)
306 {
307         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
308
309         /* check if iommu exists and in use */
310         if (!domain)
311                 return 0;
312
313         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
314         iommu_domain_free(domain);
315         return 0;
316 }