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/stat.h>
  30 #include <linux/dmar.h>
  31 #include <linux/iommu.h>
  32 #include <linux/intel-iommu.h>
  33
  34 static int allow_unsafe_assigned_interrupts;
  35 module_param_named(allow_unsafe_assigned_interrupts,
  36                    allow_unsafe_assigned_interrupts, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  37 MODULE_PARM_DESC(allow_unsafe_assigned_interrupts,
  38  "Enable device assignment on platforms without interrupt remapping support.");
  39
  40 static int kvm_iommu_unmap_memslots(struct kvm *kvm);
  41 static void kvm_iommu_put_pages(struct kvm *kvm,
  42                                 gfn_t base_gfn, unsigned long npages);
  43
  44 static pfn_t kvm_pin_pages(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot,
  45                            gfn_t gfn, unsigned long size)
  46 {
  47         gfn_t end_gfn;
  48         pfn_t pfn;
  49
  50         pfn     = gfn_to_pfn_memslot(kvm, slot, gfn);
  51         end_gfn = gfn + (size >> PAGE_SHIFT);
  52         gfn    += 1;
  53
  54         if (is_error_pfn(pfn))
  55                 return pfn;
  56
  57         while (gfn < end_gfn)
  58                 gfn_to_pfn_memslot(kvm, slot, gfn++);
  59
  60         return pfn;
  61 }
  62
  63 int kvm_iommu_map_pages(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
  64 {
  65         gfn_t gfn, end_gfn;
  66         pfn_t pfn;
  67         int r = 0;
  68         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
  69         int flags;
  70
  71         /* check if iommu exists and in use */
  72         if (!domain)
  73                 return 0;
  74
  75         gfn     = slot->base_gfn;
  76         end_gfn = gfn + slot->npages;
  77
  78         flags = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
  79         if (kvm->arch.iommu_flags & KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY)
  80                 flags |= IOMMU_CACHE;
  81
  82
  83         while (gfn < end_gfn) {
  84                 unsigned long page_size;
  85
  86                 /* Check if already mapped */
  87                 if (iommu_iova_to_phys(domain, gfn_to_gpa(gfn))) {
  88                         gfn += 1;
  89                         continue;
  90                 }
  91
  92                 /* Get the page size we could use to map */
  93                 page_size = kvm_host_page_size(kvm, gfn);
  94
  95                 /* Make sure the page_size does not exceed the memslot */
  96                 while ((gfn + (page_size >> PAGE_SHIFT)) > end_gfn)
  97                         page_size >>= 1;
  98
  99                 /* Make sure gfn is aligned to the page size we want to map */
 100                 while ((gfn << PAGE_SHIFT) & (page_size - 1))
 101                         page_size >>= 1;
 102
 103                 /*
 104                  * Pin all pages we are about to map in memory. This is
 105                  * important because we unmap and unpin in 4kb steps later.
 106                  */
 107                 pfn = kvm_pin_pages(kvm, slot, gfn, page_size);
 108                 if (is_error_pfn(pfn)) {
 109                         gfn += 1;
 110                         continue;
 111                 }
 112
 113                 /* Map into IO address space */
 114                 r = iommu_map(domain, gfn_to_gpa(gfn), pfn_to_hpa(pfn),
 115                               get_order(page_size), flags);
 116                 if (r) {
 117                         printk(KERN_ERR "kvm_iommu_map_address:"
 118                                "iommu failed to map pfn=%llx\n", pfn);
 119                         goto unmap_pages;
 120                 }
 121
 122                 gfn += page_size >> PAGE_SHIFT;
 123
 124
 125         }
 126
 127         return 0;
 128
 129 unmap_pages:
 130         kvm_iommu_put_pages(kvm, slot->base_gfn, gfn);
 131         return r;
 132 }
 133
 134 static int kvm_iommu_map_memslots(struct kvm *kvm)
 135 {
 136         int i, idx, r = 0;
 137         struct kvm_memslots *slots;
 138
 139         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
 140         slots = kvm_memslots(kvm);
 141
 142         for (i = 0; i < slots->nmemslots; i++) {
 143                 r = kvm_iommu_map_pages(kvm, &slots->memslots[i]);
 144                 if (r)
 145                         break;
 146         }
 147         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
 148
 149         return r;
 150 }
 151
 152 int kvm_assign_device(struct kvm *kvm,
 153                       struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
 154 {
 155         struct pci_dev *pdev = NULL;
 156         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
 157         int r, last_flags;
 158
 159         /* check if iommu exists and in use */
 160         if (!domain)
 161                 return 0;
 162
 163         pdev = assigned_dev->dev;
 164         if (pdev == NULL)
 165                 return -ENODEV;
 166
 167         r = iommu_attach_device(domain, &pdev->dev);
 168         if (r) {
 169                 printk(KERN_ERR "assign device %x:%x:%x.%x failed",
 170                         pci_domain_nr(pdev->bus),
 171                         pdev->bus->number,
 172                         PCI_SLOT(pdev->devfn),
 173                         PCI_FUNC(pdev->devfn));
 174                 return r;
 175         }
 176
 177         last_flags = kvm->arch.iommu_flags;
 178         if (iommu_domain_has_cap(kvm->arch.iommu_domain,
 179                                  IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY))
 180                 kvm->arch.iommu_flags |= KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY;
 181
 182         /* Check if need to update IOMMU page table for guest memory */
 183         if ((last_flags ^ kvm->arch.iommu_flags) ==
 184                         KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY) {
 185                 kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 186                 r = kvm_iommu_map_memslots(kvm);
 187                 if (r)
 188                         goto out_unmap;
 189         }
 190
 191         pdev->dev_flags |= PCI_DEV_FLAGS_ASSIGNED;
 192
 193         printk(KERN_DEBUG "assign device %x:%x:%x.%x\n",
 194                 assigned_dev->host_segnr,
 195                 assigned_dev->host_busnr,
 196                 PCI_SLOT(assigned_dev->host_devfn),
 197                 PCI_FUNC(assigned_dev->host_devfn));
 198
 199         return 0;
 200 out_unmap:
 201         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 202         return r;
 203 }
 204
 205 int kvm_deassign_device(struct kvm *kvm,
 206                         struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
 207 {
 208         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
 209         struct pci_dev *pdev = NULL;
 210
 211         /* check if iommu exists and in use */
 212         if (!domain)
 213                 return 0;
 214
 215         pdev = assigned_dev->dev;
 216         if (pdev == NULL)
 217                 return -ENODEV;
 218
 219         iommu_detach_device(domain, &pdev->dev);
 220
 221         pdev->dev_flags &= ~PCI_DEV_FLAGS_ASSIGNED;
 222
 223         printk(KERN_DEBUG "deassign device %x:%x:%x.%x\n",
 224                 assigned_dev->host_segnr,
 225                 assigned_dev->host_busnr,
 226                 PCI_SLOT(assigned_dev->host_devfn),
 227                 PCI_FUNC(assigned_dev->host_devfn));
 228
 229         return 0;
 230 }
 231
 232 int kvm_iommu_map_guest(struct kvm *kvm)
 233 {
 234         int r;
 235
 236         if (!iommu_present(&pci_bus_type)) {
 237                 printk(KERN_ERR "%s: iommu not found\n", __func__);
 238                 return -ENODEV;
 239         }
 240
 241         kvm->arch.iommu_domain = iommu_domain_alloc(&pci_bus_type);
 242         if (!kvm->arch.iommu_domain)
 243                 return -ENOMEM;
 244
 245         if (!allow_unsafe_assigned_interrupts &&
 246             !iommu_domain_has_cap(kvm->arch.iommu_domain,
 247                                   IOMMU_CAP_INTR_REMAP)) {
 248                 printk(KERN_WARNING "%s: No interrupt remapping support,"
 249                        " disallowing device assignment."
 250                        " Re-enble with \"allow_unsafe_assigned_interrupts=1\""
 251                        " module option.\n", __func__);
 252                 iommu_domain_free(kvm->arch.iommu_domain);
 253                 kvm->arch.iommu_domain = NULL;
 254                 return -EPERM;
 255         }
 256
 257         r = kvm_iommu_map_memslots(kvm);
 258         if (r)
 259                 goto out_unmap;
 260
 261         return 0;
 262
 263 out_unmap:
 264         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 265         return r;
 266 }
 267
 268 static void kvm_unpin_pages(struct kvm *kvm, pfn_t pfn, unsigned long npages)
 269 {
 270         unsigned long i;
 271
 272         for (i = 0; i < npages; ++i)
 273                 kvm_release_pfn_clean(pfn + i);
 274 }
 275
 276 static void kvm_iommu_put_pages(struct kvm *kvm,
 277                                 gfn_t base_gfn, unsigned long npages)
 278 {
 279         struct iommu_domain *domain;
 280         gfn_t end_gfn, gfn;
 281         pfn_t pfn;
 282         u64 phys;
 283
 284         domain  = kvm->arch.iommu_domain;
 285         end_gfn = base_gfn + npages;
 286         gfn     = base_gfn;
 287
 288         /* check if iommu exists and in use */
 289         if (!domain)
 290                 return;
 291
 292         while (gfn < end_gfn) {
 293                 unsigned long unmap_pages;
 294                 int order;
 295
 296                 /* Get physical address */
 297                 phys = iommu_iova_to_phys(domain, gfn_to_gpa(gfn));
 298                 pfn  = phys >> PAGE_SHIFT;
 299
 300                 /* Unmap address from IO address space */
 301                 order       = iommu_unmap(domain, gfn_to_gpa(gfn), 0);
 302                 unmap_pages = 1ULL << order;
 303
 304                 /* Unpin all pages we just unmapped to not leak any memory */
 305                 kvm_unpin_pages(kvm, pfn, unmap_pages);
 306
 307                 gfn += unmap_pages;
 308         }
 309 }
 310
 311 static int kvm_iommu_unmap_memslots(struct kvm *kvm)
 312 {
 313         int i, idx;
 314         struct kvm_memslots *slots;
 315
 316         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
 317         slots = kvm_memslots(kvm);
 318
 319         for (i = 0; i < slots->nmemslots; i++) {
 320                 kvm_iommu_put_pages(kvm, slots->memslots[i].base_gfn,
 321                                     slots->memslots[i].npages);
 322         }
 323         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
 324
 325         return 0;
 326 }
 327
 328 int kvm_iommu_unmap_guest(struct kvm *kvm)
 329 {
 330         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
 331
 332         /* check if iommu exists and in use */
 333         if (!domain)
 334                 return 0;
 335
 336         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 337         iommu_domain_free(domain);
 338         return 0;
 339 }