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=%lx\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, r = 0;
 130         struct kvm_memslots *slots;
 131
 132         slots = kvm_memslots(kvm);
 133
 134         for (i = 0; i < slots->nmemslots; i++) {
 135                 r = kvm_iommu_map_pages(kvm, &slots->memslots[i]);
 136                 if (r)
 137                         break;
 138         }
 139
 140         return r;
 141 }
 142
 143 int kvm_assign_device(struct kvm *kvm,
 144                       struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
 145 {
 146         struct pci_dev *pdev = NULL;
 147         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
 148         int r, last_flags;
 149
 150         /* check if iommu exists and in use */
 151         if (!domain)
 152                 return 0;
 153
 154         pdev = assigned_dev->dev;
 155         if (pdev == NULL)
 156                 return -ENODEV;
 157
 158         r = iommu_attach_device(domain, &pdev->dev);
 159         if (r) {
 160                 printk(KERN_ERR "assign device %x:%x:%x.%x failed",
 161                         pci_domain_nr(pdev->bus),
 162                         pdev->bus->number,
 163                         PCI_SLOT(pdev->devfn),
 164                         PCI_FUNC(pdev->devfn));
 165                 return r;
 166         }
 167
 168         last_flags = kvm->arch.iommu_flags;
 169         if (iommu_domain_has_cap(kvm->arch.iommu_domain,
 170                                  IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY))
 171                 kvm->arch.iommu_flags |= KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY;
 172
 173         /* Check if need to update IOMMU page table for guest memory */
 174         if ((last_flags ^ kvm->arch.iommu_flags) ==
 175                         KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY) {
 176                 kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 177                 r = kvm_iommu_map_memslots(kvm);
 178                 if (r)
 179                         goto out_unmap;
 180         }
 181
 182         printk(KERN_DEBUG "assign device %x:%x:%x.%x\n",
 183                 assigned_dev->host_segnr,
 184                 assigned_dev->host_busnr,
 185                 PCI_SLOT(assigned_dev->host_devfn),
 186                 PCI_FUNC(assigned_dev->host_devfn));
 187
 188         return 0;
 189 out_unmap:
 190         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 191         return r;
 192 }
 193
 194 int kvm_deassign_device(struct kvm *kvm,
 195                         struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
 196 {
 197         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
 198         struct pci_dev *pdev = NULL;
 199
 200         /* check if iommu exists and in use */
 201         if (!domain)
 202                 return 0;
 203
 204         pdev = assigned_dev->dev;
 205         if (pdev == NULL)
 206                 return -ENODEV;
 207
 208         iommu_detach_device(domain, &pdev->dev);
 209
 210         printk(KERN_DEBUG "deassign device %x:%x:%x.%x\n",
 211                 assigned_dev->host_segnr,
 212                 assigned_dev->host_busnr,
 213                 PCI_SLOT(assigned_dev->host_devfn),
 214                 PCI_FUNC(assigned_dev->host_devfn));
 215
 216         return 0;
 217 }
 218
 219 int kvm_iommu_map_guest(struct kvm *kvm)
 220 {
 221         int r;
 222
 223         if (!iommu_found()) {
 224                 printk(KERN_ERR "%s: iommu not found\n", __func__);
 225                 return -ENODEV;
 226         }
 227
 228         kvm->arch.iommu_domain = iommu_domain_alloc();
 229         if (!kvm->arch.iommu_domain)
 230                 return -ENOMEM;
 231
 232         r = kvm_iommu_map_memslots(kvm);
 233         if (r)
 234                 goto out_unmap;
 235
 236         return 0;
 237
 238 out_unmap:
 239         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 240         return r;
 241 }
 242
 243 static void kvm_unpin_pages(struct kvm *kvm, pfn_t pfn, unsigned long npages)
 244 {
 245         unsigned long i;
 246
 247         for (i = 0; i < npages; ++i)
 248                 kvm_release_pfn_clean(pfn + i);
 249 }
 250
 251 static void kvm_iommu_put_pages(struct kvm *kvm,
 252                                 gfn_t base_gfn, unsigned long npages)
 253 {
 254         struct iommu_domain *domain;
 255         gfn_t end_gfn, gfn;
 256         pfn_t pfn;
 257         u64 phys;
 258
 259         domain  = kvm->arch.iommu_domain;
 260         end_gfn = base_gfn + npages;
 261         gfn     = base_gfn;
 262
 263         /* check if iommu exists and in use */
 264         if (!domain)
 265                 return;
 266
 267         while (gfn < end_gfn) {
 268                 unsigned long unmap_pages;
 269                 int order;
 270
 271                 /* Get physical address */
 272                 phys = iommu_iova_to_phys(domain, gfn_to_gpa(gfn));
 273                 pfn  = phys >> PAGE_SHIFT;
 274
 275                 /* Unmap address from IO address space */
 276                 order       = iommu_unmap(domain, gfn_to_gpa(gfn), 0);
 277                 unmap_pages = 1ULL << order;
 278
 279                 /* Unpin all pages we just unmapped to not leak any memory */
 280                 kvm_unpin_pages(kvm, pfn, unmap_pages);
 281
 282                 gfn += unmap_pages;
 283         }
 284 }
 285
 286 static int kvm_iommu_unmap_memslots(struct kvm *kvm)
 287 {
 288         int i;
 289         struct kvm_memslots *slots;
 290
 291         slots = kvm_memslots(kvm);
 292
 293         for (i = 0; i < slots->nmemslots; i++) {
 294                 kvm_iommu_put_pages(kvm, slots->memslots[i].base_gfn,
 295                                     slots->memslots[i].npages);
 296         }
 297
 298         return 0;
 299 }
 300
 301 int kvm_iommu_unmap_guest(struct kvm *kvm)
 302 {
 303         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
 304
 305         /* check if iommu exists and in use */
 306         if (!domain)
 307                 return 0;
 308
 309         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 310         iommu_domain_free(domain);
 311         return 0;
 312 }