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/module.h>
  29 #include <linux/pci.h>
  30 #include <linux/stat.h>
  31 #include <linux/dmar.h>
  32 #include <linux/iommu.h>
  33 #include <linux/intel-iommu.h>
  34
  35 static int allow_unsafe_assigned_interrupts;
  36 module_param_named(allow_unsafe_assigned_interrupts,
  37                    allow_unsafe_assigned_interrupts, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  38 MODULE_PARM_DESC(allow_unsafe_assigned_interrupts,
  39  "Enable device assignment on platforms without interrupt remapping support.");
  40
  41 static int kvm_iommu_unmap_memslots(struct kvm *kvm);
  42 static void kvm_iommu_put_pages(struct kvm *kvm,
  43                                 gfn_t base_gfn, unsigned long npages);
  44
  45 static pfn_t kvm_pin_pages(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot,
  46                            gfn_t gfn, unsigned long size)
  47 {
  48         gfn_t end_gfn;
  49         pfn_t pfn;
  50
  51         pfn     = gfn_to_pfn_memslot(kvm, slot, gfn);
  52         end_gfn = gfn + (size >> PAGE_SHIFT);
  53         gfn    += 1;
  54
  55         if (is_error_pfn(pfn))
  56                 return pfn;
  57
  58         while (gfn < end_gfn)
  59                 gfn_to_pfn_memslot(kvm, slot, gfn++);
  60
  61         return pfn;
  62 }
  63
  64 int kvm_iommu_map_pages(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
  65 {
  66         gfn_t gfn, end_gfn;
  67         pfn_t pfn;
  68         int r = 0;
  69         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
  70         int flags;
  71
  72         /* check if iommu exists and in use */
  73         if (!domain)
  74                 return 0;
  75
  76         gfn     = slot->base_gfn;
  77         end_gfn = gfn + slot->npages;
  78
  79         flags = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
  80         if (kvm->arch.iommu_flags & KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY)
  81                 flags |= IOMMU_CACHE;
  82
  83
  84         while (gfn < end_gfn) {
  85                 unsigned long page_size;
  86
  87                 /* Check if already mapped */
  88                 if (iommu_iova_to_phys(domain, gfn_to_gpa(gfn))) {
  89                         gfn += 1;
  90                         continue;
  91                 }
  92
  93                 /* Get the page size we could use to map */
  94                 page_size = kvm_host_page_size(kvm, gfn);
  95
  96                 /* Make sure the page_size does not exceed the memslot */
  97                 while ((gfn + (page_size >> PAGE_SHIFT)) > end_gfn)
  98                         page_size >>= 1;
  99
 100                 /* Make sure gfn is aligned to the page size we want to map */
 101                 while ((gfn << PAGE_SHIFT) & (page_size - 1))
 102                         page_size >>= 1;
 103
 104                 /* Make sure hva is aligned to the page size we want to map */
 105                 while (gfn_to_hva_memslot(slot, gfn) & (page_size - 1))
 106                         page_size >>= 1;
 107
 108                 /*
 109                  * Pin all pages we are about to map in memory. This is
 110                  * important because we unmap and unpin in 4kb steps later.
 111                  */
 112                 pfn = kvm_pin_pages(kvm, slot, gfn, page_size);
 113                 if (is_error_pfn(pfn)) {
 114                         gfn += 1;
 115                         continue;
 116                 }
 117
 118                 /* Map into IO address space */
 119                 r = iommu_map(domain, gfn_to_gpa(gfn), pfn_to_hpa(pfn),
 120                               get_order(page_size), flags);
 121                 if (r) {
 122                         printk(KERN_ERR "kvm_iommu_map_address:"
 123                                "iommu failed to map pfn=%llx\n", pfn);
 124                         goto unmap_pages;
 125                 }
 126
 127                 gfn += page_size >> PAGE_SHIFT;
 128
 129
 130         }
 131
 132         return 0;
 133
 134 unmap_pages:
 135         kvm_iommu_put_pages(kvm, slot->base_gfn, gfn);
 136         return r;
 137 }
 138
 139 static int kvm_iommu_map_memslots(struct kvm *kvm)
 140 {
 141         int i, idx, r = 0;
 142         struct kvm_memslots *slots;
 143
 144         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
 145         slots = kvm_memslots(kvm);
 146
 147         for (i = 0; i < slots->nmemslots; i++) {
 148                 r = kvm_iommu_map_pages(kvm, &slots->memslots[i]);
 149                 if (r)
 150                         break;
 151         }
 152         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
 153
 154         return r;
 155 }
 156
 157 int kvm_assign_device(struct kvm *kvm,
 158                       struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
 159 {
 160         struct pci_dev *pdev = NULL;
 161         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
 162         int r, last_flags;
 163
 164         /* check if iommu exists and in use */
 165         if (!domain)
 166                 return 0;
 167
 168         pdev = assigned_dev->dev;
 169         if (pdev == NULL)
 170                 return -ENODEV;
 171
 172         r = iommu_attach_device(domain, &pdev->dev);
 173         if (r) {
 174                 printk(KERN_ERR "assign device %x:%x:%x.%x failed",
 175                         pci_domain_nr(pdev->bus),
 176                         pdev->bus->number,
 177                         PCI_SLOT(pdev->devfn),
 178                         PCI_FUNC(pdev->devfn));
 179                 return r;
 180         }
 181
 182         last_flags = kvm->arch.iommu_flags;
 183         if (iommu_domain_has_cap(kvm->arch.iommu_domain,
 184                                  IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY))
 185                 kvm->arch.iommu_flags |= KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY;
 186
 187         /* Check if need to update IOMMU page table for guest memory */
 188         if ((last_flags ^ kvm->arch.iommu_flags) ==
 189                         KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY) {
 190                 kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 191                 r = kvm_iommu_map_memslots(kvm);
 192                 if (r)
 193                         goto out_unmap;
 194         }
 195
 196         pdev->dev_flags |= PCI_DEV_FLAGS_ASSIGNED;
 197
 198         printk(KERN_DEBUG "assign device %x:%x:%x.%x\n",
 199                 assigned_dev->host_segnr,
 200                 assigned_dev->host_busnr,
 201                 PCI_SLOT(assigned_dev->host_devfn),
 202                 PCI_FUNC(assigned_dev->host_devfn));
 203
 204         return 0;
 205 out_unmap:
 206         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 207         return r;
 208 }
 209
 210 int kvm_deassign_device(struct kvm *kvm,
 211                         struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
 212 {
 213         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
 214         struct pci_dev *pdev = NULL;
 215
 216         /* check if iommu exists and in use */
 217         if (!domain)
 218                 return 0;
 219
 220         pdev = assigned_dev->dev;
 221         if (pdev == NULL)
 222                 return -ENODEV;
 223
 224         iommu_detach_device(domain, &pdev->dev);
 225
 226         pdev->dev_flags &= ~PCI_DEV_FLAGS_ASSIGNED;
 227
 228         printk(KERN_DEBUG "deassign device %x:%x:%x.%x\n",
 229                 assigned_dev->host_segnr,
 230                 assigned_dev->host_busnr,
 231                 PCI_SLOT(assigned_dev->host_devfn),
 232                 PCI_FUNC(assigned_dev->host_devfn));
 233
 234         return 0;
 235 }
 236
 237 int kvm_iommu_map_guest(struct kvm *kvm)
 238 {
 239         int r;
 240
 241         if (!iommu_present(&pci_bus_type)) {
 242                 printk(KERN_ERR "%s: iommu not found\n", __func__);
 243                 return -ENODEV;
 244         }
 245
 246         mutex_lock(&kvm->slots_lock);
 247
 248         kvm->arch.iommu_domain = iommu_domain_alloc(&pci_bus_type);
 249         if (!kvm->arch.iommu_domain) {
 250                 r = -ENOMEM;
 251                 goto out_unlock;
 252         }
 253
 254         if (!allow_unsafe_assigned_interrupts &&
 255             !iommu_domain_has_cap(kvm->arch.iommu_domain,
 256                                   IOMMU_CAP_INTR_REMAP)) {
 257                 printk(KERN_WARNING "%s: No interrupt remapping support,"
 258                        " disallowing device assignment."
 259                        " Re-enble with \"allow_unsafe_assigned_interrupts=1\""
 260                        " module option.\n", __func__);
 261                 iommu_domain_free(kvm->arch.iommu_domain);
 262                 kvm->arch.iommu_domain = NULL;
 263                 r = -EPERM;
 264                 goto out_unlock;
 265         }
 266
 267         r = kvm_iommu_map_memslots(kvm);
 268         if (r)
 269                 kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 270
 271 out_unlock:
 272         mutex_unlock(&kvm->slots_lock);
 273         return r;
 274 }
 275
 276 static void kvm_unpin_pages(struct kvm *kvm, pfn_t pfn, unsigned long npages)
 277 {
 278         unsigned long i;
 279
 280         for (i = 0; i < npages; ++i)
 281                 kvm_release_pfn_clean(pfn + i);
 282 }
 283
 284 static void kvm_iommu_put_pages(struct kvm *kvm,
 285                                 gfn_t base_gfn, unsigned long npages)
 286 {
 287         struct iommu_domain *domain;
 288         gfn_t end_gfn, gfn;
 289         pfn_t pfn;
 290         u64 phys;
 291
 292         domain  = kvm->arch.iommu_domain;
 293         end_gfn = base_gfn + npages;
 294         gfn     = base_gfn;
 295
 296         /* check if iommu exists and in use */
 297         if (!domain)
 298                 return;
 299
 300         while (gfn < end_gfn) {
 301                 unsigned long unmap_pages;
 302                 int order;
 303
 304                 /* Get physical address */
 305                 phys = iommu_iova_to_phys(domain, gfn_to_gpa(gfn));
 306                 pfn  = phys >> PAGE_SHIFT;
 307
 308                 /* Unmap address from IO address space */
 309                 order       = iommu_unmap(domain, gfn_to_gpa(gfn), 0);
 310                 unmap_pages = 1ULL << order;
 311
 312                 /* Unpin all pages we just unmapped to not leak any memory */
 313                 kvm_unpin_pages(kvm, pfn, unmap_pages);
 314
 315                 gfn += unmap_pages;
 316         }
 317 }
 318
 319 void kvm_iommu_unmap_pages(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
 320 {
 321         kvm_iommu_put_pages(kvm, slot->base_gfn, slot->npages);
 322 }
 323
 324 static int kvm_iommu_unmap_memslots(struct kvm *kvm)
 325 {
 326         int i, idx;
 327         struct kvm_memslots *slots;
 328
 329         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
 330         slots = kvm_memslots(kvm);
 331
 332         for (i = 0; i < slots->nmemslots; i++)
 333                 kvm_iommu_unmap_pages(kvm, &slots->memslots[i]);
 334
 335         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
 336
 337         return 0;
 338 }
 339
 340 int kvm_iommu_unmap_guest(struct kvm *kvm)
 341 {
 342         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
 343
 344         /* check if iommu exists and in use */
 345         if (!domain)
 346                 return 0;
 347
 348         mutex_lock(&kvm->slots_lock);
 349         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 350         kvm->arch.iommu_domain = NULL;
 351         mutex_unlock(&kvm->slots_lock);
 352
 353         iommu_domain_free(domain);
 354         return 0;
 355 }