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 static void kvm_unpin_pages(struct kvm *kvm, pfn_t pfn, unsigned long npages)
  65 {
  66         unsigned long i;
  67
  68         for (i = 0; i < npages; ++i)
  69                 kvm_release_pfn_clean(pfn + i);
  70 }
  71
  72 int kvm_iommu_map_pages(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
  73 {
  74         gfn_t gfn, end_gfn;
  75         pfn_t pfn;
  76         int r = 0;
  77         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
  78         int flags;
  79
  80         /* check if iommu exists and in use */
  81         if (!domain)
  82                 return 0;
  83
  84         gfn     = slot->base_gfn;
  85         end_gfn = gfn + slot->npages;
  86
  87         flags = IOMMU_READ | IOMMU_WRITE;
  88         if (kvm->arch.iommu_flags & KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY)
  89                 flags |= IOMMU_CACHE;
  90
  91
  92         while (gfn < end_gfn) {
  93                 unsigned long page_size;
  94
  95                 /* Check if already mapped */
  96                 if (iommu_iova_to_phys(domain, gfn_to_gpa(gfn))) {
  97                         gfn += 1;
  98                         continue;
  99                 }
 100
 101                 /* Get the page size we could use to map */
 102                 page_size = kvm_host_page_size(kvm, gfn);
 103
 104                 /* Make sure the page_size does not exceed the memslot */
 105                 while ((gfn + (page_size >> PAGE_SHIFT)) > end_gfn)
 106                         page_size >>= 1;
 107
 108                 /* Make sure gfn is aligned to the page size we want to map */
 109                 while ((gfn << PAGE_SHIFT) & (page_size - 1))
 110                         page_size >>= 1;
 111
 112                 /* Make sure hva is aligned to the page size we want to map */
 113                 while (gfn_to_hva_memslot(slot, gfn) & (page_size - 1))
 114                         page_size >>= 1;
 115
 116                 /*
 117                  * Pin all pages we are about to map in memory. This is
 118                  * important because we unmap and unpin in 4kb steps later.
 119                  */
 120                 pfn = kvm_pin_pages(kvm, slot, gfn, page_size);
 121                 if (is_error_pfn(pfn)) {
 122                         gfn += 1;
 123                         continue;
 124                 }
 125
 126                 /* Map into IO address space */
 127                 r = iommu_map(domain, gfn_to_gpa(gfn), pfn_to_hpa(pfn),
 128                               get_order(page_size), flags);
 129                 if (r) {
 130                         printk(KERN_ERR "kvm_iommu_map_address:"
 131                                "iommu failed to map pfn=%llx\n", pfn);
 132                         kvm_unpin_pages(kvm, pfn, page_size);
 133                         goto unmap_pages;
 134                 }
 135
 136                 gfn += page_size >> PAGE_SHIFT;
 137
 138
 139         }
 140
 141         return 0;
 142
 143 unmap_pages:
 144         kvm_iommu_put_pages(kvm, slot->base_gfn, gfn - slot->base_gfn);
 145         return r;
 146 }
 147
 148 static int kvm_iommu_map_memslots(struct kvm *kvm)
 149 {
 150         int i, idx, r = 0;
 151         struct kvm_memslots *slots;
 152
 153         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
 154         slots = kvm_memslots(kvm);
 155
 156         for (i = 0; i < slots->nmemslots; i++) {
 157                 r = kvm_iommu_map_pages(kvm, &slots->memslots[i]);
 158                 if (r)
 159                         break;
 160         }
 161         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
 162
 163         return r;
 164 }
 165
 166 int kvm_assign_device(struct kvm *kvm,
 167                       struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
 168 {
 169         struct pci_dev *pdev = NULL;
 170         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
 171         int r, last_flags;
 172
 173         /* check if iommu exists and in use */
 174         if (!domain)
 175                 return 0;
 176
 177         pdev = assigned_dev->dev;
 178         if (pdev == NULL)
 179                 return -ENODEV;
 180
 181         r = iommu_attach_device(domain, &pdev->dev);
 182         if (r) {
 183                 printk(KERN_ERR "assign device %x:%x:%x.%x failed",
 184                         pci_domain_nr(pdev->bus),
 185                         pdev->bus->number,
 186                         PCI_SLOT(pdev->devfn),
 187                         PCI_FUNC(pdev->devfn));
 188                 return r;
 189         }
 190
 191         last_flags = kvm->arch.iommu_flags;
 192         if (iommu_domain_has_cap(kvm->arch.iommu_domain,
 193                                  IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY))
 194                 kvm->arch.iommu_flags |= KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY;
 195
 196         /* Check if need to update IOMMU page table for guest memory */
 197         if ((last_flags ^ kvm->arch.iommu_flags) ==
 198                         KVM_IOMMU_CACHE_COHERENCY) {
 199                 kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 200                 r = kvm_iommu_map_memslots(kvm);
 201                 if (r)
 202                         goto out_unmap;
 203         }
 204
 205         pdev->dev_flags |= PCI_DEV_FLAGS_ASSIGNED;
 206
 207         printk(KERN_DEBUG "assign device %x:%x:%x.%x\n",
 208                 assigned_dev->host_segnr,
 209                 assigned_dev->host_busnr,
 210                 PCI_SLOT(assigned_dev->host_devfn),
 211                 PCI_FUNC(assigned_dev->host_devfn));
 212
 213         return 0;
 214 out_unmap:
 215         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 216         return r;
 217 }
 218
 219 int kvm_deassign_device(struct kvm *kvm,
 220                         struct kvm_assigned_dev_kernel *assigned_dev)
 221 {
 222         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
 223         struct pci_dev *pdev = NULL;
 224
 225         /* check if iommu exists and in use */
 226         if (!domain)
 227                 return 0;
 228
 229         pdev = assigned_dev->dev;
 230         if (pdev == NULL)
 231                 return -ENODEV;
 232
 233         iommu_detach_device(domain, &pdev->dev);
 234
 235         pdev->dev_flags &= ~PCI_DEV_FLAGS_ASSIGNED;
 236
 237         printk(KERN_DEBUG "deassign device %x:%x:%x.%x\n",
 238                 assigned_dev->host_segnr,
 239                 assigned_dev->host_busnr,
 240                 PCI_SLOT(assigned_dev->host_devfn),
 241                 PCI_FUNC(assigned_dev->host_devfn));
 242
 243         return 0;
 244 }
 245
 246 int kvm_iommu_map_guest(struct kvm *kvm)
 247 {
 248         int r;
 249
 250         if (!iommu_present(&pci_bus_type)) {
 251                 printk(KERN_ERR "%s: iommu not found\n", __func__);
 252                 return -ENODEV;
 253         }
 254
 255         mutex_lock(&kvm->slots_lock);
 256
 257         kvm->arch.iommu_domain = iommu_domain_alloc(&pci_bus_type);
 258         if (!kvm->arch.iommu_domain) {
 259                 r = -ENOMEM;
 260                 goto out_unlock;
 261         }
 262
 263         if (!allow_unsafe_assigned_interrupts &&
 264             !iommu_domain_has_cap(kvm->arch.iommu_domain,
 265                                   IOMMU_CAP_INTR_REMAP)) {
 266                 printk(KERN_WARNING "%s: No interrupt remapping support,"
 267                        " disallowing device assignment."
 268                        " Re-enble with \"allow_unsafe_assigned_interrupts=1\""
 269                        " module option.\n", __func__);
 270                 iommu_domain_free(kvm->arch.iommu_domain);
 271                 kvm->arch.iommu_domain = NULL;
 272                 r = -EPERM;
 273                 goto out_unlock;
 274         }
 275
 276         r = kvm_iommu_map_memslots(kvm);
 277         if (r)
 278                 kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 279
 280 out_unlock:
 281         mutex_unlock(&kvm->slots_lock);
 282         return r;
 283 }
 284
 285 static void kvm_iommu_put_pages(struct kvm *kvm,
 286                                 gfn_t base_gfn, unsigned long npages)
 287 {
 288         struct iommu_domain *domain;
 289         gfn_t end_gfn, gfn;
 290         pfn_t pfn;
 291         u64 phys;
 292
 293         domain  = kvm->arch.iommu_domain;
 294         end_gfn = base_gfn + npages;
 295         gfn     = base_gfn;
 296
 297         /* check if iommu exists and in use */
 298         if (!domain)
 299                 return;
 300
 301         while (gfn < end_gfn) {
 302                 unsigned long unmap_pages;
 303                 int order;
 304
 305                 /* Get physical address */
 306                 phys = iommu_iova_to_phys(domain, gfn_to_gpa(gfn));
 307                 pfn  = phys >> PAGE_SHIFT;
 308
 309                 /* Unmap address from IO address space */
 310                 order       = iommu_unmap(domain, gfn_to_gpa(gfn), 0);
 311                 unmap_pages = 1ULL << order;
 312
 313                 /* Unpin all pages we just unmapped to not leak any memory */
 314                 kvm_unpin_pages(kvm, pfn, unmap_pages);
 315
 316                 gfn += unmap_pages;
 317         }
 318 }
 319
 320 void kvm_iommu_unmap_pages(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot)
 321 {
 322         kvm_iommu_put_pages(kvm, slot->base_gfn, slot->npages);
 323 }
 324
 325 static int kvm_iommu_unmap_memslots(struct kvm *kvm)
 326 {
 327         int i, idx;
 328         struct kvm_memslots *slots;
 329
 330         idx = srcu_read_lock(&kvm->srcu);
 331         slots = kvm_memslots(kvm);
 332
 333         for (i = 0; i < slots->nmemslots; i++)
 334                 kvm_iommu_unmap_pages(kvm, &slots->memslots[i]);
 335
 336         srcu_read_unlock(&kvm->srcu, idx);
 337
 338         return 0;
 339 }
 340
 341 int kvm_iommu_unmap_guest(struct kvm *kvm)
 342 {
 343         struct iommu_domain *domain = kvm->arch.iommu_domain;
 344
 345         /* check if iommu exists and in use */
 346         if (!domain)
 347                 return 0;
 348
 349         mutex_lock(&kvm->slots_lock);
 350         kvm_iommu_unmap_memslots(kvm);
 351         kvm->arch.iommu_domain = NULL;
 352         mutex_unlock(&kvm->slots_lock);
 353
 354         iommu_domain_free(domain);
 355         return 0;
 356 }