drivers/vfio/vfio_iommu_type1.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * VFIO: IOMMU DMA mapping support for Type1 IOMMU
   4  *
   5  * Copyright (C) 2012 Red Hat, Inc.  All rights reserved.
   6  *     Author: Alex Williamson <alex.williamson@redhat.com>
   7  *
   8  * Derived from original vfio:
   9  * Copyright 2010 Cisco Systems, Inc.  All rights reserved.
  10  * Author: Tom Lyon, pugs@cisco.com
  11  *
  12  * We arbitrarily define a Type1 IOMMU as one matching the below code.
  13  * It could be called the x86 IOMMU as it's designed for AMD-Vi & Intel
  14  * VT-d, but that makes it harder to re-use as theoretically anyone
  15  * implementing a similar IOMMU could make use of this.  We expect the
  16  * IOMMU to support the IOMMU API and have few to no restrictions around
  17  * the IOVA range that can be mapped.  The Type1 IOMMU is currently
  18  * optimized for relatively static mappings of a userspace process with
  19  * userpsace pages pinned into memory.  We also assume devices and IOMMU
  20  * domains are PCI based as the IOMMU API is still centered around a
  21  * device/bus interface rather than a group interface.
  22  */
  23
  24 #include <linux/compat.h>
  25 #include <linux/device.h>
  26 #include <linux/fs.h>
  27 #include <linux/iommu.h>
  28 #include <linux/module.h>
  29 #include <linux/mm.h>
  30 #include <linux/kthread.h>
  31 #include <linux/rbtree.h>
  32 #include <linux/sched/signal.h>
  33 #include <linux/sched/mm.h>
  34 #include <linux/slab.h>
  35 #include <linux/uaccess.h>
  36 #include <linux/vfio.h>
  37 #include <linux/workqueue.h>
  38 #include <linux/mdev.h>
  39 #include <linux/notifier.h>
  40 #include <linux/dma-iommu.h>
  41 #include <linux/irqdomain.h>
  42
  43 #define DRIVER_VERSION  "0.2"
  44 #define DRIVER_AUTHOR   "Alex Williamson <alex.williamson@redhat.com>"
  45 #define DRIVER_DESC     "Type1 IOMMU driver for VFIO"
  46
  47 static bool allow_unsafe_interrupts;
  48 module_param_named(allow_unsafe_interrupts,
  49                    allow_unsafe_interrupts, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  50 MODULE_PARM_DESC(allow_unsafe_interrupts,
  51                  "Enable VFIO IOMMU support for on platforms without interrupt remapping support.");
  52
  53 static bool disable_hugepages;
  54 module_param_named(disable_hugepages,
  55                    disable_hugepages, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  56 MODULE_PARM_DESC(disable_hugepages,
  57                  "Disable VFIO IOMMU support for IOMMU hugepages.");
  58
  59 static unsigned int dma_entry_limit __read_mostly = U16_MAX;
  60 module_param_named(dma_entry_limit, dma_entry_limit, uint, 0644);
  61 MODULE_PARM_DESC(dma_entry_limit,
  62                  "Maximum number of user DMA mappings per container (65535).");
  63
  64 struct vfio_iommu {
  65         struct list_head        domain_list;
  66         struct list_head        iova_list;
  67         struct vfio_domain      *external_domain; /* domain for external user */
  68         struct mutex            lock;
  69         struct rb_root          dma_list;
  70         struct blocking_notifier_head notifier;
  71         unsigned int            dma_avail;
  72         uint64_t                pgsize_bitmap;
  73         bool                    v2;
  74         bool                    nesting;
  75         bool                    dirty_page_tracking;
  76         bool                    pinned_page_dirty_scope;
  77 };
  78
  79 struct vfio_domain {
  80         struct iommu_domain     *domain;
  81         struct list_head        next;
  82         struct list_head        group_list;
  83         int                     prot;           /* IOMMU_CACHE */
  84         bool                    fgsp;           /* Fine-grained super pages */
  85 };
  86
  87 struct vfio_dma {
  88         struct rb_node          node;
  89         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
  90         unsigned long           vaddr;          /* Process virtual addr */
  91         size_t                  size;           /* Map size (bytes) */
  92         int                     prot;           /* IOMMU_READ/WRITE */
  93         bool                    iommu_mapped;
  94         bool                    lock_cap;       /* capable(CAP_IPC_LOCK) */
  95         struct task_struct      *task;
  96         struct rb_root          pfn_list;       /* Ex-user pinned pfn list */
  97         unsigned long           *bitmap;
  98 };
  99
 100 struct vfio_group {
 101         struct iommu_group      *iommu_group;
 102         struct list_head        next;
 103         bool                    mdev_group;     /* An mdev group */
 104         bool                    pinned_page_dirty_scope;
 105 };
 106
 107 struct vfio_iova {
 108         struct list_head        list;
 109         dma_addr_t              start;
 110         dma_addr_t              end;
 111 };
 112
 113 /*
 114  * Guest RAM pinning working set or DMA target
 115  */
 116 struct vfio_pfn {
 117         struct rb_node          node;
 118         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
 119         unsigned long           pfn;            /* Host pfn */
 120         unsigned int            ref_count;
 121 };
 122
 123 struct vfio_regions {
 124         struct list_head list;
 125         dma_addr_t iova;
 126         phys_addr_t phys;
 127         size_t len;
 128 };
 129
 130 #define IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu) \
 131                                         (!list_empty(&iommu->domain_list))
 132
 133 #define DIRTY_BITMAP_BYTES(n)   (ALIGN(n, BITS_PER_TYPE(u64)) / BITS_PER_BYTE)
 134
 135 /*
 136  * Input argument of number of bits to bitmap_set() is unsigned integer, which
 137  * further casts to signed integer for unaligned multi-bit operation,
 138  * __bitmap_set().
 139  * Then maximum bitmap size supported is 2^31 bits divided by 2^3 bits/byte,
 140  * that is 2^28 (256 MB) which maps to 2^31 * 2^12 = 2^43 (8TB) on 4K page
 141  * system.
 142  */
 143 #define DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX   ((u64)INT_MAX)
 144 #define DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX    DIRTY_BITMAP_BYTES(DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX)
 145
 146 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot);
 147
 148 static struct vfio_group *vfio_iommu_find_iommu_group(struct vfio_iommu *iommu,
 149                                                struct iommu_group *iommu_group);
 150
 151 static void update_pinned_page_dirty_scope(struct vfio_iommu *iommu);
 152 /*
 153  * This code handles mapping and unmapping of user data buffers
 154  * into DMA'ble space using the IOMMU
 155  */
 156
 157 static struct vfio_dma *vfio_find_dma(struct vfio_iommu *iommu,
 158                                       dma_addr_t start, size_t size)
 159 {
 160         struct rb_node *node = iommu->dma_list.rb_node;
 161
 162         while (node) {
 163                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(node, struct vfio_dma, node);
 164
 165                 if (start + size <= dma->iova)
 166                         node = node->rb_left;
 167                 else if (start >= dma->iova + dma->size)
 168                         node = node->rb_right;
 169                 else
 170                         return dma;
 171         }
 172
 173         return NULL;
 174 }
 175
 176 static void vfio_link_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *new)
 177 {
 178         struct rb_node **link = &iommu->dma_list.rb_node, *parent = NULL;
 179         struct vfio_dma *dma;
 180
 181         while (*link) {
 182                 parent = *link;
 183                 dma = rb_entry(parent, struct vfio_dma, node);
 184
 185                 if (new->iova + new->size <= dma->iova)
 186                         link = &(*link)->rb_left;
 187                 else
 188                         link = &(*link)->rb_right;
 189         }
 190
 191         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 192         rb_insert_color(&new->node, &iommu->dma_list);
 193 }
 194
 195 static void vfio_unlink_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *old)
 196 {
 197         rb_erase(&old->node, &iommu->dma_list);
 198 }
 199
 200
 201 static int vfio_dma_bitmap_alloc(struct vfio_dma *dma, size_t pgsize)
 202 {
 203         uint64_t npages = dma->size / pgsize;
 204
 205         if (npages > DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX)
 206                 return -EINVAL;
 207
 208         /*
 209          * Allocate extra 64 bits that are used to calculate shift required for
 210          * bitmap_shift_left() to manipulate and club unaligned number of pages
 211          * in adjacent vfio_dma ranges.
 212          */
 213         dma->bitmap = kvzalloc(DIRTY_BITMAP_BYTES(npages) + sizeof(u64),
 214                                GFP_KERNEL);
 215         if (!dma->bitmap)
 216                 return -ENOMEM;
 217
 218         return 0;
 219 }
 220
 221 static void vfio_dma_bitmap_free(struct vfio_dma *dma)
 222 {
 223         kfree(dma->bitmap);
 224         dma->bitmap = NULL;
 225 }
 226
 227 static void vfio_dma_populate_bitmap(struct vfio_dma *dma, size_t pgsize)
 228 {
 229         struct rb_node *p;
 230         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
 231
 232         for (p = rb_first(&dma->pfn_list); p; p = rb_next(p)) {
 233                 struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn, node);
 234
 235                 bitmap_set(dma->bitmap, (vpfn->iova - dma->iova) >> pgshift, 1);
 236         }
 237 }
 238
 239 static int vfio_dma_bitmap_alloc_all(struct vfio_iommu *iommu, size_t pgsize)
 240 {
 241         struct rb_node *n;
 242
 243         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
 244                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
 245                 int ret;
 246
 247                 ret = vfio_dma_bitmap_alloc(dma, pgsize);
 248                 if (ret) {
 249                         struct rb_node *p;
 250
 251                         for (p = rb_prev(n); p; p = rb_prev(p)) {
 252                                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n,
 253                                                         struct vfio_dma, node);
 254
 255                                 vfio_dma_bitmap_free(dma);
 256                         }
 257                         return ret;
 258                 }
 259                 vfio_dma_populate_bitmap(dma, pgsize);
 260         }
 261         return 0;
 262 }
 263
 264 static void vfio_dma_bitmap_free_all(struct vfio_iommu *iommu)
 265 {
 266         struct rb_node *n;
 267
 268         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
 269                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
 270
 271                 vfio_dma_bitmap_free(dma);
 272         }
 273 }
 274
 275 /*
 276  * Helper Functions for host iova-pfn list
 277  */
 278 static struct vfio_pfn *vfio_find_vpfn(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova)
 279 {
 280         struct vfio_pfn *vpfn;
 281         struct rb_node *node = dma->pfn_list.rb_node;
 282
 283         while (node) {
 284                 vpfn = rb_entry(node, struct vfio_pfn, node);
 285
 286                 if (iova < vpfn->iova)
 287                         node = node->rb_left;
 288                 else if (iova > vpfn->iova)
 289                         node = node->rb_right;
 290                 else
 291                         return vpfn;
 292         }
 293         return NULL;
 294 }
 295
 296 static void vfio_link_pfn(struct vfio_dma *dma,
 297                           struct vfio_pfn *new)
 298 {
 299         struct rb_node **link, *parent = NULL;
 300         struct vfio_pfn *vpfn;
 301
 302         link = &dma->pfn_list.rb_node;
 303         while (*link) {
 304                 parent = *link;
 305                 vpfn = rb_entry(parent, struct vfio_pfn, node);
 306
 307                 if (new->iova < vpfn->iova)
 308                         link = &(*link)->rb_left;
 309                 else
 310                         link = &(*link)->rb_right;
 311         }
 312
 313         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 314         rb_insert_color(&new->node, &dma->pfn_list);
 315 }
 316
 317 static void vfio_unlink_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *old)
 318 {
 319         rb_erase(&old->node, &dma->pfn_list);
 320 }
 321
 322 static int vfio_add_to_pfn_list(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 323                                 unsigned long pfn)
 324 {
 325         struct vfio_pfn *vpfn;
 326
 327         vpfn = kzalloc(sizeof(*vpfn), GFP_KERNEL);
 328         if (!vpfn)
 329                 return -ENOMEM;
 330
 331         vpfn->iova = iova;
 332         vpfn->pfn = pfn;
 333         vpfn->ref_count = 1;
 334         vfio_link_pfn(dma, vpfn);
 335         return 0;
 336 }
 337
 338 static void vfio_remove_from_pfn_list(struct vfio_dma *dma,
 339                                       struct vfio_pfn *vpfn)
 340 {
 341         vfio_unlink_pfn(dma, vpfn);
 342         kfree(vpfn);
 343 }
 344
 345 static struct vfio_pfn *vfio_iova_get_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma,
 346                                                unsigned long iova)
 347 {
 348         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 349
 350         if (vpfn)
 351                 vpfn->ref_count++;
 352         return vpfn;
 353 }
 354
 355 static int vfio_iova_put_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *vpfn)
 356 {
 357         int ret = 0;
 358
 359         vpfn->ref_count--;
 360         if (!vpfn->ref_count) {
 361                 ret = put_pfn(vpfn->pfn, dma->prot);
 362                 vfio_remove_from_pfn_list(dma, vpfn);
 363         }
 364         return ret;
 365 }
 366
 367 static int vfio_lock_acct(struct vfio_dma *dma, long npage, bool async)
 368 {
 369         struct mm_struct *mm;
 370         int ret;
 371
 372         if (!npage)
 373                 return 0;
 374
 375         mm = async ? get_task_mm(dma->task) : dma->task->mm;
 376         if (!mm)
 377                 return -ESRCH; /* process exited */
 378
 379         ret = mmap_write_lock_killable(mm);
 380         if (!ret) {
 381                 ret = __account_locked_vm(mm, abs(npage), npage > 0, dma->task,
 382                                           dma->lock_cap);
 383                 mmap_write_unlock(mm);
 384         }
 385
 386         if (async)
 387                 mmput(mm);
 388
 389         return ret;
 390 }
 391
 392 /*
 393  * Some mappings aren't backed by a struct page, for example an mmap'd
 394  * MMIO range for our own or another device.  These use a different
 395  * pfn conversion and shouldn't be tracked as locked pages.
 396  * For compound pages, any driver that sets the reserved bit in head
 397  * page needs to set the reserved bit in all subpages to be safe.
 398  */
 399 static bool is_invalid_reserved_pfn(unsigned long pfn)
 400 {
 401         if (pfn_valid(pfn))
 402                 return PageReserved(pfn_to_page(pfn));
 403
 404         return true;
 405 }
 406
 407 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot)
 408 {
 409         if (!is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 410                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 411
 412                 unpin_user_pages_dirty_lock(&page, 1, prot & IOMMU_WRITE);
 413                 return 1;
 414         }
 415         return 0;
 416 }
 417
 418 static int follow_fault_pfn(struct vm_area_struct *vma, struct mm_struct *mm,
 419                             unsigned long vaddr, unsigned long *pfn,
 420                             bool write_fault)
 421 {
 422         int ret;
 423
 424         ret = follow_pfn(vma, vaddr, pfn);
 425         if (ret) {
 426                 bool unlocked = false;
 427
 428                 ret = fixup_user_fault(mm, vaddr,
 429                                        FAULT_FLAG_REMOTE |
 430                                        (write_fault ?  FAULT_FLAG_WRITE : 0),
 431                                        &unlocked);
 432                 if (unlocked)
 433                         return -EAGAIN;
 434
 435                 if (ret)
 436                         return ret;
 437
 438                 ret = follow_pfn(vma, vaddr, pfn);
 439         }
 440
 441         return ret;
 442 }
 443
 444 static int vaddr_get_pfn(struct mm_struct *mm, unsigned long vaddr,
 445                          int prot, unsigned long *pfn)
 446 {
 447         struct page *page[1];
 448         struct vm_area_struct *vma;
 449         unsigned int flags = 0;
 450         int ret;
 451
 452         if (prot & IOMMU_WRITE)
 453                 flags |= FOLL_WRITE;
 454
 455         mmap_read_lock(mm);
 456         ret = pin_user_pages_remote(mm, vaddr, 1, flags | FOLL_LONGTERM,
 457                                     page, NULL, NULL);
 458         if (ret == 1) {
 459                 *pfn = page_to_pfn(page[0]);
 460                 ret = 0;
 461                 goto done;
 462         }
 463
 464         vaddr = untagged_addr(vaddr);
 465
 466 retry:
 467         vma = find_vma_intersection(mm, vaddr, vaddr + 1);
 468
 469         if (vma && vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
 470                 ret = follow_fault_pfn(vma, mm, vaddr, pfn, prot & IOMMU_WRITE);
 471                 if (ret == -EAGAIN)
 472                         goto retry;
 473
 474                 if (!ret && !is_invalid_reserved_pfn(*pfn))
 475                         ret = -EFAULT;
 476         }
 477 done:
 478         mmap_read_unlock(mm);
 479         return ret;
 480 }
 481
 482 /*
 483  * Attempt to pin pages.  We really don't want to track all the pfns and
 484  * the iommu can only map chunks of consecutive pfns anyway, so get the
 485  * first page and all consecutive pages with the same locking.
 486  */
 487 static long vfio_pin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 488                                   long npage, unsigned long *pfn_base,
 489                                   unsigned long limit)
 490 {
 491         unsigned long pfn = 0;
 492         long ret, pinned = 0, lock_acct = 0;
 493         bool rsvd;
 494         dma_addr_t iova = vaddr - dma->vaddr + dma->iova;
 495
 496         /* This code path is only user initiated */
 497         if (!current->mm)
 498                 return -ENODEV;
 499
 500         ret = vaddr_get_pfn(current->mm, vaddr, dma->prot, pfn_base);
 501         if (ret)
 502                 return ret;
 503
 504         pinned++;
 505         rsvd = is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base);
 506
 507         /*
 508          * Reserved pages aren't counted against the user, externally pinned
 509          * pages are already counted against the user.
 510          */
 511         if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 512                 if (!dma->lock_cap && current->mm->locked_vm + 1 > limit) {
 513                         put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 514                         pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n", __func__,
 515                                         limit << PAGE_SHIFT);
 516                         return -ENOMEM;
 517                 }
 518                 lock_acct++;
 519         }
 520
 521         if (unlikely(disable_hugepages))
 522                 goto out;
 523
 524         /* Lock all the consecutive pages from pfn_base */
 525         for (vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE; pinned < npage;
 526              pinned++, vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE) {
 527                 ret = vaddr_get_pfn(current->mm, vaddr, dma->prot, &pfn);
 528                 if (ret)
 529                         break;
 530
 531                 if (pfn != *pfn_base + pinned ||
 532                     rsvd != is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 533                         put_pfn(pfn, dma->prot);
 534                         break;
 535                 }
 536
 537                 if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 538                         if (!dma->lock_cap &&
 539                             current->mm->locked_vm + lock_acct + 1 > limit) {
 540                                 put_pfn(pfn, dma->prot);
 541                                 pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n",
 542                                         __func__, limit << PAGE_SHIFT);
 543                                 ret = -ENOMEM;
 544                                 goto unpin_out;
 545                         }
 546                         lock_acct++;
 547                 }
 548         }
 549
 550 out:
 551         ret = vfio_lock_acct(dma, lock_acct, false);
 552
 553 unpin_out:
 554         if (ret) {
 555                 if (!rsvd) {
 556                         for (pfn = *pfn_base ; pinned ; pfn++, pinned--)
 557                                 put_pfn(pfn, dma->prot);
 558                 }
 559
 560                 return ret;
 561         }
 562
 563         return pinned;
 564 }
 565
 566 static long vfio_unpin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 567                                     unsigned long pfn, long npage,
 568                                     bool do_accounting)
 569 {
 570         long unlocked = 0, locked = 0;
 571         long i;
 572
 573         for (i = 0; i < npage; i++, iova += PAGE_SIZE) {
 574                 if (put_pfn(pfn++, dma->prot)) {
 575                         unlocked++;
 576                         if (vfio_find_vpfn(dma, iova))
 577                                 locked++;
 578                 }
 579         }
 580
 581         if (do_accounting)
 582                 vfio_lock_acct(dma, locked - unlocked, true);
 583
 584         return unlocked;
 585 }
 586
 587 static int vfio_pin_page_external(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 588                                   unsigned long *pfn_base, bool do_accounting)
 589 {
 590         struct mm_struct *mm;
 591         int ret;
 592
 593         mm = get_task_mm(dma->task);
 594         if (!mm)
 595                 return -ENODEV;
 596
 597         ret = vaddr_get_pfn(mm, vaddr, dma->prot, pfn_base);
 598         if (!ret && do_accounting && !is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base)) {
 599                 ret = vfio_lock_acct(dma, 1, true);
 600                 if (ret) {
 601                         put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 602                         if (ret == -ENOMEM)
 603                                 pr_warn("%s: Task %s (%d) RLIMIT_MEMLOCK "
 604                                         "(%ld) exceeded\n", __func__,
 605                                         dma->task->comm, task_pid_nr(dma->task),
 606                                         task_rlimit(dma->task, RLIMIT_MEMLOCK));
 607                 }
 608         }
 609
 610         mmput(mm);
 611         return ret;
 612 }
 613
 614 static int vfio_unpin_page_external(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 615                                     bool do_accounting)
 616 {
 617         int unlocked;
 618         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 619
 620         if (!vpfn)
 621                 return 0;
 622
 623         unlocked = vfio_iova_put_vfio_pfn(dma, vpfn);
 624
 625         if (do_accounting)
 626                 vfio_lock_acct(dma, -unlocked, true);
 627
 628         return unlocked;
 629 }
 630
 631 static int vfio_iommu_type1_pin_pages(void *iommu_data,
 632                                       struct iommu_group *iommu_group,
 633                                       unsigned long *user_pfn,
 634                                       int npage, int prot,
 635                                       unsigned long *phys_pfn)
 636 {
 637         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 638         struct vfio_group *group;
 639         int i, j, ret;
 640         unsigned long remote_vaddr;
 641         struct vfio_dma *dma;
 642         bool do_accounting;
 643
 644         if (!iommu || !user_pfn || !phys_pfn)
 645                 return -EINVAL;
 646
 647         /* Supported for v2 version only */
 648         if (!iommu->v2)
 649                 return -EACCES;
 650
 651         mutex_lock(&iommu->lock);
 652
 653         /* Fail if notifier list is empty */
 654         if (!iommu->notifier.head) {
 655                 ret = -EINVAL;
 656                 goto pin_done;
 657         }
 658
 659         /*
 660          * If iommu capable domain exist in the container then all pages are
 661          * already pinned and accounted. Accouting should be done if there is no
 662          * iommu capable domain in the container.
 663          */
 664         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
 665
 666         for (i = 0; i < npage; i++) {
 667                 dma_addr_t iova;
 668                 struct vfio_pfn *vpfn;
 669
 670                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 671                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 672                 if (!dma) {
 673                         ret = -EINVAL;
 674                         goto pin_unwind;
 675                 }
 676
 677                 if ((dma->prot & prot) != prot) {
 678                         ret = -EPERM;
 679                         goto pin_unwind;
 680                 }
 681
 682                 vpfn = vfio_iova_get_vfio_pfn(dma, iova);
 683                 if (vpfn) {
 684                         phys_pfn[i] = vpfn->pfn;
 685                         continue;
 686                 }
 687
 688                 remote_vaddr = dma->vaddr + (iova - dma->iova);
 689                 ret = vfio_pin_page_external(dma, remote_vaddr, &phys_pfn[i],
 690                                              do_accounting);
 691                 if (ret)
 692                         goto pin_unwind;
 693
 694                 ret = vfio_add_to_pfn_list(dma, iova, phys_pfn[i]);
 695                 if (ret) {
 696                         vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 697                         goto pin_unwind;
 698                 }
 699
 700                 if (iommu->dirty_page_tracking) {
 701                         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
 702
 703                         /*
 704                          * Bitmap populated with the smallest supported page
 705                          * size
 706                          */
 707                         bitmap_set(dma->bitmap,
 708                                    (iova - dma->iova) >> pgshift, 1);
 709                 }
 710         }
 711         ret = i;
 712
 713         group = vfio_iommu_find_iommu_group(iommu, iommu_group);
 714         if (!group->pinned_page_dirty_scope) {
 715                 group->pinned_page_dirty_scope = true;
 716                 update_pinned_page_dirty_scope(iommu);
 717         }
 718
 719         goto pin_done;
 720
 721 pin_unwind:
 722         phys_pfn[i] = 0;
 723         for (j = 0; j < i; j++) {
 724                 dma_addr_t iova;
 725
 726                 iova = user_pfn[j] << PAGE_SHIFT;
 727                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 728                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 729                 phys_pfn[j] = 0;
 730         }
 731 pin_done:
 732         mutex_unlock(&iommu->lock);
 733         return ret;
 734 }
 735
 736 static int vfio_iommu_type1_unpin_pages(void *iommu_data,
 737                                         unsigned long *user_pfn,
 738                                         int npage)
 739 {
 740         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 741         bool do_accounting;
 742         int i;
 743
 744         if (!iommu || !user_pfn)
 745                 return -EINVAL;
 746
 747         /* Supported for v2 version only */
 748         if (!iommu->v2)
 749                 return -EACCES;
 750
 751         mutex_lock(&iommu->lock);
 752
 753         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
 754         for (i = 0; i < npage; i++) {
 755                 struct vfio_dma *dma;
 756                 dma_addr_t iova;
 757
 758                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 759                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 760                 if (!dma)
 761                         goto unpin_exit;
 762                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 763         }
 764
 765 unpin_exit:
 766         mutex_unlock(&iommu->lock);
 767         return i > npage ? npage : (i > 0 ? i : -EINVAL);
 768 }
 769
 770 static long vfio_sync_unpin(struct vfio_dma *dma, struct vfio_domain *domain,
 771                             struct list_head *regions,
 772                             struct iommu_iotlb_gather *iotlb_gather)
 773 {
 774         long unlocked = 0;
 775         struct vfio_regions *entry, *next;
 776
 777         iommu_tlb_sync(domain->domain, iotlb_gather);
 778
 779         list_for_each_entry_safe(entry, next, regions, list) {
 780                 unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma,
 781                                                     entry->iova,
 782                                                     entry->phys >> PAGE_SHIFT,
 783                                                     entry->len >> PAGE_SHIFT,
 784                                                     false);
 785                 list_del(&entry->list);
 786                 kfree(entry);
 787         }
 788
 789         cond_resched();
 790
 791         return unlocked;
 792 }
 793
 794 /*
 795  * Generally, VFIO needs to unpin remote pages after each IOTLB flush.
 796  * Therefore, when using IOTLB flush sync interface, VFIO need to keep track
 797  * of these regions (currently using a list).
 798  *
 799  * This value specifies maximum number of regions for each IOTLB flush sync.
 800  */
 801 #define VFIO_IOMMU_TLB_SYNC_MAX         512
 802
 803 static size_t unmap_unpin_fast(struct vfio_domain *domain,
 804                                struct vfio_dma *dma, dma_addr_t *iova,
 805                                size_t len, phys_addr_t phys, long *unlocked,
 806                                struct list_head *unmapped_list,
 807                                int *unmapped_cnt,
 808                                struct iommu_iotlb_gather *iotlb_gather)
 809 {
 810         size_t unmapped = 0;
 811         struct vfio_regions *entry = kzalloc(sizeof(*entry), GFP_KERNEL);
 812
 813         if (entry) {
 814                 unmapped = iommu_unmap_fast(domain->domain, *iova, len,
 815                                             iotlb_gather);
 816
 817                 if (!unmapped) {
 818                         kfree(entry);
 819                 } else {
 820                         entry->iova = *iova;
 821                         entry->phys = phys;
 822                         entry->len  = unmapped;
 823                         list_add_tail(&entry->list, unmapped_list);
 824
 825                         *iova += unmapped;
 826                         (*unmapped_cnt)++;
 827                 }
 828         }
 829
 830         /*
 831          * Sync if the number of fast-unmap regions hits the limit
 832          * or in case of errors.
 833          */
 834         if (*unmapped_cnt >= VFIO_IOMMU_TLB_SYNC_MAX || !unmapped) {
 835                 *unlocked += vfio_sync_unpin(dma, domain, unmapped_list,
 836                                              iotlb_gather);
 837                 *unmapped_cnt = 0;
 838         }
 839
 840         return unmapped;
 841 }
 842
 843 static size_t unmap_unpin_slow(struct vfio_domain *domain,
 844                                struct vfio_dma *dma, dma_addr_t *iova,
 845                                size_t len, phys_addr_t phys,
 846                                long *unlocked)
 847 {
 848         size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, *iova, len);
 849
 850         if (unmapped) {
 851                 *unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma, *iova,
 852                                                      phys >> PAGE_SHIFT,
 853                                                      unmapped >> PAGE_SHIFT,
 854                                                      false);
 855                 *iova += unmapped;
 856                 cond_resched();
 857         }
 858         return unmapped;
 859 }
 860
 861 static long vfio_unmap_unpin(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
 862                              bool do_accounting)
 863 {
 864         dma_addr_t iova = dma->iova, end = dma->iova + dma->size;
 865         struct vfio_domain *domain, *d;
 866         LIST_HEAD(unmapped_region_list);
 867         struct iommu_iotlb_gather iotlb_gather;
 868         int unmapped_region_cnt = 0;
 869         long unlocked = 0;
 870
 871         if (!dma->size)
 872                 return 0;
 873
 874         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
 875                 return 0;
 876
 877         /*
 878          * We use the IOMMU to track the physical addresses, otherwise we'd
 879          * need a much more complicated tracking system.  Unfortunately that
 880          * means we need to use one of the iommu domains to figure out the
 881          * pfns to unpin.  The rest need to be unmapped in advance so we have
 882          * no iommu translations remaining when the pages are unpinned.
 883          */
 884         domain = d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
 885                                       struct vfio_domain, next);
 886
 887         list_for_each_entry_continue(d, &iommu->domain_list, next) {
 888                 iommu_unmap(d->domain, dma->iova, dma->size);
 889                 cond_resched();
 890         }
 891
 892         iommu_iotlb_gather_init(&iotlb_gather);
 893         while (iova < end) {
 894                 size_t unmapped, len;
 895                 phys_addr_t phys, next;
 896
 897                 phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
 898                 if (WARN_ON(!phys)) {
 899                         iova += PAGE_SIZE;
 900                         continue;
 901                 }
 902
 903                 /*
 904                  * To optimize for fewer iommu_unmap() calls, each of which
 905                  * may require hardware cache flushing, try to find the
 906                  * largest contiguous physical memory chunk to unmap.
 907                  */
 908                 for (len = PAGE_SIZE;
 909                      !domain->fgsp && iova + len < end; len += PAGE_SIZE) {
 910                         next = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova + len);
 911                         if (next != phys + len)
 912                                 break;
 913                 }
 914
 915                 /*
 916                  * First, try to use fast unmap/unpin. In case of failure,
 917                  * switch to slow unmap/unpin path.
 918                  */
 919                 unmapped = unmap_unpin_fast(domain, dma, &iova, len, phys,
 920                                             &unlocked, &unmapped_region_list,
 921                                             &unmapped_region_cnt,
 922                                             &iotlb_gather);
 923                 if (!unmapped) {
 924                         unmapped = unmap_unpin_slow(domain, dma, &iova, len,
 925                                                     phys, &unlocked);
 926                         if (WARN_ON(!unmapped))
 927                                 break;
 928                 }
 929         }
 930
 931         dma->iommu_mapped = false;
 932
 933         if (unmapped_region_cnt) {
 934                 unlocked += vfio_sync_unpin(dma, domain, &unmapped_region_list,
 935                                             &iotlb_gather);
 936         }
 937
 938         if (do_accounting) {
 939                 vfio_lock_acct(dma, -unlocked, true);
 940                 return 0;
 941         }
 942         return unlocked;
 943 }
 944
 945 static void vfio_remove_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma)
 946 {
 947         vfio_unmap_unpin(iommu, dma, true);
 948         vfio_unlink_dma(iommu, dma);
 949         put_task_struct(dma->task);
 950         vfio_dma_bitmap_free(dma);
 951         kfree(dma);
 952         iommu->dma_avail++;
 953 }
 954
 955 static void vfio_update_pgsize_bitmap(struct vfio_iommu *iommu)
 956 {
 957         struct vfio_domain *domain;
 958
 959         iommu->pgsize_bitmap = ULONG_MAX;
 960
 961         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next)
 962                 iommu->pgsize_bitmap &= domain->domain->pgsize_bitmap;
 963
 964         /*
 965          * In case the IOMMU supports page sizes smaller than PAGE_SIZE
 966          * we pretend PAGE_SIZE is supported and hide sub-PAGE_SIZE sizes.
 967          * That way the user will be able to map/unmap buffers whose size/
 968          * start address is aligned with PAGE_SIZE. Pinning code uses that
 969          * granularity while iommu driver can use the sub-PAGE_SIZE size
 970          * to map the buffer.
 971          */
 972         if (iommu->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK) {
 973                 iommu->pgsize_bitmap &= PAGE_MASK;
 974                 iommu->pgsize_bitmap |= PAGE_SIZE;
 975         }
 976 }
 977
 978 static int update_user_bitmap(u64 __user *bitmap, struct vfio_iommu *iommu,
 979                               struct vfio_dma *dma, dma_addr_t base_iova,
 980                               size_t pgsize)
 981 {
 982         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
 983         unsigned long nbits = dma->size >> pgshift;
 984         unsigned long bit_offset = (dma->iova - base_iova) >> pgshift;
 985         unsigned long copy_offset = bit_offset / BITS_PER_LONG;
 986         unsigned long shift = bit_offset % BITS_PER_LONG;
 987         unsigned long leftover;
 988
 989         /*
 990          * mark all pages dirty if any IOMMU capable device is not able
 991          * to report dirty pages and all pages are pinned and mapped.
 992          */
 993         if (!iommu->pinned_page_dirty_scope && dma->iommu_mapped)
 994                 bitmap_set(dma->bitmap, 0, nbits);
 995
 996         if (shift) {
 997                 bitmap_shift_left(dma->bitmap, dma->bitmap, shift,
 998                                   nbits + shift);
 999
1000                 if (copy_from_user(&leftover,
1001                                    (void __user *)(bitmap + copy_offset),
1002                                    sizeof(leftover)))
1003                         return -EFAULT;
1004
1005                 bitmap_or(dma->bitmap, dma->bitmap, &leftover, shift);
1006         }
1007
1008         if (copy_to_user((void __user *)(bitmap + copy_offset), dma->bitmap,
1009                          DIRTY_BITMAP_BYTES(nbits + shift)))
1010                 return -EFAULT;
1011
1012         return 0;
1013 }
1014
1015 static int vfio_iova_dirty_bitmap(u64 __user *bitmap, struct vfio_iommu *iommu,
1016                                   dma_addr_t iova, size_t size, size_t pgsize)
1017 {
1018         struct vfio_dma *dma;
1019         struct rb_node *n;
1020         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
1021         int ret;
1022
1023         /*
1024          * GET_BITMAP request must fully cover vfio_dma mappings.  Multiple
1025          * vfio_dma mappings may be clubbed by specifying large ranges, but
1026          * there must not be any previous mappings bisected by the range.
1027          * An error will be returned if these conditions are not met.
1028          */
1029         dma = vfio_find_dma(iommu, iova, 1);
1030         if (dma && dma->iova != iova)
1031                 return -EINVAL;
1032
1033         dma = vfio_find_dma(iommu, iova + size - 1, 0);
1034         if (dma && dma->iova + dma->size != iova + size)
1035                 return -EINVAL;
1036
1037         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
1038                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1039
1040                 if (dma->iova < iova)
1041                         continue;
1042
1043                 if (dma->iova > iova + size - 1)
1044                         break;
1045
1046                 ret = update_user_bitmap(bitmap, iommu, dma, iova, pgsize);
1047                 if (ret)
1048                         return ret;
1049
1050                 /*
1051                  * Re-populate bitmap to include all pinned pages which are
1052                  * considered as dirty but exclude pages which are unpinned and
1053                  * pages which are marked dirty by vfio_dma_rw()
1054                  */
1055                 bitmap_clear(dma->bitmap, 0, dma->size >> pgshift);
1056                 vfio_dma_populate_bitmap(dma, pgsize);
1057         }
1058         return 0;
1059 }
1060
1061 static int verify_bitmap_size(uint64_t npages, uint64_t bitmap_size)
1062 {
1063         if (!npages || !bitmap_size || (bitmap_size > DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX) ||
1064             (bitmap_size < DIRTY_BITMAP_BYTES(npages)))
1065                 return -EINVAL;
1066
1067         return 0;
1068 }
1069
1070 static int vfio_dma_do_unmap(struct vfio_iommu *iommu,
1071                              struct vfio_iommu_type1_dma_unmap *unmap,
1072                              struct vfio_bitmap *bitmap)
1073 {
1074         struct vfio_dma *dma, *dma_last = NULL;
1075         size_t unmapped = 0, pgsize;
1076         int ret = 0, retries = 0;
1077         unsigned long pgshift;
1078
1079         mutex_lock(&iommu->lock);
1080
1081         pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
1082         pgsize = (size_t)1 << pgshift;
1083
1084         if (unmap->iova & (pgsize - 1)) {
1085                 ret = -EINVAL;
1086                 goto unlock;
1087         }
1088
1089         if (!unmap->size || unmap->size & (pgsize - 1)) {
1090                 ret = -EINVAL;
1091                 goto unlock;
1092         }
1093
1094         if (unmap->iova + unmap->size - 1 < unmap->iova ||
1095             unmap->size > SIZE_MAX) {
1096                 ret = -EINVAL;
1097                 goto unlock;
1098         }
1099
1100         /* When dirty tracking is enabled, allow only min supported pgsize */
1101         if ((unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) &&
1102             (!iommu->dirty_page_tracking || (bitmap->pgsize != pgsize))) {
1103                 ret = -EINVAL;
1104                 goto unlock;
1105         }
1106
1107         WARN_ON((pgsize - 1) & PAGE_MASK);
1108 again:
1109         /*
1110          * vfio-iommu-type1 (v1) - User mappings were coalesced together to
1111          * avoid tracking individual mappings.  This means that the granularity
1112          * of the original mapping was lost and the user was allowed to attempt
1113          * to unmap any range.  Depending on the contiguousness of physical
1114          * memory and page sizes supported by the IOMMU, arbitrary unmaps may
1115          * or may not have worked.  We only guaranteed unmap granularity
1116          * matching the original mapping; even though it was untracked here,
1117          * the original mappings are reflected in IOMMU mappings.  This
1118          * resulted in a couple unusual behaviors.  First, if a range is not
1119          * able to be unmapped, ex. a set of 4k pages that was mapped as a
1120          * 2M hugepage into the IOMMU, the unmap ioctl returns success but with
1121          * a zero sized unmap.  Also, if an unmap request overlaps the first
1122          * address of a hugepage, the IOMMU will unmap the entire hugepage.
1123          * This also returns success and the returned unmap size reflects the
1124          * actual size unmapped.
1125          *
1126          * We attempt to maintain compatibility with this "v1" interface, but
1127          * we take control out of the hands of the IOMMU.  Therefore, an unmap
1128          * request offset from the beginning of the original mapping will
1129          * return success with zero sized unmap.  And an unmap request covering
1130          * the first iova of mapping will unmap the entire range.
1131          *
1132          * The v2 version of this interface intends to be more deterministic.
1133          * Unmap requests must fully cover previous mappings.  Multiple
1134          * mappings may still be unmaped by specifying large ranges, but there
1135          * must not be any previous mappings bisected by the range.  An error
1136          * will be returned if these conditions are not met.  The v2 interface
1137          * will only return success and a size of zero if there were no
1138          * mappings within the range.
1139          */
1140         if (iommu->v2) {
1141                 dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova, 1);
1142                 if (dma && dma->iova != unmap->iova) {
1143                         ret = -EINVAL;
1144                         goto unlock;
1145                 }
1146                 dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova + unmap->size - 1, 0);
1147                 if (dma && dma->iova + dma->size != unmap->iova + unmap->size) {
1148                         ret = -EINVAL;
1149                         goto unlock;
1150                 }
1151         }
1152
1153         while ((dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova, unmap->size))) {
1154                 if (!iommu->v2 && unmap->iova > dma->iova)
1155                         break;
1156                 /*
1157                  * Task with same address space who mapped this iova range is
1158                  * allowed to unmap the iova range.
1159                  */
1160                 if (dma->task->mm != current->mm)
1161                         break;
1162
1163                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)) {
1164                         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap nb_unmap;
1165
1166                         if (dma_last == dma) {
1167                                 BUG_ON(++retries > 10);
1168                         } else {
1169                                 dma_last = dma;
1170                                 retries = 0;
1171                         }
1172
1173                         nb_unmap.iova = dma->iova;
1174                         nb_unmap.size = dma->size;
1175
1176                         /*
1177                          * Notify anyone (mdev vendor drivers) to invalidate and
1178                          * unmap iovas within the range we're about to unmap.
1179                          * Vendor drivers MUST unpin pages in response to an
1180                          * invalidation.
1181                          */
1182                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1183                         blocking_notifier_call_chain(&iommu->notifier,
1184                                                     VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP,
1185                                                     &nb_unmap);
1186                         mutex_lock(&iommu->lock);
1187                         goto again;
1188                 }
1189
1190                 if (unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) {
1191                         ret = update_user_bitmap(bitmap->data, iommu, dma,
1192                                                  unmap->iova, pgsize);
1193                         if (ret)
1194                                 break;
1195                 }
1196
1197                 unmapped += dma->size;
1198                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
1199         }
1200
1201 unlock:
1202         mutex_unlock(&iommu->lock);
1203
1204         /* Report how much was unmapped */
1205         unmap->size = unmapped;
1206
1207         return ret;
1208 }
1209
1210 static int vfio_iommu_map(struct vfio_iommu *iommu, dma_addr_t iova,
1211                           unsigned long pfn, long npage, int prot)
1212 {
1213         struct vfio_domain *d;
1214         int ret;
1215
1216         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
1217                 ret = iommu_map(d->domain, iova, (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT,
1218                                 npage << PAGE_SHIFT, prot | d->prot);
1219                 if (ret)
1220                         goto unwind;
1221
1222                 cond_resched();
1223         }
1224
1225         return 0;
1226
1227 unwind:
1228         list_for_each_entry_continue_reverse(d, &iommu->domain_list, next) {
1229                 iommu_unmap(d->domain, iova, npage << PAGE_SHIFT);
1230                 cond_resched();
1231         }
1232
1233         return ret;
1234 }
1235
1236 static int vfio_pin_map_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
1237                             size_t map_size)
1238 {
1239         dma_addr_t iova = dma->iova;
1240         unsigned long vaddr = dma->vaddr;
1241         size_t size = map_size;
1242         long npage;
1243         unsigned long pfn, limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
1244         int ret = 0;
1245
1246         while (size) {
1247                 /* Pin a contiguous chunk of memory */
1248                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr + dma->size,
1249                                               size >> PAGE_SHIFT, &pfn, limit);
1250                 if (npage <= 0) {
1251                         WARN_ON(!npage);
1252                         ret = (int)npage;
1253                         break;
1254                 }
1255
1256                 /* Map it! */
1257                 ret = vfio_iommu_map(iommu, iova + dma->size, pfn, npage,
1258                                      dma->prot);
1259                 if (ret) {
1260                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova + dma->size, pfn,
1261                                                 npage, true);
1262                         break;
1263                 }
1264
1265                 size -= npage << PAGE_SHIFT;
1266                 dma->size += npage << PAGE_SHIFT;
1267         }
1268
1269         dma->iommu_mapped = true;
1270
1271         if (ret)
1272                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
1273
1274         return ret;
1275 }
1276
1277 /*
1278  * Check dma map request is within a valid iova range
1279  */
1280 static bool vfio_iommu_iova_dma_valid(struct vfio_iommu *iommu,
1281                                       dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1282 {
1283         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1284         struct vfio_iova *node;
1285
1286         list_for_each_entry(node, iova, list) {
1287                 if (start >= node->start && end <= node->end)
1288                         return true;
1289         }
1290
1291         /*
1292          * Check for list_empty() as well since a container with
1293          * a single mdev device will have an empty list.
1294          */
1295         return list_empty(iova);
1296 }
1297
1298 static int vfio_dma_do_map(struct vfio_iommu *iommu,
1299                            struct vfio_iommu_type1_dma_map *map)
1300 {
1301         dma_addr_t iova = map->iova;
1302         unsigned long vaddr = map->vaddr;
1303         size_t size = map->size;
1304         int ret = 0, prot = 0;
1305         size_t pgsize;
1306         struct vfio_dma *dma;
1307
1308         /* Verify that none of our __u64 fields overflow */
1309         if (map->size != size || map->vaddr != vaddr || map->iova != iova)
1310                 return -EINVAL;
1311
1312         /* READ/WRITE from device perspective */
1313         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE)
1314                 prot |= IOMMU_WRITE;
1315         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ)
1316                 prot |= IOMMU_READ;
1317
1318         mutex_lock(&iommu->lock);
1319
1320         pgsize = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
1321
1322         WARN_ON((pgsize - 1) & PAGE_MASK);
1323
1324         if (!prot || !size || (size | iova | vaddr) & (pgsize - 1)) {
1325                 ret = -EINVAL;
1326                 goto out_unlock;
1327         }
1328
1329         /* Don't allow IOVA or virtual address wrap */
1330         if (iova + size - 1 < iova || vaddr + size - 1 < vaddr) {
1331                 ret = -EINVAL;
1332                 goto out_unlock;
1333         }
1334
1335         if (vfio_find_dma(iommu, iova, size)) {
1336                 ret = -EEXIST;
1337                 goto out_unlock;
1338         }
1339
1340         if (!iommu->dma_avail) {
1341                 ret = -ENOSPC;
1342                 goto out_unlock;
1343         }
1344
1345         if (!vfio_iommu_iova_dma_valid(iommu, iova, iova + size - 1)) {
1346                 ret = -EINVAL;
1347                 goto out_unlock;
1348         }
1349
1350         dma = kzalloc(sizeof(*dma), GFP_KERNEL);
1351         if (!dma) {
1352                 ret = -ENOMEM;
1353                 goto out_unlock;
1354         }
1355
1356         iommu->dma_avail--;
1357         dma->iova = iova;
1358         dma->vaddr = vaddr;
1359         dma->prot = prot;
1360
1361         /*
1362          * We need to be able to both add to a task's locked memory and test
1363          * against the locked memory limit and we need to be able to do both
1364          * outside of this call path as pinning can be asynchronous via the
1365          * external interfaces for mdev devices.  RLIMIT_MEMLOCK requires a
1366          * task_struct and VM locked pages requires an mm_struct, however
1367          * holding an indefinite mm reference is not recommended, therefore we
1368          * only hold a reference to a task.  We could hold a reference to
1369          * current, however QEMU uses this call path through vCPU threads,
1370          * which can be killed resulting in a NULL mm and failure in the unmap
1371          * path when called via a different thread.  Avoid this problem by
1372          * using the group_leader as threads within the same group require
1373          * both CLONE_THREAD and CLONE_VM and will therefore use the same
1374          * mm_struct.
1375          *
1376          * Previously we also used the task for testing CAP_IPC_LOCK at the
1377          * time of pinning and accounting, however has_capability() makes use
1378          * of real_cred, a copy-on-write field, so we can't guarantee that it
1379          * matches group_leader, or in fact that it might not change by the
1380          * time it's evaluated.  If a process were to call MAP_DMA with
1381          * CAP_IPC_LOCK but later drop it, it doesn't make sense that they
1382          * possibly see different results for an iommu_mapped vfio_dma vs
1383          * externally mapped.  Therefore track CAP_IPC_LOCK in vfio_dma at the
1384          * time of calling MAP_DMA.
1385          */
1386         get_task_struct(current->group_leader);
1387         dma->task = current->group_leader;
1388         dma->lock_cap = capable(CAP_IPC_LOCK);
1389
1390         dma->pfn_list = RB_ROOT;
1391
1392         /* Insert zero-sized and grow as we map chunks of it */
1393         vfio_link_dma(iommu, dma);
1394
1395         /* Don't pin and map if container doesn't contain IOMMU capable domain*/
1396         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
1397                 dma->size = size;
1398         else
1399                 ret = vfio_pin_map_dma(iommu, dma, size);
1400
1401         if (!ret && iommu->dirty_page_tracking) {
1402                 ret = vfio_dma_bitmap_alloc(dma, pgsize);
1403                 if (ret)
1404                         vfio_remove_dma(iommu, dma);
1405         }
1406
1407 out_unlock:
1408         mutex_unlock(&iommu->lock);
1409         return ret;
1410 }
1411
1412 static int vfio_bus_type(struct device *dev, void *data)
1413 {
1414         struct bus_type **bus = data;
1415
1416         if (*bus && *bus != dev->bus)
1417                 return -EINVAL;
1418
1419         *bus = dev->bus;
1420
1421         return 0;
1422 }
1423
1424 static int vfio_iommu_replay(struct vfio_iommu *iommu,
1425                              struct vfio_domain *domain)
1426 {
1427         struct vfio_domain *d = NULL;
1428         struct rb_node *n;
1429         unsigned long limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
1430         int ret;
1431
1432         /* Arbitrarily pick the first domain in the list for lookups */
1433         if (!list_empty(&iommu->domain_list))
1434                 d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
1435                                      struct vfio_domain, next);
1436
1437         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1438
1439         for (; n; n = rb_next(n)) {
1440                 struct vfio_dma *dma;
1441                 dma_addr_t iova;
1442
1443                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1444                 iova = dma->iova;
1445
1446                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1447                         phys_addr_t phys;
1448                         size_t size;
1449
1450                         if (dma->iommu_mapped) {
1451                                 phys_addr_t p;
1452                                 dma_addr_t i;
1453
1454                                 if (WARN_ON(!d)) { /* mapped w/o a domain?! */
1455                                         ret = -EINVAL;
1456                                         goto unwind;
1457                                 }
1458
1459                                 phys = iommu_iova_to_phys(d->domain, iova);
1460
1461                                 if (WARN_ON(!phys)) {
1462                                         iova += PAGE_SIZE;
1463                                         continue;
1464                                 }
1465
1466                                 size = PAGE_SIZE;
1467                                 p = phys + size;
1468                                 i = iova + size;
1469                                 while (i < dma->iova + dma->size &&
1470                                        p == iommu_iova_to_phys(d->domain, i)) {
1471                                         size += PAGE_SIZE;
1472                                         p += PAGE_SIZE;
1473                                         i += PAGE_SIZE;
1474                                 }
1475                         } else {
1476                                 unsigned long pfn;
1477                                 unsigned long vaddr = dma->vaddr +
1478                                                      (iova - dma->iova);
1479                                 size_t n = dma->iova + dma->size - iova;
1480                                 long npage;
1481
1482                                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr,
1483                                                               n >> PAGE_SHIFT,
1484                                                               &pfn, limit);
1485                                 if (npage <= 0) {
1486                                         WARN_ON(!npage);
1487                                         ret = (int)npage;
1488                                         goto unwind;
1489                                 }
1490
1491                                 phys = pfn << PAGE_SHIFT;
1492                                 size = npage << PAGE_SHIFT;
1493                         }
1494
1495                         ret = iommu_map(domain->domain, iova, phys,
1496                                         size, dma->prot | domain->prot);
1497                         if (ret) {
1498                                 if (!dma->iommu_mapped)
1499                                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova,
1500                                                         phys >> PAGE_SHIFT,
1501                                                         size >> PAGE_SHIFT,
1502                                                         true);
1503                                 goto unwind;
1504                         }
1505
1506                         iova += size;
1507                 }
1508         }
1509
1510         /* All dmas are now mapped, defer to second tree walk for unwind */
1511         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
1512                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1513
1514                 dma->iommu_mapped = true;
1515         }
1516
1517         return 0;
1518
1519 unwind:
1520         for (; n; n = rb_prev(n)) {
1521                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1522                 dma_addr_t iova;
1523
1524                 if (dma->iommu_mapped) {
1525                         iommu_unmap(domain->domain, dma->iova, dma->size);
1526                         continue;
1527                 }
1528
1529                 iova = dma->iova;
1530                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1531                         phys_addr_t phys, p;
1532                         size_t size;
1533                         dma_addr_t i;
1534
1535                         phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
1536                         if (!phys) {
1537                                 iova += PAGE_SIZE;
1538                                 continue;
1539                         }
1540
1541                         size = PAGE_SIZE;
1542                         p = phys + size;
1543                         i = iova + size;
1544                         while (i < dma->iova + dma->size &&
1545                                p == iommu_iova_to_phys(domain->domain, i)) {
1546                                 size += PAGE_SIZE;
1547                                 p += PAGE_SIZE;
1548                                 i += PAGE_SIZE;
1549                         }
1550
1551                         iommu_unmap(domain->domain, iova, size);
1552                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova, phys >> PAGE_SHIFT,
1553                                                 size >> PAGE_SHIFT, true);
1554                 }
1555         }
1556
1557         return ret;
1558 }
1559
1560 /*
1561  * We change our unmap behavior slightly depending on whether the IOMMU
1562  * supports fine-grained superpages.  IOMMUs like AMD-Vi will use a superpage
1563  * for practically any contiguous power-of-two mapping we give it.  This means
1564  * we don't need to look for contiguous chunks ourselves to make unmapping
1565  * more efficient.  On IOMMUs with coarse-grained super pages, like Intel VT-d
1566  * with discrete 2M/1G/512G/1T superpages, identifying contiguous chunks
1567  * significantly boosts non-hugetlbfs mappings and doesn't seem to hurt when
1568  * hugetlbfs is in use.
1569  */
1570 static void vfio_test_domain_fgsp(struct vfio_domain *domain)
1571 {
1572         struct page *pages;
1573         int ret, order = get_order(PAGE_SIZE * 2);
1574
1575         pages = alloc_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, order);
1576         if (!pages)
1577                 return;
1578
1579         ret = iommu_map(domain->domain, 0, page_to_phys(pages), PAGE_SIZE * 2,
1580                         IOMMU_READ | IOMMU_WRITE | domain->prot);
1581         if (!ret) {
1582                 size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, 0, PAGE_SIZE);
1583
1584                 if (unmapped == PAGE_SIZE)
1585                         iommu_unmap(domain->domain, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
1586                 else
1587                         domain->fgsp = true;
1588         }
1589
1590         __free_pages(pages, order);
1591 }
1592
1593 static struct vfio_group *find_iommu_group(struct vfio_domain *domain,
1594                                            struct iommu_group *iommu_group)
1595 {
1596         struct vfio_group *g;
1597
1598         list_for_each_entry(g, &domain->group_list, next) {
1599                 if (g->iommu_group == iommu_group)
1600                         return g;
1601         }
1602
1603         return NULL;
1604 }
1605
1606 static struct vfio_group *vfio_iommu_find_iommu_group(struct vfio_iommu *iommu,
1607                                                struct iommu_group *iommu_group)
1608 {
1609         struct vfio_domain *domain;
1610         struct vfio_group *group = NULL;
1611
1612         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1613                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
1614                 if (group)
1615                         return group;
1616         }
1617
1618         if (iommu->external_domain)
1619                 group = find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group);
1620
1621         return group;
1622 }
1623
1624 static void update_pinned_page_dirty_scope(struct vfio_iommu *iommu)
1625 {
1626         struct vfio_domain *domain;
1627         struct vfio_group *group;
1628
1629         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1630                 list_for_each_entry(group, &domain->group_list, next) {
1631                         if (!group->pinned_page_dirty_scope) {
1632                                 iommu->pinned_page_dirty_scope = false;
1633                                 return;
1634                         }
1635                 }
1636         }
1637
1638         if (iommu->external_domain) {
1639                 domain = iommu->external_domain;
1640                 list_for_each_entry(group, &domain->group_list, next) {
1641                         if (!group->pinned_page_dirty_scope) {
1642                                 iommu->pinned_page_dirty_scope = false;
1643                                 return;
1644                         }
1645                 }
1646         }
1647
1648         iommu->pinned_page_dirty_scope = true;
1649 }
1650
1651 static bool vfio_iommu_has_sw_msi(struct list_head *group_resv_regions,
1652                                   phys_addr_t *base)
1653 {
1654         struct iommu_resv_region *region;
1655         bool ret = false;
1656
1657         list_for_each_entry(region, group_resv_regions, list) {
1658                 /*
1659                  * The presence of any 'real' MSI regions should take
1660                  * precedence over the software-managed one if the
1661                  * IOMMU driver happens to advertise both types.
1662                  */
1663                 if (region->type == IOMMU_RESV_MSI) {
1664                         ret = false;
1665                         break;
1666                 }
1667
1668                 if (region->type == IOMMU_RESV_SW_MSI) {
1669                         *base = region->start;
1670                         ret = true;
1671                 }
1672         }
1673
1674         return ret;
1675 }
1676
1677 static struct device *vfio_mdev_get_iommu_device(struct device *dev)
1678 {
1679         struct device *(*fn)(struct device *dev);
1680         struct device *iommu_device;
1681
1682         fn = symbol_get(mdev_get_iommu_device);
1683         if (fn) {
1684                 iommu_device = fn(dev);
1685                 symbol_put(mdev_get_iommu_device);
1686
1687                 return iommu_device;
1688         }
1689
1690         return NULL;
1691 }
1692
1693 static int vfio_mdev_attach_domain(struct device *dev, void *data)
1694 {
1695         struct iommu_domain *domain = data;
1696         struct device *iommu_device;
1697
1698         iommu_device = vfio_mdev_get_iommu_device(dev);
1699         if (iommu_device) {
1700                 if (iommu_dev_feature_enabled(iommu_device, IOMMU_DEV_FEAT_AUX))
1701                         return iommu_aux_attach_device(domain, iommu_device);
1702                 else
1703                         return iommu_attach_device(domain, iommu_device);
1704         }
1705
1706         return -EINVAL;
1707 }
1708
1709 static int vfio_mdev_detach_domain(struct device *dev, void *data)
1710 {
1711         struct iommu_domain *domain = data;
1712         struct device *iommu_device;
1713
1714         iommu_device = vfio_mdev_get_iommu_device(dev);
1715         if (iommu_device) {
1716                 if (iommu_dev_feature_enabled(iommu_device, IOMMU_DEV_FEAT_AUX))
1717                         iommu_aux_detach_device(domain, iommu_device);
1718                 else
1719                         iommu_detach_device(domain, iommu_device);
1720         }
1721
1722         return 0;
1723 }
1724
1725 static int vfio_iommu_attach_group(struct vfio_domain *domain,
1726                                    struct vfio_group *group)
1727 {
1728         if (group->mdev_group)
1729                 return iommu_group_for_each_dev(group->iommu_group,
1730                                                 domain->domain,
1731                                                 vfio_mdev_attach_domain);
1732         else
1733                 return iommu_attach_group(domain->domain, group->iommu_group);
1734 }
1735
1736 static void vfio_iommu_detach_group(struct vfio_domain *domain,
1737                                     struct vfio_group *group)
1738 {
1739         if (group->mdev_group)
1740                 iommu_group_for_each_dev(group->iommu_group, domain->domain,
1741                                          vfio_mdev_detach_domain);
1742         else
1743                 iommu_detach_group(domain->domain, group->iommu_group);
1744 }
1745
1746 static bool vfio_bus_is_mdev(struct bus_type *bus)
1747 {
1748         struct bus_type *mdev_bus;
1749         bool ret = false;
1750
1751         mdev_bus = symbol_get(mdev_bus_type);
1752         if (mdev_bus) {
1753                 ret = (bus == mdev_bus);
1754                 symbol_put(mdev_bus_type);
1755         }
1756
1757         return ret;
1758 }
1759
1760 static int vfio_mdev_iommu_device(struct device *dev, void *data)
1761 {
1762         struct device **old = data, *new;
1763
1764         new = vfio_mdev_get_iommu_device(dev);
1765         if (!new || (*old && *old != new))
1766                 return -EINVAL;
1767
1768         *old = new;
1769
1770         return 0;
1771 }
1772
1773 /*
1774  * This is a helper function to insert an address range to iova list.
1775  * The list is initially created with a single entry corresponding to
1776  * the IOMMU domain geometry to which the device group is attached.
1777  * The list aperture gets modified when a new domain is added to the
1778  * container if the new aperture doesn't conflict with the current one
1779  * or with any existing dma mappings. The list is also modified to
1780  * exclude any reserved regions associated with the device group.
1781  */
1782 static int vfio_iommu_iova_insert(struct list_head *head,
1783                                   dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1784 {
1785         struct vfio_iova *region;
1786
1787         region = kmalloc(sizeof(*region), GFP_KERNEL);
1788         if (!region)
1789                 return -ENOMEM;
1790
1791         INIT_LIST_HEAD(&region->list);
1792         region->start = start;
1793         region->end = end;
1794
1795         list_add_tail(&region->list, head);
1796         return 0;
1797 }
1798
1799 /*
1800  * Check the new iommu aperture conflicts with existing aper or with any
1801  * existing dma mappings.
1802  */
1803 static bool vfio_iommu_aper_conflict(struct vfio_iommu *iommu,
1804                                      dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1805 {
1806         struct vfio_iova *first, *last;
1807         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1808
1809         if (list_empty(iova))
1810                 return false;
1811
1812         /* Disjoint sets, return conflict */
1813         first = list_first_entry(iova, struct vfio_iova, list);
1814         last = list_last_entry(iova, struct vfio_iova, list);
1815         if (start > last->end || end < first->start)
1816                 return true;
1817
1818         /* Check for any existing dma mappings below the new start */
1819         if (start > first->start) {
1820                 if (vfio_find_dma(iommu, first->start, start - first->start))
1821                         return true;
1822         }
1823
1824         /* Check for any existing dma mappings beyond the new end */
1825         if (end < last->end) {
1826                 if (vfio_find_dma(iommu, end + 1, last->end - end))
1827                         return true;
1828         }
1829
1830         return false;
1831 }
1832
1833 /*
1834  * Resize iommu iova aperture window. This is called only if the new
1835  * aperture has no conflict with existing aperture and dma mappings.
1836  */
1837 static int vfio_iommu_aper_resize(struct list_head *iova,
1838                                   dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1839 {
1840         struct vfio_iova *node, *next;
1841
1842         if (list_empty(iova))
1843                 return vfio_iommu_iova_insert(iova, start, end);
1844
1845         /* Adjust iova list start */
1846         list_for_each_entry_safe(node, next, iova, list) {
1847                 if (start < node->start)
1848                         break;
1849                 if (start >= node->start && start < node->end) {
1850                         node->start = start;
1851                         break;
1852                 }
1853                 /* Delete nodes before new start */
1854                 list_del(&node->list);
1855                 kfree(node);
1856         }
1857
1858         /* Adjust iova list end */
1859         list_for_each_entry_safe(node, next, iova, list) {
1860                 if (end > node->end)
1861                         continue;
1862                 if (end > node->start && end <= node->end) {
1863                         node->end = end;
1864                         continue;
1865                 }
1866                 /* Delete nodes after new end */
1867                 list_del(&node->list);
1868                 kfree(node);
1869         }
1870
1871         return 0;
1872 }
1873
1874 /*
1875  * Check reserved region conflicts with existing dma mappings
1876  */
1877 static bool vfio_iommu_resv_conflict(struct vfio_iommu *iommu,
1878                                      struct list_head *resv_regions)
1879 {
1880         struct iommu_resv_region *region;
1881
1882         /* Check for conflict with existing dma mappings */
1883         list_for_each_entry(region, resv_regions, list) {
1884                 if (region->type == IOMMU_RESV_DIRECT_RELAXABLE)
1885                         continue;
1886
1887                 if (vfio_find_dma(iommu, region->start, region->length))
1888                         return true;
1889         }
1890
1891         return false;
1892 }
1893
1894 /*
1895  * Check iova region overlap with  reserved regions and
1896  * exclude them from the iommu iova range
1897  */
1898 static int vfio_iommu_resv_exclude(struct list_head *iova,
1899                                    struct list_head *resv_regions)
1900 {
1901         struct iommu_resv_region *resv;
1902         struct vfio_iova *n, *next;
1903
1904         list_for_each_entry(resv, resv_regions, list) {
1905                 phys_addr_t start, end;
1906
1907                 if (resv->type == IOMMU_RESV_DIRECT_RELAXABLE)
1908                         continue;
1909
1910                 start = resv->start;
1911                 end = resv->start + resv->length - 1;
1912
1913                 list_for_each_entry_safe(n, next, iova, list) {
1914                         int ret = 0;
1915
1916                         /* No overlap */
1917                         if (start > n->end || end < n->start)
1918                                 continue;
1919                         /*
1920                          * Insert a new node if current node overlaps with the
1921                          * reserve region to exlude that from valid iova range.
1922                          * Note that, new node is inserted before the current
1923                          * node and finally the current node is deleted keeping
1924                          * the list updated and sorted.
1925                          */
1926                         if (start > n->start)
1927                                 ret = vfio_iommu_iova_insert(&n->list, n->start,
1928                                                              start - 1);
1929                         if (!ret && end < n->end)
1930                                 ret = vfio_iommu_iova_insert(&n->list, end + 1,
1931                                                              n->end);
1932                         if (ret)
1933                                 return ret;
1934
1935                         list_del(&n->list);
1936                         kfree(n);
1937                 }
1938         }
1939
1940         if (list_empty(iova))
1941                 return -EINVAL;
1942
1943         return 0;
1944 }
1945
1946 static void vfio_iommu_resv_free(struct list_head *resv_regions)
1947 {
1948         struct iommu_resv_region *n, *next;
1949
1950         list_for_each_entry_safe(n, next, resv_regions, list) {
1951                 list_del(&n->list);
1952                 kfree(n);
1953         }
1954 }
1955
1956 static void vfio_iommu_iova_free(struct list_head *iova)
1957 {
1958         struct vfio_iova *n, *next;
1959
1960         list_for_each_entry_safe(n, next, iova, list) {
1961                 list_del(&n->list);
1962                 kfree(n);
1963         }
1964 }
1965
1966 static int vfio_iommu_iova_get_copy(struct vfio_iommu *iommu,
1967                                     struct list_head *iova_copy)
1968 {
1969         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1970         struct vfio_iova *n;
1971         int ret;
1972
1973         list_for_each_entry(n, iova, list) {
1974                 ret = vfio_iommu_iova_insert(iova_copy, n->start, n->end);
1975                 if (ret)
1976                         goto out_free;
1977         }
1978
1979         return 0;
1980
1981 out_free:
1982         vfio_iommu_iova_free(iova_copy);
1983         return ret;
1984 }
1985
1986 static void vfio_iommu_iova_insert_copy(struct vfio_iommu *iommu,
1987                                         struct list_head *iova_copy)
1988 {
1989         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1990
1991         vfio_iommu_iova_free(iova);
1992
1993         list_splice_tail(iova_copy, iova);
1994 }
1995 static int vfio_iommu_type1_attach_group(void *iommu_data,
1996                                          struct iommu_group *iommu_group)
1997 {
1998         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1999         struct vfio_group *group;
2000         struct vfio_domain *domain, *d;
2001         struct bus_type *bus = NULL;
2002         int ret;
2003         bool resv_msi, msi_remap;
2004         phys_addr_t resv_msi_base = 0;
2005         struct iommu_domain_geometry geo;
2006         LIST_HEAD(iova_copy);
2007         LIST_HEAD(group_resv_regions);
2008
2009         mutex_lock(&iommu->lock);
2010
2011         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
2012                 if (find_iommu_group(d, iommu_group)) {
2013                         mutex_unlock(&iommu->lock);
2014                         return -EINVAL;
2015                 }
2016         }
2017
2018         if (iommu->external_domain) {
2019                 if (find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group)) {
2020                         mutex_unlock(&iommu->lock);
2021                         return -EINVAL;
2022                 }
2023         }
2024
2025         group = kzalloc(sizeof(*group), GFP_KERNEL);
2026         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
2027         if (!group || !domain) {
2028                 ret = -ENOMEM;
2029                 goto out_free;
2030         }
2031
2032         group->iommu_group = iommu_group;
2033
2034         /* Determine bus_type in order to allocate a domain */
2035         ret = iommu_group_for_each_dev(iommu_group, &bus, vfio_bus_type);
2036         if (ret)
2037                 goto out_free;
2038
2039         if (vfio_bus_is_mdev(bus)) {
2040                 struct device *iommu_device = NULL;
2041
2042                 group->mdev_group = true;
2043
2044                 /* Determine the isolation type */
2045                 ret = iommu_group_for_each_dev(iommu_group, &iommu_device,
2046                                                vfio_mdev_iommu_device);
2047                 if (ret || !iommu_device) {
2048                         if (!iommu->external_domain) {
2049                                 INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
2050                                 iommu->external_domain = domain;
2051                                 vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2052                         } else {
2053                                 kfree(domain);
2054                         }
2055
2056                         list_add(&group->next,
2057                                  &iommu->external_domain->group_list);
2058                         /*
2059                          * Non-iommu backed group cannot dirty memory directly,
2060                          * it can only use interfaces that provide dirty
2061                          * tracking.
2062                          * The iommu scope can only be promoted with the
2063                          * addition of a dirty tracking group.
2064                          */
2065                         group->pinned_page_dirty_scope = true;
2066                         if (!iommu->pinned_page_dirty_scope)
2067                                 update_pinned_page_dirty_scope(iommu);
2068                         mutex_unlock(&iommu->lock);
2069
2070                         return 0;
2071                 }
2072
2073                 bus = iommu_device->bus;
2074         }
2075
2076         domain->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2077         if (!domain->domain) {
2078                 ret = -EIO;
2079                 goto out_free;
2080         }
2081
2082         if (iommu->nesting) {
2083                 int attr = 1;
2084
2085                 ret = iommu_domain_set_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_NESTING,
2086                                             &attr);
2087                 if (ret)
2088                         goto out_domain;
2089         }
2090
2091         ret = vfio_iommu_attach_group(domain, group);
2092         if (ret)
2093                 goto out_domain;
2094
2095         /* Get aperture info */
2096         iommu_domain_get_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_GEOMETRY, &geo);
2097
2098         if (vfio_iommu_aper_conflict(iommu, geo.aperture_start,
2099                                      geo.aperture_end)) {
2100                 ret = -EINVAL;
2101                 goto out_detach;
2102         }
2103
2104         ret = iommu_get_group_resv_regions(iommu_group, &group_resv_regions);
2105         if (ret)
2106                 goto out_detach;
2107
2108         if (vfio_iommu_resv_conflict(iommu, &group_resv_regions)) {
2109                 ret = -EINVAL;
2110                 goto out_detach;
2111         }
2112
2113         /*
2114          * We don't want to work on the original iova list as the list
2115          * gets modified and in case of failure we have to retain the
2116          * original list. Get a copy here.
2117          */
2118         ret = vfio_iommu_iova_get_copy(iommu, &iova_copy);
2119         if (ret)
2120                 goto out_detach;
2121
2122         ret = vfio_iommu_aper_resize(&iova_copy, geo.aperture_start,
2123                                      geo.aperture_end);
2124         if (ret)
2125                 goto out_detach;
2126
2127         ret = vfio_iommu_resv_exclude(&iova_copy, &group_resv_regions);
2128         if (ret)
2129                 goto out_detach;
2130
2131         resv_msi = vfio_iommu_has_sw_msi(&group_resv_regions, &resv_msi_base);
2132
2133         INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
2134         list_add(&group->next, &domain->group_list);
2135
2136         msi_remap = irq_domain_check_msi_remap() ||
2137                     iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_INTR_REMAP);
2138
2139         if (!allow_unsafe_interrupts && !msi_remap) {
2140                 pr_warn("%s: No interrupt remapping support.  Use the module param \"allow_unsafe_interrupts\" to enable VFIO IOMMU support on this platform\n",
2141                        __func__);
2142                 ret = -EPERM;
2143                 goto out_detach;
2144         }
2145
2146         if (iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY))
2147                 domain->prot |= IOMMU_CACHE;
2148
2149         /*
2150          * Try to match an existing compatible domain.  We don't want to
2151          * preclude an IOMMU driver supporting multiple bus_types and being
2152          * able to include different bus_types in the same IOMMU domain, so
2153          * we test whether the domains use the same iommu_ops rather than
2154          * testing if they're on the same bus_type.
2155          */
2156         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
2157                 if (d->domain->ops == domain->domain->ops &&
2158                     d->prot == domain->prot) {
2159                         vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2160                         if (!vfio_iommu_attach_group(d, group)) {
2161                                 list_add(&group->next, &d->group_list);
2162                                 iommu_domain_free(domain->domain);
2163                                 kfree(domain);
2164                                 goto done;
2165                         }
2166
2167                         ret = vfio_iommu_attach_group(domain, group);
2168                         if (ret)
2169                                 goto out_domain;
2170                 }
2171         }
2172
2173         vfio_test_domain_fgsp(domain);
2174
2175         /* replay mappings on new domains */
2176         ret = vfio_iommu_replay(iommu, domain);
2177         if (ret)
2178                 goto out_detach;
2179
2180         if (resv_msi) {
2181                 ret = iommu_get_msi_cookie(domain->domain, resv_msi_base);
2182                 if (ret && ret != -ENODEV)
2183                         goto out_detach;
2184         }
2185
2186         list_add(&domain->next, &iommu->domain_list);
2187         vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2188 done:
2189         /* Delete the old one and insert new iova list */
2190         vfio_iommu_iova_insert_copy(iommu, &iova_copy);
2191
2192         /*
2193          * An iommu backed group can dirty memory directly and therefore
2194          * demotes the iommu scope until it declares itself dirty tracking
2195          * capable via the page pinning interface.
2196          */
2197         iommu->pinned_page_dirty_scope = false;
2198         mutex_unlock(&iommu->lock);
2199         vfio_iommu_resv_free(&group_resv_regions);
2200
2201         return 0;
2202
2203 out_detach:
2204         vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2205 out_domain:
2206         iommu_domain_free(domain->domain);
2207         vfio_iommu_iova_free(&iova_copy);
2208         vfio_iommu_resv_free(&group_resv_regions);
2209 out_free:
2210         kfree(domain);
2211         kfree(group);
2212         mutex_unlock(&iommu->lock);
2213         return ret;
2214 }
2215
2216 static void vfio_iommu_unmap_unpin_all(struct vfio_iommu *iommu)
2217 {
2218         struct rb_node *node;
2219
2220         while ((node = rb_first(&iommu->dma_list)))
2221                 vfio_remove_dma(iommu, rb_entry(node, struct vfio_dma, node));
2222 }
2223
2224 static void vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(struct vfio_iommu *iommu)
2225 {
2226         struct rb_node *n, *p;
2227
2228         n = rb_first(&iommu->dma_list);
2229         for (; n; n = rb_next(n)) {
2230                 struct vfio_dma *dma;
2231                 long locked = 0, unlocked = 0;
2232
2233                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
2234                 unlocked += vfio_unmap_unpin(iommu, dma, false);
2235                 p = rb_first(&dma->pfn_list);
2236                 for (; p; p = rb_next(p)) {
2237                         struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn,
2238                                                          node);
2239
2240                         if (!is_invalid_reserved_pfn(vpfn->pfn))
2241                                 locked++;
2242                 }
2243                 vfio_lock_acct(dma, locked - unlocked, true);
2244         }
2245 }
2246
2247 static void vfio_sanity_check_pfn_list(struct vfio_iommu *iommu)
2248 {
2249         struct rb_node *n;
2250
2251         n = rb_first(&iommu->dma_list);
2252         for (; n; n = rb_next(n)) {
2253                 struct vfio_dma *dma;
2254
2255                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
2256
2257                 if (WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)))
2258                         break;
2259         }
2260         /* mdev vendor driver must unregister notifier */
2261         WARN_ON(iommu->notifier.head);
2262 }
2263
2264 /*
2265  * Called when a domain is removed in detach. It is possible that
2266  * the removed domain decided the iova aperture window. Modify the
2267  * iova aperture with the smallest window among existing domains.
2268  */
2269 static void vfio_iommu_aper_expand(struct vfio_iommu *iommu,
2270                                    struct list_head *iova_copy)
2271 {
2272         struct vfio_domain *domain;
2273         struct iommu_domain_geometry geo;
2274         struct vfio_iova *node;
2275         dma_addr_t start = 0;
2276         dma_addr_t end = (dma_addr_t)~0;
2277
2278         if (list_empty(iova_copy))
2279                 return;
2280
2281         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2282                 iommu_domain_get_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_GEOMETRY,
2283                                       &geo);
2284                 if (geo.aperture_start > start)
2285                         start = geo.aperture_start;
2286                 if (geo.aperture_end < end)
2287                         end = geo.aperture_end;
2288         }
2289
2290         /* Modify aperture limits. The new aper is either same or bigger */
2291         node = list_first_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2292         node->start = start;
2293         node = list_last_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2294         node->end = end;
2295 }
2296
2297 /*
2298  * Called when a group is detached. The reserved regions for that
2299  * group can be part of valid iova now. But since reserved regions
2300  * may be duplicated among groups, populate the iova valid regions
2301  * list again.
2302  */
2303 static int vfio_iommu_resv_refresh(struct vfio_iommu *iommu,
2304                                    struct list_head *iova_copy)
2305 {
2306         struct vfio_domain *d;
2307         struct vfio_group *g;
2308         struct vfio_iova *node;
2309         dma_addr_t start, end;
2310         LIST_HEAD(resv_regions);
2311         int ret;
2312
2313         if (list_empty(iova_copy))
2314                 return -EINVAL;
2315
2316         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
2317                 list_for_each_entry(g, &d->group_list, next) {
2318                         ret = iommu_get_group_resv_regions(g->iommu_group,
2319                                                            &resv_regions);
2320                         if (ret)
2321                                 goto done;
2322                 }
2323         }
2324
2325         node = list_first_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2326         start = node->start;
2327         node = list_last_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2328         end = node->end;
2329
2330         /* purge the iova list and create new one */
2331         vfio_iommu_iova_free(iova_copy);
2332
2333         ret = vfio_iommu_aper_resize(iova_copy, start, end);
2334         if (ret)
2335                 goto done;
2336
2337         /* Exclude current reserved regions from iova ranges */
2338         ret = vfio_iommu_resv_exclude(iova_copy, &resv_regions);
2339 done:
2340         vfio_iommu_resv_free(&resv_regions);
2341         return ret;
2342 }
2343
2344 static void vfio_iommu_type1_detach_group(void *iommu_data,
2345                                           struct iommu_group *iommu_group)
2346 {
2347         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2348         struct vfio_domain *domain;
2349         struct vfio_group *group;
2350         bool update_dirty_scope = false;
2351         LIST_HEAD(iova_copy);
2352
2353         mutex_lock(&iommu->lock);
2354
2355         if (iommu->external_domain) {
2356                 group = find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group);
2357                 if (group) {
2358                         update_dirty_scope = !group->pinned_page_dirty_scope;
2359                         list_del(&group->next);
2360                         kfree(group);
2361
2362                         if (list_empty(&iommu->external_domain->group_list)) {
2363                                 vfio_sanity_check_pfn_list(iommu);
2364
2365                                 if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
2366                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2367
2368                                 kfree(iommu->external_domain);
2369                                 iommu->external_domain = NULL;
2370                         }
2371                         goto detach_group_done;
2372                 }
2373         }
2374
2375         /*
2376          * Get a copy of iova list. This will be used to update
2377          * and to replace the current one later. Please note that
2378          * we will leave the original list as it is if update fails.
2379          */
2380         vfio_iommu_iova_get_copy(iommu, &iova_copy);
2381
2382         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2383                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
2384                 if (!group)
2385                         continue;
2386
2387                 vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2388                 update_dirty_scope = !group->pinned_page_dirty_scope;
2389                 list_del(&group->next);
2390                 kfree(group);
2391                 /*
2392                  * Group ownership provides privilege, if the group list is
2393                  * empty, the domain goes away. If it's the last domain with
2394                  * iommu and external domain doesn't exist, then all the
2395                  * mappings go away too. If it's the last domain with iommu and
2396                  * external domain exist, update accounting
2397                  */
2398                 if (list_empty(&domain->group_list)) {
2399                         if (list_is_singular(&iommu->domain_list)) {
2400                                 if (!iommu->external_domain)
2401                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2402                                 else
2403                                         vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(iommu);
2404                         }
2405                         iommu_domain_free(domain->domain);
2406                         list_del(&domain->next);
2407                         kfree(domain);
2408                         vfio_iommu_aper_expand(iommu, &iova_copy);
2409                         vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2410                 }
2411                 break;
2412         }
2413
2414         if (!vfio_iommu_resv_refresh(iommu, &iova_copy))
2415                 vfio_iommu_iova_insert_copy(iommu, &iova_copy);
2416         else
2417                 vfio_iommu_iova_free(&iova_copy);
2418
2419 detach_group_done:
2420         /*
2421          * Removal of a group without dirty tracking may allow the iommu scope
2422          * to be promoted.
2423          */
2424         if (update_dirty_scope)
2425                 update_pinned_page_dirty_scope(iommu);
2426         mutex_unlock(&iommu->lock);
2427 }
2428
2429 static void *vfio_iommu_type1_open(unsigned long arg)
2430 {
2431         struct vfio_iommu *iommu;
2432
2433         iommu = kzalloc(sizeof(*iommu), GFP_KERNEL);
2434         if (!iommu)
2435                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2436
2437         switch (arg) {
2438         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
2439                 break;
2440         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
2441                 iommu->nesting = true;
2442                 fallthrough;
2443         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
2444                 iommu->v2 = true;
2445                 break;
2446         default:
2447                 kfree(iommu);
2448                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2449         }
2450
2451         INIT_LIST_HEAD(&iommu->domain_list);
2452         INIT_LIST_HEAD(&iommu->iova_list);
2453         iommu->dma_list = RB_ROOT;
2454         iommu->dma_avail = dma_entry_limit;
2455         mutex_init(&iommu->lock);
2456         BLOCKING_INIT_NOTIFIER_HEAD(&iommu->notifier);
2457
2458         return iommu;
2459 }
2460
2461 static void vfio_release_domain(struct vfio_domain *domain, bool external)
2462 {
2463         struct vfio_group *group, *group_tmp;
2464
2465         list_for_each_entry_safe(group, group_tmp,
2466                                  &domain->group_list, next) {
2467                 if (!external)
2468                         vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2469                 list_del(&group->next);
2470                 kfree(group);
2471         }
2472
2473         if (!external)
2474                 iommu_domain_free(domain->domain);
2475 }
2476
2477 static void vfio_iommu_type1_release(void *iommu_data)
2478 {
2479         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2480         struct vfio_domain *domain, *domain_tmp;
2481
2482         if (iommu->external_domain) {
2483                 vfio_release_domain(iommu->external_domain, true);
2484                 vfio_sanity_check_pfn_list(iommu);
2485                 kfree(iommu->external_domain);
2486         }
2487
2488         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2489
2490         list_for_each_entry_safe(domain, domain_tmp,
2491                                  &iommu->domain_list, next) {
2492                 vfio_release_domain(domain, false);
2493                 list_del(&domain->next);
2494                 kfree(domain);
2495         }
2496
2497         vfio_iommu_iova_free(&iommu->iova_list);
2498
2499         kfree(iommu);
2500 }
2501
2502 static int vfio_domains_have_iommu_cache(struct vfio_iommu *iommu)
2503 {
2504         struct vfio_domain *domain;
2505         int ret = 1;
2506
2507         mutex_lock(&iommu->lock);
2508         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2509                 if (!(domain->prot & IOMMU_CACHE)) {
2510                         ret = 0;
2511                         break;
2512                 }
2513         }
2514         mutex_unlock(&iommu->lock);
2515
2516         return ret;
2517 }
2518
2519 static int vfio_iommu_type1_check_extension(struct vfio_iommu *iommu,
2520                                             unsigned long arg)
2521 {
2522         switch (arg) {
2523         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
2524         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
2525         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
2526                 return 1;
2527         case VFIO_DMA_CC_IOMMU:
2528                 if (!iommu)
2529                         return 0;
2530                 return vfio_domains_have_iommu_cache(iommu);
2531         default:
2532                 return 0;
2533         }
2534 }
2535
2536 static int vfio_iommu_iova_add_cap(struct vfio_info_cap *caps,
2537                  struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *cap_iovas,
2538                  size_t size)
2539 {
2540         struct vfio_info_cap_header *header;
2541         struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *iova_cap;
2542
2543         header = vfio_info_cap_add(caps, size,
2544                                    VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_CAP_IOVA_RANGE, 1);
2545         if (IS_ERR(header))
2546                 return PTR_ERR(header);
2547
2548         iova_cap = container_of(header,
2549                                 struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range,
2550                                 header);
2551         iova_cap->nr_iovas = cap_iovas->nr_iovas;
2552         memcpy(iova_cap->iova_ranges, cap_iovas->iova_ranges,
2553                cap_iovas->nr_iovas * sizeof(*cap_iovas->iova_ranges));
2554         return 0;
2555 }
2556
2557 static int vfio_iommu_iova_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2558                                       struct vfio_info_cap *caps)
2559 {
2560         struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *cap_iovas;
2561         struct vfio_iova *iova;
2562         size_t size;
2563         int iovas = 0, i = 0, ret;
2564
2565         list_for_each_entry(iova, &iommu->iova_list, list)
2566                 iovas++;
2567
2568         if (!iovas) {
2569                 /*
2570                  * Return 0 as a container with a single mdev device
2571                  * will have an empty list
2572                  */
2573                 return 0;
2574         }
2575
2576         size = sizeof(*cap_iovas) + (iovas * sizeof(*cap_iovas->iova_ranges));
2577
2578         cap_iovas = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
2579         if (!cap_iovas)
2580                 return -ENOMEM;
2581
2582         cap_iovas->nr_iovas = iovas;
2583
2584         list_for_each_entry(iova, &iommu->iova_list, list) {
2585                 cap_iovas->iova_ranges[i].start = iova->start;
2586                 cap_iovas->iova_ranges[i].end = iova->end;
2587                 i++;
2588         }
2589
2590         ret = vfio_iommu_iova_add_cap(caps, cap_iovas, size);
2591
2592         kfree(cap_iovas);
2593         return ret;
2594 }
2595
2596 static int vfio_iommu_migration_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2597                                            struct vfio_info_cap *caps)
2598 {
2599         struct vfio_iommu_type1_info_cap_migration cap_mig;
2600
2601         cap_mig.header.id = VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_CAP_MIGRATION;
2602         cap_mig.header.version = 1;
2603
2604         cap_mig.flags = 0;
2605         /* support minimum pgsize */
2606         cap_mig.pgsize_bitmap = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2607         cap_mig.max_dirty_bitmap_size = DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX;
2608
2609         return vfio_info_add_capability(caps, &cap_mig.header, sizeof(cap_mig));
2610 }
2611
2612 static int vfio_iommu_type1_get_info(struct vfio_iommu *iommu,
2613                                      unsigned long arg)
2614 {
2615         struct vfio_iommu_type1_info info;
2616         unsigned long minsz;
2617         struct vfio_info_cap caps = { .buf = NULL, .size = 0 };
2618         unsigned long capsz;
2619         int ret;
2620
2621         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, iova_pgsizes);
2622
2623         /* For backward compatibility, cannot require this */
2624         capsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, cap_offset);
2625
2626         if (copy_from_user(&info, (void __user *)arg, minsz))
2627                 return -EFAULT;
2628
2629         if (info.argsz < minsz)
2630                 return -EINVAL;
2631
2632         if (info.argsz >= capsz) {
2633                 minsz = capsz;
2634                 info.cap_offset = 0; /* output, no-recopy necessary */
2635         }
2636
2637         mutex_lock(&iommu->lock);
2638         info.flags = VFIO_IOMMU_INFO_PGSIZES;
2639
2640         info.iova_pgsizes = iommu->pgsize_bitmap;
2641
2642         ret = vfio_iommu_migration_build_caps(iommu, &caps);
2643
2644         if (!ret)
2645                 ret = vfio_iommu_iova_build_caps(iommu, &caps);
2646
2647         mutex_unlock(&iommu->lock);
2648
2649         if (ret)
2650                 return ret;
2651
2652         if (caps.size) {
2653                 info.flags |= VFIO_IOMMU_INFO_CAPS;
2654
2655                 if (info.argsz < sizeof(info) + caps.size) {
2656                         info.argsz = sizeof(info) + caps.size;
2657                 } else {
2658                         vfio_info_cap_shift(&caps, sizeof(info));
2659                         if (copy_to_user((void __user *)arg +
2660                                         sizeof(info), caps.buf,
2661                                         caps.size)) {
2662                                 kfree(caps.buf);
2663                                 return -EFAULT;
2664                         }
2665                         info.cap_offset = sizeof(info);
2666                 }
2667
2668                 kfree(caps.buf);
2669         }
2670
2671         return copy_to_user((void __user *)arg, &info, minsz) ?
2672                         -EFAULT : 0;
2673 }
2674
2675 static int vfio_iommu_type1_map_dma(struct vfio_iommu *iommu,
2676                                     unsigned long arg)
2677 {
2678         struct vfio_iommu_type1_dma_map map;
2679         unsigned long minsz;
2680         uint32_t mask = VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ | VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE;
2681
2682         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_map, size);
2683
2684         if (copy_from_user(&map, (void __user *)arg, minsz))
2685                 return -EFAULT;
2686
2687         if (map.argsz < minsz || map.flags & ~mask)
2688                 return -EINVAL;
2689
2690         return vfio_dma_do_map(iommu, &map);
2691 }
2692
2693 static int vfio_iommu_type1_unmap_dma(struct vfio_iommu *iommu,
2694                                       unsigned long arg)
2695 {
2696         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap unmap;
2697         struct vfio_bitmap bitmap = { 0 };
2698         unsigned long minsz;
2699         int ret;
2700
2701         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_unmap, size);
2702
2703         if (copy_from_user(&unmap, (void __user *)arg, minsz))
2704                 return -EFAULT;
2705
2706         if (unmap.argsz < minsz ||
2707             unmap.flags & ~VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP)
2708                 return -EINVAL;
2709
2710         if (unmap.flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) {
2711                 unsigned long pgshift;
2712
2713                 if (unmap.argsz < (minsz + sizeof(bitmap)))
2714                         return -EINVAL;
2715
2716                 if (copy_from_user(&bitmap,
2717                                    (void __user *)(arg + minsz),
2718                                    sizeof(bitmap)))
2719                         return -EFAULT;
2720
2721                 if (!access_ok((void __user *)bitmap.data, bitmap.size))
2722                         return -EINVAL;
2723
2724                 pgshift = __ffs(bitmap.pgsize);
2725                 ret = verify_bitmap_size(unmap.size >> pgshift,
2726                                          bitmap.size);
2727                 if (ret)
2728                         return ret;
2729         }
2730
2731         ret = vfio_dma_do_unmap(iommu, &unmap, &bitmap);
2732         if (ret)
2733                 return ret;
2734
2735         return copy_to_user((void __user *)arg, &unmap, minsz) ?
2736                         -EFAULT : 0;
2737 }
2738
2739 static int vfio_iommu_type1_dirty_pages(struct vfio_iommu *iommu,
2740                                         unsigned long arg)
2741 {
2742         struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap dirty;
2743         uint32_t mask = VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_START |
2744                         VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_STOP |
2745                         VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_GET_BITMAP;
2746         unsigned long minsz;
2747         int ret = 0;
2748
2749         if (!iommu->v2)
2750                 return -EACCES;
2751
2752         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap, flags);
2753
2754         if (copy_from_user(&dirty, (void __user *)arg, minsz))
2755                 return -EFAULT;
2756
2757         if (dirty.argsz < minsz || dirty.flags & ~mask)
2758                 return -EINVAL;
2759
2760         /* only one flag should be set at a time */
2761         if (__ffs(dirty.flags) != __fls(dirty.flags))
2762                 return -EINVAL;
2763
2764         if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_START) {
2765                 size_t pgsize;
2766
2767                 mutex_lock(&iommu->lock);
2768                 pgsize = 1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2769                 if (!iommu->dirty_page_tracking) {
2770                         ret = vfio_dma_bitmap_alloc_all(iommu, pgsize);
2771                         if (!ret)
2772                                 iommu->dirty_page_tracking = true;
2773                 }
2774                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2775                 return ret;
2776         } else if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_STOP) {
2777                 mutex_lock(&iommu->lock);
2778                 if (iommu->dirty_page_tracking) {
2779                         iommu->dirty_page_tracking = false;
2780                         vfio_dma_bitmap_free_all(iommu);
2781                 }
2782                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2783                 return 0;
2784         } else if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_GET_BITMAP) {
2785                 struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap_get range;
2786                 unsigned long pgshift;
2787                 size_t data_size = dirty.argsz - minsz;
2788                 size_t iommu_pgsize;
2789
2790                 if (!data_size || data_size < sizeof(range))
2791                         return -EINVAL;
2792
2793                 if (copy_from_user(&range, (void __user *)(arg + minsz),
2794                                    sizeof(range)))
2795                         return -EFAULT;
2796
2797                 if (range.iova + range.size < range.iova)
2798                         return -EINVAL;
2799                 if (!access_ok((void __user *)range.bitmap.data,
2800                                range.bitmap.size))
2801                         return -EINVAL;
2802
2803                 pgshift = __ffs(range.bitmap.pgsize);
2804                 ret = verify_bitmap_size(range.size >> pgshift,
2805                                          range.bitmap.size);
2806                 if (ret)
2807                         return ret;
2808
2809                 mutex_lock(&iommu->lock);
2810
2811                 iommu_pgsize = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2812
2813                 /* allow only smallest supported pgsize */
2814                 if (range.bitmap.pgsize != iommu_pgsize) {
2815                         ret = -EINVAL;
2816                         goto out_unlock;
2817                 }
2818                 if (range.iova & (iommu_pgsize - 1)) {
2819                         ret = -EINVAL;
2820                         goto out_unlock;
2821                 }
2822                 if (!range.size || range.size & (iommu_pgsize - 1)) {
2823                         ret = -EINVAL;
2824                         goto out_unlock;
2825                 }
2826
2827                 if (iommu->dirty_page_tracking)
2828                         ret = vfio_iova_dirty_bitmap(range.bitmap.data,
2829                                                      iommu, range.iova,
2830                                                      range.size,
2831                                                      range.bitmap.pgsize);
2832                 else
2833                         ret = -EINVAL;
2834 out_unlock:
2835                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2836
2837                 return ret;
2838         }
2839
2840         return -EINVAL;
2841 }
2842
2843 static long vfio_iommu_type1_ioctl(void *iommu_data,
2844                                    unsigned int cmd, unsigned long arg)
2845 {
2846         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2847
2848         switch (cmd) {
2849         case VFIO_CHECK_EXTENSION:
2850                 return vfio_iommu_type1_check_extension(iommu, arg);
2851         case VFIO_IOMMU_GET_INFO:
2852                 return vfio_iommu_type1_get_info(iommu, arg);
2853         case VFIO_IOMMU_MAP_DMA:
2854                 return vfio_iommu_type1_map_dma(iommu, arg);
2855         case VFIO_IOMMU_UNMAP_DMA:
2856                 return vfio_iommu_type1_unmap_dma(iommu, arg);
2857         case VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES:
2858                 return vfio_iommu_type1_dirty_pages(iommu, arg);
2859         default:
2860                 return -ENOTTY;
2861         }
2862 }
2863
2864 static int vfio_iommu_type1_register_notifier(void *iommu_data,
2865                                               unsigned long *events,
2866                                               struct notifier_block *nb)
2867 {
2868         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2869
2870         /* clear known events */
2871         *events &= ~VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP;
2872
2873         /* refuse to register if still events remaining */
2874         if (*events)
2875                 return -EINVAL;
2876
2877         return blocking_notifier_chain_register(&iommu->notifier, nb);
2878 }
2879
2880 static int vfio_iommu_type1_unregister_notifier(void *iommu_data,
2881                                                 struct notifier_block *nb)
2882 {
2883         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2884
2885         return blocking_notifier_chain_unregister(&iommu->notifier, nb);
2886 }
2887
2888 static int vfio_iommu_type1_dma_rw_chunk(struct vfio_iommu *iommu,
2889                                          dma_addr_t user_iova, void *data,
2890                                          size_t count, bool write,
2891                                          size_t *copied)
2892 {
2893         struct mm_struct *mm;
2894         unsigned long vaddr;
2895         struct vfio_dma *dma;
2896         bool kthread = current->mm == NULL;
2897         size_t offset;
2898
2899         *copied = 0;
2900
2901         dma = vfio_find_dma(iommu, user_iova, 1);
2902         if (!dma)
2903                 return -EINVAL;
2904
2905         if ((write && !(dma->prot & IOMMU_WRITE)) ||
2906                         !(dma->prot & IOMMU_READ))
2907                 return -EPERM;
2908
2909         mm = get_task_mm(dma->task);
2910
2911         if (!mm)
2912                 return -EPERM;
2913
2914         if (kthread)
2915                 kthread_use_mm(mm);
2916         else if (current->mm != mm)
2917                 goto out;
2918
2919         offset = user_iova - dma->iova;
2920
2921         if (count > dma->size - offset)
2922                 count = dma->size - offset;
2923
2924         vaddr = dma->vaddr + offset;
2925
2926         if (write) {
2927                 *copied = copy_to_user((void __user *)vaddr, data,
2928                                          count) ? 0 : count;
2929                 if (*copied && iommu->dirty_page_tracking) {
2930                         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2931                         /*
2932                          * Bitmap populated with the smallest supported page
2933                          * size
2934                          */
2935                         bitmap_set(dma->bitmap, offset >> pgshift,
2936                                    *copied >> pgshift);
2937                 }
2938         } else
2939                 *copied = copy_from_user(data, (void __user *)vaddr,
2940                                            count) ? 0 : count;
2941         if (kthread)
2942                 kthread_unuse_mm(mm);
2943 out:
2944         mmput(mm);
2945         return *copied ? 0 : -EFAULT;
2946 }
2947
2948 static int vfio_iommu_type1_dma_rw(void *iommu_data, dma_addr_t user_iova,
2949                                    void *data, size_t count, bool write)
2950 {
2951         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2952         int ret = 0;
2953         size_t done;
2954
2955         mutex_lock(&iommu->lock);
2956         while (count > 0) {
2957                 ret = vfio_iommu_type1_dma_rw_chunk(iommu, user_iova, data,
2958                                                     count, write, &done);
2959                 if (ret)
2960                         break;
2961
2962                 count -= done;
2963                 data += done;
2964                 user_iova += done;
2965         }
2966
2967         mutex_unlock(&iommu->lock);
2968         return ret;
2969 }
2970
2971 static const struct vfio_iommu_driver_ops vfio_iommu_driver_ops_type1 = {
2972         .name                   = "vfio-iommu-type1",
2973         .owner                  = THIS_MODULE,
2974         .open                   = vfio_iommu_type1_open,
2975         .release                = vfio_iommu_type1_release,
2976         .ioctl                  = vfio_iommu_type1_ioctl,
2977         .attach_group           = vfio_iommu_type1_attach_group,
2978         .detach_group           = vfio_iommu_type1_detach_group,
2979         .pin_pages              = vfio_iommu_type1_pin_pages,
2980         .unpin_pages            = vfio_iommu_type1_unpin_pages,
2981         .register_notifier      = vfio_iommu_type1_register_notifier,
2982         .unregister_notifier    = vfio_iommu_type1_unregister_notifier,
2983         .dma_rw                 = vfio_iommu_type1_dma_rw,
2984 };
2985
2986 static int __init vfio_iommu_type1_init(void)
2987 {
2988         return vfio_register_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
2989 }
2990
2991 static void __exit vfio_iommu_type1_cleanup(void)
2992 {
2993         vfio_unregister_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
2994 }
2995
2996 module_init(vfio_iommu_type1_init);
2997 module_exit(vfio_iommu_type1_cleanup);
2998
2999 MODULE_VERSION(DRIVER_VERSION);
3000 MODULE_LICENSE("GPL v2");
3001 MODULE_AUTHOR(DRIVER_AUTHOR);
3002 MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_DESC);