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/highmem.h>
  28 #include <linux/iommu.h>
  29 #include <linux/module.h>
  30 #include <linux/mm.h>
  31 #include <linux/kthread.h>
  32 #include <linux/rbtree.h>
  33 #include <linux/sched/signal.h>
  34 #include <linux/sched/mm.h>
  35 #include <linux/slab.h>
  36 #include <linux/uaccess.h>
  37 #include <linux/vfio.h>
  38 #include <linux/workqueue.h>
  39 #include <linux/mdev.h>
  40 #include <linux/notifier.h>
  41 #include <linux/dma-iommu.h>
  42 #include <linux/irqdomain.h>
  43
  44 #define DRIVER_VERSION  "0.2"
  45 #define DRIVER_AUTHOR   "Alex Williamson <alex.williamson@redhat.com>"
  46 #define DRIVER_DESC     "Type1 IOMMU driver for VFIO"
  47
  48 static bool allow_unsafe_interrupts;
  49 module_param_named(allow_unsafe_interrupts,
  50                    allow_unsafe_interrupts, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  51 MODULE_PARM_DESC(allow_unsafe_interrupts,
  52                  "Enable VFIO IOMMU support for on platforms without interrupt remapping support.");
  53
  54 static bool disable_hugepages;
  55 module_param_named(disable_hugepages,
  56                    disable_hugepages, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  57 MODULE_PARM_DESC(disable_hugepages,
  58                  "Disable VFIO IOMMU support for IOMMU hugepages.");
  59
  60 static unsigned int dma_entry_limit __read_mostly = U16_MAX;
  61 module_param_named(dma_entry_limit, dma_entry_limit, uint, 0644);
  62 MODULE_PARM_DESC(dma_entry_limit,
  63                  "Maximum number of user DMA mappings per container (65535).");
  64
  65 struct vfio_iommu {
  66         struct list_head        domain_list;
  67         struct list_head        iova_list;
  68         struct vfio_domain      *external_domain; /* domain for external user */
  69         struct mutex            lock;
  70         struct rb_root          dma_list;
  71         struct blocking_notifier_head notifier;
  72         unsigned int            dma_avail;
  73         unsigned int            vaddr_invalid_count;
  74         uint64_t                pgsize_bitmap;
  75         uint64_t                num_non_pinned_groups;
  76         wait_queue_head_t       vaddr_wait;
  77         bool                    v2;
  78         bool                    nesting;
  79         bool                    dirty_page_tracking;
  80         bool                    pinned_page_dirty_scope;
  81         bool                    container_open;
  82 };
  83
  84 struct vfio_domain {
  85         struct iommu_domain     *domain;
  86         struct list_head        next;
  87         struct list_head        group_list;
  88         int                     prot;           /* IOMMU_CACHE */
  89         bool                    fgsp;           /* Fine-grained super pages */
  90 };
  91
  92 struct vfio_dma {
  93         struct rb_node          node;
  94         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
  95         unsigned long           vaddr;          /* Process virtual addr */
  96         size_t                  size;           /* Map size (bytes) */
  97         int                     prot;           /* IOMMU_READ/WRITE */
  98         bool                    iommu_mapped;
  99         bool                    lock_cap;       /* capable(CAP_IPC_LOCK) */
 100         bool                    vaddr_invalid;
 101         struct task_struct      *task;
 102         struct rb_root          pfn_list;       /* Ex-user pinned pfn list */
 103         unsigned long           *bitmap;
 104 };
 105
 106 struct vfio_group {
 107         struct iommu_group      *iommu_group;
 108         struct list_head        next;
 109         bool                    mdev_group;     /* An mdev group */
 110         bool                    pinned_page_dirty_scope;
 111 };
 112
 113 struct vfio_iova {
 114         struct list_head        list;
 115         dma_addr_t              start;
 116         dma_addr_t              end;
 117 };
 118
 119 /*
 120  * Guest RAM pinning working set or DMA target
 121  */
 122 struct vfio_pfn {
 123         struct rb_node          node;
 124         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
 125         unsigned long           pfn;            /* Host pfn */
 126         unsigned int            ref_count;
 127 };
 128
 129 struct vfio_regions {
 130         struct list_head list;
 131         dma_addr_t iova;
 132         phys_addr_t phys;
 133         size_t len;
 134 };
 135
 136 #define IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu) \
 137                                         (!list_empty(&iommu->domain_list))
 138
 139 #define DIRTY_BITMAP_BYTES(n)   (ALIGN(n, BITS_PER_TYPE(u64)) / BITS_PER_BYTE)
 140
 141 /*
 142  * Input argument of number of bits to bitmap_set() is unsigned integer, which
 143  * further casts to signed integer for unaligned multi-bit operation,
 144  * __bitmap_set().
 145  * Then maximum bitmap size supported is 2^31 bits divided by 2^3 bits/byte,
 146  * that is 2^28 (256 MB) which maps to 2^31 * 2^12 = 2^43 (8TB) on 4K page
 147  * system.
 148  */
 149 #define DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX   ((u64)INT_MAX)
 150 #define DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX    DIRTY_BITMAP_BYTES(DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX)
 151
 152 #define WAITED 1
 153
 154 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot);
 155
 156 static struct vfio_group *vfio_iommu_find_iommu_group(struct vfio_iommu *iommu,
 157                                                struct iommu_group *iommu_group);
 158
 159 /*
 160  * This code handles mapping and unmapping of user data buffers
 161  * into DMA'ble space using the IOMMU
 162  */
 163
 164 static struct vfio_dma *vfio_find_dma(struct vfio_iommu *iommu,
 165                                       dma_addr_t start, size_t size)
 166 {
 167         struct rb_node *node = iommu->dma_list.rb_node;
 168
 169         while (node) {
 170                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(node, struct vfio_dma, node);
 171
 172                 if (start + size <= dma->iova)
 173                         node = node->rb_left;
 174                 else if (start >= dma->iova + dma->size)
 175                         node = node->rb_right;
 176                 else
 177                         return dma;
 178         }
 179
 180         return NULL;
 181 }
 182
 183 static struct rb_node *vfio_find_dma_first_node(struct vfio_iommu *iommu,
 184                                                 dma_addr_t start, size_t size)
 185 {
 186         struct rb_node *res = NULL;
 187         struct rb_node *node = iommu->dma_list.rb_node;
 188         struct vfio_dma *dma_res = NULL;
 189
 190         while (node) {
 191                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(node, struct vfio_dma, node);
 192
 193                 if (start < dma->iova + dma->size) {
 194                         res = node;
 195                         dma_res = dma;
 196                         if (start >= dma->iova)
 197                                 break;
 198                         node = node->rb_left;
 199                 } else {
 200                         node = node->rb_right;
 201                 }
 202         }
 203         if (res && size && dma_res->iova >= start + size)
 204                 res = NULL;
 205         return res;
 206 }
 207
 208 static void vfio_link_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *new)
 209 {
 210         struct rb_node **link = &iommu->dma_list.rb_node, *parent = NULL;
 211         struct vfio_dma *dma;
 212
 213         while (*link) {
 214                 parent = *link;
 215                 dma = rb_entry(parent, struct vfio_dma, node);
 216
 217                 if (new->iova + new->size <= dma->iova)
 218                         link = &(*link)->rb_left;
 219                 else
 220                         link = &(*link)->rb_right;
 221         }
 222
 223         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 224         rb_insert_color(&new->node, &iommu->dma_list);
 225 }
 226
 227 static void vfio_unlink_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *old)
 228 {
 229         rb_erase(&old->node, &iommu->dma_list);
 230 }
 231
 232
 233 static int vfio_dma_bitmap_alloc(struct vfio_dma *dma, size_t pgsize)
 234 {
 235         uint64_t npages = dma->size / pgsize;
 236
 237         if (npages > DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX)
 238                 return -EINVAL;
 239
 240         /*
 241          * Allocate extra 64 bits that are used to calculate shift required for
 242          * bitmap_shift_left() to manipulate and club unaligned number of pages
 243          * in adjacent vfio_dma ranges.
 244          */
 245         dma->bitmap = kvzalloc(DIRTY_BITMAP_BYTES(npages) + sizeof(u64),
 246                                GFP_KERNEL);
 247         if (!dma->bitmap)
 248                 return -ENOMEM;
 249
 250         return 0;
 251 }
 252
 253 static void vfio_dma_bitmap_free(struct vfio_dma *dma)
 254 {
 255         kfree(dma->bitmap);
 256         dma->bitmap = NULL;
 257 }
 258
 259 static void vfio_dma_populate_bitmap(struct vfio_dma *dma, size_t pgsize)
 260 {
 261         struct rb_node *p;
 262         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
 263
 264         for (p = rb_first(&dma->pfn_list); p; p = rb_next(p)) {
 265                 struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn, node);
 266
 267                 bitmap_set(dma->bitmap, (vpfn->iova - dma->iova) >> pgshift, 1);
 268         }
 269 }
 270
 271 static void vfio_iommu_populate_bitmap_full(struct vfio_iommu *iommu)
 272 {
 273         struct rb_node *n;
 274         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
 275
 276         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
 277                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
 278
 279                 bitmap_set(dma->bitmap, 0, dma->size >> pgshift);
 280         }
 281 }
 282
 283 static int vfio_dma_bitmap_alloc_all(struct vfio_iommu *iommu, size_t pgsize)
 284 {
 285         struct rb_node *n;
 286
 287         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
 288                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
 289                 int ret;
 290
 291                 ret = vfio_dma_bitmap_alloc(dma, pgsize);
 292                 if (ret) {
 293                         struct rb_node *p;
 294
 295                         for (p = rb_prev(n); p; p = rb_prev(p)) {
 296                                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n,
 297                                                         struct vfio_dma, node);
 298
 299                                 vfio_dma_bitmap_free(dma);
 300                         }
 301                         return ret;
 302                 }
 303                 vfio_dma_populate_bitmap(dma, pgsize);
 304         }
 305         return 0;
 306 }
 307
 308 static void vfio_dma_bitmap_free_all(struct vfio_iommu *iommu)
 309 {
 310         struct rb_node *n;
 311
 312         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
 313                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
 314
 315                 vfio_dma_bitmap_free(dma);
 316         }
 317 }
 318
 319 /*
 320  * Helper Functions for host iova-pfn list
 321  */
 322 static struct vfio_pfn *vfio_find_vpfn(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova)
 323 {
 324         struct vfio_pfn *vpfn;
 325         struct rb_node *node = dma->pfn_list.rb_node;
 326
 327         while (node) {
 328                 vpfn = rb_entry(node, struct vfio_pfn, node);
 329
 330                 if (iova < vpfn->iova)
 331                         node = node->rb_left;
 332                 else if (iova > vpfn->iova)
 333                         node = node->rb_right;
 334                 else
 335                         return vpfn;
 336         }
 337         return NULL;
 338 }
 339
 340 static void vfio_link_pfn(struct vfio_dma *dma,
 341                           struct vfio_pfn *new)
 342 {
 343         struct rb_node **link, *parent = NULL;
 344         struct vfio_pfn *vpfn;
 345
 346         link = &dma->pfn_list.rb_node;
 347         while (*link) {
 348                 parent = *link;
 349                 vpfn = rb_entry(parent, struct vfio_pfn, node);
 350
 351                 if (new->iova < vpfn->iova)
 352                         link = &(*link)->rb_left;
 353                 else
 354                         link = &(*link)->rb_right;
 355         }
 356
 357         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 358         rb_insert_color(&new->node, &dma->pfn_list);
 359 }
 360
 361 static void vfio_unlink_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *old)
 362 {
 363         rb_erase(&old->node, &dma->pfn_list);
 364 }
 365
 366 static int vfio_add_to_pfn_list(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 367                                 unsigned long pfn)
 368 {
 369         struct vfio_pfn *vpfn;
 370
 371         vpfn = kzalloc(sizeof(*vpfn), GFP_KERNEL);
 372         if (!vpfn)
 373                 return -ENOMEM;
 374
 375         vpfn->iova = iova;
 376         vpfn->pfn = pfn;
 377         vpfn->ref_count = 1;
 378         vfio_link_pfn(dma, vpfn);
 379         return 0;
 380 }
 381
 382 static void vfio_remove_from_pfn_list(struct vfio_dma *dma,
 383                                       struct vfio_pfn *vpfn)
 384 {
 385         vfio_unlink_pfn(dma, vpfn);
 386         kfree(vpfn);
 387 }
 388
 389 static struct vfio_pfn *vfio_iova_get_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma,
 390                                                unsigned long iova)
 391 {
 392         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 393
 394         if (vpfn)
 395                 vpfn->ref_count++;
 396         return vpfn;
 397 }
 398
 399 static int vfio_iova_put_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *vpfn)
 400 {
 401         int ret = 0;
 402
 403         vpfn->ref_count--;
 404         if (!vpfn->ref_count) {
 405                 ret = put_pfn(vpfn->pfn, dma->prot);
 406                 vfio_remove_from_pfn_list(dma, vpfn);
 407         }
 408         return ret;
 409 }
 410
 411 static int vfio_lock_acct(struct vfio_dma *dma, long npage, bool async)
 412 {
 413         struct mm_struct *mm;
 414         int ret;
 415
 416         if (!npage)
 417                 return 0;
 418
 419         mm = async ? get_task_mm(dma->task) : dma->task->mm;
 420         if (!mm)
 421                 return -ESRCH; /* process exited */
 422
 423         ret = mmap_write_lock_killable(mm);
 424         if (!ret) {
 425                 ret = __account_locked_vm(mm, abs(npage), npage > 0, dma->task,
 426                                           dma->lock_cap);
 427                 mmap_write_unlock(mm);
 428         }
 429
 430         if (async)
 431                 mmput(mm);
 432
 433         return ret;
 434 }
 435
 436 /*
 437  * Some mappings aren't backed by a struct page, for example an mmap'd
 438  * MMIO range for our own or another device.  These use a different
 439  * pfn conversion and shouldn't be tracked as locked pages.
 440  * For compound pages, any driver that sets the reserved bit in head
 441  * page needs to set the reserved bit in all subpages to be safe.
 442  */
 443 static bool is_invalid_reserved_pfn(unsigned long pfn)
 444 {
 445         if (pfn_valid(pfn))
 446                 return PageReserved(pfn_to_page(pfn));
 447
 448         return true;
 449 }
 450
 451 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot)
 452 {
 453         if (!is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 454                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 455
 456                 unpin_user_pages_dirty_lock(&page, 1, prot & IOMMU_WRITE);
 457                 return 1;
 458         }
 459         return 0;
 460 }
 461
 462 static int follow_fault_pfn(struct vm_area_struct *vma, struct mm_struct *mm,
 463                             unsigned long vaddr, unsigned long *pfn,
 464                             bool write_fault)
 465 {
 466         pte_t *ptep;
 467         spinlock_t *ptl;
 468         int ret;
 469
 470         ret = follow_pte(vma->vm_mm, vaddr, &ptep, &ptl);
 471         if (ret) {
 472                 bool unlocked = false;
 473
 474                 ret = fixup_user_fault(mm, vaddr,
 475                                        FAULT_FLAG_REMOTE |
 476                                        (write_fault ?  FAULT_FLAG_WRITE : 0),
 477                                        &unlocked);
 478                 if (unlocked)
 479                         return -EAGAIN;
 480
 481                 if (ret)
 482                         return ret;
 483
 484                 ret = follow_pte(vma->vm_mm, vaddr, &ptep, &ptl);
 485                 if (ret)
 486                         return ret;
 487         }
 488
 489         if (write_fault && !pte_write(*ptep))
 490                 ret = -EFAULT;
 491         else
 492                 *pfn = pte_pfn(*ptep);
 493
 494         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 495         return ret;
 496 }
 497
 498 /*
 499  * Returns the positive number of pfns successfully obtained or a negative
 500  * error code.
 501  */
 502 static int vaddr_get_pfn(struct mm_struct *mm, unsigned long vaddr,
 503                          int prot, unsigned long *pfn)
 504 {
 505         struct page *page[1];
 506         struct vm_area_struct *vma;
 507         unsigned int flags = 0;
 508         int ret;
 509
 510         if (prot & IOMMU_WRITE)
 511                 flags |= FOLL_WRITE;
 512
 513         mmap_read_lock(mm);
 514         ret = pin_user_pages_remote(mm, vaddr, 1, flags | FOLL_LONGTERM,
 515                                     page, NULL, NULL);
 516         if (ret == 1) {
 517                 *pfn = page_to_pfn(page[0]);
 518                 goto done;
 519         }
 520
 521         vaddr = untagged_addr(vaddr);
 522
 523 retry:
 524         vma = find_vma_intersection(mm, vaddr, vaddr + 1);
 525
 526         if (vma && vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
 527                 ret = follow_fault_pfn(vma, mm, vaddr, pfn, prot & IOMMU_WRITE);
 528                 if (ret == -EAGAIN)
 529                         goto retry;
 530
 531                 if (!ret) {
 532                         if (is_invalid_reserved_pfn(*pfn))
 533                                 ret = 1;
 534                         else
 535                                 ret = -EFAULT;
 536                 }
 537         }
 538 done:
 539         mmap_read_unlock(mm);
 540         return ret;
 541 }
 542
 543 static int vfio_wait(struct vfio_iommu *iommu)
 544 {
 545         DEFINE_WAIT(wait);
 546
 547         prepare_to_wait(&iommu->vaddr_wait, &wait, TASK_KILLABLE);
 548         mutex_unlock(&iommu->lock);
 549         schedule();
 550         mutex_lock(&iommu->lock);
 551         finish_wait(&iommu->vaddr_wait, &wait);
 552         if (kthread_should_stop() || !iommu->container_open ||
 553             fatal_signal_pending(current)) {
 554                 return -EFAULT;
 555         }
 556         return WAITED;
 557 }
 558
 559 /*
 560  * Find dma struct and wait for its vaddr to be valid.  iommu lock is dropped
 561  * if the task waits, but is re-locked on return.  Return result in *dma_p.
 562  * Return 0 on success with no waiting, WAITED on success if waited, and -errno
 563  * on error.
 564  */
 565 static int vfio_find_dma_valid(struct vfio_iommu *iommu, dma_addr_t start,
 566                                size_t size, struct vfio_dma **dma_p)
 567 {
 568         int ret;
 569
 570         do {
 571                 *dma_p = vfio_find_dma(iommu, start, size);
 572                 if (!*dma_p)
 573                         ret = -EINVAL;
 574                 else if (!(*dma_p)->vaddr_invalid)
 575                         ret = 0;
 576                 else
 577                         ret = vfio_wait(iommu);
 578         } while (ret > 0);
 579
 580         return ret;
 581 }
 582
 583 /*
 584  * Wait for all vaddr in the dma_list to become valid.  iommu lock is dropped
 585  * if the task waits, but is re-locked on return.  Return 0 on success with no
 586  * waiting, WAITED on success if waited, and -errno on error.
 587  */
 588 static int vfio_wait_all_valid(struct vfio_iommu *iommu)
 589 {
 590         int ret = 0;
 591
 592         while (iommu->vaddr_invalid_count && ret >= 0)
 593                 ret = vfio_wait(iommu);
 594
 595         return ret;
 596 }
 597
 598 /*
 599  * Attempt to pin pages.  We really don't want to track all the pfns and
 600  * the iommu can only map chunks of consecutive pfns anyway, so get the
 601  * first page and all consecutive pages with the same locking.
 602  */
 603 static long vfio_pin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 604                                   long npage, unsigned long *pfn_base,
 605                                   unsigned long limit)
 606 {
 607         unsigned long pfn = 0;
 608         long ret, pinned = 0, lock_acct = 0;
 609         bool rsvd;
 610         dma_addr_t iova = vaddr - dma->vaddr + dma->iova;
 611
 612         /* This code path is only user initiated */
 613         if (!current->mm)
 614                 return -ENODEV;
 615
 616         ret = vaddr_get_pfn(current->mm, vaddr, dma->prot, pfn_base);
 617         if (ret < 0)
 618                 return ret;
 619
 620         pinned++;
 621         rsvd = is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base);
 622
 623         /*
 624          * Reserved pages aren't counted against the user, externally pinned
 625          * pages are already counted against the user.
 626          */
 627         if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 628                 if (!dma->lock_cap && current->mm->locked_vm + 1 > limit) {
 629                         put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 630                         pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n", __func__,
 631                                         limit << PAGE_SHIFT);
 632                         return -ENOMEM;
 633                 }
 634                 lock_acct++;
 635         }
 636
 637         if (unlikely(disable_hugepages))
 638                 goto out;
 639
 640         /* Lock all the consecutive pages from pfn_base */
 641         for (vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE; pinned < npage;
 642              pinned++, vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE) {
 643                 ret = vaddr_get_pfn(current->mm, vaddr, dma->prot, &pfn);
 644                 if (ret < 0)
 645                         break;
 646
 647                 if (pfn != *pfn_base + pinned ||
 648                     rsvd != is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 649                         put_pfn(pfn, dma->prot);
 650                         break;
 651                 }
 652
 653                 if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 654                         if (!dma->lock_cap &&
 655                             current->mm->locked_vm + lock_acct + 1 > limit) {
 656                                 put_pfn(pfn, dma->prot);
 657                                 pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n",
 658                                         __func__, limit << PAGE_SHIFT);
 659                                 ret = -ENOMEM;
 660                                 goto unpin_out;
 661                         }
 662                         lock_acct++;
 663                 }
 664         }
 665
 666 out:
 667         ret = vfio_lock_acct(dma, lock_acct, false);
 668
 669 unpin_out:
 670         if (ret < 0) {
 671                 if (!rsvd) {
 672                         for (pfn = *pfn_base ; pinned ; pfn++, pinned--)
 673                                 put_pfn(pfn, dma->prot);
 674                 }
 675
 676                 return ret;
 677         }
 678
 679         return pinned;
 680 }
 681
 682 static long vfio_unpin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 683                                     unsigned long pfn, long npage,
 684                                     bool do_accounting)
 685 {
 686         long unlocked = 0, locked = 0;
 687         long i;
 688
 689         for (i = 0; i < npage; i++, iova += PAGE_SIZE) {
 690                 if (put_pfn(pfn++, dma->prot)) {
 691                         unlocked++;
 692                         if (vfio_find_vpfn(dma, iova))
 693                                 locked++;
 694                 }
 695         }
 696
 697         if (do_accounting)
 698                 vfio_lock_acct(dma, locked - unlocked, true);
 699
 700         return unlocked;
 701 }
 702
 703 static int vfio_pin_page_external(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 704                                   unsigned long *pfn_base, bool do_accounting)
 705 {
 706         struct mm_struct *mm;
 707         int ret;
 708
 709         mm = get_task_mm(dma->task);
 710         if (!mm)
 711                 return -ENODEV;
 712
 713         ret = vaddr_get_pfn(mm, vaddr, dma->prot, pfn_base);
 714         if (ret == 1 && do_accounting && !is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base)) {
 715                 ret = vfio_lock_acct(dma, 1, true);
 716                 if (ret) {
 717                         put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 718                         if (ret == -ENOMEM)
 719                                 pr_warn("%s: Task %s (%d) RLIMIT_MEMLOCK "
 720                                         "(%ld) exceeded\n", __func__,
 721                                         dma->task->comm, task_pid_nr(dma->task),
 722                                         task_rlimit(dma->task, RLIMIT_MEMLOCK));
 723                 }
 724         }
 725
 726         mmput(mm);
 727         return ret;
 728 }
 729
 730 static int vfio_unpin_page_external(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 731                                     bool do_accounting)
 732 {
 733         int unlocked;
 734         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 735
 736         if (!vpfn)
 737                 return 0;
 738
 739         unlocked = vfio_iova_put_vfio_pfn(dma, vpfn);
 740
 741         if (do_accounting)
 742                 vfio_lock_acct(dma, -unlocked, true);
 743
 744         return unlocked;
 745 }
 746
 747 static int vfio_iommu_type1_pin_pages(void *iommu_data,
 748                                       struct iommu_group *iommu_group,
 749                                       unsigned long *user_pfn,
 750                                       int npage, int prot,
 751                                       unsigned long *phys_pfn)
 752 {
 753         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 754         struct vfio_group *group;
 755         int i, j, ret;
 756         unsigned long remote_vaddr;
 757         struct vfio_dma *dma;
 758         bool do_accounting;
 759         dma_addr_t iova;
 760
 761         if (!iommu || !user_pfn || !phys_pfn)
 762                 return -EINVAL;
 763
 764         /* Supported for v2 version only */
 765         if (!iommu->v2)
 766                 return -EACCES;
 767
 768         mutex_lock(&iommu->lock);
 769
 770         /*
 771          * Wait for all necessary vaddr's to be valid so they can be used in
 772          * the main loop without dropping the lock, to avoid racing vs unmap.
 773          */
 774 again:
 775         if (iommu->vaddr_invalid_count) {
 776                 for (i = 0; i < npage; i++) {
 777                         iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 778                         ret = vfio_find_dma_valid(iommu, iova, PAGE_SIZE, &dma);
 779                         if (ret < 0)
 780                                 goto pin_done;
 781                         if (ret == WAITED)
 782                                 goto again;
 783                 }
 784         }
 785
 786         /* Fail if notifier list is empty */
 787         if (!iommu->notifier.head) {
 788                 ret = -EINVAL;
 789                 goto pin_done;
 790         }
 791
 792         /*
 793          * If iommu capable domain exist in the container then all pages are
 794          * already pinned and accounted. Accouting should be done if there is no
 795          * iommu capable domain in the container.
 796          */
 797         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
 798
 799         for (i = 0; i < npage; i++) {
 800                 struct vfio_pfn *vpfn;
 801
 802                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 803                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 804                 if (!dma) {
 805                         ret = -EINVAL;
 806                         goto pin_unwind;
 807                 }
 808
 809                 if ((dma->prot & prot) != prot) {
 810                         ret = -EPERM;
 811                         goto pin_unwind;
 812                 }
 813
 814                 vpfn = vfio_iova_get_vfio_pfn(dma, iova);
 815                 if (vpfn) {
 816                         phys_pfn[i] = vpfn->pfn;
 817                         continue;
 818                 }
 819
 820                 remote_vaddr = dma->vaddr + (iova - dma->iova);
 821                 ret = vfio_pin_page_external(dma, remote_vaddr, &phys_pfn[i],
 822                                              do_accounting);
 823                 if (ret)
 824                         goto pin_unwind;
 825
 826                 ret = vfio_add_to_pfn_list(dma, iova, phys_pfn[i]);
 827                 if (ret) {
 828                         if (put_pfn(phys_pfn[i], dma->prot) && do_accounting)
 829                                 vfio_lock_acct(dma, -1, true);
 830                         goto pin_unwind;
 831                 }
 832
 833                 if (iommu->dirty_page_tracking) {
 834                         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
 835
 836                         /*
 837                          * Bitmap populated with the smallest supported page
 838                          * size
 839                          */
 840                         bitmap_set(dma->bitmap,
 841                                    (iova - dma->iova) >> pgshift, 1);
 842                 }
 843         }
 844         ret = i;
 845
 846         group = vfio_iommu_find_iommu_group(iommu, iommu_group);
 847         if (!group->pinned_page_dirty_scope) {
 848                 group->pinned_page_dirty_scope = true;
 849                 iommu->num_non_pinned_groups--;
 850         }
 851
 852         goto pin_done;
 853
 854 pin_unwind:
 855         phys_pfn[i] = 0;
 856         for (j = 0; j < i; j++) {
 857                 dma_addr_t iova;
 858
 859                 iova = user_pfn[j] << PAGE_SHIFT;
 860                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 861                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 862                 phys_pfn[j] = 0;
 863         }
 864 pin_done:
 865         mutex_unlock(&iommu->lock);
 866         return ret;
 867 }
 868
 869 static int vfio_iommu_type1_unpin_pages(void *iommu_data,
 870                                         unsigned long *user_pfn,
 871                                         int npage)
 872 {
 873         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 874         bool do_accounting;
 875         int i;
 876
 877         if (!iommu || !user_pfn)
 878                 return -EINVAL;
 879
 880         /* Supported for v2 version only */
 881         if (!iommu->v2)
 882                 return -EACCES;
 883
 884         mutex_lock(&iommu->lock);
 885
 886         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
 887         for (i = 0; i < npage; i++) {
 888                 struct vfio_dma *dma;
 889                 dma_addr_t iova;
 890
 891                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 892                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 893                 if (!dma)
 894                         goto unpin_exit;
 895                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 896         }
 897
 898 unpin_exit:
 899         mutex_unlock(&iommu->lock);
 900         return i > npage ? npage : (i > 0 ? i : -EINVAL);
 901 }
 902
 903 static long vfio_sync_unpin(struct vfio_dma *dma, struct vfio_domain *domain,
 904                             struct list_head *regions,
 905                             struct iommu_iotlb_gather *iotlb_gather)
 906 {
 907         long unlocked = 0;
 908         struct vfio_regions *entry, *next;
 909
 910         iommu_iotlb_sync(domain->domain, iotlb_gather);
 911
 912         list_for_each_entry_safe(entry, next, regions, list) {
 913                 unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma,
 914                                                     entry->iova,
 915                                                     entry->phys >> PAGE_SHIFT,
 916                                                     entry->len >> PAGE_SHIFT,
 917                                                     false);
 918                 list_del(&entry->list);
 919                 kfree(entry);
 920         }
 921
 922         cond_resched();
 923
 924         return unlocked;
 925 }
 926
 927 /*
 928  * Generally, VFIO needs to unpin remote pages after each IOTLB flush.
 929  * Therefore, when using IOTLB flush sync interface, VFIO need to keep track
 930  * of these regions (currently using a list).
 931  *
 932  * This value specifies maximum number of regions for each IOTLB flush sync.
 933  */
 934 #define VFIO_IOMMU_TLB_SYNC_MAX         512
 935
 936 static size_t unmap_unpin_fast(struct vfio_domain *domain,
 937                                struct vfio_dma *dma, dma_addr_t *iova,
 938                                size_t len, phys_addr_t phys, long *unlocked,
 939                                struct list_head *unmapped_list,
 940                                int *unmapped_cnt,
 941                                struct iommu_iotlb_gather *iotlb_gather)
 942 {
 943         size_t unmapped = 0;
 944         struct vfio_regions *entry = kzalloc(sizeof(*entry), GFP_KERNEL);
 945
 946         if (entry) {
 947                 unmapped = iommu_unmap_fast(domain->domain, *iova, len,
 948                                             iotlb_gather);
 949
 950                 if (!unmapped) {
 951                         kfree(entry);
 952                 } else {
 953                         entry->iova = *iova;
 954                         entry->phys = phys;
 955                         entry->len  = unmapped;
 956                         list_add_tail(&entry->list, unmapped_list);
 957
 958                         *iova += unmapped;
 959                         (*unmapped_cnt)++;
 960                 }
 961         }
 962
 963         /*
 964          * Sync if the number of fast-unmap regions hits the limit
 965          * or in case of errors.
 966          */
 967         if (*unmapped_cnt >= VFIO_IOMMU_TLB_SYNC_MAX || !unmapped) {
 968                 *unlocked += vfio_sync_unpin(dma, domain, unmapped_list,
 969                                              iotlb_gather);
 970                 *unmapped_cnt = 0;
 971         }
 972
 973         return unmapped;
 974 }
 975
 976 static size_t unmap_unpin_slow(struct vfio_domain *domain,
 977                                struct vfio_dma *dma, dma_addr_t *iova,
 978                                size_t len, phys_addr_t phys,
 979                                long *unlocked)
 980 {
 981         size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, *iova, len);
 982
 983         if (unmapped) {
 984                 *unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma, *iova,
 985                                                      phys >> PAGE_SHIFT,
 986                                                      unmapped >> PAGE_SHIFT,
 987                                                      false);
 988                 *iova += unmapped;
 989                 cond_resched();
 990         }
 991         return unmapped;
 992 }
 993
 994 static long vfio_unmap_unpin(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
 995                              bool do_accounting)
 996 {
 997         dma_addr_t iova = dma->iova, end = dma->iova + dma->size;
 998         struct vfio_domain *domain, *d;
 999         LIST_HEAD(unmapped_region_list);
1000         struct iommu_iotlb_gather iotlb_gather;
1001         int unmapped_region_cnt = 0;
1002         long unlocked = 0;
1003
1004         if (!dma->size)
1005                 return 0;
1006
1007         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
1008                 return 0;
1009
1010         /*
1011          * We use the IOMMU to track the physical addresses, otherwise we'd
1012          * need a much more complicated tracking system.  Unfortunately that
1013          * means we need to use one of the iommu domains to figure out the
1014          * pfns to unpin.  The rest need to be unmapped in advance so we have
1015          * no iommu translations remaining when the pages are unpinned.
1016          */
1017         domain = d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
1018                                       struct vfio_domain, next);
1019
1020         list_for_each_entry_continue(d, &iommu->domain_list, next) {
1021                 iommu_unmap(d->domain, dma->iova, dma->size);
1022                 cond_resched();
1023         }
1024
1025         iommu_iotlb_gather_init(&iotlb_gather);
1026         while (iova < end) {
1027                 size_t unmapped, len;
1028                 phys_addr_t phys, next;
1029
1030                 phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
1031                 if (WARN_ON(!phys)) {
1032                         iova += PAGE_SIZE;
1033                         continue;
1034                 }
1035
1036                 /*
1037                  * To optimize for fewer iommu_unmap() calls, each of which
1038                  * may require hardware cache flushing, try to find the
1039                  * largest contiguous physical memory chunk to unmap.
1040                  */
1041                 for (len = PAGE_SIZE;
1042                      !domain->fgsp && iova + len < end; len += PAGE_SIZE) {
1043                         next = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova + len);
1044                         if (next != phys + len)
1045                                 break;
1046                 }
1047
1048                 /*
1049                  * First, try to use fast unmap/unpin. In case of failure,
1050                  * switch to slow unmap/unpin path.
1051                  */
1052                 unmapped = unmap_unpin_fast(domain, dma, &iova, len, phys,
1053                                             &unlocked, &unmapped_region_list,
1054                                             &unmapped_region_cnt,
1055                                             &iotlb_gather);
1056                 if (!unmapped) {
1057                         unmapped = unmap_unpin_slow(domain, dma, &iova, len,
1058                                                     phys, &unlocked);
1059                         if (WARN_ON(!unmapped))
1060                                 break;
1061                 }
1062         }
1063
1064         dma->iommu_mapped = false;
1065
1066         if (unmapped_region_cnt) {
1067                 unlocked += vfio_sync_unpin(dma, domain, &unmapped_region_list,
1068                                             &iotlb_gather);
1069         }
1070
1071         if (do_accounting) {
1072                 vfio_lock_acct(dma, -unlocked, true);
1073                 return 0;
1074         }
1075         return unlocked;
1076 }
1077
1078 static void vfio_remove_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma)
1079 {
1080         WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list));
1081         vfio_unmap_unpin(iommu, dma, true);
1082         vfio_unlink_dma(iommu, dma);
1083         put_task_struct(dma->task);
1084         vfio_dma_bitmap_free(dma);
1085         if (dma->vaddr_invalid) {
1086                 iommu->vaddr_invalid_count--;
1087                 wake_up_all(&iommu->vaddr_wait);
1088         }
1089         kfree(dma);
1090         iommu->dma_avail++;
1091 }
1092
1093 static void vfio_update_pgsize_bitmap(struct vfio_iommu *iommu)
1094 {
1095         struct vfio_domain *domain;
1096
1097         iommu->pgsize_bitmap = ULONG_MAX;
1098
1099         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next)
1100                 iommu->pgsize_bitmap &= domain->domain->pgsize_bitmap;
1101
1102         /*
1103          * In case the IOMMU supports page sizes smaller than PAGE_SIZE
1104          * we pretend PAGE_SIZE is supported and hide sub-PAGE_SIZE sizes.
1105          * That way the user will be able to map/unmap buffers whose size/
1106          * start address is aligned with PAGE_SIZE. Pinning code uses that
1107          * granularity while iommu driver can use the sub-PAGE_SIZE size
1108          * to map the buffer.
1109          */
1110         if (iommu->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK) {
1111                 iommu->pgsize_bitmap &= PAGE_MASK;
1112                 iommu->pgsize_bitmap |= PAGE_SIZE;
1113         }
1114 }
1115
1116 static int update_user_bitmap(u64 __user *bitmap, struct vfio_iommu *iommu,
1117                               struct vfio_dma *dma, dma_addr_t base_iova,
1118                               size_t pgsize)
1119 {
1120         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
1121         unsigned long nbits = dma->size >> pgshift;
1122         unsigned long bit_offset = (dma->iova - base_iova) >> pgshift;
1123         unsigned long copy_offset = bit_offset / BITS_PER_LONG;
1124         unsigned long shift = bit_offset % BITS_PER_LONG;
1125         unsigned long leftover;
1126
1127         /*
1128          * mark all pages dirty if any IOMMU capable device is not able
1129          * to report dirty pages and all pages are pinned and mapped.
1130          */
1131         if (iommu->num_non_pinned_groups && dma->iommu_mapped)
1132                 bitmap_set(dma->bitmap, 0, nbits);
1133
1134         if (shift) {
1135                 bitmap_shift_left(dma->bitmap, dma->bitmap, shift,
1136                                   nbits + shift);
1137
1138                 if (copy_from_user(&leftover,
1139                                    (void __user *)(bitmap + copy_offset),
1140                                    sizeof(leftover)))
1141                         return -EFAULT;
1142
1143                 bitmap_or(dma->bitmap, dma->bitmap, &leftover, shift);
1144         }
1145
1146         if (copy_to_user((void __user *)(bitmap + copy_offset), dma->bitmap,
1147                          DIRTY_BITMAP_BYTES(nbits + shift)))
1148                 return -EFAULT;
1149
1150         return 0;
1151 }
1152
1153 static int vfio_iova_dirty_bitmap(u64 __user *bitmap, struct vfio_iommu *iommu,
1154                                   dma_addr_t iova, size_t size, size_t pgsize)
1155 {
1156         struct vfio_dma *dma;
1157         struct rb_node *n;
1158         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
1159         int ret;
1160
1161         /*
1162          * GET_BITMAP request must fully cover vfio_dma mappings.  Multiple
1163          * vfio_dma mappings may be clubbed by specifying large ranges, but
1164          * there must not be any previous mappings bisected by the range.
1165          * An error will be returned if these conditions are not met.
1166          */
1167         dma = vfio_find_dma(iommu, iova, 1);
1168         if (dma && dma->iova != iova)
1169                 return -EINVAL;
1170
1171         dma = vfio_find_dma(iommu, iova + size - 1, 0);
1172         if (dma && dma->iova + dma->size != iova + size)
1173                 return -EINVAL;
1174
1175         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
1176                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1177
1178                 if (dma->iova < iova)
1179                         continue;
1180
1181                 if (dma->iova > iova + size - 1)
1182                         break;
1183
1184                 ret = update_user_bitmap(bitmap, iommu, dma, iova, pgsize);
1185                 if (ret)
1186                         return ret;
1187
1188                 /*
1189                  * Re-populate bitmap to include all pinned pages which are
1190                  * considered as dirty but exclude pages which are unpinned and
1191                  * pages which are marked dirty by vfio_dma_rw()
1192                  */
1193                 bitmap_clear(dma->bitmap, 0, dma->size >> pgshift);
1194                 vfio_dma_populate_bitmap(dma, pgsize);
1195         }
1196         return 0;
1197 }
1198
1199 static int verify_bitmap_size(uint64_t npages, uint64_t bitmap_size)
1200 {
1201         if (!npages || !bitmap_size || (bitmap_size > DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX) ||
1202             (bitmap_size < DIRTY_BITMAP_BYTES(npages)))
1203                 return -EINVAL;
1204
1205         return 0;
1206 }
1207
1208 static int vfio_dma_do_unmap(struct vfio_iommu *iommu,
1209                              struct vfio_iommu_type1_dma_unmap *unmap,
1210                              struct vfio_bitmap *bitmap)
1211 {
1212         struct vfio_dma *dma, *dma_last = NULL;
1213         size_t unmapped = 0, pgsize;
1214         int ret = -EINVAL, retries = 0;
1215         unsigned long pgshift;
1216         dma_addr_t iova = unmap->iova;
1217         unsigned long size = unmap->size;
1218         bool unmap_all = unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_ALL;
1219         bool invalidate_vaddr = unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_VADDR;
1220         struct rb_node *n, *first_n;
1221
1222         mutex_lock(&iommu->lock);
1223
1224         pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
1225         pgsize = (size_t)1 << pgshift;
1226
1227         if (iova & (pgsize - 1))
1228                 goto unlock;
1229
1230         if (unmap_all) {
1231                 if (iova || size)
1232                         goto unlock;
1233                 size = SIZE_MAX;
1234         } else if (!size || size & (pgsize - 1)) {
1235                 goto unlock;
1236         }
1237
1238         if (iova + size - 1 < iova || size > SIZE_MAX)
1239                 goto unlock;
1240
1241         /* When dirty tracking is enabled, allow only min supported pgsize */
1242         if ((unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) &&
1243             (!iommu->dirty_page_tracking || (bitmap->pgsize != pgsize))) {
1244                 goto unlock;
1245         }
1246
1247         WARN_ON((pgsize - 1) & PAGE_MASK);
1248 again:
1249         /*
1250          * vfio-iommu-type1 (v1) - User mappings were coalesced together to
1251          * avoid tracking individual mappings.  This means that the granularity
1252          * of the original mapping was lost and the user was allowed to attempt
1253          * to unmap any range.  Depending on the contiguousness of physical
1254          * memory and page sizes supported by the IOMMU, arbitrary unmaps may
1255          * or may not have worked.  We only guaranteed unmap granularity
1256          * matching the original mapping; even though it was untracked here,
1257          * the original mappings are reflected in IOMMU mappings.  This
1258          * resulted in a couple unusual behaviors.  First, if a range is not
1259          * able to be unmapped, ex. a set of 4k pages that was mapped as a
1260          * 2M hugepage into the IOMMU, the unmap ioctl returns success but with
1261          * a zero sized unmap.  Also, if an unmap request overlaps the first
1262          * address of a hugepage, the IOMMU will unmap the entire hugepage.
1263          * This also returns success and the returned unmap size reflects the
1264          * actual size unmapped.
1265          *
1266          * We attempt to maintain compatibility with this "v1" interface, but
1267          * we take control out of the hands of the IOMMU.  Therefore, an unmap
1268          * request offset from the beginning of the original mapping will
1269          * return success with zero sized unmap.  And an unmap request covering
1270          * the first iova of mapping will unmap the entire range.
1271          *
1272          * The v2 version of this interface intends to be more deterministic.
1273          * Unmap requests must fully cover previous mappings.  Multiple
1274          * mappings may still be unmaped by specifying large ranges, but there
1275          * must not be any previous mappings bisected by the range.  An error
1276          * will be returned if these conditions are not met.  The v2 interface
1277          * will only return success and a size of zero if there were no
1278          * mappings within the range.
1279          */
1280         if (iommu->v2 && !unmap_all) {
1281                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, 1);
1282                 if (dma && dma->iova != iova)
1283                         goto unlock;
1284
1285                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova + size - 1, 0);
1286                 if (dma && dma->iova + dma->size != iova + size)
1287                         goto unlock;
1288         }
1289
1290         ret = 0;
1291         n = first_n = vfio_find_dma_first_node(iommu, iova, size);
1292
1293         while (n) {
1294                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1295                 if (dma->iova >= iova + size)
1296                         break;
1297
1298                 if (!iommu->v2 && iova > dma->iova)
1299                         break;
1300                 /*
1301                  * Task with same address space who mapped this iova range is
1302                  * allowed to unmap the iova range.
1303                  */
1304                 if (dma->task->mm != current->mm)
1305                         break;
1306
1307                 if (invalidate_vaddr) {
1308                         if (dma->vaddr_invalid) {
1309                                 struct rb_node *last_n = n;
1310
1311                                 for (n = first_n; n != last_n; n = rb_next(n)) {
1312                                         dma = rb_entry(n,
1313                                                        struct vfio_dma, node);
1314                                         dma->vaddr_invalid = false;
1315                                         iommu->vaddr_invalid_count--;
1316                                 }
1317                                 ret = -EINVAL;
1318                                 unmapped = 0;
1319                                 break;
1320                         }
1321                         dma->vaddr_invalid = true;
1322                         iommu->vaddr_invalid_count++;
1323                         unmapped += dma->size;
1324                         n = rb_next(n);
1325                         continue;
1326                 }
1327
1328                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)) {
1329                         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap nb_unmap;
1330
1331                         if (dma_last == dma) {
1332                                 BUG_ON(++retries > 10);
1333                         } else {
1334                                 dma_last = dma;
1335                                 retries = 0;
1336                         }
1337
1338                         nb_unmap.iova = dma->iova;
1339                         nb_unmap.size = dma->size;
1340
1341                         /*
1342                          * Notify anyone (mdev vendor drivers) to invalidate and
1343                          * unmap iovas within the range we're about to unmap.
1344                          * Vendor drivers MUST unpin pages in response to an
1345                          * invalidation.
1346                          */
1347                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1348                         blocking_notifier_call_chain(&iommu->notifier,
1349                                                     VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP,
1350                                                     &nb_unmap);
1351                         mutex_lock(&iommu->lock);
1352                         goto again;
1353                 }
1354
1355                 if (unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) {
1356                         ret = update_user_bitmap(bitmap->data, iommu, dma,
1357                                                  iova, pgsize);
1358                         if (ret)
1359                                 break;
1360                 }
1361
1362                 unmapped += dma->size;
1363                 n = rb_next(n);
1364                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
1365         }
1366
1367 unlock:
1368         mutex_unlock(&iommu->lock);
1369
1370         /* Report how much was unmapped */
1371         unmap->size = unmapped;
1372
1373         return ret;
1374 }
1375
1376 static int vfio_iommu_map(struct vfio_iommu *iommu, dma_addr_t iova,
1377                           unsigned long pfn, long npage, int prot)
1378 {
1379         struct vfio_domain *d;
1380         int ret;
1381
1382         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
1383                 ret = iommu_map(d->domain, iova, (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT,
1384                                 npage << PAGE_SHIFT, prot | d->prot);
1385                 if (ret)
1386                         goto unwind;
1387
1388                 cond_resched();
1389         }
1390
1391         return 0;
1392
1393 unwind:
1394         list_for_each_entry_continue_reverse(d, &iommu->domain_list, next) {
1395                 iommu_unmap(d->domain, iova, npage << PAGE_SHIFT);
1396                 cond_resched();
1397         }
1398
1399         return ret;
1400 }
1401
1402 static int vfio_pin_map_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
1403                             size_t map_size)
1404 {
1405         dma_addr_t iova = dma->iova;
1406         unsigned long vaddr = dma->vaddr;
1407         size_t size = map_size;
1408         long npage;
1409         unsigned long pfn, limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
1410         int ret = 0;
1411
1412         while (size) {
1413                 /* Pin a contiguous chunk of memory */
1414                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr + dma->size,
1415                                               size >> PAGE_SHIFT, &pfn, limit);
1416                 if (npage <= 0) {
1417                         WARN_ON(!npage);
1418                         ret = (int)npage;
1419                         break;
1420                 }
1421
1422                 /* Map it! */
1423                 ret = vfio_iommu_map(iommu, iova + dma->size, pfn, npage,
1424                                      dma->prot);
1425                 if (ret) {
1426                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova + dma->size, pfn,
1427                                                 npage, true);
1428                         break;
1429                 }
1430
1431                 size -= npage << PAGE_SHIFT;
1432                 dma->size += npage << PAGE_SHIFT;
1433         }
1434
1435         dma->iommu_mapped = true;
1436
1437         if (ret)
1438                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
1439
1440         return ret;
1441 }
1442
1443 /*
1444  * Check dma map request is within a valid iova range
1445  */
1446 static bool vfio_iommu_iova_dma_valid(struct vfio_iommu *iommu,
1447                                       dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1448 {
1449         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1450         struct vfio_iova *node;
1451
1452         list_for_each_entry(node, iova, list) {
1453                 if (start >= node->start && end <= node->end)
1454                         return true;
1455         }
1456
1457         /*
1458          * Check for list_empty() as well since a container with
1459          * a single mdev device will have an empty list.
1460          */
1461         return list_empty(iova);
1462 }
1463
1464 static int vfio_dma_do_map(struct vfio_iommu *iommu,
1465                            struct vfio_iommu_type1_dma_map *map)
1466 {
1467         bool set_vaddr = map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_VADDR;
1468         dma_addr_t iova = map->iova;
1469         unsigned long vaddr = map->vaddr;
1470         size_t size = map->size;
1471         int ret = 0, prot = 0;
1472         size_t pgsize;
1473         struct vfio_dma *dma;
1474
1475         /* Verify that none of our __u64 fields overflow */
1476         if (map->size != size || map->vaddr != vaddr || map->iova != iova)
1477                 return -EINVAL;
1478
1479         /* READ/WRITE from device perspective */
1480         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE)
1481                 prot |= IOMMU_WRITE;
1482         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ)
1483                 prot |= IOMMU_READ;
1484
1485         if ((prot && set_vaddr) || (!prot && !set_vaddr))
1486                 return -EINVAL;
1487
1488         mutex_lock(&iommu->lock);
1489
1490         pgsize = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
1491
1492         WARN_ON((pgsize - 1) & PAGE_MASK);
1493
1494         if (!size || (size | iova | vaddr) & (pgsize - 1)) {
1495                 ret = -EINVAL;
1496                 goto out_unlock;
1497         }
1498
1499         /* Don't allow IOVA or virtual address wrap */
1500         if (iova + size - 1 < iova || vaddr + size - 1 < vaddr) {
1501                 ret = -EINVAL;
1502                 goto out_unlock;
1503         }
1504
1505         dma = vfio_find_dma(iommu, iova, size);
1506         if (set_vaddr) {
1507                 if (!dma) {
1508                         ret = -ENOENT;
1509                 } else if (!dma->vaddr_invalid || dma->iova != iova ||
1510                            dma->size != size) {
1511                         ret = -EINVAL;
1512                 } else {
1513                         dma->vaddr = vaddr;
1514                         dma->vaddr_invalid = false;
1515                         iommu->vaddr_invalid_count--;
1516                         wake_up_all(&iommu->vaddr_wait);
1517                 }
1518                 goto out_unlock;
1519         } else if (dma) {
1520                 ret = -EEXIST;
1521                 goto out_unlock;
1522         }
1523
1524         if (!iommu->dma_avail) {
1525                 ret = -ENOSPC;
1526                 goto out_unlock;
1527         }
1528
1529         if (!vfio_iommu_iova_dma_valid(iommu, iova, iova + size - 1)) {
1530                 ret = -EINVAL;
1531                 goto out_unlock;
1532         }
1533
1534         dma = kzalloc(sizeof(*dma), GFP_KERNEL);
1535         if (!dma) {
1536                 ret = -ENOMEM;
1537                 goto out_unlock;
1538         }
1539
1540         iommu->dma_avail--;
1541         dma->iova = iova;
1542         dma->vaddr = vaddr;
1543         dma->prot = prot;
1544
1545         /*
1546          * We need to be able to both add to a task's locked memory and test
1547          * against the locked memory limit and we need to be able to do both
1548          * outside of this call path as pinning can be asynchronous via the
1549          * external interfaces for mdev devices.  RLIMIT_MEMLOCK requires a
1550          * task_struct and VM locked pages requires an mm_struct, however
1551          * holding an indefinite mm reference is not recommended, therefore we
1552          * only hold a reference to a task.  We could hold a reference to
1553          * current, however QEMU uses this call path through vCPU threads,
1554          * which can be killed resulting in a NULL mm and failure in the unmap
1555          * path when called via a different thread.  Avoid this problem by
1556          * using the group_leader as threads within the same group require
1557          * both CLONE_THREAD and CLONE_VM and will therefore use the same
1558          * mm_struct.
1559          *
1560          * Previously we also used the task for testing CAP_IPC_LOCK at the
1561          * time of pinning and accounting, however has_capability() makes use
1562          * of real_cred, a copy-on-write field, so we can't guarantee that it
1563          * matches group_leader, or in fact that it might not change by the
1564          * time it's evaluated.  If a process were to call MAP_DMA with
1565          * CAP_IPC_LOCK but later drop it, it doesn't make sense that they
1566          * possibly see different results for an iommu_mapped vfio_dma vs
1567          * externally mapped.  Therefore track CAP_IPC_LOCK in vfio_dma at the
1568          * time of calling MAP_DMA.
1569          */
1570         get_task_struct(current->group_leader);
1571         dma->task = current->group_leader;
1572         dma->lock_cap = capable(CAP_IPC_LOCK);
1573
1574         dma->pfn_list = RB_ROOT;
1575
1576         /* Insert zero-sized and grow as we map chunks of it */
1577         vfio_link_dma(iommu, dma);
1578
1579         /* Don't pin and map if container doesn't contain IOMMU capable domain*/
1580         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
1581                 dma->size = size;
1582         else
1583                 ret = vfio_pin_map_dma(iommu, dma, size);
1584
1585         if (!ret && iommu->dirty_page_tracking) {
1586                 ret = vfio_dma_bitmap_alloc(dma, pgsize);
1587                 if (ret)
1588                         vfio_remove_dma(iommu, dma);
1589         }
1590
1591 out_unlock:
1592         mutex_unlock(&iommu->lock);
1593         return ret;
1594 }
1595
1596 static int vfio_bus_type(struct device *dev, void *data)
1597 {
1598         struct bus_type **bus = data;
1599
1600         if (*bus && *bus != dev->bus)
1601                 return -EINVAL;
1602
1603         *bus = dev->bus;
1604
1605         return 0;
1606 }
1607
1608 static int vfio_iommu_replay(struct vfio_iommu *iommu,
1609                              struct vfio_domain *domain)
1610 {
1611         struct vfio_domain *d = NULL;
1612         struct rb_node *n;
1613         unsigned long limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
1614         int ret;
1615
1616         ret = vfio_wait_all_valid(iommu);
1617         if (ret < 0)
1618                 return ret;
1619
1620         /* Arbitrarily pick the first domain in the list for lookups */
1621         if (!list_empty(&iommu->domain_list))
1622                 d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
1623                                      struct vfio_domain, next);
1624
1625         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1626
1627         for (; n; n = rb_next(n)) {
1628                 struct vfio_dma *dma;
1629                 dma_addr_t iova;
1630
1631                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1632                 iova = dma->iova;
1633
1634                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1635                         phys_addr_t phys;
1636                         size_t size;
1637
1638                         if (dma->iommu_mapped) {
1639                                 phys_addr_t p;
1640                                 dma_addr_t i;
1641
1642                                 if (WARN_ON(!d)) { /* mapped w/o a domain?! */
1643                                         ret = -EINVAL;
1644                                         goto unwind;
1645                                 }
1646
1647                                 phys = iommu_iova_to_phys(d->domain, iova);
1648
1649                                 if (WARN_ON(!phys)) {
1650                                         iova += PAGE_SIZE;
1651                                         continue;
1652                                 }
1653
1654                                 size = PAGE_SIZE;
1655                                 p = phys + size;
1656                                 i = iova + size;
1657                                 while (i < dma->iova + dma->size &&
1658                                        p == iommu_iova_to_phys(d->domain, i)) {
1659                                         size += PAGE_SIZE;
1660                                         p += PAGE_SIZE;
1661                                         i += PAGE_SIZE;
1662                                 }
1663                         } else {
1664                                 unsigned long pfn;
1665                                 unsigned long vaddr = dma->vaddr +
1666                                                      (iova - dma->iova);
1667                                 size_t n = dma->iova + dma->size - iova;
1668                                 long npage;
1669
1670                                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr,
1671                                                               n >> PAGE_SHIFT,
1672                                                               &pfn, limit);
1673                                 if (npage <= 0) {
1674                                         WARN_ON(!npage);
1675                                         ret = (int)npage;
1676                                         goto unwind;
1677                                 }
1678
1679                                 phys = pfn << PAGE_SHIFT;
1680                                 size = npage << PAGE_SHIFT;
1681                         }
1682
1683                         ret = iommu_map(domain->domain, iova, phys,
1684                                         size, dma->prot | domain->prot);
1685                         if (ret) {
1686                                 if (!dma->iommu_mapped)
1687                                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova,
1688                                                         phys >> PAGE_SHIFT,
1689                                                         size >> PAGE_SHIFT,
1690                                                         true);
1691                                 goto unwind;
1692                         }
1693
1694                         iova += size;
1695                 }
1696         }
1697
1698         /* All dmas are now mapped, defer to second tree walk for unwind */
1699         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
1700                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1701
1702                 dma->iommu_mapped = true;
1703         }
1704
1705         return 0;
1706
1707 unwind:
1708         for (; n; n = rb_prev(n)) {
1709                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1710                 dma_addr_t iova;
1711
1712                 if (dma->iommu_mapped) {
1713                         iommu_unmap(domain->domain, dma->iova, dma->size);
1714                         continue;
1715                 }
1716
1717                 iova = dma->iova;
1718                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1719                         phys_addr_t phys, p;
1720                         size_t size;
1721                         dma_addr_t i;
1722
1723                         phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
1724                         if (!phys) {
1725                                 iova += PAGE_SIZE;
1726                                 continue;
1727                         }
1728
1729                         size = PAGE_SIZE;
1730                         p = phys + size;
1731                         i = iova + size;
1732                         while (i < dma->iova + dma->size &&
1733                                p == iommu_iova_to_phys(domain->domain, i)) {
1734                                 size += PAGE_SIZE;
1735                                 p += PAGE_SIZE;
1736                                 i += PAGE_SIZE;
1737                         }
1738
1739                         iommu_unmap(domain->domain, iova, size);
1740                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova, phys >> PAGE_SHIFT,
1741                                                 size >> PAGE_SHIFT, true);
1742                 }
1743         }
1744
1745         return ret;
1746 }
1747
1748 /*
1749  * We change our unmap behavior slightly depending on whether the IOMMU
1750  * supports fine-grained superpages.  IOMMUs like AMD-Vi will use a superpage
1751  * for practically any contiguous power-of-two mapping we give it.  This means
1752  * we don't need to look for contiguous chunks ourselves to make unmapping
1753  * more efficient.  On IOMMUs with coarse-grained super pages, like Intel VT-d
1754  * with discrete 2M/1G/512G/1T superpages, identifying contiguous chunks
1755  * significantly boosts non-hugetlbfs mappings and doesn't seem to hurt when
1756  * hugetlbfs is in use.
1757  */
1758 static void vfio_test_domain_fgsp(struct vfio_domain *domain)
1759 {
1760         struct page *pages;
1761         int ret, order = get_order(PAGE_SIZE * 2);
1762
1763         pages = alloc_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, order);
1764         if (!pages)
1765                 return;
1766
1767         ret = iommu_map(domain->domain, 0, page_to_phys(pages), PAGE_SIZE * 2,
1768                         IOMMU_READ | IOMMU_WRITE | domain->prot);
1769         if (!ret) {
1770                 size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, 0, PAGE_SIZE);
1771
1772                 if (unmapped == PAGE_SIZE)
1773                         iommu_unmap(domain->domain, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
1774                 else
1775                         domain->fgsp = true;
1776         }
1777
1778         __free_pages(pages, order);
1779 }
1780
1781 static struct vfio_group *find_iommu_group(struct vfio_domain *domain,
1782                                            struct iommu_group *iommu_group)
1783 {
1784         struct vfio_group *g;
1785
1786         list_for_each_entry(g, &domain->group_list, next) {
1787                 if (g->iommu_group == iommu_group)
1788                         return g;
1789         }
1790
1791         return NULL;
1792 }
1793
1794 static struct vfio_group *vfio_iommu_find_iommu_group(struct vfio_iommu *iommu,
1795                                                struct iommu_group *iommu_group)
1796 {
1797         struct vfio_domain *domain;
1798         struct vfio_group *group = NULL;
1799
1800         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1801                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
1802                 if (group)
1803                         return group;
1804         }
1805
1806         if (iommu->external_domain)
1807                 group = find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group);
1808
1809         return group;
1810 }
1811
1812 static bool vfio_iommu_has_sw_msi(struct list_head *group_resv_regions,
1813                                   phys_addr_t *base)
1814 {
1815         struct iommu_resv_region *region;
1816         bool ret = false;
1817
1818         list_for_each_entry(region, group_resv_regions, list) {
1819                 /*
1820                  * The presence of any 'real' MSI regions should take
1821                  * precedence over the software-managed one if the
1822                  * IOMMU driver happens to advertise both types.
1823                  */
1824                 if (region->type == IOMMU_RESV_MSI) {
1825                         ret = false;
1826                         break;
1827                 }
1828
1829                 if (region->type == IOMMU_RESV_SW_MSI) {
1830                         *base = region->start;
1831                         ret = true;
1832                 }
1833         }
1834
1835         return ret;
1836 }
1837
1838 static struct device *vfio_mdev_get_iommu_device(struct device *dev)
1839 {
1840         struct device *(*fn)(struct device *dev);
1841         struct device *iommu_device;
1842
1843         fn = symbol_get(mdev_get_iommu_device);
1844         if (fn) {
1845                 iommu_device = fn(dev);
1846                 symbol_put(mdev_get_iommu_device);
1847
1848                 return iommu_device;
1849         }
1850
1851         return NULL;
1852 }
1853
1854 static int vfio_mdev_attach_domain(struct device *dev, void *data)
1855 {
1856         struct iommu_domain *domain = data;
1857         struct device *iommu_device;
1858
1859         iommu_device = vfio_mdev_get_iommu_device(dev);
1860         if (iommu_device) {
1861                 if (iommu_dev_feature_enabled(iommu_device, IOMMU_DEV_FEAT_AUX))
1862                         return iommu_aux_attach_device(domain, iommu_device);
1863                 else
1864                         return iommu_attach_device(domain, iommu_device);
1865         }
1866
1867         return -EINVAL;
1868 }
1869
1870 static int vfio_mdev_detach_domain(struct device *dev, void *data)
1871 {
1872         struct iommu_domain *domain = data;
1873         struct device *iommu_device;
1874
1875         iommu_device = vfio_mdev_get_iommu_device(dev);
1876         if (iommu_device) {
1877                 if (iommu_dev_feature_enabled(iommu_device, IOMMU_DEV_FEAT_AUX))
1878                         iommu_aux_detach_device(domain, iommu_device);
1879                 else
1880                         iommu_detach_device(domain, iommu_device);
1881         }
1882
1883         return 0;
1884 }
1885
1886 static int vfio_iommu_attach_group(struct vfio_domain *domain,
1887                                    struct vfio_group *group)
1888 {
1889         if (group->mdev_group)
1890                 return iommu_group_for_each_dev(group->iommu_group,
1891                                                 domain->domain,
1892                                                 vfio_mdev_attach_domain);
1893         else
1894                 return iommu_attach_group(domain->domain, group->iommu_group);
1895 }
1896
1897 static void vfio_iommu_detach_group(struct vfio_domain *domain,
1898                                     struct vfio_group *group)
1899 {
1900         if (group->mdev_group)
1901                 iommu_group_for_each_dev(group->iommu_group, domain->domain,
1902                                          vfio_mdev_detach_domain);
1903         else
1904                 iommu_detach_group(domain->domain, group->iommu_group);
1905 }
1906
1907 static bool vfio_bus_is_mdev(struct bus_type *bus)
1908 {
1909         struct bus_type *mdev_bus;
1910         bool ret = false;
1911
1912         mdev_bus = symbol_get(mdev_bus_type);
1913         if (mdev_bus) {
1914                 ret = (bus == mdev_bus);
1915                 symbol_put(mdev_bus_type);
1916         }
1917
1918         return ret;
1919 }
1920
1921 static int vfio_mdev_iommu_device(struct device *dev, void *data)
1922 {
1923         struct device **old = data, *new;
1924
1925         new = vfio_mdev_get_iommu_device(dev);
1926         if (!new || (*old && *old != new))
1927                 return -EINVAL;
1928
1929         *old = new;
1930
1931         return 0;
1932 }
1933
1934 /*
1935  * This is a helper function to insert an address range to iova list.
1936  * The list is initially created with a single entry corresponding to
1937  * the IOMMU domain geometry to which the device group is attached.
1938  * The list aperture gets modified when a new domain is added to the
1939  * container if the new aperture doesn't conflict with the current one
1940  * or with any existing dma mappings. The list is also modified to
1941  * exclude any reserved regions associated with the device group.
1942  */
1943 static int vfio_iommu_iova_insert(struct list_head *head,
1944                                   dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1945 {
1946         struct vfio_iova *region;
1947
1948         region = kmalloc(sizeof(*region), GFP_KERNEL);
1949         if (!region)
1950                 return -ENOMEM;
1951
1952         INIT_LIST_HEAD(&region->list);
1953         region->start = start;
1954         region->end = end;
1955
1956         list_add_tail(&region->list, head);
1957         return 0;
1958 }
1959
1960 /*
1961  * Check the new iommu aperture conflicts with existing aper or with any
1962  * existing dma mappings.
1963  */
1964 static bool vfio_iommu_aper_conflict(struct vfio_iommu *iommu,
1965                                      dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1966 {
1967         struct vfio_iova *first, *last;
1968         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1969
1970         if (list_empty(iova))
1971                 return false;
1972
1973         /* Disjoint sets, return conflict */
1974         first = list_first_entry(iova, struct vfio_iova, list);
1975         last = list_last_entry(iova, struct vfio_iova, list);
1976         if (start > last->end || end < first->start)
1977                 return true;
1978
1979         /* Check for any existing dma mappings below the new start */
1980         if (start > first->start) {
1981                 if (vfio_find_dma(iommu, first->start, start - first->start))
1982                         return true;
1983         }
1984
1985         /* Check for any existing dma mappings beyond the new end */
1986         if (end < last->end) {
1987                 if (vfio_find_dma(iommu, end + 1, last->end - end))
1988                         return true;
1989         }
1990
1991         return false;
1992 }
1993
1994 /*
1995  * Resize iommu iova aperture window. This is called only if the new
1996  * aperture has no conflict with existing aperture and dma mappings.
1997  */
1998 static int vfio_iommu_aper_resize(struct list_head *iova,
1999                                   dma_addr_t start, dma_addr_t end)
2000 {
2001         struct vfio_iova *node, *next;
2002
2003         if (list_empty(iova))
2004                 return vfio_iommu_iova_insert(iova, start, end);
2005
2006         /* Adjust iova list start */
2007         list_for_each_entry_safe(node, next, iova, list) {
2008                 if (start < node->start)
2009                         break;
2010                 if (start >= node->start && start < node->end) {
2011                         node->start = start;
2012                         break;
2013                 }
2014                 /* Delete nodes before new start */
2015                 list_del(&node->list);
2016                 kfree(node);
2017         }
2018
2019         /* Adjust iova list end */
2020         list_for_each_entry_safe(node, next, iova, list) {
2021                 if (end > node->end)
2022                         continue;
2023                 if (end > node->start && end <= node->end) {
2024                         node->end = end;
2025                         continue;
2026                 }
2027                 /* Delete nodes after new end */
2028                 list_del(&node->list);
2029                 kfree(node);
2030         }
2031
2032         return 0;
2033 }
2034
2035 /*
2036  * Check reserved region conflicts with existing dma mappings
2037  */
2038 static bool vfio_iommu_resv_conflict(struct vfio_iommu *iommu,
2039                                      struct list_head *resv_regions)
2040 {
2041         struct iommu_resv_region *region;
2042
2043         /* Check for conflict with existing dma mappings */
2044         list_for_each_entry(region, resv_regions, list) {
2045                 if (region->type == IOMMU_RESV_DIRECT_RELAXABLE)
2046                         continue;
2047
2048                 if (vfio_find_dma(iommu, region->start, region->length))
2049                         return true;
2050         }
2051
2052         return false;
2053 }
2054
2055 /*
2056  * Check iova region overlap with  reserved regions and
2057  * exclude them from the iommu iova range
2058  */
2059 static int vfio_iommu_resv_exclude(struct list_head *iova,
2060                                    struct list_head *resv_regions)
2061 {
2062         struct iommu_resv_region *resv;
2063         struct vfio_iova *n, *next;
2064
2065         list_for_each_entry(resv, resv_regions, list) {
2066                 phys_addr_t start, end;
2067
2068                 if (resv->type == IOMMU_RESV_DIRECT_RELAXABLE)
2069                         continue;
2070
2071                 start = resv->start;
2072                 end = resv->start + resv->length - 1;
2073
2074                 list_for_each_entry_safe(n, next, iova, list) {
2075                         int ret = 0;
2076
2077                         /* No overlap */
2078                         if (start > n->end || end < n->start)
2079                                 continue;
2080                         /*
2081                          * Insert a new node if current node overlaps with the
2082                          * reserve region to exlude that from valid iova range.
2083                          * Note that, new node is inserted before the current
2084                          * node and finally the current node is deleted keeping
2085                          * the list updated and sorted.
2086                          */
2087                         if (start > n->start)
2088                                 ret = vfio_iommu_iova_insert(&n->list, n->start,
2089                                                              start - 1);
2090                         if (!ret && end < n->end)
2091                                 ret = vfio_iommu_iova_insert(&n->list, end + 1,
2092                                                              n->end);
2093                         if (ret)
2094                                 return ret;
2095
2096                         list_del(&n->list);
2097                         kfree(n);
2098                 }
2099         }
2100
2101         if (list_empty(iova))
2102                 return -EINVAL;
2103
2104         return 0;
2105 }
2106
2107 static void vfio_iommu_resv_free(struct list_head *resv_regions)
2108 {
2109         struct iommu_resv_region *n, *next;
2110
2111         list_for_each_entry_safe(n, next, resv_regions, list) {
2112                 list_del(&n->list);
2113                 kfree(n);
2114         }
2115 }
2116
2117 static void vfio_iommu_iova_free(struct list_head *iova)
2118 {
2119         struct vfio_iova *n, *next;
2120
2121         list_for_each_entry_safe(n, next, iova, list) {
2122                 list_del(&n->list);
2123                 kfree(n);
2124         }
2125 }
2126
2127 static int vfio_iommu_iova_get_copy(struct vfio_iommu *iommu,
2128                                     struct list_head *iova_copy)
2129 {
2130         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
2131         struct vfio_iova *n;
2132         int ret;
2133
2134         list_for_each_entry(n, iova, list) {
2135                 ret = vfio_iommu_iova_insert(iova_copy, n->start, n->end);
2136                 if (ret)
2137                         goto out_free;
2138         }
2139
2140         return 0;
2141
2142 out_free:
2143         vfio_iommu_iova_free(iova_copy);
2144         return ret;
2145 }
2146
2147 static void vfio_iommu_iova_insert_copy(struct vfio_iommu *iommu,
2148                                         struct list_head *iova_copy)
2149 {
2150         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
2151
2152         vfio_iommu_iova_free(iova);
2153
2154         list_splice_tail(iova_copy, iova);
2155 }
2156
2157 static int vfio_iommu_type1_attach_group(void *iommu_data,
2158                                          struct iommu_group *iommu_group)
2159 {
2160         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2161         struct vfio_group *group;
2162         struct vfio_domain *domain, *d;
2163         struct bus_type *bus = NULL;
2164         int ret;
2165         bool resv_msi, msi_remap;
2166         phys_addr_t resv_msi_base = 0;
2167         struct iommu_domain_geometry geo;
2168         LIST_HEAD(iova_copy);
2169         LIST_HEAD(group_resv_regions);
2170
2171         mutex_lock(&iommu->lock);
2172
2173         /* Check for duplicates */
2174         if (vfio_iommu_find_iommu_group(iommu, iommu_group)) {
2175                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2176                 return -EINVAL;
2177         }
2178
2179         group = kzalloc(sizeof(*group), GFP_KERNEL);
2180         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
2181         if (!group || !domain) {
2182                 ret = -ENOMEM;
2183                 goto out_free;
2184         }
2185
2186         group->iommu_group = iommu_group;
2187
2188         /* Determine bus_type in order to allocate a domain */
2189         ret = iommu_group_for_each_dev(iommu_group, &bus, vfio_bus_type);
2190         if (ret)
2191                 goto out_free;
2192
2193         if (vfio_bus_is_mdev(bus)) {
2194                 struct device *iommu_device = NULL;
2195
2196                 group->mdev_group = true;
2197
2198                 /* Determine the isolation type */
2199                 ret = iommu_group_for_each_dev(iommu_group, &iommu_device,
2200                                                vfio_mdev_iommu_device);
2201                 if (ret || !iommu_device) {
2202                         if (!iommu->external_domain) {
2203                                 INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
2204                                 iommu->external_domain = domain;
2205                                 vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2206                         } else {
2207                                 kfree(domain);
2208                         }
2209
2210                         list_add(&group->next,
2211                                  &iommu->external_domain->group_list);
2212                         /*
2213                          * Non-iommu backed group cannot dirty memory directly,
2214                          * it can only use interfaces that provide dirty
2215                          * tracking.
2216                          * The iommu scope can only be promoted with the
2217                          * addition of a dirty tracking group.
2218                          */
2219                         group->pinned_page_dirty_scope = true;
2220                         mutex_unlock(&iommu->lock);
2221
2222                         return 0;
2223                 }
2224
2225                 bus = iommu_device->bus;
2226         }
2227
2228         domain->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2229         if (!domain->domain) {
2230                 ret = -EIO;
2231                 goto out_free;
2232         }
2233
2234         if (iommu->nesting) {
2235                 int attr = 1;
2236
2237                 ret = iommu_domain_set_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_NESTING,
2238                                             &attr);
2239                 if (ret)
2240                         goto out_domain;
2241         }
2242
2243         ret = vfio_iommu_attach_group(domain, group);
2244         if (ret)
2245                 goto out_domain;
2246
2247         /* Get aperture info */
2248         iommu_domain_get_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_GEOMETRY, &geo);
2249
2250         if (vfio_iommu_aper_conflict(iommu, geo.aperture_start,
2251                                      geo.aperture_end)) {
2252                 ret = -EINVAL;
2253                 goto out_detach;
2254         }
2255
2256         ret = iommu_get_group_resv_regions(iommu_group, &group_resv_regions);
2257         if (ret)
2258                 goto out_detach;
2259
2260         if (vfio_iommu_resv_conflict(iommu, &group_resv_regions)) {
2261                 ret = -EINVAL;
2262                 goto out_detach;
2263         }
2264
2265         /*
2266          * We don't want to work on the original iova list as the list
2267          * gets modified and in case of failure we have to retain the
2268          * original list. Get a copy here.
2269          */
2270         ret = vfio_iommu_iova_get_copy(iommu, &iova_copy);
2271         if (ret)
2272                 goto out_detach;
2273
2274         ret = vfio_iommu_aper_resize(&iova_copy, geo.aperture_start,
2275                                      geo.aperture_end);
2276         if (ret)
2277                 goto out_detach;
2278
2279         ret = vfio_iommu_resv_exclude(&iova_copy, &group_resv_regions);
2280         if (ret)
2281                 goto out_detach;
2282
2283         resv_msi = vfio_iommu_has_sw_msi(&group_resv_regions, &resv_msi_base);
2284
2285         INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
2286         list_add(&group->next, &domain->group_list);
2287
2288         msi_remap = irq_domain_check_msi_remap() ||
2289                     iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_INTR_REMAP);
2290
2291         if (!allow_unsafe_interrupts && !msi_remap) {
2292                 pr_warn("%s: No interrupt remapping support.  Use the module param \"allow_unsafe_interrupts\" to enable VFIO IOMMU support on this platform\n",
2293                        __func__);
2294                 ret = -EPERM;
2295                 goto out_detach;
2296         }
2297
2298         if (iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY))
2299                 domain->prot |= IOMMU_CACHE;
2300
2301         /*
2302          * Try to match an existing compatible domain.  We don't want to
2303          * preclude an IOMMU driver supporting multiple bus_types and being
2304          * able to include different bus_types in the same IOMMU domain, so
2305          * we test whether the domains use the same iommu_ops rather than
2306          * testing if they're on the same bus_type.
2307          */
2308         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
2309                 if (d->domain->ops == domain->domain->ops &&
2310                     d->prot == domain->prot) {
2311                         vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2312                         if (!vfio_iommu_attach_group(d, group)) {
2313                                 list_add(&group->next, &d->group_list);
2314                                 iommu_domain_free(domain->domain);
2315                                 kfree(domain);
2316                                 goto done;
2317                         }
2318
2319                         ret = vfio_iommu_attach_group(domain, group);
2320                         if (ret)
2321                                 goto out_domain;
2322                 }
2323         }
2324
2325         vfio_test_domain_fgsp(domain);
2326
2327         /* replay mappings on new domains */
2328         ret = vfio_iommu_replay(iommu, domain);
2329         if (ret)
2330                 goto out_detach;
2331
2332         if (resv_msi) {
2333                 ret = iommu_get_msi_cookie(domain->domain, resv_msi_base);
2334                 if (ret && ret != -ENODEV)
2335                         goto out_detach;
2336         }
2337
2338         list_add(&domain->next, &iommu->domain_list);
2339         vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2340 done:
2341         /* Delete the old one and insert new iova list */
2342         vfio_iommu_iova_insert_copy(iommu, &iova_copy);
2343
2344         /*
2345          * An iommu backed group can dirty memory directly and therefore
2346          * demotes the iommu scope until it declares itself dirty tracking
2347          * capable via the page pinning interface.
2348          */
2349         iommu->num_non_pinned_groups++;
2350         mutex_unlock(&iommu->lock);
2351         vfio_iommu_resv_free(&group_resv_regions);
2352
2353         return 0;
2354
2355 out_detach:
2356         vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2357 out_domain:
2358         iommu_domain_free(domain->domain);
2359         vfio_iommu_iova_free(&iova_copy);
2360         vfio_iommu_resv_free(&group_resv_regions);
2361 out_free:
2362         kfree(domain);
2363         kfree(group);
2364         mutex_unlock(&iommu->lock);
2365         return ret;
2366 }
2367
2368 static void vfio_iommu_unmap_unpin_all(struct vfio_iommu *iommu)
2369 {
2370         struct rb_node *node;
2371
2372         while ((node = rb_first(&iommu->dma_list)))
2373                 vfio_remove_dma(iommu, rb_entry(node, struct vfio_dma, node));
2374 }
2375
2376 static void vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(struct vfio_iommu *iommu)
2377 {
2378         struct rb_node *n, *p;
2379
2380         n = rb_first(&iommu->dma_list);
2381         for (; n; n = rb_next(n)) {
2382                 struct vfio_dma *dma;
2383                 long locked = 0, unlocked = 0;
2384
2385                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
2386                 unlocked += vfio_unmap_unpin(iommu, dma, false);
2387                 p = rb_first(&dma->pfn_list);
2388                 for (; p; p = rb_next(p)) {
2389                         struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn,
2390                                                          node);
2391
2392                         if (!is_invalid_reserved_pfn(vpfn->pfn))
2393                                 locked++;
2394                 }
2395                 vfio_lock_acct(dma, locked - unlocked, true);
2396         }
2397 }
2398
2399 /*
2400  * Called when a domain is removed in detach. It is possible that
2401  * the removed domain decided the iova aperture window. Modify the
2402  * iova aperture with the smallest window among existing domains.
2403  */
2404 static void vfio_iommu_aper_expand(struct vfio_iommu *iommu,
2405                                    struct list_head *iova_copy)
2406 {
2407         struct vfio_domain *domain;
2408         struct iommu_domain_geometry geo;
2409         struct vfio_iova *node;
2410         dma_addr_t start = 0;
2411         dma_addr_t end = (dma_addr_t)~0;
2412
2413         if (list_empty(iova_copy))
2414                 return;
2415
2416         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2417                 iommu_domain_get_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_GEOMETRY,
2418                                       &geo);
2419                 if (geo.aperture_start > start)
2420                         start = geo.aperture_start;
2421                 if (geo.aperture_end < end)
2422                         end = geo.aperture_end;
2423         }
2424
2425         /* Modify aperture limits. The new aper is either same or bigger */
2426         node = list_first_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2427         node->start = start;
2428         node = list_last_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2429         node->end = end;
2430 }
2431
2432 /*
2433  * Called when a group is detached. The reserved regions for that
2434  * group can be part of valid iova now. But since reserved regions
2435  * may be duplicated among groups, populate the iova valid regions
2436  * list again.
2437  */
2438 static int vfio_iommu_resv_refresh(struct vfio_iommu *iommu,
2439                                    struct list_head *iova_copy)
2440 {
2441         struct vfio_domain *d;
2442         struct vfio_group *g;
2443         struct vfio_iova *node;
2444         dma_addr_t start, end;
2445         LIST_HEAD(resv_regions);
2446         int ret;
2447
2448         if (list_empty(iova_copy))
2449                 return -EINVAL;
2450
2451         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
2452                 list_for_each_entry(g, &d->group_list, next) {
2453                         ret = iommu_get_group_resv_regions(g->iommu_group,
2454                                                            &resv_regions);
2455                         if (ret)
2456                                 goto done;
2457                 }
2458         }
2459
2460         node = list_first_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2461         start = node->start;
2462         node = list_last_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2463         end = node->end;
2464
2465         /* purge the iova list and create new one */
2466         vfio_iommu_iova_free(iova_copy);
2467
2468         ret = vfio_iommu_aper_resize(iova_copy, start, end);
2469         if (ret)
2470                 goto done;
2471
2472         /* Exclude current reserved regions from iova ranges */
2473         ret = vfio_iommu_resv_exclude(iova_copy, &resv_regions);
2474 done:
2475         vfio_iommu_resv_free(&resv_regions);
2476         return ret;
2477 }
2478
2479 static void vfio_iommu_type1_detach_group(void *iommu_data,
2480                                           struct iommu_group *iommu_group)
2481 {
2482         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2483         struct vfio_domain *domain;
2484         struct vfio_group *group;
2485         bool update_dirty_scope = false;
2486         LIST_HEAD(iova_copy);
2487
2488         mutex_lock(&iommu->lock);
2489
2490         if (iommu->external_domain) {
2491                 group = find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group);
2492                 if (group) {
2493                         update_dirty_scope = !group->pinned_page_dirty_scope;
2494                         list_del(&group->next);
2495                         kfree(group);
2496
2497                         if (list_empty(&iommu->external_domain->group_list)) {
2498                                 if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu)) {
2499                                         WARN_ON(iommu->notifier.head);
2500                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2501                                 }
2502
2503                                 kfree(iommu->external_domain);
2504                                 iommu->external_domain = NULL;
2505                         }
2506                         goto detach_group_done;
2507                 }
2508         }
2509
2510         /*
2511          * Get a copy of iova list. This will be used to update
2512          * and to replace the current one later. Please note that
2513          * we will leave the original list as it is if update fails.
2514          */
2515         vfio_iommu_iova_get_copy(iommu, &iova_copy);
2516
2517         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2518                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
2519                 if (!group)
2520                         continue;
2521
2522                 vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2523                 update_dirty_scope = !group->pinned_page_dirty_scope;
2524                 list_del(&group->next);
2525                 kfree(group);
2526                 /*
2527                  * Group ownership provides privilege, if the group list is
2528                  * empty, the domain goes away. If it's the last domain with
2529                  * iommu and external domain doesn't exist, then all the
2530                  * mappings go away too. If it's the last domain with iommu and
2531                  * external domain exist, update accounting
2532                  */
2533                 if (list_empty(&domain->group_list)) {
2534                         if (list_is_singular(&iommu->domain_list)) {
2535                                 if (!iommu->external_domain) {
2536                                         WARN_ON(iommu->notifier.head);
2537                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2538                                 } else {
2539                                         vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(iommu);
2540                                 }
2541                         }
2542                         iommu_domain_free(domain->domain);
2543                         list_del(&domain->next);
2544                         kfree(domain);
2545                         vfio_iommu_aper_expand(iommu, &iova_copy);
2546                         vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2547                 }
2548                 break;
2549         }
2550
2551         if (!vfio_iommu_resv_refresh(iommu, &iova_copy))
2552                 vfio_iommu_iova_insert_copy(iommu, &iova_copy);
2553         else
2554                 vfio_iommu_iova_free(&iova_copy);
2555
2556 detach_group_done:
2557         /*
2558          * Removal of a group without dirty tracking may allow the iommu scope
2559          * to be promoted.
2560          */
2561         if (update_dirty_scope) {
2562                 iommu->num_non_pinned_groups--;
2563                 if (iommu->dirty_page_tracking)
2564                         vfio_iommu_populate_bitmap_full(iommu);
2565         }
2566         mutex_unlock(&iommu->lock);
2567 }
2568
2569 static void *vfio_iommu_type1_open(unsigned long arg)
2570 {
2571         struct vfio_iommu *iommu;
2572
2573         iommu = kzalloc(sizeof(*iommu), GFP_KERNEL);
2574         if (!iommu)
2575                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2576
2577         switch (arg) {
2578         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
2579                 break;
2580         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
2581                 iommu->nesting = true;
2582                 fallthrough;
2583         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
2584                 iommu->v2 = true;
2585                 break;
2586         default:
2587                 kfree(iommu);
2588                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2589         }
2590
2591         INIT_LIST_HEAD(&iommu->domain_list);
2592         INIT_LIST_HEAD(&iommu->iova_list);
2593         iommu->dma_list = RB_ROOT;
2594         iommu->dma_avail = dma_entry_limit;
2595         iommu->container_open = true;
2596         mutex_init(&iommu->lock);
2597         BLOCKING_INIT_NOTIFIER_HEAD(&iommu->notifier);
2598         init_waitqueue_head(&iommu->vaddr_wait);
2599
2600         return iommu;
2601 }
2602
2603 static void vfio_release_domain(struct vfio_domain *domain, bool external)
2604 {
2605         struct vfio_group *group, *group_tmp;
2606
2607         list_for_each_entry_safe(group, group_tmp,
2608                                  &domain->group_list, next) {
2609                 if (!external)
2610                         vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2611                 list_del(&group->next);
2612                 kfree(group);
2613         }
2614
2615         if (!external)
2616                 iommu_domain_free(domain->domain);
2617 }
2618
2619 static void vfio_iommu_type1_release(void *iommu_data)
2620 {
2621         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2622         struct vfio_domain *domain, *domain_tmp;
2623
2624         if (iommu->external_domain) {
2625                 vfio_release_domain(iommu->external_domain, true);
2626                 kfree(iommu->external_domain);
2627         }
2628
2629         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2630
2631         list_for_each_entry_safe(domain, domain_tmp,
2632                                  &iommu->domain_list, next) {
2633                 vfio_release_domain(domain, false);
2634                 list_del(&domain->next);
2635                 kfree(domain);
2636         }
2637
2638         vfio_iommu_iova_free(&iommu->iova_list);
2639
2640         kfree(iommu);
2641 }
2642
2643 static int vfio_domains_have_iommu_cache(struct vfio_iommu *iommu)
2644 {
2645         struct vfio_domain *domain;
2646         int ret = 1;
2647
2648         mutex_lock(&iommu->lock);
2649         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2650                 if (!(domain->prot & IOMMU_CACHE)) {
2651                         ret = 0;
2652                         break;
2653                 }
2654         }
2655         mutex_unlock(&iommu->lock);
2656
2657         return ret;
2658 }
2659
2660 static int vfio_iommu_type1_check_extension(struct vfio_iommu *iommu,
2661                                             unsigned long arg)
2662 {
2663         switch (arg) {
2664         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
2665         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
2666         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
2667         case VFIO_UNMAP_ALL:
2668         case VFIO_UPDATE_VADDR:
2669                 return 1;
2670         case VFIO_DMA_CC_IOMMU:
2671                 if (!iommu)
2672                         return 0;
2673                 return vfio_domains_have_iommu_cache(iommu);
2674         default:
2675                 return 0;
2676         }
2677 }
2678
2679 static int vfio_iommu_iova_add_cap(struct vfio_info_cap *caps,
2680                  struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *cap_iovas,
2681                  size_t size)
2682 {
2683         struct vfio_info_cap_header *header;
2684         struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *iova_cap;
2685
2686         header = vfio_info_cap_add(caps, size,
2687                                    VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_CAP_IOVA_RANGE, 1);
2688         if (IS_ERR(header))
2689                 return PTR_ERR(header);
2690
2691         iova_cap = container_of(header,
2692                                 struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range,
2693                                 header);
2694         iova_cap->nr_iovas = cap_iovas->nr_iovas;
2695         memcpy(iova_cap->iova_ranges, cap_iovas->iova_ranges,
2696                cap_iovas->nr_iovas * sizeof(*cap_iovas->iova_ranges));
2697         return 0;
2698 }
2699
2700 static int vfio_iommu_iova_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2701                                       struct vfio_info_cap *caps)
2702 {
2703         struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *cap_iovas;
2704         struct vfio_iova *iova;
2705         size_t size;
2706         int iovas = 0, i = 0, ret;
2707
2708         list_for_each_entry(iova, &iommu->iova_list, list)
2709                 iovas++;
2710
2711         if (!iovas) {
2712                 /*
2713                  * Return 0 as a container with a single mdev device
2714                  * will have an empty list
2715                  */
2716                 return 0;
2717         }
2718
2719         size = sizeof(*cap_iovas) + (iovas * sizeof(*cap_iovas->iova_ranges));
2720
2721         cap_iovas = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
2722         if (!cap_iovas)
2723                 return -ENOMEM;
2724
2725         cap_iovas->nr_iovas = iovas;
2726
2727         list_for_each_entry(iova, &iommu->iova_list, list) {
2728                 cap_iovas->iova_ranges[i].start = iova->start;
2729                 cap_iovas->iova_ranges[i].end = iova->end;
2730                 i++;
2731         }
2732
2733         ret = vfio_iommu_iova_add_cap(caps, cap_iovas, size);
2734
2735         kfree(cap_iovas);
2736         return ret;
2737 }
2738
2739 static int vfio_iommu_migration_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2740                                            struct vfio_info_cap *caps)
2741 {
2742         struct vfio_iommu_type1_info_cap_migration cap_mig;
2743
2744         cap_mig.header.id = VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_CAP_MIGRATION;
2745         cap_mig.header.version = 1;
2746
2747         cap_mig.flags = 0;
2748         /* support minimum pgsize */
2749         cap_mig.pgsize_bitmap = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2750         cap_mig.max_dirty_bitmap_size = DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX;
2751
2752         return vfio_info_add_capability(caps, &cap_mig.header, sizeof(cap_mig));
2753 }
2754
2755 static int vfio_iommu_dma_avail_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2756                                            struct vfio_info_cap *caps)
2757 {
2758         struct vfio_iommu_type1_info_dma_avail cap_dma_avail;
2759
2760         cap_dma_avail.header.id = VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_DMA_AVAIL;
2761         cap_dma_avail.header.version = 1;
2762
2763         cap_dma_avail.avail = iommu->dma_avail;
2764
2765         return vfio_info_add_capability(caps, &cap_dma_avail.header,
2766                                         sizeof(cap_dma_avail));
2767 }
2768
2769 static int vfio_iommu_type1_get_info(struct vfio_iommu *iommu,
2770                                      unsigned long arg)
2771 {
2772         struct vfio_iommu_type1_info info;
2773         unsigned long minsz;
2774         struct vfio_info_cap caps = { .buf = NULL, .size = 0 };
2775         unsigned long capsz;
2776         int ret;
2777
2778         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, iova_pgsizes);
2779
2780         /* For backward compatibility, cannot require this */
2781         capsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, cap_offset);
2782
2783         if (copy_from_user(&info, (void __user *)arg, minsz))
2784                 return -EFAULT;
2785
2786         if (info.argsz < minsz)
2787                 return -EINVAL;
2788
2789         if (info.argsz >= capsz) {
2790                 minsz = capsz;
2791                 info.cap_offset = 0; /* output, no-recopy necessary */
2792         }
2793
2794         mutex_lock(&iommu->lock);
2795         info.flags = VFIO_IOMMU_INFO_PGSIZES;
2796
2797         info.iova_pgsizes = iommu->pgsize_bitmap;
2798
2799         ret = vfio_iommu_migration_build_caps(iommu, &caps);
2800
2801         if (!ret)
2802                 ret = vfio_iommu_dma_avail_build_caps(iommu, &caps);
2803
2804         if (!ret)
2805                 ret = vfio_iommu_iova_build_caps(iommu, &caps);
2806
2807         mutex_unlock(&iommu->lock);
2808
2809         if (ret)
2810                 return ret;
2811
2812         if (caps.size) {
2813                 info.flags |= VFIO_IOMMU_INFO_CAPS;
2814
2815                 if (info.argsz < sizeof(info) + caps.size) {
2816                         info.argsz = sizeof(info) + caps.size;
2817                 } else {
2818                         vfio_info_cap_shift(&caps, sizeof(info));
2819                         if (copy_to_user((void __user *)arg +
2820                                         sizeof(info), caps.buf,
2821                                         caps.size)) {
2822                                 kfree(caps.buf);
2823                                 return -EFAULT;
2824                         }
2825                         info.cap_offset = sizeof(info);
2826                 }
2827
2828                 kfree(caps.buf);
2829         }
2830
2831         return copy_to_user((void __user *)arg, &info, minsz) ?
2832                         -EFAULT : 0;
2833 }
2834
2835 static int vfio_iommu_type1_map_dma(struct vfio_iommu *iommu,
2836                                     unsigned long arg)
2837 {
2838         struct vfio_iommu_type1_dma_map map;
2839         unsigned long minsz;
2840         uint32_t mask = VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ | VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE |
2841                         VFIO_DMA_MAP_FLAG_VADDR;
2842
2843         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_map, size);
2844
2845         if (copy_from_user(&map, (void __user *)arg, minsz))
2846                 return -EFAULT;
2847
2848         if (map.argsz < minsz || map.flags & ~mask)
2849                 return -EINVAL;
2850
2851         return vfio_dma_do_map(iommu, &map);
2852 }
2853
2854 static int vfio_iommu_type1_unmap_dma(struct vfio_iommu *iommu,
2855                                       unsigned long arg)
2856 {
2857         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap unmap;
2858         struct vfio_bitmap bitmap = { 0 };
2859         uint32_t mask = VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP |
2860                         VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_VADDR |
2861                         VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_ALL;
2862         unsigned long minsz;
2863         int ret;
2864
2865         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_unmap, size);
2866
2867         if (copy_from_user(&unmap, (void __user *)arg, minsz))
2868                 return -EFAULT;
2869
2870         if (unmap.argsz < minsz || unmap.flags & ~mask)
2871                 return -EINVAL;
2872
2873         if ((unmap.flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) &&
2874             (unmap.flags & (VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_ALL |
2875                             VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_VADDR)))
2876                 return -EINVAL;
2877
2878         if (unmap.flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) {
2879                 unsigned long pgshift;
2880
2881                 if (unmap.argsz < (minsz + sizeof(bitmap)))
2882                         return -EINVAL;
2883
2884                 if (copy_from_user(&bitmap,
2885                                    (void __user *)(arg + minsz),
2886                                    sizeof(bitmap)))
2887                         return -EFAULT;
2888
2889                 if (!access_ok((void __user *)bitmap.data, bitmap.size))
2890                         return -EINVAL;
2891
2892                 pgshift = __ffs(bitmap.pgsize);
2893                 ret = verify_bitmap_size(unmap.size >> pgshift,
2894                                          bitmap.size);
2895                 if (ret)
2896                         return ret;
2897         }
2898
2899         ret = vfio_dma_do_unmap(iommu, &unmap, &bitmap);
2900         if (ret)
2901                 return ret;
2902
2903         return copy_to_user((void __user *)arg, &unmap, minsz) ?
2904                         -EFAULT : 0;
2905 }
2906
2907 static int vfio_iommu_type1_dirty_pages(struct vfio_iommu *iommu,
2908                                         unsigned long arg)
2909 {
2910         struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap dirty;
2911         uint32_t mask = VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_START |
2912                         VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_STOP |
2913                         VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_GET_BITMAP;
2914         unsigned long minsz;
2915         int ret = 0;
2916
2917         if (!iommu->v2)
2918                 return -EACCES;
2919
2920         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap, flags);
2921
2922         if (copy_from_user(&dirty, (void __user *)arg, minsz))
2923                 return -EFAULT;
2924
2925         if (dirty.argsz < minsz || dirty.flags & ~mask)
2926                 return -EINVAL;
2927
2928         /* only one flag should be set at a time */
2929         if (__ffs(dirty.flags) != __fls(dirty.flags))
2930                 return -EINVAL;
2931
2932         if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_START) {
2933                 size_t pgsize;
2934
2935                 mutex_lock(&iommu->lock);
2936                 pgsize = 1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2937                 if (!iommu->dirty_page_tracking) {
2938                         ret = vfio_dma_bitmap_alloc_all(iommu, pgsize);
2939                         if (!ret)
2940                                 iommu->dirty_page_tracking = true;
2941                 }
2942                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2943                 return ret;
2944         } else if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_STOP) {
2945                 mutex_lock(&iommu->lock);
2946                 if (iommu->dirty_page_tracking) {
2947                         iommu->dirty_page_tracking = false;
2948                         vfio_dma_bitmap_free_all(iommu);
2949                 }
2950                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2951                 return 0;
2952         } else if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_GET_BITMAP) {
2953                 struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap_get range;
2954                 unsigned long pgshift;
2955                 size_t data_size = dirty.argsz - minsz;
2956                 size_t iommu_pgsize;
2957
2958                 if (!data_size || data_size < sizeof(range))
2959                         return -EINVAL;
2960
2961                 if (copy_from_user(&range, (void __user *)(arg + minsz),
2962                                    sizeof(range)))
2963                         return -EFAULT;
2964
2965                 if (range.iova + range.size < range.iova)
2966                         return -EINVAL;
2967                 if (!access_ok((void __user *)range.bitmap.data,
2968                                range.bitmap.size))
2969                         return -EINVAL;
2970
2971                 pgshift = __ffs(range.bitmap.pgsize);
2972                 ret = verify_bitmap_size(range.size >> pgshift,
2973                                          range.bitmap.size);
2974                 if (ret)
2975                         return ret;
2976
2977                 mutex_lock(&iommu->lock);
2978
2979                 iommu_pgsize = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2980
2981                 /* allow only smallest supported pgsize */
2982                 if (range.bitmap.pgsize != iommu_pgsize) {
2983                         ret = -EINVAL;
2984                         goto out_unlock;
2985                 }
2986                 if (range.iova & (iommu_pgsize - 1)) {
2987                         ret = -EINVAL;
2988                         goto out_unlock;
2989                 }
2990                 if (!range.size || range.size & (iommu_pgsize - 1)) {
2991                         ret = -EINVAL;
2992                         goto out_unlock;
2993                 }
2994
2995                 if (iommu->dirty_page_tracking)
2996                         ret = vfio_iova_dirty_bitmap(range.bitmap.data,
2997                                                      iommu, range.iova,
2998                                                      range.size,
2999                                                      range.bitmap.pgsize);
3000                 else
3001                         ret = -EINVAL;
3002 out_unlock:
3003                 mutex_unlock(&iommu->lock);
3004
3005                 return ret;
3006         }
3007
3008         return -EINVAL;
3009 }
3010
3011 static long vfio_iommu_type1_ioctl(void *iommu_data,
3012                                    unsigned int cmd, unsigned long arg)
3013 {
3014         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3015
3016         switch (cmd) {
3017         case VFIO_CHECK_EXTENSION:
3018                 return vfio_iommu_type1_check_extension(iommu, arg);
3019         case VFIO_IOMMU_GET_INFO:
3020                 return vfio_iommu_type1_get_info(iommu, arg);
3021         case VFIO_IOMMU_MAP_DMA:
3022                 return vfio_iommu_type1_map_dma(iommu, arg);
3023         case VFIO_IOMMU_UNMAP_DMA:
3024                 return vfio_iommu_type1_unmap_dma(iommu, arg);
3025         case VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES:
3026                 return vfio_iommu_type1_dirty_pages(iommu, arg);
3027         default:
3028                 return -ENOTTY;
3029         }
3030 }
3031
3032 static int vfio_iommu_type1_register_notifier(void *iommu_data,
3033                                               unsigned long *events,
3034                                               struct notifier_block *nb)
3035 {
3036         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3037
3038         /* clear known events */
3039         *events &= ~VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP;
3040
3041         /* refuse to register if still events remaining */
3042         if (*events)
3043                 return -EINVAL;
3044
3045         return blocking_notifier_chain_register(&iommu->notifier, nb);
3046 }
3047
3048 static int vfio_iommu_type1_unregister_notifier(void *iommu_data,
3049                                                 struct notifier_block *nb)
3050 {
3051         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3052
3053         return blocking_notifier_chain_unregister(&iommu->notifier, nb);
3054 }
3055
3056 static int vfio_iommu_type1_dma_rw_chunk(struct vfio_iommu *iommu,
3057                                          dma_addr_t user_iova, void *data,
3058                                          size_t count, bool write,
3059                                          size_t *copied)
3060 {
3061         struct mm_struct *mm;
3062         unsigned long vaddr;
3063         struct vfio_dma *dma;
3064         bool kthread = current->mm == NULL;
3065         size_t offset;
3066         int ret;
3067
3068         *copied = 0;
3069
3070         ret = vfio_find_dma_valid(iommu, user_iova, 1, &dma);
3071         if (ret < 0)
3072                 return ret;
3073
3074         if ((write && !(dma->prot & IOMMU_WRITE)) ||
3075                         !(dma->prot & IOMMU_READ))
3076                 return -EPERM;
3077
3078         mm = get_task_mm(dma->task);
3079
3080         if (!mm)
3081                 return -EPERM;
3082
3083         if (kthread)
3084                 kthread_use_mm(mm);
3085         else if (current->mm != mm)
3086                 goto out;
3087
3088         offset = user_iova - dma->iova;
3089
3090         if (count > dma->size - offset)
3091                 count = dma->size - offset;
3092
3093         vaddr = dma->vaddr + offset;
3094
3095         if (write) {
3096                 *copied = copy_to_user((void __user *)vaddr, data,
3097                                          count) ? 0 : count;
3098                 if (*copied && iommu->dirty_page_tracking) {
3099                         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
3100                         /*
3101                          * Bitmap populated with the smallest supported page
3102                          * size
3103                          */
3104                         bitmap_set(dma->bitmap, offset >> pgshift,
3105                                    ((offset + *copied - 1) >> pgshift) -
3106                                    (offset >> pgshift) + 1);
3107                 }
3108         } else
3109                 *copied = copy_from_user(data, (void __user *)vaddr,
3110                                            count) ? 0 : count;
3111         if (kthread)
3112                 kthread_unuse_mm(mm);
3113 out:
3114         mmput(mm);
3115         return *copied ? 0 : -EFAULT;
3116 }
3117
3118 static int vfio_iommu_type1_dma_rw(void *iommu_data, dma_addr_t user_iova,
3119                                    void *data, size_t count, bool write)
3120 {
3121         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3122         int ret = 0;
3123         size_t done;
3124
3125         mutex_lock(&iommu->lock);
3126         while (count > 0) {
3127                 ret = vfio_iommu_type1_dma_rw_chunk(iommu, user_iova, data,
3128                                                     count, write, &done);
3129                 if (ret)
3130                         break;
3131
3132                 count -= done;
3133                 data += done;
3134                 user_iova += done;
3135         }
3136
3137         mutex_unlock(&iommu->lock);
3138         return ret;
3139 }
3140
3141 static struct iommu_domain *
3142 vfio_iommu_type1_group_iommu_domain(void *iommu_data,
3143                                     struct iommu_group *iommu_group)
3144 {
3145         struct iommu_domain *domain = ERR_PTR(-ENODEV);
3146         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3147         struct vfio_domain *d;
3148
3149         if (!iommu || !iommu_group)
3150                 return ERR_PTR(-EINVAL);
3151
3152         mutex_lock(&iommu->lock);
3153         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
3154                 if (find_iommu_group(d, iommu_group)) {
3155                         domain = d->domain;
3156                         break;
3157                 }
3158         }
3159         mutex_unlock(&iommu->lock);
3160
3161         return domain;
3162 }
3163
3164 static void vfio_iommu_type1_notify(void *iommu_data,
3165                                     enum vfio_iommu_notify_type event)
3166 {
3167         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3168
3169         if (event != VFIO_IOMMU_CONTAINER_CLOSE)
3170                 return;
3171         mutex_lock(&iommu->lock);
3172         iommu->container_open = false;
3173         mutex_unlock(&iommu->lock);
3174         wake_up_all(&iommu->vaddr_wait);
3175 }
3176
3177 static const struct vfio_iommu_driver_ops vfio_iommu_driver_ops_type1 = {
3178         .name                   = "vfio-iommu-type1",
3179         .owner                  = THIS_MODULE,
3180         .open                   = vfio_iommu_type1_open,
3181         .release                = vfio_iommu_type1_release,
3182         .ioctl                  = vfio_iommu_type1_ioctl,
3183         .attach_group           = vfio_iommu_type1_attach_group,
3184         .detach_group           = vfio_iommu_type1_detach_group,
3185         .pin_pages              = vfio_iommu_type1_pin_pages,
3186         .unpin_pages            = vfio_iommu_type1_unpin_pages,
3187         .register_notifier      = vfio_iommu_type1_register_notifier,
3188         .unregister_notifier    = vfio_iommu_type1_unregister_notifier,
3189         .dma_rw                 = vfio_iommu_type1_dma_rw,
3190         .group_iommu_domain     = vfio_iommu_type1_group_iommu_domain,
3191         .notify                 = vfio_iommu_type1_notify,
3192 };
3193
3194 static int __init vfio_iommu_type1_init(void)
3195 {
3196         return vfio_register_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
3197 }
3198
3199 static void __exit vfio_iommu_type1_cleanup(void)
3200 {
3201         vfio_unregister_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
3202 }
3203
3204 module_init(vfio_iommu_type1_init);
3205 module_exit(vfio_iommu_type1_cleanup);
3206
3207 MODULE_VERSION(DRIVER_VERSION);
3208 MODULE_LICENSE("GPL v2");
3209 MODULE_AUTHOR(DRIVER_AUTHOR);
3210 MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_DESC);