Merge branches 'fixes' and 'misc' into for-linus
[linux-2.6-microblaze.git] / include / linux / kvm_host.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only */
2 #ifndef __KVM_HOST_H
3 #define __KVM_HOST_H
4
5
6 #include <linux/types.h>
7 #include <linux/hardirq.h>
8 #include <linux/list.h>
9 #include <linux/mutex.h>
10 #include <linux/spinlock.h>
11 #include <linux/signal.h>
12 #include <linux/sched.h>
13 #include <linux/sched/stat.h>
14 #include <linux/bug.h>
15 #include <linux/minmax.h>
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/mmu_notifier.h>
18 #include <linux/preempt.h>
19 #include <linux/msi.h>
20 #include <linux/slab.h>
21 #include <linux/vmalloc.h>
22 #include <linux/rcupdate.h>
23 #include <linux/ratelimit.h>
24 #include <linux/err.h>
25 #include <linux/irqflags.h>
26 #include <linux/context_tracking.h>
27 #include <linux/irqbypass.h>
28 #include <linux/rcuwait.h>
29 #include <linux/refcount.h>
30 #include <linux/nospec.h>
31 #include <linux/notifier.h>
32 #include <linux/hashtable.h>
33 #include <linux/interval_tree.h>
34 #include <linux/rbtree.h>
35 #include <linux/xarray.h>
36 #include <asm/signal.h>
37
38 #include <linux/kvm.h>
39 #include <linux/kvm_para.h>
40
41 #include <linux/kvm_types.h>
42
43 #include <asm/kvm_host.h>
44 #include <linux/kvm_dirty_ring.h>
45
46 #ifndef KVM_MAX_VCPU_IDS
47 #define KVM_MAX_VCPU_IDS KVM_MAX_VCPUS
48 #endif
49
50 /*
51  * The bit 16 ~ bit 31 of kvm_memory_region::flags are internally used
52  * in kvm, other bits are visible for userspace which are defined in
53  * include/linux/kvm_h.
54  */
55 #define KVM_MEMSLOT_INVALID     (1UL << 16)
56
57 /*
58  * Bit 63 of the memslot generation number is an "update in-progress flag",
59  * e.g. is temporarily set for the duration of install_new_memslots().
60  * This flag effectively creates a unique generation number that is used to
61  * mark cached memslot data, e.g. MMIO accesses, as potentially being stale,
62  * i.e. may (or may not) have come from the previous memslots generation.
63  *
64  * This is necessary because the actual memslots update is not atomic with
65  * respect to the generation number update.  Updating the generation number
66  * first would allow a vCPU to cache a spte from the old memslots using the
67  * new generation number, and updating the generation number after switching
68  * to the new memslots would allow cache hits using the old generation number
69  * to reference the defunct memslots.
70  *
71  * This mechanism is used to prevent getting hits in KVM's caches while a
72  * memslot update is in-progress, and to prevent cache hits *after* updating
73  * the actual generation number against accesses that were inserted into the
74  * cache *before* the memslots were updated.
75  */
76 #define KVM_MEMSLOT_GEN_UPDATE_IN_PROGRESS      BIT_ULL(63)
77
78 /* Two fragments for cross MMIO pages. */
79 #define KVM_MAX_MMIO_FRAGMENTS  2
80
81 #ifndef KVM_ADDRESS_SPACE_NUM
82 #define KVM_ADDRESS_SPACE_NUM   1
83 #endif
84
85 /*
86  * For the normal pfn, the highest 12 bits should be zero,
87  * so we can mask bit 62 ~ bit 52  to indicate the error pfn,
88  * mask bit 63 to indicate the noslot pfn.
89  */
90 #define KVM_PFN_ERR_MASK        (0x7ffULL << 52)
91 #define KVM_PFN_ERR_NOSLOT_MASK (0xfffULL << 52)
92 #define KVM_PFN_NOSLOT          (0x1ULL << 63)
93
94 #define KVM_PFN_ERR_FAULT       (KVM_PFN_ERR_MASK)
95 #define KVM_PFN_ERR_HWPOISON    (KVM_PFN_ERR_MASK + 1)
96 #define KVM_PFN_ERR_RO_FAULT    (KVM_PFN_ERR_MASK + 2)
97
98 /*
99  * error pfns indicate that the gfn is in slot but faild to
100  * translate it to pfn on host.
101  */
102 static inline bool is_error_pfn(kvm_pfn_t pfn)
103 {
104         return !!(pfn & KVM_PFN_ERR_MASK);
105 }
106
107 /*
108  * error_noslot pfns indicate that the gfn can not be
109  * translated to pfn - it is not in slot or failed to
110  * translate it to pfn.
111  */
112 static inline bool is_error_noslot_pfn(kvm_pfn_t pfn)
113 {
114         return !!(pfn & KVM_PFN_ERR_NOSLOT_MASK);
115 }
116
117 /* noslot pfn indicates that the gfn is not in slot. */
118 static inline bool is_noslot_pfn(kvm_pfn_t pfn)
119 {
120         return pfn == KVM_PFN_NOSLOT;
121 }
122
123 /*
124  * architectures with KVM_HVA_ERR_BAD other than PAGE_OFFSET (e.g. s390)
125  * provide own defines and kvm_is_error_hva
126  */
127 #ifndef KVM_HVA_ERR_BAD
128
129 #define KVM_HVA_ERR_BAD         (PAGE_OFFSET)
130 #define KVM_HVA_ERR_RO_BAD      (PAGE_OFFSET + PAGE_SIZE)
131
132 static inline bool kvm_is_error_hva(unsigned long addr)
133 {
134         return addr >= PAGE_OFFSET;
135 }
136
137 #endif
138
139 #define KVM_ERR_PTR_BAD_PAGE    (ERR_PTR(-ENOENT))
140
141 static inline bool is_error_page(struct page *page)
142 {
143         return IS_ERR(page);
144 }
145
146 #define KVM_REQUEST_MASK           GENMASK(7,0)
147 #define KVM_REQUEST_NO_WAKEUP      BIT(8)
148 #define KVM_REQUEST_WAIT           BIT(9)
149 /*
150  * Architecture-independent vcpu->requests bit members
151  * Bits 4-7 are reserved for more arch-independent bits.
152  */
153 #define KVM_REQ_TLB_FLUSH         (0 | KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
154 #define KVM_REQ_MMU_RELOAD        (1 | KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
155 #define KVM_REQ_UNBLOCK           2
156 #define KVM_REQ_UNHALT            3
157 #define KVM_REQ_VM_DEAD           (4 | KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
158 #define KVM_REQ_GPC_INVALIDATE    (5 | KVM_REQUEST_WAIT | KVM_REQUEST_NO_WAKEUP)
159 #define KVM_REQUEST_ARCH_BASE     8
160
161 #define KVM_ARCH_REQ_FLAGS(nr, flags) ({ \
162         BUILD_BUG_ON((unsigned)(nr) >= (sizeof_field(struct kvm_vcpu, requests) * 8) - KVM_REQUEST_ARCH_BASE); \
163         (unsigned)(((nr) + KVM_REQUEST_ARCH_BASE) | (flags)); \
164 })
165 #define KVM_ARCH_REQ(nr)           KVM_ARCH_REQ_FLAGS(nr, 0)
166
167 bool kvm_make_vcpus_request_mask(struct kvm *kvm, unsigned int req,
168                                  unsigned long *vcpu_bitmap);
169 bool kvm_make_all_cpus_request(struct kvm *kvm, unsigned int req);
170 bool kvm_make_all_cpus_request_except(struct kvm *kvm, unsigned int req,
171                                       struct kvm_vcpu *except);
172 bool kvm_make_cpus_request_mask(struct kvm *kvm, unsigned int req,
173                                 unsigned long *vcpu_bitmap);
174
175 #define KVM_USERSPACE_IRQ_SOURCE_ID             0
176 #define KVM_IRQFD_RESAMPLE_IRQ_SOURCE_ID        1
177
178 extern struct mutex kvm_lock;
179 extern struct list_head vm_list;
180
181 struct kvm_io_range {
182         gpa_t addr;
183         int len;
184         struct kvm_io_device *dev;
185 };
186
187 #define NR_IOBUS_DEVS 1000
188
189 struct kvm_io_bus {
190         int dev_count;
191         int ioeventfd_count;
192         struct kvm_io_range range[];
193 };
194
195 enum kvm_bus {
196         KVM_MMIO_BUS,
197         KVM_PIO_BUS,
198         KVM_VIRTIO_CCW_NOTIFY_BUS,
199         KVM_FAST_MMIO_BUS,
200         KVM_NR_BUSES
201 };
202
203 int kvm_io_bus_write(struct kvm_vcpu *vcpu, enum kvm_bus bus_idx, gpa_t addr,
204                      int len, const void *val);
205 int kvm_io_bus_write_cookie(struct kvm_vcpu *vcpu, enum kvm_bus bus_idx,
206                             gpa_t addr, int len, const void *val, long cookie);
207 int kvm_io_bus_read(struct kvm_vcpu *vcpu, enum kvm_bus bus_idx, gpa_t addr,
208                     int len, void *val);
209 int kvm_io_bus_register_dev(struct kvm *kvm, enum kvm_bus bus_idx, gpa_t addr,
210                             int len, struct kvm_io_device *dev);
211 int kvm_io_bus_unregister_dev(struct kvm *kvm, enum kvm_bus bus_idx,
212                               struct kvm_io_device *dev);
213 struct kvm_io_device *kvm_io_bus_get_dev(struct kvm *kvm, enum kvm_bus bus_idx,
214                                          gpa_t addr);
215
216 #ifdef CONFIG_KVM_ASYNC_PF
217 struct kvm_async_pf {
218         struct work_struct work;
219         struct list_head link;
220         struct list_head queue;
221         struct kvm_vcpu *vcpu;
222         struct mm_struct *mm;
223         gpa_t cr2_or_gpa;
224         unsigned long addr;
225         struct kvm_arch_async_pf arch;
226         bool   wakeup_all;
227         bool notpresent_injected;
228 };
229
230 void kvm_clear_async_pf_completion_queue(struct kvm_vcpu *vcpu);
231 void kvm_check_async_pf_completion(struct kvm_vcpu *vcpu);
232 bool kvm_setup_async_pf(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t cr2_or_gpa,
233                         unsigned long hva, struct kvm_arch_async_pf *arch);
234 int kvm_async_pf_wakeup_all(struct kvm_vcpu *vcpu);
235 #endif
236
237 #ifdef KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER
238 struct kvm_gfn_range {
239         struct kvm_memory_slot *slot;
240         gfn_t start;
241         gfn_t end;
242         pte_t pte;
243         bool may_block;
244 };
245 bool kvm_unmap_gfn_range(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range);
246 bool kvm_age_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range);
247 bool kvm_test_age_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range);
248 bool kvm_set_spte_gfn(struct kvm *kvm, struct kvm_gfn_range *range);
249 #endif
250
251 enum {
252         OUTSIDE_GUEST_MODE,
253         IN_GUEST_MODE,
254         EXITING_GUEST_MODE,
255         READING_SHADOW_PAGE_TABLES,
256 };
257
258 #define KVM_UNMAPPED_PAGE       ((void *) 0x500 + POISON_POINTER_DELTA)
259
260 struct kvm_host_map {
261         /*
262          * Only valid if the 'pfn' is managed by the host kernel (i.e. There is
263          * a 'struct page' for it. When using mem= kernel parameter some memory
264          * can be used as guest memory but they are not managed by host
265          * kernel).
266          * If 'pfn' is not managed by the host kernel, this field is
267          * initialized to KVM_UNMAPPED_PAGE.
268          */
269         struct page *page;
270         void *hva;
271         kvm_pfn_t pfn;
272         kvm_pfn_t gfn;
273 };
274
275 /*
276  * Used to check if the mapping is valid or not. Never use 'kvm_host_map'
277  * directly to check for that.
278  */
279 static inline bool kvm_vcpu_mapped(struct kvm_host_map *map)
280 {
281         return !!map->hva;
282 }
283
284 static inline bool kvm_vcpu_can_poll(ktime_t cur, ktime_t stop)
285 {
286         return single_task_running() && !need_resched() && ktime_before(cur, stop);
287 }
288
289 /*
290  * Sometimes a large or cross-page mmio needs to be broken up into separate
291  * exits for userspace servicing.
292  */
293 struct kvm_mmio_fragment {
294         gpa_t gpa;
295         void *data;
296         unsigned len;
297 };
298
299 struct kvm_vcpu {
300         struct kvm *kvm;
301 #ifdef CONFIG_PREEMPT_NOTIFIERS
302         struct preempt_notifier preempt_notifier;
303 #endif
304         int cpu;
305         int vcpu_id; /* id given by userspace at creation */
306         int vcpu_idx; /* index in kvm->vcpus array */
307         int srcu_idx;
308         int mode;
309         u64 requests;
310         unsigned long guest_debug;
311
312         struct mutex mutex;
313         struct kvm_run *run;
314
315 #ifndef __KVM_HAVE_ARCH_WQP
316         struct rcuwait wait;
317 #endif
318         struct pid __rcu *pid;
319         int sigset_active;
320         sigset_t sigset;
321         unsigned int halt_poll_ns;
322         bool valid_wakeup;
323
324 #ifdef CONFIG_HAS_IOMEM
325         int mmio_needed;
326         int mmio_read_completed;
327         int mmio_is_write;
328         int mmio_cur_fragment;
329         int mmio_nr_fragments;
330         struct kvm_mmio_fragment mmio_fragments[KVM_MAX_MMIO_FRAGMENTS];
331 #endif
332
333 #ifdef CONFIG_KVM_ASYNC_PF
334         struct {
335                 u32 queued;
336                 struct list_head queue;
337                 struct list_head done;
338                 spinlock_t lock;
339         } async_pf;
340 #endif
341
342 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_CPU_RELAX_INTERCEPT
343         /*
344          * Cpu relax intercept or pause loop exit optimization
345          * in_spin_loop: set when a vcpu does a pause loop exit
346          *  or cpu relax intercepted.
347          * dy_eligible: indicates whether vcpu is eligible for directed yield.
348          */
349         struct {
350                 bool in_spin_loop;
351                 bool dy_eligible;
352         } spin_loop;
353 #endif
354         bool preempted;
355         bool ready;
356         struct kvm_vcpu_arch arch;
357         struct kvm_vcpu_stat stat;
358         char stats_id[KVM_STATS_NAME_SIZE];
359         struct kvm_dirty_ring dirty_ring;
360
361         /*
362          * The most recently used memslot by this vCPU and the slots generation
363          * for which it is valid.
364          * No wraparound protection is needed since generations won't overflow in
365          * thousands of years, even assuming 1M memslot operations per second.
366          */
367         struct kvm_memory_slot *last_used_slot;
368         u64 last_used_slot_gen;
369 };
370
371 /* must be called with irqs disabled */
372 static __always_inline void guest_enter_irqoff(void)
373 {
374         /*
375          * This is running in ioctl context so its safe to assume that it's the
376          * stime pending cputime to flush.
377          */
378         instrumentation_begin();
379         vtime_account_guest_enter();
380         instrumentation_end();
381
382         /*
383          * KVM does not hold any references to rcu protected data when it
384          * switches CPU into a guest mode. In fact switching to a guest mode
385          * is very similar to exiting to userspace from rcu point of view. In
386          * addition CPU may stay in a guest mode for quite a long time (up to
387          * one time slice). Lets treat guest mode as quiescent state, just like
388          * we do with user-mode execution.
389          */
390         if (!context_tracking_guest_enter()) {
391                 instrumentation_begin();
392                 rcu_virt_note_context_switch(smp_processor_id());
393                 instrumentation_end();
394         }
395 }
396
397 static __always_inline void guest_exit_irqoff(void)
398 {
399         context_tracking_guest_exit();
400
401         instrumentation_begin();
402         /* Flush the guest cputime we spent on the guest */
403         vtime_account_guest_exit();
404         instrumentation_end();
405 }
406
407 static inline void guest_exit(void)
408 {
409         unsigned long flags;
410
411         local_irq_save(flags);
412         guest_exit_irqoff();
413         local_irq_restore(flags);
414 }
415
416 static inline int kvm_vcpu_exiting_guest_mode(struct kvm_vcpu *vcpu)
417 {
418         /*
419          * The memory barrier ensures a previous write to vcpu->requests cannot
420          * be reordered with the read of vcpu->mode.  It pairs with the general
421          * memory barrier following the write of vcpu->mode in VCPU RUN.
422          */
423         smp_mb__before_atomic();
424         return cmpxchg(&vcpu->mode, IN_GUEST_MODE, EXITING_GUEST_MODE);
425 }
426
427 /*
428  * Some of the bitops functions do not support too long bitmaps.
429  * This number must be determined not to exceed such limits.
430  */
431 #define KVM_MEM_MAX_NR_PAGES ((1UL << 31) - 1)
432
433 /*
434  * Since at idle each memslot belongs to two memslot sets it has to contain
435  * two embedded nodes for each data structure that it forms a part of.
436  *
437  * Two memslot sets (one active and one inactive) are necessary so the VM
438  * continues to run on one memslot set while the other is being modified.
439  *
440  * These two memslot sets normally point to the same set of memslots.
441  * They can, however, be desynchronized when performing a memslot management
442  * operation by replacing the memslot to be modified by its copy.
443  * After the operation is complete, both memslot sets once again point to
444  * the same, common set of memslot data.
445  *
446  * The memslots themselves are independent of each other so they can be
447  * individually added or deleted.
448  */
449 struct kvm_memory_slot {
450         struct hlist_node id_node[2];
451         struct interval_tree_node hva_node[2];
452         struct rb_node gfn_node[2];
453         gfn_t base_gfn;
454         unsigned long npages;
455         unsigned long *dirty_bitmap;
456         struct kvm_arch_memory_slot arch;
457         unsigned long userspace_addr;
458         u32 flags;
459         short id;
460         u16 as_id;
461 };
462
463 static inline bool kvm_slot_dirty_track_enabled(const struct kvm_memory_slot *slot)
464 {
465         return slot->flags & KVM_MEM_LOG_DIRTY_PAGES;
466 }
467
468 static inline unsigned long kvm_dirty_bitmap_bytes(struct kvm_memory_slot *memslot)
469 {
470         return ALIGN(memslot->npages, BITS_PER_LONG) / 8;
471 }
472
473 static inline unsigned long *kvm_second_dirty_bitmap(struct kvm_memory_slot *memslot)
474 {
475         unsigned long len = kvm_dirty_bitmap_bytes(memslot);
476
477         return memslot->dirty_bitmap + len / sizeof(*memslot->dirty_bitmap);
478 }
479
480 #ifndef KVM_DIRTY_LOG_MANUAL_CAPS
481 #define KVM_DIRTY_LOG_MANUAL_CAPS KVM_DIRTY_LOG_MANUAL_PROTECT_ENABLE
482 #endif
483
484 struct kvm_s390_adapter_int {
485         u64 ind_addr;
486         u64 summary_addr;
487         u64 ind_offset;
488         u32 summary_offset;
489         u32 adapter_id;
490 };
491
492 struct kvm_hv_sint {
493         u32 vcpu;
494         u32 sint;
495 };
496
497 struct kvm_xen_evtchn {
498         u32 port;
499         u32 vcpu;
500         u32 priority;
501 };
502
503 struct kvm_kernel_irq_routing_entry {
504         u32 gsi;
505         u32 type;
506         int (*set)(struct kvm_kernel_irq_routing_entry *e,
507                    struct kvm *kvm, int irq_source_id, int level,
508                    bool line_status);
509         union {
510                 struct {
511                         unsigned irqchip;
512                         unsigned pin;
513                 } irqchip;
514                 struct {
515                         u32 address_lo;
516                         u32 address_hi;
517                         u32 data;
518                         u32 flags;
519                         u32 devid;
520                 } msi;
521                 struct kvm_s390_adapter_int adapter;
522                 struct kvm_hv_sint hv_sint;
523                 struct kvm_xen_evtchn xen_evtchn;
524         };
525         struct hlist_node link;
526 };
527
528 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQ_ROUTING
529 struct kvm_irq_routing_table {
530         int chip[KVM_NR_IRQCHIPS][KVM_IRQCHIP_NUM_PINS];
531         u32 nr_rt_entries;
532         /*
533          * Array indexed by gsi. Each entry contains list of irq chips
534          * the gsi is connected to.
535          */
536         struct hlist_head map[];
537 };
538 #endif
539
540 #ifndef KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS
541 #define KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS 0
542 #endif
543
544 #define KVM_MEM_SLOTS_NUM SHRT_MAX
545 #define KVM_USER_MEM_SLOTS (KVM_MEM_SLOTS_NUM - KVM_PRIVATE_MEM_SLOTS)
546
547 #ifndef __KVM_VCPU_MULTIPLE_ADDRESS_SPACE
548 static inline int kvm_arch_vcpu_memslots_id(struct kvm_vcpu *vcpu)
549 {
550         return 0;
551 }
552 #endif
553
554 struct kvm_memslots {
555         u64 generation;
556         atomic_long_t last_used_slot;
557         struct rb_root_cached hva_tree;
558         struct rb_root gfn_tree;
559         /*
560          * The mapping table from slot id to memslot.
561          *
562          * 7-bit bucket count matches the size of the old id to index array for
563          * 512 slots, while giving good performance with this slot count.
564          * Higher bucket counts bring only small performance improvements but
565          * always result in higher memory usage (even for lower memslot counts).
566          */
567         DECLARE_HASHTABLE(id_hash, 7);
568         int node_idx;
569 };
570
571 struct kvm {
572 #ifdef KVM_HAVE_MMU_RWLOCK
573         rwlock_t mmu_lock;
574 #else
575         spinlock_t mmu_lock;
576 #endif /* KVM_HAVE_MMU_RWLOCK */
577
578         struct mutex slots_lock;
579
580         /*
581          * Protects the arch-specific fields of struct kvm_memory_slots in
582          * use by the VM. To be used under the slots_lock (above) or in a
583          * kvm->srcu critical section where acquiring the slots_lock would
584          * lead to deadlock with the synchronize_srcu in
585          * install_new_memslots.
586          */
587         struct mutex slots_arch_lock;
588         struct mm_struct *mm; /* userspace tied to this vm */
589         unsigned long nr_memslot_pages;
590         /* The two memslot sets - active and inactive (per address space) */
591         struct kvm_memslots __memslots[KVM_ADDRESS_SPACE_NUM][2];
592         /* The current active memslot set for each address space */
593         struct kvm_memslots __rcu *memslots[KVM_ADDRESS_SPACE_NUM];
594         struct xarray vcpu_array;
595
596         /* Used to wait for completion of MMU notifiers.  */
597         spinlock_t mn_invalidate_lock;
598         unsigned long mn_active_invalidate_count;
599         struct rcuwait mn_memslots_update_rcuwait;
600
601         /* For management / invalidation of gfn_to_pfn_caches */
602         spinlock_t gpc_lock;
603         struct list_head gpc_list;
604
605         /*
606          * created_vcpus is protected by kvm->lock, and is incremented
607          * at the beginning of KVM_CREATE_VCPU.  online_vcpus is only
608          * incremented after storing the kvm_vcpu pointer in vcpus,
609          * and is accessed atomically.
610          */
611         atomic_t online_vcpus;
612         int created_vcpus;
613         int last_boosted_vcpu;
614         struct list_head vm_list;
615         struct mutex lock;
616         struct kvm_io_bus __rcu *buses[KVM_NR_BUSES];
617 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_EVENTFD
618         struct {
619                 spinlock_t        lock;
620                 struct list_head  items;
621                 struct list_head  resampler_list;
622                 struct mutex      resampler_lock;
623         } irqfds;
624         struct list_head ioeventfds;
625 #endif
626         struct kvm_vm_stat stat;
627         struct kvm_arch arch;
628         refcount_t users_count;
629 #ifdef CONFIG_KVM_MMIO
630         struct kvm_coalesced_mmio_ring *coalesced_mmio_ring;
631         spinlock_t ring_lock;
632         struct list_head coalesced_zones;
633 #endif
634
635         struct mutex irq_lock;
636 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQCHIP
637         /*
638          * Update side is protected by irq_lock.
639          */
640         struct kvm_irq_routing_table __rcu *irq_routing;
641 #endif
642 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQFD
643         struct hlist_head irq_ack_notifier_list;
644 #endif
645
646 #if defined(CONFIG_MMU_NOTIFIER) && defined(KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER)
647         struct mmu_notifier mmu_notifier;
648         unsigned long mmu_notifier_seq;
649         long mmu_notifier_count;
650         unsigned long mmu_notifier_range_start;
651         unsigned long mmu_notifier_range_end;
652 #endif
653         struct list_head devices;
654         u64 manual_dirty_log_protect;
655         struct dentry *debugfs_dentry;
656         struct kvm_stat_data **debugfs_stat_data;
657         struct srcu_struct srcu;
658         struct srcu_struct irq_srcu;
659         pid_t userspace_pid;
660         unsigned int max_halt_poll_ns;
661         u32 dirty_ring_size;
662         bool vm_bugged;
663         bool vm_dead;
664
665 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_PM_NOTIFIER
666         struct notifier_block pm_notifier;
667 #endif
668         char stats_id[KVM_STATS_NAME_SIZE];
669 };
670
671 #define kvm_err(fmt, ...) \
672         pr_err("kvm [%i]: " fmt, task_pid_nr(current), ## __VA_ARGS__)
673 #define kvm_info(fmt, ...) \
674         pr_info("kvm [%i]: " fmt, task_pid_nr(current), ## __VA_ARGS__)
675 #define kvm_debug(fmt, ...) \
676         pr_debug("kvm [%i]: " fmt, task_pid_nr(current), ## __VA_ARGS__)
677 #define kvm_debug_ratelimited(fmt, ...) \
678         pr_debug_ratelimited("kvm [%i]: " fmt, task_pid_nr(current), \
679                              ## __VA_ARGS__)
680 #define kvm_pr_unimpl(fmt, ...) \
681         pr_err_ratelimited("kvm [%i]: " fmt, \
682                            task_tgid_nr(current), ## __VA_ARGS__)
683
684 /* The guest did something we don't support. */
685 #define vcpu_unimpl(vcpu, fmt, ...)                                     \
686         kvm_pr_unimpl("vcpu%i, guest rIP: 0x%lx " fmt,                  \
687                         (vcpu)->vcpu_id, kvm_rip_read(vcpu), ## __VA_ARGS__)
688
689 #define vcpu_debug(vcpu, fmt, ...)                                      \
690         kvm_debug("vcpu%i " fmt, (vcpu)->vcpu_id, ## __VA_ARGS__)
691 #define vcpu_debug_ratelimited(vcpu, fmt, ...)                          \
692         kvm_debug_ratelimited("vcpu%i " fmt, (vcpu)->vcpu_id,           \
693                               ## __VA_ARGS__)
694 #define vcpu_err(vcpu, fmt, ...)                                        \
695         kvm_err("vcpu%i " fmt, (vcpu)->vcpu_id, ## __VA_ARGS__)
696
697 static inline void kvm_vm_dead(struct kvm *kvm)
698 {
699         kvm->vm_dead = true;
700         kvm_make_all_cpus_request(kvm, KVM_REQ_VM_DEAD);
701 }
702
703 static inline void kvm_vm_bugged(struct kvm *kvm)
704 {
705         kvm->vm_bugged = true;
706         kvm_vm_dead(kvm);
707 }
708
709
710 #define KVM_BUG(cond, kvm, fmt...)                              \
711 ({                                                              \
712         int __ret = (cond);                                     \
713                                                                 \
714         if (WARN_ONCE(__ret && !(kvm)->vm_bugged, fmt))         \
715                 kvm_vm_bugged(kvm);                             \
716         unlikely(__ret);                                        \
717 })
718
719 #define KVM_BUG_ON(cond, kvm)                                   \
720 ({                                                              \
721         int __ret = (cond);                                     \
722                                                                 \
723         if (WARN_ON_ONCE(__ret && !(kvm)->vm_bugged))           \
724                 kvm_vm_bugged(kvm);                             \
725         unlikely(__ret);                                        \
726 })
727
728 static inline bool kvm_dirty_log_manual_protect_and_init_set(struct kvm *kvm)
729 {
730         return !!(kvm->manual_dirty_log_protect & KVM_DIRTY_LOG_INITIALLY_SET);
731 }
732
733 static inline struct kvm_io_bus *kvm_get_bus(struct kvm *kvm, enum kvm_bus idx)
734 {
735         return srcu_dereference_check(kvm->buses[idx], &kvm->srcu,
736                                       lockdep_is_held(&kvm->slots_lock) ||
737                                       !refcount_read(&kvm->users_count));
738 }
739
740 static inline struct kvm_vcpu *kvm_get_vcpu(struct kvm *kvm, int i)
741 {
742         int num_vcpus = atomic_read(&kvm->online_vcpus);
743         i = array_index_nospec(i, num_vcpus);
744
745         /* Pairs with smp_wmb() in kvm_vm_ioctl_create_vcpu.  */
746         smp_rmb();
747         return xa_load(&kvm->vcpu_array, i);
748 }
749
750 #define kvm_for_each_vcpu(idx, vcpup, kvm)                 \
751         xa_for_each_range(&kvm->vcpu_array, idx, vcpup, 0, \
752                           (atomic_read(&kvm->online_vcpus) - 1))
753
754 static inline struct kvm_vcpu *kvm_get_vcpu_by_id(struct kvm *kvm, int id)
755 {
756         struct kvm_vcpu *vcpu = NULL;
757         unsigned long i;
758
759         if (id < 0)
760                 return NULL;
761         if (id < KVM_MAX_VCPUS)
762                 vcpu = kvm_get_vcpu(kvm, id);
763         if (vcpu && vcpu->vcpu_id == id)
764                 return vcpu;
765         kvm_for_each_vcpu(i, vcpu, kvm)
766                 if (vcpu->vcpu_id == id)
767                         return vcpu;
768         return NULL;
769 }
770
771 static inline int kvm_vcpu_get_idx(struct kvm_vcpu *vcpu)
772 {
773         return vcpu->vcpu_idx;
774 }
775
776 void kvm_destroy_vcpus(struct kvm *kvm);
777
778 void vcpu_load(struct kvm_vcpu *vcpu);
779 void vcpu_put(struct kvm_vcpu *vcpu);
780
781 #ifdef __KVM_HAVE_IOAPIC
782 void kvm_arch_post_irq_ack_notifier_list_update(struct kvm *kvm);
783 void kvm_arch_post_irq_routing_update(struct kvm *kvm);
784 #else
785 static inline void kvm_arch_post_irq_ack_notifier_list_update(struct kvm *kvm)
786 {
787 }
788 static inline void kvm_arch_post_irq_routing_update(struct kvm *kvm)
789 {
790 }
791 #endif
792
793 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQFD
794 int kvm_irqfd_init(void);
795 void kvm_irqfd_exit(void);
796 #else
797 static inline int kvm_irqfd_init(void)
798 {
799         return 0;
800 }
801
802 static inline void kvm_irqfd_exit(void)
803 {
804 }
805 #endif
806 int kvm_init(void *opaque, unsigned vcpu_size, unsigned vcpu_align,
807                   struct module *module);
808 void kvm_exit(void);
809
810 void kvm_get_kvm(struct kvm *kvm);
811 bool kvm_get_kvm_safe(struct kvm *kvm);
812 void kvm_put_kvm(struct kvm *kvm);
813 bool file_is_kvm(struct file *file);
814 void kvm_put_kvm_no_destroy(struct kvm *kvm);
815
816 static inline struct kvm_memslots *__kvm_memslots(struct kvm *kvm, int as_id)
817 {
818         as_id = array_index_nospec(as_id, KVM_ADDRESS_SPACE_NUM);
819         return srcu_dereference_check(kvm->memslots[as_id], &kvm->srcu,
820                         lockdep_is_held(&kvm->slots_lock) ||
821                         !refcount_read(&kvm->users_count));
822 }
823
824 static inline struct kvm_memslots *kvm_memslots(struct kvm *kvm)
825 {
826         return __kvm_memslots(kvm, 0);
827 }
828
829 static inline struct kvm_memslots *kvm_vcpu_memslots(struct kvm_vcpu *vcpu)
830 {
831         int as_id = kvm_arch_vcpu_memslots_id(vcpu);
832
833         return __kvm_memslots(vcpu->kvm, as_id);
834 }
835
836 static inline bool kvm_memslots_empty(struct kvm_memslots *slots)
837 {
838         return RB_EMPTY_ROOT(&slots->gfn_tree);
839 }
840
841 #define kvm_for_each_memslot(memslot, bkt, slots)                             \
842         hash_for_each(slots->id_hash, bkt, memslot, id_node[slots->node_idx]) \
843                 if (WARN_ON_ONCE(!memslot->npages)) {                         \
844                 } else
845
846 static inline
847 struct kvm_memory_slot *id_to_memslot(struct kvm_memslots *slots, int id)
848 {
849         struct kvm_memory_slot *slot;
850         int idx = slots->node_idx;
851
852         hash_for_each_possible(slots->id_hash, slot, id_node[idx], id) {
853                 if (slot->id == id)
854                         return slot;
855         }
856
857         return NULL;
858 }
859
860 /* Iterator used for walking memslots that overlap a gfn range. */
861 struct kvm_memslot_iter {
862         struct kvm_memslots *slots;
863         struct rb_node *node;
864         struct kvm_memory_slot *slot;
865 };
866
867 static inline void kvm_memslot_iter_next(struct kvm_memslot_iter *iter)
868 {
869         iter->node = rb_next(iter->node);
870         if (!iter->node)
871                 return;
872
873         iter->slot = container_of(iter->node, struct kvm_memory_slot, gfn_node[iter->slots->node_idx]);
874 }
875
876 static inline void kvm_memslot_iter_start(struct kvm_memslot_iter *iter,
877                                           struct kvm_memslots *slots,
878                                           gfn_t start)
879 {
880         int idx = slots->node_idx;
881         struct rb_node *tmp;
882         struct kvm_memory_slot *slot;
883
884         iter->slots = slots;
885
886         /*
887          * Find the so called "upper bound" of a key - the first node that has
888          * its key strictly greater than the searched one (the start gfn in our case).
889          */
890         iter->node = NULL;
891         for (tmp = slots->gfn_tree.rb_node; tmp; ) {
892                 slot = container_of(tmp, struct kvm_memory_slot, gfn_node[idx]);
893                 if (start < slot->base_gfn) {
894                         iter->node = tmp;
895                         tmp = tmp->rb_left;
896                 } else {
897                         tmp = tmp->rb_right;
898                 }
899         }
900
901         /*
902          * Find the slot with the lowest gfn that can possibly intersect with
903          * the range, so we'll ideally have slot start <= range start
904          */
905         if (iter->node) {
906                 /*
907                  * A NULL previous node means that the very first slot
908                  * already has a higher start gfn.
909                  * In this case slot start > range start.
910                  */
911                 tmp = rb_prev(iter->node);
912                 if (tmp)
913                         iter->node = tmp;
914         } else {
915                 /* a NULL node below means no slots */
916                 iter->node = rb_last(&slots->gfn_tree);
917         }
918
919         if (iter->node) {
920                 iter->slot = container_of(iter->node, struct kvm_memory_slot, gfn_node[idx]);
921
922                 /*
923                  * It is possible in the slot start < range start case that the
924                  * found slot ends before or at range start (slot end <= range start)
925                  * and so it does not overlap the requested range.
926                  *
927                  * In such non-overlapping case the next slot (if it exists) will
928                  * already have slot start > range start, otherwise the logic above
929                  * would have found it instead of the current slot.
930                  */
931                 if (iter->slot->base_gfn + iter->slot->npages <= start)
932                         kvm_memslot_iter_next(iter);
933         }
934 }
935
936 static inline bool kvm_memslot_iter_is_valid(struct kvm_memslot_iter *iter, gfn_t end)
937 {
938         if (!iter->node)
939                 return false;
940
941         /*
942          * If this slot starts beyond or at the end of the range so does
943          * every next one
944          */
945         return iter->slot->base_gfn < end;
946 }
947
948 /* Iterate over each memslot at least partially intersecting [start, end) range */
949 #define kvm_for_each_memslot_in_gfn_range(iter, slots, start, end)      \
950         for (kvm_memslot_iter_start(iter, slots, start);                \
951              kvm_memslot_iter_is_valid(iter, end);                      \
952              kvm_memslot_iter_next(iter))
953
954 /*
955  * KVM_SET_USER_MEMORY_REGION ioctl allows the following operations:
956  * - create a new memory slot
957  * - delete an existing memory slot
958  * - modify an existing memory slot
959  *   -- move it in the guest physical memory space
960  *   -- just change its flags
961  *
962  * Since flags can be changed by some of these operations, the following
963  * differentiation is the best we can do for __kvm_set_memory_region():
964  */
965 enum kvm_mr_change {
966         KVM_MR_CREATE,
967         KVM_MR_DELETE,
968         KVM_MR_MOVE,
969         KVM_MR_FLAGS_ONLY,
970 };
971
972 int kvm_set_memory_region(struct kvm *kvm,
973                           const struct kvm_userspace_memory_region *mem);
974 int __kvm_set_memory_region(struct kvm *kvm,
975                             const struct kvm_userspace_memory_region *mem);
976 void kvm_arch_free_memslot(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *slot);
977 void kvm_arch_memslots_updated(struct kvm *kvm, u64 gen);
978 int kvm_arch_prepare_memory_region(struct kvm *kvm,
979                                 const struct kvm_memory_slot *old,
980                                 struct kvm_memory_slot *new,
981                                 enum kvm_mr_change change);
982 void kvm_arch_commit_memory_region(struct kvm *kvm,
983                                 struct kvm_memory_slot *old,
984                                 const struct kvm_memory_slot *new,
985                                 enum kvm_mr_change change);
986 /* flush all memory translations */
987 void kvm_arch_flush_shadow_all(struct kvm *kvm);
988 /* flush memory translations pointing to 'slot' */
989 void kvm_arch_flush_shadow_memslot(struct kvm *kvm,
990                                    struct kvm_memory_slot *slot);
991
992 int gfn_to_page_many_atomic(struct kvm_memory_slot *slot, gfn_t gfn,
993                             struct page **pages, int nr_pages);
994
995 struct page *gfn_to_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
996 unsigned long gfn_to_hva(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
997 unsigned long gfn_to_hva_prot(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, bool *writable);
998 unsigned long gfn_to_hva_memslot(struct kvm_memory_slot *slot, gfn_t gfn);
999 unsigned long gfn_to_hva_memslot_prot(struct kvm_memory_slot *slot, gfn_t gfn,
1000                                       bool *writable);
1001 void kvm_release_page_clean(struct page *page);
1002 void kvm_release_page_dirty(struct page *page);
1003 void kvm_set_page_accessed(struct page *page);
1004
1005 kvm_pfn_t gfn_to_pfn(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
1006 kvm_pfn_t gfn_to_pfn_prot(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, bool write_fault,
1007                       bool *writable);
1008 kvm_pfn_t gfn_to_pfn_memslot(const struct kvm_memory_slot *slot, gfn_t gfn);
1009 kvm_pfn_t gfn_to_pfn_memslot_atomic(const struct kvm_memory_slot *slot, gfn_t gfn);
1010 kvm_pfn_t __gfn_to_pfn_memslot(const struct kvm_memory_slot *slot, gfn_t gfn,
1011                                bool atomic, bool *async, bool write_fault,
1012                                bool *writable, hva_t *hva);
1013
1014 void kvm_release_pfn_clean(kvm_pfn_t pfn);
1015 void kvm_release_pfn_dirty(kvm_pfn_t pfn);
1016 void kvm_set_pfn_dirty(kvm_pfn_t pfn);
1017 void kvm_set_pfn_accessed(kvm_pfn_t pfn);
1018
1019 void kvm_release_pfn(kvm_pfn_t pfn, bool dirty);
1020 int kvm_read_guest_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, void *data, int offset,
1021                         int len);
1022 int kvm_read_guest(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, void *data, unsigned long len);
1023 int kvm_read_guest_cached(struct kvm *kvm, struct gfn_to_hva_cache *ghc,
1024                            void *data, unsigned long len);
1025 int kvm_read_guest_offset_cached(struct kvm *kvm, struct gfn_to_hva_cache *ghc,
1026                                  void *data, unsigned int offset,
1027                                  unsigned long len);
1028 int kvm_write_guest_page(struct kvm *kvm, gfn_t gfn, const void *data,
1029                          int offset, int len);
1030 int kvm_write_guest(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, const void *data,
1031                     unsigned long len);
1032 int kvm_write_guest_cached(struct kvm *kvm, struct gfn_to_hva_cache *ghc,
1033                            void *data, unsigned long len);
1034 int kvm_write_guest_offset_cached(struct kvm *kvm, struct gfn_to_hva_cache *ghc,
1035                                   void *data, unsigned int offset,
1036                                   unsigned long len);
1037 int kvm_gfn_to_hva_cache_init(struct kvm *kvm, struct gfn_to_hva_cache *ghc,
1038                               gpa_t gpa, unsigned long len);
1039
1040 #define __kvm_get_guest(kvm, gfn, offset, v)                            \
1041 ({                                                                      \
1042         unsigned long __addr = gfn_to_hva(kvm, gfn);                    \
1043         typeof(v) __user *__uaddr = (typeof(__uaddr))(__addr + offset); \
1044         int __ret = -EFAULT;                                            \
1045                                                                         \
1046         if (!kvm_is_error_hva(__addr))                                  \
1047                 __ret = get_user(v, __uaddr);                           \
1048         __ret;                                                          \
1049 })
1050
1051 #define kvm_get_guest(kvm, gpa, v)                                      \
1052 ({                                                                      \
1053         gpa_t __gpa = gpa;                                              \
1054         struct kvm *__kvm = kvm;                                        \
1055                                                                         \
1056         __kvm_get_guest(__kvm, __gpa >> PAGE_SHIFT,                     \
1057                         offset_in_page(__gpa), v);                      \
1058 })
1059
1060 #define __kvm_put_guest(kvm, gfn, offset, v)                            \
1061 ({                                                                      \
1062         unsigned long __addr = gfn_to_hva(kvm, gfn);                    \
1063         typeof(v) __user *__uaddr = (typeof(__uaddr))(__addr + offset); \
1064         int __ret = -EFAULT;                                            \
1065                                                                         \
1066         if (!kvm_is_error_hva(__addr))                                  \
1067                 __ret = put_user(v, __uaddr);                           \
1068         if (!__ret)                                                     \
1069                 mark_page_dirty(kvm, gfn);                              \
1070         __ret;                                                          \
1071 })
1072
1073 #define kvm_put_guest(kvm, gpa, v)                                      \
1074 ({                                                                      \
1075         gpa_t __gpa = gpa;                                              \
1076         struct kvm *__kvm = kvm;                                        \
1077                                                                         \
1078         __kvm_put_guest(__kvm, __gpa >> PAGE_SHIFT,                     \
1079                         offset_in_page(__gpa), v);                      \
1080 })
1081
1082 int kvm_clear_guest(struct kvm *kvm, gpa_t gpa, unsigned long len);
1083 struct kvm_memory_slot *gfn_to_memslot(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
1084 bool kvm_is_visible_gfn(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
1085 bool kvm_vcpu_is_visible_gfn(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1086 unsigned long kvm_host_page_size(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1087 void mark_page_dirty_in_slot(struct kvm *kvm, const struct kvm_memory_slot *memslot, gfn_t gfn);
1088 void mark_page_dirty(struct kvm *kvm, gfn_t gfn);
1089
1090 struct kvm_memslots *kvm_vcpu_memslots(struct kvm_vcpu *vcpu);
1091 struct kvm_memory_slot *kvm_vcpu_gfn_to_memslot(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1092 kvm_pfn_t kvm_vcpu_gfn_to_pfn_atomic(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1093 kvm_pfn_t kvm_vcpu_gfn_to_pfn(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1094 int kvm_vcpu_map(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, struct kvm_host_map *map);
1095 struct page *kvm_vcpu_gfn_to_page(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1096 void kvm_vcpu_unmap(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_host_map *map, bool dirty);
1097 unsigned long kvm_vcpu_gfn_to_hva(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1098 unsigned long kvm_vcpu_gfn_to_hva_prot(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn, bool *writable);
1099 int kvm_vcpu_read_guest_page(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn, void *data, int offset,
1100                              int len);
1101 int kvm_vcpu_read_guest_atomic(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, void *data,
1102                                unsigned long len);
1103 int kvm_vcpu_read_guest(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, void *data,
1104                         unsigned long len);
1105 int kvm_vcpu_write_guest_page(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn, const void *data,
1106                               int offset, int len);
1107 int kvm_vcpu_write_guest(struct kvm_vcpu *vcpu, gpa_t gpa, const void *data,
1108                          unsigned long len);
1109 void kvm_vcpu_mark_page_dirty(struct kvm_vcpu *vcpu, gfn_t gfn);
1110
1111 /**
1112  * kvm_gfn_to_pfn_cache_init - prepare a cached kernel mapping and HPA for a
1113  *                             given guest physical address.
1114  *
1115  * @kvm:           pointer to kvm instance.
1116  * @gpc:           struct gfn_to_pfn_cache object.
1117  * @vcpu:          vCPU to be used for marking pages dirty and to be woken on
1118  *                 invalidation.
1119  * @guest_uses_pa: indicates that the resulting host physical PFN is used while
1120  *                 @vcpu is IN_GUEST_MODE so invalidations should wake it.
1121  * @kernel_map:    requests a kernel virtual mapping (kmap / memremap).
1122  * @gpa:           guest physical address to map.
1123  * @len:           sanity check; the range being access must fit a single page.
1124  * @dirty:         mark the cache dirty immediately.
1125  *
1126  * @return:        0 for success.
1127  *                 -EINVAL for a mapping which would cross a page boundary.
1128  *                 -EFAULT for an untranslatable guest physical address.
1129  *
1130  * This primes a gfn_to_pfn_cache and links it into the @kvm's list for
1131  * invalidations to be processed. Invalidation callbacks to @vcpu using
1132  * %KVM_REQ_GPC_INVALIDATE will occur only for MMU notifiers, not for KVM
1133  * memslot changes. Callers are required to use kvm_gfn_to_pfn_cache_check()
1134  * to ensure that the cache is valid before accessing the target page.
1135  */
1136 int kvm_gfn_to_pfn_cache_init(struct kvm *kvm, struct gfn_to_pfn_cache *gpc,
1137                               struct kvm_vcpu *vcpu, bool guest_uses_pa,
1138                               bool kernel_map, gpa_t gpa, unsigned long len,
1139                               bool dirty);
1140
1141 /**
1142  * kvm_gfn_to_pfn_cache_check - check validity of a gfn_to_pfn_cache.
1143  *
1144  * @kvm:           pointer to kvm instance.
1145  * @gpc:           struct gfn_to_pfn_cache object.
1146  * @gpa:           current guest physical address to map.
1147  * @len:           sanity check; the range being access must fit a single page.
1148  * @dirty:         mark the cache dirty immediately.
1149  *
1150  * @return:        %true if the cache is still valid and the address matches.
1151  *                 %false if the cache is not valid.
1152  *
1153  * Callers outside IN_GUEST_MODE context should hold a read lock on @gpc->lock
1154  * while calling this function, and then continue to hold the lock until the
1155  * access is complete.
1156  *
1157  * Callers in IN_GUEST_MODE may do so without locking, although they should
1158  * still hold a read lock on kvm->scru for the memslot checks.
1159  */
1160 bool kvm_gfn_to_pfn_cache_check(struct kvm *kvm, struct gfn_to_pfn_cache *gpc,
1161                                 gpa_t gpa, unsigned long len);
1162
1163 /**
1164  * kvm_gfn_to_pfn_cache_refresh - update a previously initialized cache.
1165  *
1166  * @kvm:           pointer to kvm instance.
1167  * @gpc:           struct gfn_to_pfn_cache object.
1168  * @gpa:           updated guest physical address to map.
1169  * @len:           sanity check; the range being access must fit a single page.
1170  * @dirty:         mark the cache dirty immediately.
1171  *
1172  * @return:        0 for success.
1173  *                 -EINVAL for a mapping which would cross a page boundary.
1174  *                 -EFAULT for an untranslatable guest physical address.
1175  *
1176  * This will attempt to refresh a gfn_to_pfn_cache. Note that a successful
1177  * returm from this function does not mean the page can be immediately
1178  * accessed because it may have raced with an invalidation. Callers must
1179  * still lock and check the cache status, as this function does not return
1180  * with the lock still held to permit access.
1181  */
1182 int kvm_gfn_to_pfn_cache_refresh(struct kvm *kvm, struct gfn_to_pfn_cache *gpc,
1183                                  gpa_t gpa, unsigned long len, bool dirty);
1184
1185 /**
1186  * kvm_gfn_to_pfn_cache_unmap - temporarily unmap a gfn_to_pfn_cache.
1187  *
1188  * @kvm:           pointer to kvm instance.
1189  * @gpc:           struct gfn_to_pfn_cache object.
1190  *
1191  * This unmaps the referenced page and marks it dirty, if appropriate. The
1192  * cache is left in the invalid state but at least the mapping from GPA to
1193  * userspace HVA will remain cached and can be reused on a subsequent
1194  * refresh.
1195  */
1196 void kvm_gfn_to_pfn_cache_unmap(struct kvm *kvm, struct gfn_to_pfn_cache *gpc);
1197
1198 /**
1199  * kvm_gfn_to_pfn_cache_destroy - destroy and unlink a gfn_to_pfn_cache.
1200  *
1201  * @kvm:           pointer to kvm instance.
1202  * @gpc:           struct gfn_to_pfn_cache object.
1203  *
1204  * This removes a cache from the @kvm's list to be processed on MMU notifier
1205  * invocation.
1206  */
1207 void kvm_gfn_to_pfn_cache_destroy(struct kvm *kvm, struct gfn_to_pfn_cache *gpc);
1208
1209 void kvm_sigset_activate(struct kvm_vcpu *vcpu);
1210 void kvm_sigset_deactivate(struct kvm_vcpu *vcpu);
1211
1212 void kvm_vcpu_halt(struct kvm_vcpu *vcpu);
1213 bool kvm_vcpu_block(struct kvm_vcpu *vcpu);
1214 void kvm_arch_vcpu_blocking(struct kvm_vcpu *vcpu);
1215 void kvm_arch_vcpu_unblocking(struct kvm_vcpu *vcpu);
1216 bool kvm_vcpu_wake_up(struct kvm_vcpu *vcpu);
1217 void kvm_vcpu_kick(struct kvm_vcpu *vcpu);
1218 int kvm_vcpu_yield_to(struct kvm_vcpu *target);
1219 void kvm_vcpu_on_spin(struct kvm_vcpu *vcpu, bool usermode_vcpu_not_eligible);
1220
1221 void kvm_flush_remote_tlbs(struct kvm *kvm);
1222 void kvm_reload_remote_mmus(struct kvm *kvm);
1223
1224 #ifdef KVM_ARCH_NR_OBJS_PER_MEMORY_CACHE
1225 int kvm_mmu_topup_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *mc, int min);
1226 int kvm_mmu_memory_cache_nr_free_objects(struct kvm_mmu_memory_cache *mc);
1227 void kvm_mmu_free_memory_cache(struct kvm_mmu_memory_cache *mc);
1228 void *kvm_mmu_memory_cache_alloc(struct kvm_mmu_memory_cache *mc);
1229 #endif
1230
1231 void kvm_inc_notifier_count(struct kvm *kvm, unsigned long start,
1232                                    unsigned long end);
1233 void kvm_dec_notifier_count(struct kvm *kvm, unsigned long start,
1234                                    unsigned long end);
1235
1236 long kvm_arch_dev_ioctl(struct file *filp,
1237                         unsigned int ioctl, unsigned long arg);
1238 long kvm_arch_vcpu_ioctl(struct file *filp,
1239                          unsigned int ioctl, unsigned long arg);
1240 vm_fault_t kvm_arch_vcpu_fault(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vm_fault *vmf);
1241
1242 int kvm_vm_ioctl_check_extension(struct kvm *kvm, long ext);
1243
1244 void kvm_arch_mmu_enable_log_dirty_pt_masked(struct kvm *kvm,
1245                                         struct kvm_memory_slot *slot,
1246                                         gfn_t gfn_offset,
1247                                         unsigned long mask);
1248 void kvm_arch_sync_dirty_log(struct kvm *kvm, struct kvm_memory_slot *memslot);
1249
1250 #ifdef CONFIG_KVM_GENERIC_DIRTYLOG_READ_PROTECT
1251 void kvm_arch_flush_remote_tlbs_memslot(struct kvm *kvm,
1252                                         const struct kvm_memory_slot *memslot);
1253 #else /* !CONFIG_KVM_GENERIC_DIRTYLOG_READ_PROTECT */
1254 int kvm_vm_ioctl_get_dirty_log(struct kvm *kvm, struct kvm_dirty_log *log);
1255 int kvm_get_dirty_log(struct kvm *kvm, struct kvm_dirty_log *log,
1256                       int *is_dirty, struct kvm_memory_slot **memslot);
1257 #endif
1258
1259 int kvm_vm_ioctl_irq_line(struct kvm *kvm, struct kvm_irq_level *irq_level,
1260                         bool line_status);
1261 int kvm_vm_ioctl_enable_cap(struct kvm *kvm,
1262                             struct kvm_enable_cap *cap);
1263 long kvm_arch_vm_ioctl(struct file *filp,
1264                        unsigned int ioctl, unsigned long arg);
1265
1266 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu);
1267 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_fpu(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_fpu *fpu);
1268
1269 int kvm_arch_vcpu_ioctl_translate(struct kvm_vcpu *vcpu,
1270                                     struct kvm_translation *tr);
1271
1272 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs);
1273 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_regs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_regs *regs);
1274 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
1275                                   struct kvm_sregs *sregs);
1276 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_sregs(struct kvm_vcpu *vcpu,
1277                                   struct kvm_sregs *sregs);
1278 int kvm_arch_vcpu_ioctl_get_mpstate(struct kvm_vcpu *vcpu,
1279                                     struct kvm_mp_state *mp_state);
1280 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_mpstate(struct kvm_vcpu *vcpu,
1281                                     struct kvm_mp_state *mp_state);
1282 int kvm_arch_vcpu_ioctl_set_guest_debug(struct kvm_vcpu *vcpu,
1283                                         struct kvm_guest_debug *dbg);
1284 int kvm_arch_vcpu_ioctl_run(struct kvm_vcpu *vcpu);
1285
1286 int kvm_arch_init(void *opaque);
1287 void kvm_arch_exit(void);
1288
1289 void kvm_arch_sched_in(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu);
1290
1291 void kvm_arch_vcpu_load(struct kvm_vcpu *vcpu, int cpu);
1292 void kvm_arch_vcpu_put(struct kvm_vcpu *vcpu);
1293 int kvm_arch_vcpu_precreate(struct kvm *kvm, unsigned int id);
1294 int kvm_arch_vcpu_create(struct kvm_vcpu *vcpu);
1295 void kvm_arch_vcpu_postcreate(struct kvm_vcpu *vcpu);
1296 void kvm_arch_vcpu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu);
1297
1298 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_PM_NOTIFIER
1299 int kvm_arch_pm_notifier(struct kvm *kvm, unsigned long state);
1300 #endif
1301
1302 #ifdef __KVM_HAVE_ARCH_VCPU_DEBUGFS
1303 void kvm_arch_create_vcpu_debugfs(struct kvm_vcpu *vcpu, struct dentry *debugfs_dentry);
1304 #endif
1305
1306 int kvm_arch_hardware_enable(void);
1307 void kvm_arch_hardware_disable(void);
1308 int kvm_arch_hardware_setup(void *opaque);
1309 void kvm_arch_hardware_unsetup(void);
1310 int kvm_arch_check_processor_compat(void *opaque);
1311 int kvm_arch_vcpu_runnable(struct kvm_vcpu *vcpu);
1312 bool kvm_arch_vcpu_in_kernel(struct kvm_vcpu *vcpu);
1313 int kvm_arch_vcpu_should_kick(struct kvm_vcpu *vcpu);
1314 bool kvm_arch_dy_runnable(struct kvm_vcpu *vcpu);
1315 bool kvm_arch_dy_has_pending_interrupt(struct kvm_vcpu *vcpu);
1316 int kvm_arch_post_init_vm(struct kvm *kvm);
1317 void kvm_arch_pre_destroy_vm(struct kvm *kvm);
1318 int kvm_arch_create_vm_debugfs(struct kvm *kvm);
1319
1320 #ifndef __KVM_HAVE_ARCH_VM_ALLOC
1321 /*
1322  * All architectures that want to use vzalloc currently also
1323  * need their own kvm_arch_alloc_vm implementation.
1324  */
1325 static inline struct kvm *kvm_arch_alloc_vm(void)
1326 {
1327         return kzalloc(sizeof(struct kvm), GFP_KERNEL);
1328 }
1329 #endif
1330
1331 static inline void __kvm_arch_free_vm(struct kvm *kvm)
1332 {
1333         kvfree(kvm);
1334 }
1335
1336 #ifndef __KVM_HAVE_ARCH_VM_FREE
1337 static inline void kvm_arch_free_vm(struct kvm *kvm)
1338 {
1339         __kvm_arch_free_vm(kvm);
1340 }
1341 #endif
1342
1343 #ifndef __KVM_HAVE_ARCH_FLUSH_REMOTE_TLB
1344 static inline int kvm_arch_flush_remote_tlb(struct kvm *kvm)
1345 {
1346         return -ENOTSUPP;
1347 }
1348 #endif
1349
1350 #ifdef __KVM_HAVE_ARCH_NONCOHERENT_DMA
1351 void kvm_arch_register_noncoherent_dma(struct kvm *kvm);
1352 void kvm_arch_unregister_noncoherent_dma(struct kvm *kvm);
1353 bool kvm_arch_has_noncoherent_dma(struct kvm *kvm);
1354 #else
1355 static inline void kvm_arch_register_noncoherent_dma(struct kvm *kvm)
1356 {
1357 }
1358
1359 static inline void kvm_arch_unregister_noncoherent_dma(struct kvm *kvm)
1360 {
1361 }
1362
1363 static inline bool kvm_arch_has_noncoherent_dma(struct kvm *kvm)
1364 {
1365         return false;
1366 }
1367 #endif
1368 #ifdef __KVM_HAVE_ARCH_ASSIGNED_DEVICE
1369 void kvm_arch_start_assignment(struct kvm *kvm);
1370 void kvm_arch_end_assignment(struct kvm *kvm);
1371 bool kvm_arch_has_assigned_device(struct kvm *kvm);
1372 #else
1373 static inline void kvm_arch_start_assignment(struct kvm *kvm)
1374 {
1375 }
1376
1377 static inline void kvm_arch_end_assignment(struct kvm *kvm)
1378 {
1379 }
1380
1381 static inline bool kvm_arch_has_assigned_device(struct kvm *kvm)
1382 {
1383         return false;
1384 }
1385 #endif
1386
1387 static inline struct rcuwait *kvm_arch_vcpu_get_wait(struct kvm_vcpu *vcpu)
1388 {
1389 #ifdef __KVM_HAVE_ARCH_WQP
1390         return vcpu->arch.waitp;
1391 #else
1392         return &vcpu->wait;
1393 #endif
1394 }
1395
1396 /*
1397  * Wake a vCPU if necessary, but don't do any stats/metadata updates.  Returns
1398  * true if the vCPU was blocking and was awakened, false otherwise.
1399  */
1400 static inline bool __kvm_vcpu_wake_up(struct kvm_vcpu *vcpu)
1401 {
1402         return !!rcuwait_wake_up(kvm_arch_vcpu_get_wait(vcpu));
1403 }
1404
1405 static inline bool kvm_vcpu_is_blocking(struct kvm_vcpu *vcpu)
1406 {
1407         return rcuwait_active(kvm_arch_vcpu_get_wait(vcpu));
1408 }
1409
1410 #ifdef __KVM_HAVE_ARCH_INTC_INITIALIZED
1411 /*
1412  * returns true if the virtual interrupt controller is initialized and
1413  * ready to accept virtual IRQ. On some architectures the virtual interrupt
1414  * controller is dynamically instantiated and this is not always true.
1415  */
1416 bool kvm_arch_intc_initialized(struct kvm *kvm);
1417 #else
1418 static inline bool kvm_arch_intc_initialized(struct kvm *kvm)
1419 {
1420         return true;
1421 }
1422 #endif
1423
1424 #ifdef CONFIG_GUEST_PERF_EVENTS
1425 unsigned long kvm_arch_vcpu_get_ip(struct kvm_vcpu *vcpu);
1426
1427 void kvm_register_perf_callbacks(unsigned int (*pt_intr_handler)(void));
1428 void kvm_unregister_perf_callbacks(void);
1429 #else
1430 static inline void kvm_register_perf_callbacks(void *ign) {}
1431 static inline void kvm_unregister_perf_callbacks(void) {}
1432 #endif /* CONFIG_GUEST_PERF_EVENTS */
1433
1434 int kvm_arch_init_vm(struct kvm *kvm, unsigned long type);
1435 void kvm_arch_destroy_vm(struct kvm *kvm);
1436 void kvm_arch_sync_events(struct kvm *kvm);
1437
1438 int kvm_cpu_has_pending_timer(struct kvm_vcpu *vcpu);
1439
1440 bool kvm_is_reserved_pfn(kvm_pfn_t pfn);
1441 bool kvm_is_zone_device_pfn(kvm_pfn_t pfn);
1442
1443 struct kvm_irq_ack_notifier {
1444         struct hlist_node link;
1445         unsigned gsi;
1446         void (*irq_acked)(struct kvm_irq_ack_notifier *kian);
1447 };
1448
1449 int kvm_irq_map_gsi(struct kvm *kvm,
1450                     struct kvm_kernel_irq_routing_entry *entries, int gsi);
1451 int kvm_irq_map_chip_pin(struct kvm *kvm, unsigned irqchip, unsigned pin);
1452
1453 int kvm_set_irq(struct kvm *kvm, int irq_source_id, u32 irq, int level,
1454                 bool line_status);
1455 int kvm_set_msi(struct kvm_kernel_irq_routing_entry *irq_entry, struct kvm *kvm,
1456                 int irq_source_id, int level, bool line_status);
1457 int kvm_arch_set_irq_inatomic(struct kvm_kernel_irq_routing_entry *e,
1458                                struct kvm *kvm, int irq_source_id,
1459                                int level, bool line_status);
1460 bool kvm_irq_has_notifier(struct kvm *kvm, unsigned irqchip, unsigned pin);
1461 void kvm_notify_acked_gsi(struct kvm *kvm, int gsi);
1462 void kvm_notify_acked_irq(struct kvm *kvm, unsigned irqchip, unsigned pin);
1463 void kvm_register_irq_ack_notifier(struct kvm *kvm,
1464                                    struct kvm_irq_ack_notifier *kian);
1465 void kvm_unregister_irq_ack_notifier(struct kvm *kvm,
1466                                    struct kvm_irq_ack_notifier *kian);
1467 int kvm_request_irq_source_id(struct kvm *kvm);
1468 void kvm_free_irq_source_id(struct kvm *kvm, int irq_source_id);
1469 bool kvm_arch_irqfd_allowed(struct kvm *kvm, struct kvm_irqfd *args);
1470
1471 /*
1472  * Returns a pointer to the memslot if it contains gfn.
1473  * Otherwise returns NULL.
1474  */
1475 static inline struct kvm_memory_slot *
1476 try_get_memslot(struct kvm_memory_slot *slot, gfn_t gfn)
1477 {
1478         if (!slot)
1479                 return NULL;
1480
1481         if (gfn >= slot->base_gfn && gfn < slot->base_gfn + slot->npages)
1482                 return slot;
1483         else
1484                 return NULL;
1485 }
1486
1487 /*
1488  * Returns a pointer to the memslot that contains gfn. Otherwise returns NULL.
1489  *
1490  * With "approx" set returns the memslot also when the address falls
1491  * in a hole. In that case one of the memslots bordering the hole is
1492  * returned.
1493  */
1494 static inline struct kvm_memory_slot *
1495 search_memslots(struct kvm_memslots *slots, gfn_t gfn, bool approx)
1496 {
1497         struct kvm_memory_slot *slot;
1498         struct rb_node *node;
1499         int idx = slots->node_idx;
1500
1501         slot = NULL;
1502         for (node = slots->gfn_tree.rb_node; node; ) {
1503                 slot = container_of(node, struct kvm_memory_slot, gfn_node[idx]);
1504                 if (gfn >= slot->base_gfn) {
1505                         if (gfn < slot->base_gfn + slot->npages)
1506                                 return slot;
1507                         node = node->rb_right;
1508                 } else
1509                         node = node->rb_left;
1510         }
1511
1512         return approx ? slot : NULL;
1513 }
1514
1515 static inline struct kvm_memory_slot *
1516 ____gfn_to_memslot(struct kvm_memslots *slots, gfn_t gfn, bool approx)
1517 {
1518         struct kvm_memory_slot *slot;
1519
1520         slot = (struct kvm_memory_slot *)atomic_long_read(&slots->last_used_slot);
1521         slot = try_get_memslot(slot, gfn);
1522         if (slot)
1523                 return slot;
1524
1525         slot = search_memslots(slots, gfn, approx);
1526         if (slot) {
1527                 atomic_long_set(&slots->last_used_slot, (unsigned long)slot);
1528                 return slot;
1529         }
1530
1531         return NULL;
1532 }
1533
1534 /*
1535  * __gfn_to_memslot() and its descendants are here to allow arch code to inline
1536  * the lookups in hot paths.  gfn_to_memslot() itself isn't here as an inline
1537  * because that would bloat other code too much.
1538  */
1539 static inline struct kvm_memory_slot *
1540 __gfn_to_memslot(struct kvm_memslots *slots, gfn_t gfn)
1541 {
1542         return ____gfn_to_memslot(slots, gfn, false);
1543 }
1544
1545 static inline unsigned long
1546 __gfn_to_hva_memslot(const struct kvm_memory_slot *slot, gfn_t gfn)
1547 {
1548         /*
1549          * The index was checked originally in search_memslots.  To avoid
1550          * that a malicious guest builds a Spectre gadget out of e.g. page
1551          * table walks, do not let the processor speculate loads outside
1552          * the guest's registered memslots.
1553          */
1554         unsigned long offset = gfn - slot->base_gfn;
1555         offset = array_index_nospec(offset, slot->npages);
1556         return slot->userspace_addr + offset * PAGE_SIZE;
1557 }
1558
1559 static inline int memslot_id(struct kvm *kvm, gfn_t gfn)
1560 {
1561         return gfn_to_memslot(kvm, gfn)->id;
1562 }
1563
1564 static inline gfn_t
1565 hva_to_gfn_memslot(unsigned long hva, struct kvm_memory_slot *slot)
1566 {
1567         gfn_t gfn_offset = (hva - slot->userspace_addr) >> PAGE_SHIFT;
1568
1569         return slot->base_gfn + gfn_offset;
1570 }
1571
1572 static inline gpa_t gfn_to_gpa(gfn_t gfn)
1573 {
1574         return (gpa_t)gfn << PAGE_SHIFT;
1575 }
1576
1577 static inline gfn_t gpa_to_gfn(gpa_t gpa)
1578 {
1579         return (gfn_t)(gpa >> PAGE_SHIFT);
1580 }
1581
1582 static inline hpa_t pfn_to_hpa(kvm_pfn_t pfn)
1583 {
1584         return (hpa_t)pfn << PAGE_SHIFT;
1585 }
1586
1587 static inline struct page *kvm_vcpu_gpa_to_page(struct kvm_vcpu *vcpu,
1588                                                 gpa_t gpa)
1589 {
1590         return kvm_vcpu_gfn_to_page(vcpu, gpa_to_gfn(gpa));
1591 }
1592
1593 static inline bool kvm_is_error_gpa(struct kvm *kvm, gpa_t gpa)
1594 {
1595         unsigned long hva = gfn_to_hva(kvm, gpa_to_gfn(gpa));
1596
1597         return kvm_is_error_hva(hva);
1598 }
1599
1600 enum kvm_stat_kind {
1601         KVM_STAT_VM,
1602         KVM_STAT_VCPU,
1603 };
1604
1605 struct kvm_stat_data {
1606         struct kvm *kvm;
1607         const struct _kvm_stats_desc *desc;
1608         enum kvm_stat_kind kind;
1609 };
1610
1611 struct _kvm_stats_desc {
1612         struct kvm_stats_desc desc;
1613         char name[KVM_STATS_NAME_SIZE];
1614 };
1615
1616 #define STATS_DESC_COMMON(type, unit, base, exp, sz, bsz)                      \
1617         .flags = type | unit | base |                                          \
1618                  BUILD_BUG_ON_ZERO(type & ~KVM_STATS_TYPE_MASK) |              \
1619                  BUILD_BUG_ON_ZERO(unit & ~KVM_STATS_UNIT_MASK) |              \
1620                  BUILD_BUG_ON_ZERO(base & ~KVM_STATS_BASE_MASK),               \
1621         .exponent = exp,                                                       \
1622         .size = sz,                                                            \
1623         .bucket_size = bsz
1624
1625 #define VM_GENERIC_STATS_DESC(stat, type, unit, base, exp, sz, bsz)            \
1626         {                                                                      \
1627                 {                                                              \
1628                         STATS_DESC_COMMON(type, unit, base, exp, sz, bsz),     \
1629                         .offset = offsetof(struct kvm_vm_stat, generic.stat)   \
1630                 },                                                             \
1631                 .name = #stat,                                                 \
1632         }
1633 #define VCPU_GENERIC_STATS_DESC(stat, type, unit, base, exp, sz, bsz)          \
1634         {                                                                      \
1635                 {                                                              \
1636                         STATS_DESC_COMMON(type, unit, base, exp, sz, bsz),     \
1637                         .offset = offsetof(struct kvm_vcpu_stat, generic.stat) \
1638                 },                                                             \
1639                 .name = #stat,                                                 \
1640         }
1641 #define VM_STATS_DESC(stat, type, unit, base, exp, sz, bsz)                    \
1642         {                                                                      \
1643                 {                                                              \
1644                         STATS_DESC_COMMON(type, unit, base, exp, sz, bsz),     \
1645                         .offset = offsetof(struct kvm_vm_stat, stat)           \
1646                 },                                                             \
1647                 .name = #stat,                                                 \
1648         }
1649 #define VCPU_STATS_DESC(stat, type, unit, base, exp, sz, bsz)                  \
1650         {                                                                      \
1651                 {                                                              \
1652                         STATS_DESC_COMMON(type, unit, base, exp, sz, bsz),     \
1653                         .offset = offsetof(struct kvm_vcpu_stat, stat)         \
1654                 },                                                             \
1655                 .name = #stat,                                                 \
1656         }
1657 /* SCOPE: VM, VM_GENERIC, VCPU, VCPU_GENERIC */
1658 #define STATS_DESC(SCOPE, stat, type, unit, base, exp, sz, bsz)                \
1659         SCOPE##_STATS_DESC(stat, type, unit, base, exp, sz, bsz)
1660
1661 #define STATS_DESC_CUMULATIVE(SCOPE, name, unit, base, exponent)               \
1662         STATS_DESC(SCOPE, name, KVM_STATS_TYPE_CUMULATIVE,                     \
1663                 unit, base, exponent, 1, 0)
1664 #define STATS_DESC_INSTANT(SCOPE, name, unit, base, exponent)                  \
1665         STATS_DESC(SCOPE, name, KVM_STATS_TYPE_INSTANT,                        \
1666                 unit, base, exponent, 1, 0)
1667 #define STATS_DESC_PEAK(SCOPE, name, unit, base, exponent)                     \
1668         STATS_DESC(SCOPE, name, KVM_STATS_TYPE_PEAK,                           \
1669                 unit, base, exponent, 1, 0)
1670 #define STATS_DESC_LINEAR_HIST(SCOPE, name, unit, base, exponent, sz, bsz)     \
1671         STATS_DESC(SCOPE, name, KVM_STATS_TYPE_LINEAR_HIST,                    \
1672                 unit, base, exponent, sz, bsz)
1673 #define STATS_DESC_LOG_HIST(SCOPE, name, unit, base, exponent, sz)             \
1674         STATS_DESC(SCOPE, name, KVM_STATS_TYPE_LOG_HIST,                       \
1675                 unit, base, exponent, sz, 0)
1676
1677 /* Cumulative counter, read/write */
1678 #define STATS_DESC_COUNTER(SCOPE, name)                                        \
1679         STATS_DESC_CUMULATIVE(SCOPE, name, KVM_STATS_UNIT_NONE,                \
1680                 KVM_STATS_BASE_POW10, 0)
1681 /* Instantaneous counter, read only */
1682 #define STATS_DESC_ICOUNTER(SCOPE, name)                                       \
1683         STATS_DESC_INSTANT(SCOPE, name, KVM_STATS_UNIT_NONE,                   \
1684                 KVM_STATS_BASE_POW10, 0)
1685 /* Peak counter, read/write */
1686 #define STATS_DESC_PCOUNTER(SCOPE, name)                                       \
1687         STATS_DESC_PEAK(SCOPE, name, KVM_STATS_UNIT_NONE,                      \
1688                 KVM_STATS_BASE_POW10, 0)
1689
1690 /* Cumulative time in nanosecond */
1691 #define STATS_DESC_TIME_NSEC(SCOPE, name)                                      \
1692         STATS_DESC_CUMULATIVE(SCOPE, name, KVM_STATS_UNIT_SECONDS,             \
1693                 KVM_STATS_BASE_POW10, -9)
1694 /* Linear histogram for time in nanosecond */
1695 #define STATS_DESC_LINHIST_TIME_NSEC(SCOPE, name, sz, bsz)                     \
1696         STATS_DESC_LINEAR_HIST(SCOPE, name, KVM_STATS_UNIT_SECONDS,            \
1697                 KVM_STATS_BASE_POW10, -9, sz, bsz)
1698 /* Logarithmic histogram for time in nanosecond */
1699 #define STATS_DESC_LOGHIST_TIME_NSEC(SCOPE, name, sz)                          \
1700         STATS_DESC_LOG_HIST(SCOPE, name, KVM_STATS_UNIT_SECONDS,               \
1701                 KVM_STATS_BASE_POW10, -9, sz)
1702
1703 #define KVM_GENERIC_VM_STATS()                                                 \
1704         STATS_DESC_COUNTER(VM_GENERIC, remote_tlb_flush),                      \
1705         STATS_DESC_COUNTER(VM_GENERIC, remote_tlb_flush_requests)
1706
1707 #define KVM_GENERIC_VCPU_STATS()                                               \
1708         STATS_DESC_COUNTER(VCPU_GENERIC, halt_successful_poll),                \
1709         STATS_DESC_COUNTER(VCPU_GENERIC, halt_attempted_poll),                 \
1710         STATS_DESC_COUNTER(VCPU_GENERIC, halt_poll_invalid),                   \
1711         STATS_DESC_COUNTER(VCPU_GENERIC, halt_wakeup),                         \
1712         STATS_DESC_TIME_NSEC(VCPU_GENERIC, halt_poll_success_ns),              \
1713         STATS_DESC_TIME_NSEC(VCPU_GENERIC, halt_poll_fail_ns),                 \
1714         STATS_DESC_TIME_NSEC(VCPU_GENERIC, halt_wait_ns),                      \
1715         STATS_DESC_LOGHIST_TIME_NSEC(VCPU_GENERIC, halt_poll_success_hist,     \
1716                         HALT_POLL_HIST_COUNT),                                 \
1717         STATS_DESC_LOGHIST_TIME_NSEC(VCPU_GENERIC, halt_poll_fail_hist,        \
1718                         HALT_POLL_HIST_COUNT),                                 \
1719         STATS_DESC_LOGHIST_TIME_NSEC(VCPU_GENERIC, halt_wait_hist,             \
1720                         HALT_POLL_HIST_COUNT),                                 \
1721         STATS_DESC_ICOUNTER(VCPU_GENERIC, blocking)
1722
1723 extern struct dentry *kvm_debugfs_dir;
1724
1725 ssize_t kvm_stats_read(char *id, const struct kvm_stats_header *header,
1726                        const struct _kvm_stats_desc *desc,
1727                        void *stats, size_t size_stats,
1728                        char __user *user_buffer, size_t size, loff_t *offset);
1729
1730 /**
1731  * kvm_stats_linear_hist_update() - Update bucket value for linear histogram
1732  * statistics data.
1733  *
1734  * @data: start address of the stats data
1735  * @size: the number of bucket of the stats data
1736  * @value: the new value used to update the linear histogram's bucket
1737  * @bucket_size: the size (width) of a bucket
1738  */
1739 static inline void kvm_stats_linear_hist_update(u64 *data, size_t size,
1740                                                 u64 value, size_t bucket_size)
1741 {
1742         size_t index = div64_u64(value, bucket_size);
1743
1744         index = min(index, size - 1);
1745         ++data[index];
1746 }
1747
1748 /**
1749  * kvm_stats_log_hist_update() - Update bucket value for logarithmic histogram
1750  * statistics data.
1751  *
1752  * @data: start address of the stats data
1753  * @size: the number of bucket of the stats data
1754  * @value: the new value used to update the logarithmic histogram's bucket
1755  */
1756 static inline void kvm_stats_log_hist_update(u64 *data, size_t size, u64 value)
1757 {
1758         size_t index = fls64(value);
1759
1760         index = min(index, size - 1);
1761         ++data[index];
1762 }
1763
1764 #define KVM_STATS_LINEAR_HIST_UPDATE(array, value, bsize)                      \
1765         kvm_stats_linear_hist_update(array, ARRAY_SIZE(array), value, bsize)
1766 #define KVM_STATS_LOG_HIST_UPDATE(array, value)                                \
1767         kvm_stats_log_hist_update(array, ARRAY_SIZE(array), value)
1768
1769
1770 extern const struct kvm_stats_header kvm_vm_stats_header;
1771 extern const struct _kvm_stats_desc kvm_vm_stats_desc[];
1772 extern const struct kvm_stats_header kvm_vcpu_stats_header;
1773 extern const struct _kvm_stats_desc kvm_vcpu_stats_desc[];
1774
1775 #if defined(CONFIG_MMU_NOTIFIER) && defined(KVM_ARCH_WANT_MMU_NOTIFIER)
1776 static inline int mmu_notifier_retry(struct kvm *kvm, unsigned long mmu_seq)
1777 {
1778         if (unlikely(kvm->mmu_notifier_count))
1779                 return 1;
1780         /*
1781          * Ensure the read of mmu_notifier_count happens before the read
1782          * of mmu_notifier_seq.  This interacts with the smp_wmb() in
1783          * mmu_notifier_invalidate_range_end to make sure that the caller
1784          * either sees the old (non-zero) value of mmu_notifier_count or
1785          * the new (incremented) value of mmu_notifier_seq.
1786          * PowerPC Book3s HV KVM calls this under a per-page lock
1787          * rather than under kvm->mmu_lock, for scalability, so
1788          * can't rely on kvm->mmu_lock to keep things ordered.
1789          */
1790         smp_rmb();
1791         if (kvm->mmu_notifier_seq != mmu_seq)
1792                 return 1;
1793         return 0;
1794 }
1795
1796 static inline int mmu_notifier_retry_hva(struct kvm *kvm,
1797                                          unsigned long mmu_seq,
1798                                          unsigned long hva)
1799 {
1800         lockdep_assert_held(&kvm->mmu_lock);
1801         /*
1802          * If mmu_notifier_count is non-zero, then the range maintained by
1803          * kvm_mmu_notifier_invalidate_range_start contains all addresses that
1804          * might be being invalidated. Note that it may include some false
1805          * positives, due to shortcuts when handing concurrent invalidations.
1806          */
1807         if (unlikely(kvm->mmu_notifier_count) &&
1808             hva >= kvm->mmu_notifier_range_start &&
1809             hva < kvm->mmu_notifier_range_end)
1810                 return 1;
1811         if (kvm->mmu_notifier_seq != mmu_seq)
1812                 return 1;
1813         return 0;
1814 }
1815 #endif
1816
1817 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQ_ROUTING
1818
1819 #define KVM_MAX_IRQ_ROUTES 4096 /* might need extension/rework in the future */
1820
1821 bool kvm_arch_can_set_irq_routing(struct kvm *kvm);
1822 int kvm_set_irq_routing(struct kvm *kvm,
1823                         const struct kvm_irq_routing_entry *entries,
1824                         unsigned nr,
1825                         unsigned flags);
1826 int kvm_set_routing_entry(struct kvm *kvm,
1827                           struct kvm_kernel_irq_routing_entry *e,
1828                           const struct kvm_irq_routing_entry *ue);
1829 void kvm_free_irq_routing(struct kvm *kvm);
1830
1831 #else
1832
1833 static inline void kvm_free_irq_routing(struct kvm *kvm) {}
1834
1835 #endif
1836
1837 int kvm_send_userspace_msi(struct kvm *kvm, struct kvm_msi *msi);
1838
1839 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_EVENTFD
1840
1841 void kvm_eventfd_init(struct kvm *kvm);
1842 int kvm_ioeventfd(struct kvm *kvm, struct kvm_ioeventfd *args);
1843
1844 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQFD
1845 int kvm_irqfd(struct kvm *kvm, struct kvm_irqfd *args);
1846 void kvm_irqfd_release(struct kvm *kvm);
1847 void kvm_irq_routing_update(struct kvm *);
1848 #else
1849 static inline int kvm_irqfd(struct kvm *kvm, struct kvm_irqfd *args)
1850 {
1851         return -EINVAL;
1852 }
1853
1854 static inline void kvm_irqfd_release(struct kvm *kvm) {}
1855 #endif
1856
1857 #else
1858
1859 static inline void kvm_eventfd_init(struct kvm *kvm) {}
1860
1861 static inline int kvm_irqfd(struct kvm *kvm, struct kvm_irqfd *args)
1862 {
1863         return -EINVAL;
1864 }
1865
1866 static inline void kvm_irqfd_release(struct kvm *kvm) {}
1867
1868 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQCHIP
1869 static inline void kvm_irq_routing_update(struct kvm *kvm)
1870 {
1871 }
1872 #endif
1873
1874 static inline int kvm_ioeventfd(struct kvm *kvm, struct kvm_ioeventfd *args)
1875 {
1876         return -ENOSYS;
1877 }
1878
1879 #endif /* CONFIG_HAVE_KVM_EVENTFD */
1880
1881 void kvm_arch_irq_routing_update(struct kvm *kvm);
1882
1883 static inline void kvm_make_request(int req, struct kvm_vcpu *vcpu)
1884 {
1885         /*
1886          * Ensure the rest of the request is published to kvm_check_request's
1887          * caller.  Paired with the smp_mb__after_atomic in kvm_check_request.
1888          */
1889         smp_wmb();
1890         set_bit(req & KVM_REQUEST_MASK, (void *)&vcpu->requests);
1891 }
1892
1893 static inline bool kvm_request_pending(struct kvm_vcpu *vcpu)
1894 {
1895         return READ_ONCE(vcpu->requests);
1896 }
1897
1898 static inline bool kvm_test_request(int req, struct kvm_vcpu *vcpu)
1899 {
1900         return test_bit(req & KVM_REQUEST_MASK, (void *)&vcpu->requests);
1901 }
1902
1903 static inline void kvm_clear_request(int req, struct kvm_vcpu *vcpu)
1904 {
1905         clear_bit(req & KVM_REQUEST_MASK, (void *)&vcpu->requests);
1906 }
1907
1908 static inline bool kvm_check_request(int req, struct kvm_vcpu *vcpu)
1909 {
1910         if (kvm_test_request(req, vcpu)) {
1911                 kvm_clear_request(req, vcpu);
1912
1913                 /*
1914                  * Ensure the rest of the request is visible to kvm_check_request's
1915                  * caller.  Paired with the smp_wmb in kvm_make_request.
1916                  */
1917                 smp_mb__after_atomic();
1918                 return true;
1919         } else {
1920                 return false;
1921         }
1922 }
1923
1924 extern bool kvm_rebooting;
1925
1926 extern unsigned int halt_poll_ns;
1927 extern unsigned int halt_poll_ns_grow;
1928 extern unsigned int halt_poll_ns_grow_start;
1929 extern unsigned int halt_poll_ns_shrink;
1930
1931 struct kvm_device {
1932         const struct kvm_device_ops *ops;
1933         struct kvm *kvm;
1934         void *private;
1935         struct list_head vm_node;
1936 };
1937
1938 /* create, destroy, and name are mandatory */
1939 struct kvm_device_ops {
1940         const char *name;
1941
1942         /*
1943          * create is called holding kvm->lock and any operations not suitable
1944          * to do while holding the lock should be deferred to init (see
1945          * below).
1946          */
1947         int (*create)(struct kvm_device *dev, u32 type);
1948
1949         /*
1950          * init is called after create if create is successful and is called
1951          * outside of holding kvm->lock.
1952          */
1953         void (*init)(struct kvm_device *dev);
1954
1955         /*
1956          * Destroy is responsible for freeing dev.
1957          *
1958          * Destroy may be called before or after destructors are called
1959          * on emulated I/O regions, depending on whether a reference is
1960          * held by a vcpu or other kvm component that gets destroyed
1961          * after the emulated I/O.
1962          */
1963         void (*destroy)(struct kvm_device *dev);
1964
1965         /*
1966          * Release is an alternative method to free the device. It is
1967          * called when the device file descriptor is closed. Once
1968          * release is called, the destroy method will not be called
1969          * anymore as the device is removed from the device list of
1970          * the VM. kvm->lock is held.
1971          */
1972         void (*release)(struct kvm_device *dev);
1973
1974         int (*set_attr)(struct kvm_device *dev, struct kvm_device_attr *attr);
1975         int (*get_attr)(struct kvm_device *dev, struct kvm_device_attr *attr);
1976         int (*has_attr)(struct kvm_device *dev, struct kvm_device_attr *attr);
1977         long (*ioctl)(struct kvm_device *dev, unsigned int ioctl,
1978                       unsigned long arg);
1979         int (*mmap)(struct kvm_device *dev, struct vm_area_struct *vma);
1980 };
1981
1982 void kvm_device_get(struct kvm_device *dev);
1983 void kvm_device_put(struct kvm_device *dev);
1984 struct kvm_device *kvm_device_from_filp(struct file *filp);
1985 int kvm_register_device_ops(const struct kvm_device_ops *ops, u32 type);
1986 void kvm_unregister_device_ops(u32 type);
1987
1988 extern struct kvm_device_ops kvm_mpic_ops;
1989 extern struct kvm_device_ops kvm_arm_vgic_v2_ops;
1990 extern struct kvm_device_ops kvm_arm_vgic_v3_ops;
1991
1992 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_CPU_RELAX_INTERCEPT
1993
1994 static inline void kvm_vcpu_set_in_spin_loop(struct kvm_vcpu *vcpu, bool val)
1995 {
1996         vcpu->spin_loop.in_spin_loop = val;
1997 }
1998 static inline void kvm_vcpu_set_dy_eligible(struct kvm_vcpu *vcpu, bool val)
1999 {
2000         vcpu->spin_loop.dy_eligible = val;
2001 }
2002
2003 #else /* !CONFIG_HAVE_KVM_CPU_RELAX_INTERCEPT */
2004
2005 static inline void kvm_vcpu_set_in_spin_loop(struct kvm_vcpu *vcpu, bool val)
2006 {
2007 }
2008
2009 static inline void kvm_vcpu_set_dy_eligible(struct kvm_vcpu *vcpu, bool val)
2010 {
2011 }
2012 #endif /* CONFIG_HAVE_KVM_CPU_RELAX_INTERCEPT */
2013
2014 static inline bool kvm_is_visible_memslot(struct kvm_memory_slot *memslot)
2015 {
2016         return (memslot && memslot->id < KVM_USER_MEM_SLOTS &&
2017                 !(memslot->flags & KVM_MEMSLOT_INVALID));
2018 }
2019
2020 struct kvm_vcpu *kvm_get_running_vcpu(void);
2021 struct kvm_vcpu * __percpu *kvm_get_running_vcpus(void);
2022
2023 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQ_BYPASS
2024 bool kvm_arch_has_irq_bypass(void);
2025 int kvm_arch_irq_bypass_add_producer(struct irq_bypass_consumer *,
2026                            struct irq_bypass_producer *);
2027 void kvm_arch_irq_bypass_del_producer(struct irq_bypass_consumer *,
2028                            struct irq_bypass_producer *);
2029 void kvm_arch_irq_bypass_stop(struct irq_bypass_consumer *);
2030 void kvm_arch_irq_bypass_start(struct irq_bypass_consumer *);
2031 int kvm_arch_update_irqfd_routing(struct kvm *kvm, unsigned int host_irq,
2032                                   uint32_t guest_irq, bool set);
2033 bool kvm_arch_irqfd_route_changed(struct kvm_kernel_irq_routing_entry *,
2034                                   struct kvm_kernel_irq_routing_entry *);
2035 #endif /* CONFIG_HAVE_KVM_IRQ_BYPASS */
2036
2037 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_INVALID_WAKEUPS
2038 /* If we wakeup during the poll time, was it a sucessful poll? */
2039 static inline bool vcpu_valid_wakeup(struct kvm_vcpu *vcpu)
2040 {
2041         return vcpu->valid_wakeup;
2042 }
2043
2044 #else
2045 static inline bool vcpu_valid_wakeup(struct kvm_vcpu *vcpu)
2046 {
2047         return true;
2048 }
2049 #endif /* CONFIG_HAVE_KVM_INVALID_WAKEUPS */
2050
2051 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_NO_POLL
2052 /* Callback that tells if we must not poll */
2053 bool kvm_arch_no_poll(struct kvm_vcpu *vcpu);
2054 #else
2055 static inline bool kvm_arch_no_poll(struct kvm_vcpu *vcpu)
2056 {
2057         return false;
2058 }
2059 #endif /* CONFIG_HAVE_KVM_NO_POLL */
2060
2061 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_VCPU_ASYNC_IOCTL
2062 long kvm_arch_vcpu_async_ioctl(struct file *filp,
2063                                unsigned int ioctl, unsigned long arg);
2064 #else
2065 static inline long kvm_arch_vcpu_async_ioctl(struct file *filp,
2066                                              unsigned int ioctl,
2067                                              unsigned long arg)
2068 {
2069         return -ENOIOCTLCMD;
2070 }
2071 #endif /* CONFIG_HAVE_KVM_VCPU_ASYNC_IOCTL */
2072
2073 void kvm_arch_mmu_notifier_invalidate_range(struct kvm *kvm,
2074                                             unsigned long start, unsigned long end);
2075
2076 #ifdef CONFIG_HAVE_KVM_VCPU_RUN_PID_CHANGE
2077 int kvm_arch_vcpu_run_pid_change(struct kvm_vcpu *vcpu);
2078 #else
2079 static inline int kvm_arch_vcpu_run_pid_change(struct kvm_vcpu *vcpu)
2080 {
2081         return 0;
2082 }
2083 #endif /* CONFIG_HAVE_KVM_VCPU_RUN_PID_CHANGE */
2084
2085 typedef int (*kvm_vm_thread_fn_t)(struct kvm *kvm, uintptr_t data);
2086
2087 int kvm_vm_create_worker_thread(struct kvm *kvm, kvm_vm_thread_fn_t thread_fn,
2088                                 uintptr_t data, const char *name,
2089                                 struct task_struct **thread_ptr);
2090
2091 #ifdef CONFIG_KVM_XFER_TO_GUEST_WORK
2092 static inline void kvm_handle_signal_exit(struct kvm_vcpu *vcpu)
2093 {
2094         vcpu->run->exit_reason = KVM_EXIT_INTR;
2095         vcpu->stat.signal_exits++;
2096 }
2097 #endif /* CONFIG_KVM_XFER_TO_GUEST_WORK */
2098
2099 /*
2100  * This defines how many reserved entries we want to keep before we
2101  * kick the vcpu to the userspace to avoid dirty ring full.  This
2102  * value can be tuned to higher if e.g. PML is enabled on the host.
2103  */
2104 #define  KVM_DIRTY_RING_RSVD_ENTRIES  64
2105
2106 /* Max number of entries allowed for each kvm dirty ring */
2107 #define  KVM_DIRTY_RING_MAX_ENTRIES  65536
2108
2109 #endif