drivers/vfio/vfio_iommu_type1.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * VFIO: IOMMU DMA mapping support for Type1 IOMMU
   4  *
   5  * Copyright (C) 2012 Red Hat, Inc.  All rights reserved.
   6  *     Author: Alex Williamson <alex.williamson@redhat.com>
   7  *
   8  * Derived from original vfio:
   9  * Copyright 2010 Cisco Systems, Inc.  All rights reserved.
  10  * Author: Tom Lyon, pugs@cisco.com
  11  *
  12  * We arbitrarily define a Type1 IOMMU as one matching the below code.
  13  * It could be called the x86 IOMMU as it's designed for AMD-Vi & Intel
  14  * VT-d, but that makes it harder to re-use as theoretically anyone
  15  * implementing a similar IOMMU could make use of this.  We expect the
  16  * IOMMU to support the IOMMU API and have few to no restrictions around
  17  * the IOVA range that can be mapped.  The Type1 IOMMU is currently
  18  * optimized for relatively static mappings of a userspace process with
  19  * userpsace pages pinned into memory.  We also assume devices and IOMMU
  20  * domains are PCI based as the IOMMU API is still centered around a
  21  * device/bus interface rather than a group interface.
  22  */
  23
  24 #include <linux/compat.h>
  25 #include <linux/device.h>
  26 #include <linux/fs.h>
  27 #include <linux/iommu.h>
  28 #include <linux/module.h>
  29 #include <linux/mm.h>
  30 #include <linux/kthread.h>
  31 #include <linux/rbtree.h>
  32 #include <linux/sched/signal.h>
  33 #include <linux/sched/mm.h>
  34 #include <linux/slab.h>
  35 #include <linux/uaccess.h>
  36 #include <linux/vfio.h>
  37 #include <linux/workqueue.h>
  38 #include <linux/mdev.h>
  39 #include <linux/notifier.h>
  40 #include <linux/dma-iommu.h>
  41 #include <linux/irqdomain.h>
  42
  43 #define DRIVER_VERSION  "0.2"
  44 #define DRIVER_AUTHOR   "Alex Williamson <alex.williamson@redhat.com>"
  45 #define DRIVER_DESC     "Type1 IOMMU driver for VFIO"
  46
  47 static bool allow_unsafe_interrupts;
  48 module_param_named(allow_unsafe_interrupts,
  49                    allow_unsafe_interrupts, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  50 MODULE_PARM_DESC(allow_unsafe_interrupts,
  51                  "Enable VFIO IOMMU support for on platforms without interrupt remapping support.");
  52
  53 static bool disable_hugepages;
  54 module_param_named(disable_hugepages,
  55                    disable_hugepages, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  56 MODULE_PARM_DESC(disable_hugepages,
  57                  "Disable VFIO IOMMU support for IOMMU hugepages.");
  58
  59 static unsigned int dma_entry_limit __read_mostly = U16_MAX;
  60 module_param_named(dma_entry_limit, dma_entry_limit, uint, 0644);
  61 MODULE_PARM_DESC(dma_entry_limit,
  62                  "Maximum number of user DMA mappings per container (65535).");
  63
  64 struct vfio_iommu {
  65         struct list_head        domain_list;
  66         struct list_head        iova_list;
  67         struct vfio_domain      *external_domain; /* domain for external user */
  68         struct mutex            lock;
  69         struct rb_root          dma_list;
  70         struct blocking_notifier_head notifier;
  71         unsigned int            dma_avail;
  72         uint64_t                pgsize_bitmap;
  73         bool                    v2;
  74         bool                    nesting;
  75         bool                    dirty_page_tracking;
  76         bool                    pinned_page_dirty_scope;
  77 };
  78
  79 struct vfio_domain {
  80         struct iommu_domain     *domain;
  81         struct list_head        next;
  82         struct list_head        group_list;
  83         int                     prot;           /* IOMMU_CACHE */
  84         bool                    fgsp;           /* Fine-grained super pages */
  85 };
  86
  87 struct vfio_dma {
  88         struct rb_node          node;
  89         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
  90         unsigned long           vaddr;          /* Process virtual addr */
  91         size_t                  size;           /* Map size (bytes) */
  92         int                     prot;           /* IOMMU_READ/WRITE */
  93         bool                    iommu_mapped;
  94         bool                    lock_cap;       /* capable(CAP_IPC_LOCK) */
  95         struct task_struct      *task;
  96         struct rb_root          pfn_list;       /* Ex-user pinned pfn list */
  97         unsigned long           *bitmap;
  98 };
  99
 100 struct vfio_group {
 101         struct iommu_group      *iommu_group;
 102         struct list_head        next;
 103         bool                    mdev_group;     /* An mdev group */
 104         bool                    pinned_page_dirty_scope;
 105 };
 106
 107 struct vfio_iova {
 108         struct list_head        list;
 109         dma_addr_t              start;
 110         dma_addr_t              end;
 111 };
 112
 113 /*
 114  * Guest RAM pinning working set or DMA target
 115  */
 116 struct vfio_pfn {
 117         struct rb_node          node;
 118         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
 119         unsigned long           pfn;            /* Host pfn */
 120         unsigned int            ref_count;
 121 };
 122
 123 struct vfio_regions {
 124         struct list_head list;
 125         dma_addr_t iova;
 126         phys_addr_t phys;
 127         size_t len;
 128 };
 129
 130 #define IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu) \
 131                                         (!list_empty(&iommu->domain_list))
 132
 133 #define DIRTY_BITMAP_BYTES(n)   (ALIGN(n, BITS_PER_TYPE(u64)) / BITS_PER_BYTE)
 134
 135 /*
 136  * Input argument of number of bits to bitmap_set() is unsigned integer, which
 137  * further casts to signed integer for unaligned multi-bit operation,
 138  * __bitmap_set().
 139  * Then maximum bitmap size supported is 2^31 bits divided by 2^3 bits/byte,
 140  * that is 2^28 (256 MB) which maps to 2^31 * 2^12 = 2^43 (8TB) on 4K page
 141  * system.
 142  */
 143 #define DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX   ((u64)INT_MAX)
 144 #define DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX    DIRTY_BITMAP_BYTES(DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX)
 145
 146 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot);
 147
 148 static struct vfio_group *vfio_iommu_find_iommu_group(struct vfio_iommu *iommu,
 149                                                struct iommu_group *iommu_group);
 150
 151 static void update_pinned_page_dirty_scope(struct vfio_iommu *iommu);
 152 /*
 153  * This code handles mapping and unmapping of user data buffers
 154  * into DMA'ble space using the IOMMU
 155  */
 156
 157 static struct vfio_dma *vfio_find_dma(struct vfio_iommu *iommu,
 158                                       dma_addr_t start, size_t size)
 159 {
 160         struct rb_node *node = iommu->dma_list.rb_node;
 161
 162         while (node) {
 163                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(node, struct vfio_dma, node);
 164
 165                 if (start + size <= dma->iova)
 166                         node = node->rb_left;
 167                 else if (start >= dma->iova + dma->size)
 168                         node = node->rb_right;
 169                 else
 170                         return dma;
 171         }
 172
 173         return NULL;
 174 }
 175
 176 static void vfio_link_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *new)
 177 {
 178         struct rb_node **link = &iommu->dma_list.rb_node, *parent = NULL;
 179         struct vfio_dma *dma;
 180
 181         while (*link) {
 182                 parent = *link;
 183                 dma = rb_entry(parent, struct vfio_dma, node);
 184
 185                 if (new->iova + new->size <= dma->iova)
 186                         link = &(*link)->rb_left;
 187                 else
 188                         link = &(*link)->rb_right;
 189         }
 190
 191         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 192         rb_insert_color(&new->node, &iommu->dma_list);
 193 }
 194
 195 static void vfio_unlink_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *old)
 196 {
 197         rb_erase(&old->node, &iommu->dma_list);
 198 }
 199
 200
 201 static int vfio_dma_bitmap_alloc(struct vfio_dma *dma, size_t pgsize)
 202 {
 203         uint64_t npages = dma->size / pgsize;
 204
 205         if (npages > DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX)
 206                 return -EINVAL;
 207
 208         /*
 209          * Allocate extra 64 bits that are used to calculate shift required for
 210          * bitmap_shift_left() to manipulate and club unaligned number of pages
 211          * in adjacent vfio_dma ranges.
 212          */
 213         dma->bitmap = kvzalloc(DIRTY_BITMAP_BYTES(npages) + sizeof(u64),
 214                                GFP_KERNEL);
 215         if (!dma->bitmap)
 216                 return -ENOMEM;
 217
 218         return 0;
 219 }
 220
 221 static void vfio_dma_bitmap_free(struct vfio_dma *dma)
 222 {
 223         kfree(dma->bitmap);
 224         dma->bitmap = NULL;
 225 }
 226
 227 static void vfio_dma_populate_bitmap(struct vfio_dma *dma, size_t pgsize)
 228 {
 229         struct rb_node *p;
 230         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
 231
 232         for (p = rb_first(&dma->pfn_list); p; p = rb_next(p)) {
 233                 struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn, node);
 234
 235                 bitmap_set(dma->bitmap, (vpfn->iova - dma->iova) >> pgshift, 1);
 236         }
 237 }
 238
 239 static int vfio_dma_bitmap_alloc_all(struct vfio_iommu *iommu, size_t pgsize)
 240 {
 241         struct rb_node *n;
 242
 243         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
 244                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
 245                 int ret;
 246
 247                 ret = vfio_dma_bitmap_alloc(dma, pgsize);
 248                 if (ret) {
 249                         struct rb_node *p;
 250
 251                         for (p = rb_prev(n); p; p = rb_prev(p)) {
 252                                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n,
 253                                                         struct vfio_dma, node);
 254
 255                                 vfio_dma_bitmap_free(dma);
 256                         }
 257                         return ret;
 258                 }
 259                 vfio_dma_populate_bitmap(dma, pgsize);
 260         }
 261         return 0;
 262 }
 263
 264 static void vfio_dma_bitmap_free_all(struct vfio_iommu *iommu)
 265 {
 266         struct rb_node *n;
 267
 268         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
 269                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
 270
 271                 vfio_dma_bitmap_free(dma);
 272         }
 273 }
 274
 275 /*
 276  * Helper Functions for host iova-pfn list
 277  */
 278 static struct vfio_pfn *vfio_find_vpfn(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova)
 279 {
 280         struct vfio_pfn *vpfn;
 281         struct rb_node *node = dma->pfn_list.rb_node;
 282
 283         while (node) {
 284                 vpfn = rb_entry(node, struct vfio_pfn, node);
 285
 286                 if (iova < vpfn->iova)
 287                         node = node->rb_left;
 288                 else if (iova > vpfn->iova)
 289                         node = node->rb_right;
 290                 else
 291                         return vpfn;
 292         }
 293         return NULL;
 294 }
 295
 296 static void vfio_link_pfn(struct vfio_dma *dma,
 297                           struct vfio_pfn *new)
 298 {
 299         struct rb_node **link, *parent = NULL;
 300         struct vfio_pfn *vpfn;
 301
 302         link = &dma->pfn_list.rb_node;
 303         while (*link) {
 304                 parent = *link;
 305                 vpfn = rb_entry(parent, struct vfio_pfn, node);
 306
 307                 if (new->iova < vpfn->iova)
 308                         link = &(*link)->rb_left;
 309                 else
 310                         link = &(*link)->rb_right;
 311         }
 312
 313         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 314         rb_insert_color(&new->node, &dma->pfn_list);
 315 }
 316
 317 static void vfio_unlink_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *old)
 318 {
 319         rb_erase(&old->node, &dma->pfn_list);
 320 }
 321
 322 static int vfio_add_to_pfn_list(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 323                                 unsigned long pfn)
 324 {
 325         struct vfio_pfn *vpfn;
 326
 327         vpfn = kzalloc(sizeof(*vpfn), GFP_KERNEL);
 328         if (!vpfn)
 329                 return -ENOMEM;
 330
 331         vpfn->iova = iova;
 332         vpfn->pfn = pfn;
 333         vpfn->ref_count = 1;
 334         vfio_link_pfn(dma, vpfn);
 335         return 0;
 336 }
 337
 338 static void vfio_remove_from_pfn_list(struct vfio_dma *dma,
 339                                       struct vfio_pfn *vpfn)
 340 {
 341         vfio_unlink_pfn(dma, vpfn);
 342         kfree(vpfn);
 343 }
 344
 345 static struct vfio_pfn *vfio_iova_get_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma,
 346                                                unsigned long iova)
 347 {
 348         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 349
 350         if (vpfn)
 351                 vpfn->ref_count++;
 352         return vpfn;
 353 }
 354
 355 static int vfio_iova_put_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *vpfn)
 356 {
 357         int ret = 0;
 358
 359         vpfn->ref_count--;
 360         if (!vpfn->ref_count) {
 361                 ret = put_pfn(vpfn->pfn, dma->prot);
 362                 vfio_remove_from_pfn_list(dma, vpfn);
 363         }
 364         return ret;
 365 }
 366
 367 static int vfio_lock_acct(struct vfio_dma *dma, long npage, bool async)
 368 {
 369         struct mm_struct *mm;
 370         int ret;
 371
 372         if (!npage)
 373                 return 0;
 374
 375         mm = async ? get_task_mm(dma->task) : dma->task->mm;
 376         if (!mm)
 377                 return -ESRCH; /* process exited */
 378
 379         ret = mmap_write_lock_killable(mm);
 380         if (!ret) {
 381                 ret = __account_locked_vm(mm, abs(npage), npage > 0, dma->task,
 382                                           dma->lock_cap);
 383                 mmap_write_unlock(mm);
 384         }
 385
 386         if (async)
 387                 mmput(mm);
 388
 389         return ret;
 390 }
 391
 392 /*
 393  * Some mappings aren't backed by a struct page, for example an mmap'd
 394  * MMIO range for our own or another device.  These use a different
 395  * pfn conversion and shouldn't be tracked as locked pages.
 396  * For compound pages, any driver that sets the reserved bit in head
 397  * page needs to set the reserved bit in all subpages to be safe.
 398  */
 399 static bool is_invalid_reserved_pfn(unsigned long pfn)
 400 {
 401         if (pfn_valid(pfn))
 402                 return PageReserved(pfn_to_page(pfn));
 403
 404         return true;
 405 }
 406
 407 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot)
 408 {
 409         if (!is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 410                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 411
 412                 unpin_user_pages_dirty_lock(&page, 1, prot & IOMMU_WRITE);
 413                 return 1;
 414         }
 415         return 0;
 416 }
 417
 418 static int follow_fault_pfn(struct vm_area_struct *vma, struct mm_struct *mm,
 419                             unsigned long vaddr, unsigned long *pfn,
 420                             bool write_fault)
 421 {
 422         int ret;
 423
 424         ret = follow_pfn(vma, vaddr, pfn);
 425         if (ret) {
 426                 bool unlocked = false;
 427
 428                 ret = fixup_user_fault(mm, vaddr,
 429                                        FAULT_FLAG_REMOTE |
 430                                        (write_fault ?  FAULT_FLAG_WRITE : 0),
 431                                        &unlocked);
 432                 if (unlocked)
 433                         return -EAGAIN;
 434
 435                 if (ret)
 436                         return ret;
 437
 438                 ret = follow_pfn(vma, vaddr, pfn);
 439         }
 440
 441         return ret;
 442 }
 443
 444 static int vaddr_get_pfn(struct mm_struct *mm, unsigned long vaddr,
 445                          int prot, unsigned long *pfn)
 446 {
 447         struct page *page[1];
 448         struct vm_area_struct *vma;
 449         unsigned int flags = 0;
 450         int ret;
 451
 452         if (prot & IOMMU_WRITE)
 453                 flags |= FOLL_WRITE;
 454
 455         mmap_read_lock(mm);
 456         ret = pin_user_pages_remote(mm, vaddr, 1, flags | FOLL_LONGTERM,
 457                                     page, NULL, NULL);
 458         if (ret == 1) {
 459                 *pfn = page_to_pfn(page[0]);
 460                 ret = 0;
 461                 goto done;
 462         }
 463
 464         vaddr = untagged_addr(vaddr);
 465
 466 retry:
 467         vma = find_vma_intersection(mm, vaddr, vaddr + 1);
 468
 469         if (vma && vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
 470                 ret = follow_fault_pfn(vma, mm, vaddr, pfn, prot & IOMMU_WRITE);
 471                 if (ret == -EAGAIN)
 472                         goto retry;
 473
 474                 if (!ret && !is_invalid_reserved_pfn(*pfn))
 475                         ret = -EFAULT;
 476         }
 477 done:
 478         mmap_read_unlock(mm);
 479         return ret;
 480 }
 481
 482 /*
 483  * Attempt to pin pages.  We really don't want to track all the pfns and
 484  * the iommu can only map chunks of consecutive pfns anyway, so get the
 485  * first page and all consecutive pages with the same locking.
 486  */
 487 static long vfio_pin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 488                                   long npage, unsigned long *pfn_base,
 489                                   unsigned long limit)
 490 {
 491         unsigned long pfn = 0;
 492         long ret, pinned = 0, lock_acct = 0;
 493         bool rsvd;
 494         dma_addr_t iova = vaddr - dma->vaddr + dma->iova;
 495
 496         /* This code path is only user initiated */
 497         if (!current->mm)
 498                 return -ENODEV;
 499
 500         ret = vaddr_get_pfn(current->mm, vaddr, dma->prot, pfn_base);
 501         if (ret)
 502                 return ret;
 503
 504         pinned++;
 505         rsvd = is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base);
 506
 507         /*
 508          * Reserved pages aren't counted against the user, externally pinned
 509          * pages are already counted against the user.
 510          */
 511         if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 512                 if (!dma->lock_cap && current->mm->locked_vm + 1 > limit) {
 513                         put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 514                         pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n", __func__,
 515                                         limit << PAGE_SHIFT);
 516                         return -ENOMEM;
 517                 }
 518                 lock_acct++;
 519         }
 520
 521         if (unlikely(disable_hugepages))
 522                 goto out;
 523
 524         /* Lock all the consecutive pages from pfn_base */
 525         for (vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE; pinned < npage;
 526              pinned++, vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE) {
 527                 ret = vaddr_get_pfn(current->mm, vaddr, dma->prot, &pfn);
 528                 if (ret)
 529                         break;
 530
 531                 if (pfn != *pfn_base + pinned ||
 532                     rsvd != is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 533                         put_pfn(pfn, dma->prot);
 534                         break;
 535                 }
 536
 537                 if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 538                         if (!dma->lock_cap &&
 539                             current->mm->locked_vm + lock_acct + 1 > limit) {
 540                                 put_pfn(pfn, dma->prot);
 541                                 pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n",
 542                                         __func__, limit << PAGE_SHIFT);
 543                                 ret = -ENOMEM;
 544                                 goto unpin_out;
 545                         }
 546                         lock_acct++;
 547                 }
 548         }
 549
 550 out:
 551         ret = vfio_lock_acct(dma, lock_acct, false);
 552
 553 unpin_out:
 554         if (ret) {
 555                 if (!rsvd) {
 556                         for (pfn = *pfn_base ; pinned ; pfn++, pinned--)
 557                                 put_pfn(pfn, dma->prot);
 558                 }
 559
 560                 return ret;
 561         }
 562
 563         return pinned;
 564 }
 565
 566 static long vfio_unpin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 567                                     unsigned long pfn, long npage,
 568                                     bool do_accounting)
 569 {
 570         long unlocked = 0, locked = 0;
 571         long i;
 572
 573         for (i = 0; i < npage; i++, iova += PAGE_SIZE) {
 574                 if (put_pfn(pfn++, dma->prot)) {
 575                         unlocked++;
 576                         if (vfio_find_vpfn(dma, iova))
 577                                 locked++;
 578                 }
 579         }
 580
 581         if (do_accounting)
 582                 vfio_lock_acct(dma, locked - unlocked, true);
 583
 584         return unlocked;
 585 }
 586
 587 static int vfio_pin_page_external(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 588                                   unsigned long *pfn_base, bool do_accounting)
 589 {
 590         struct mm_struct *mm;
 591         int ret;
 592
 593         mm = get_task_mm(dma->task);
 594         if (!mm)
 595                 return -ENODEV;
 596
 597         ret = vaddr_get_pfn(mm, vaddr, dma->prot, pfn_base);
 598         if (!ret && do_accounting && !is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base)) {
 599                 ret = vfio_lock_acct(dma, 1, true);
 600                 if (ret) {
 601                         put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 602                         if (ret == -ENOMEM)
 603                                 pr_warn("%s: Task %s (%d) RLIMIT_MEMLOCK "
 604                                         "(%ld) exceeded\n", __func__,
 605                                         dma->task->comm, task_pid_nr(dma->task),
 606                                         task_rlimit(dma->task, RLIMIT_MEMLOCK));
 607                 }
 608         }
 609
 610         mmput(mm);
 611         return ret;
 612 }
 613
 614 static int vfio_unpin_page_external(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 615                                     bool do_accounting)
 616 {
 617         int unlocked;
 618         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 619
 620         if (!vpfn)
 621                 return 0;
 622
 623         unlocked = vfio_iova_put_vfio_pfn(dma, vpfn);
 624
 625         if (do_accounting)
 626                 vfio_lock_acct(dma, -unlocked, true);
 627
 628         return unlocked;
 629 }
 630
 631 static int vfio_iommu_type1_pin_pages(void *iommu_data,
 632                                       struct iommu_group *iommu_group,
 633                                       unsigned long *user_pfn,
 634                                       int npage, int prot,
 635                                       unsigned long *phys_pfn)
 636 {
 637         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 638         struct vfio_group *group;
 639         int i, j, ret;
 640         unsigned long remote_vaddr;
 641         struct vfio_dma *dma;
 642         bool do_accounting;
 643
 644         if (!iommu || !user_pfn || !phys_pfn)
 645                 return -EINVAL;
 646
 647         /* Supported for v2 version only */
 648         if (!iommu->v2)
 649                 return -EACCES;
 650
 651         mutex_lock(&iommu->lock);
 652
 653         /* Fail if notifier list is empty */
 654         if (!iommu->notifier.head) {
 655                 ret = -EINVAL;
 656                 goto pin_done;
 657         }
 658
 659         /*
 660          * If iommu capable domain exist in the container then all pages are
 661          * already pinned and accounted. Accouting should be done if there is no
 662          * iommu capable domain in the container.
 663          */
 664         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
 665
 666         for (i = 0; i < npage; i++) {
 667                 dma_addr_t iova;
 668                 struct vfio_pfn *vpfn;
 669
 670                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 671                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 672                 if (!dma) {
 673                         ret = -EINVAL;
 674                         goto pin_unwind;
 675                 }
 676
 677                 if ((dma->prot & prot) != prot) {
 678                         ret = -EPERM;
 679                         goto pin_unwind;
 680                 }
 681
 682                 vpfn = vfio_iova_get_vfio_pfn(dma, iova);
 683                 if (vpfn) {
 684                         phys_pfn[i] = vpfn->pfn;
 685                         continue;
 686                 }
 687
 688                 remote_vaddr = dma->vaddr + (iova - dma->iova);
 689                 ret = vfio_pin_page_external(dma, remote_vaddr, &phys_pfn[i],
 690                                              do_accounting);
 691                 if (ret)
 692                         goto pin_unwind;
 693
 694                 ret = vfio_add_to_pfn_list(dma, iova, phys_pfn[i]);
 695                 if (ret) {
 696                         if (put_pfn(phys_pfn[i], dma->prot) && do_accounting)
 697                                 vfio_lock_acct(dma, -1, true);
 698                         goto pin_unwind;
 699                 }
 700
 701                 if (iommu->dirty_page_tracking) {
 702                         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
 703
 704                         /*
 705                          * Bitmap populated with the smallest supported page
 706                          * size
 707                          */
 708                         bitmap_set(dma->bitmap,
 709                                    (iova - dma->iova) >> pgshift, 1);
 710                 }
 711         }
 712         ret = i;
 713
 714         group = vfio_iommu_find_iommu_group(iommu, iommu_group);
 715         if (!group->pinned_page_dirty_scope) {
 716                 group->pinned_page_dirty_scope = true;
 717                 update_pinned_page_dirty_scope(iommu);
 718         }
 719
 720         goto pin_done;
 721
 722 pin_unwind:
 723         phys_pfn[i] = 0;
 724         for (j = 0; j < i; j++) {
 725                 dma_addr_t iova;
 726
 727                 iova = user_pfn[j] << PAGE_SHIFT;
 728                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 729                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 730                 phys_pfn[j] = 0;
 731         }
 732 pin_done:
 733         mutex_unlock(&iommu->lock);
 734         return ret;
 735 }
 736
 737 static int vfio_iommu_type1_unpin_pages(void *iommu_data,
 738                                         unsigned long *user_pfn,
 739                                         int npage)
 740 {
 741         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 742         bool do_accounting;
 743         int i;
 744
 745         if (!iommu || !user_pfn)
 746                 return -EINVAL;
 747
 748         /* Supported for v2 version only */
 749         if (!iommu->v2)
 750                 return -EACCES;
 751
 752         mutex_lock(&iommu->lock);
 753
 754         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
 755         for (i = 0; i < npage; i++) {
 756                 struct vfio_dma *dma;
 757                 dma_addr_t iova;
 758
 759                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 760                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 761                 if (!dma)
 762                         goto unpin_exit;
 763                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 764         }
 765
 766 unpin_exit:
 767         mutex_unlock(&iommu->lock);
 768         return i > npage ? npage : (i > 0 ? i : -EINVAL);
 769 }
 770
 771 static long vfio_sync_unpin(struct vfio_dma *dma, struct vfio_domain *domain,
 772                             struct list_head *regions,
 773                             struct iommu_iotlb_gather *iotlb_gather)
 774 {
 775         long unlocked = 0;
 776         struct vfio_regions *entry, *next;
 777
 778         iommu_iotlb_sync(domain->domain, iotlb_gather);
 779
 780         list_for_each_entry_safe(entry, next, regions, list) {
 781                 unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma,
 782                                                     entry->iova,
 783                                                     entry->phys >> PAGE_SHIFT,
 784                                                     entry->len >> PAGE_SHIFT,
 785                                                     false);
 786                 list_del(&entry->list);
 787                 kfree(entry);
 788         }
 789
 790         cond_resched();
 791
 792         return unlocked;
 793 }
 794
 795 /*
 796  * Generally, VFIO needs to unpin remote pages after each IOTLB flush.
 797  * Therefore, when using IOTLB flush sync interface, VFIO need to keep track
 798  * of these regions (currently using a list).
 799  *
 800  * This value specifies maximum number of regions for each IOTLB flush sync.
 801  */
 802 #define VFIO_IOMMU_TLB_SYNC_MAX         512
 803
 804 static size_t unmap_unpin_fast(struct vfio_domain *domain,
 805                                struct vfio_dma *dma, dma_addr_t *iova,
 806                                size_t len, phys_addr_t phys, long *unlocked,
 807                                struct list_head *unmapped_list,
 808                                int *unmapped_cnt,
 809                                struct iommu_iotlb_gather *iotlb_gather)
 810 {
 811         size_t unmapped = 0;
 812         struct vfio_regions *entry = kzalloc(sizeof(*entry), GFP_KERNEL);
 813
 814         if (entry) {
 815                 unmapped = iommu_unmap_fast(domain->domain, *iova, len,
 816                                             iotlb_gather);
 817
 818                 if (!unmapped) {
 819                         kfree(entry);
 820                 } else {
 821                         entry->iova = *iova;
 822                         entry->phys = phys;
 823                         entry->len  = unmapped;
 824                         list_add_tail(&entry->list, unmapped_list);
 825
 826                         *iova += unmapped;
 827                         (*unmapped_cnt)++;
 828                 }
 829         }
 830
 831         /*
 832          * Sync if the number of fast-unmap regions hits the limit
 833          * or in case of errors.
 834          */
 835         if (*unmapped_cnt >= VFIO_IOMMU_TLB_SYNC_MAX || !unmapped) {
 836                 *unlocked += vfio_sync_unpin(dma, domain, unmapped_list,
 837                                              iotlb_gather);
 838                 *unmapped_cnt = 0;
 839         }
 840
 841         return unmapped;
 842 }
 843
 844 static size_t unmap_unpin_slow(struct vfio_domain *domain,
 845                                struct vfio_dma *dma, dma_addr_t *iova,
 846                                size_t len, phys_addr_t phys,
 847                                long *unlocked)
 848 {
 849         size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, *iova, len);
 850
 851         if (unmapped) {
 852                 *unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma, *iova,
 853                                                      phys >> PAGE_SHIFT,
 854                                                      unmapped >> PAGE_SHIFT,
 855                                                      false);
 856                 *iova += unmapped;
 857                 cond_resched();
 858         }
 859         return unmapped;
 860 }
 861
 862 static long vfio_unmap_unpin(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
 863                              bool do_accounting)
 864 {
 865         dma_addr_t iova = dma->iova, end = dma->iova + dma->size;
 866         struct vfio_domain *domain, *d;
 867         LIST_HEAD(unmapped_region_list);
 868         struct iommu_iotlb_gather iotlb_gather;
 869         int unmapped_region_cnt = 0;
 870         long unlocked = 0;
 871
 872         if (!dma->size)
 873                 return 0;
 874
 875         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
 876                 return 0;
 877
 878         /*
 879          * We use the IOMMU to track the physical addresses, otherwise we'd
 880          * need a much more complicated tracking system.  Unfortunately that
 881          * means we need to use one of the iommu domains to figure out the
 882          * pfns to unpin.  The rest need to be unmapped in advance so we have
 883          * no iommu translations remaining when the pages are unpinned.
 884          */
 885         domain = d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
 886                                       struct vfio_domain, next);
 887
 888         list_for_each_entry_continue(d, &iommu->domain_list, next) {
 889                 iommu_unmap(d->domain, dma->iova, dma->size);
 890                 cond_resched();
 891         }
 892
 893         iommu_iotlb_gather_init(&iotlb_gather);
 894         while (iova < end) {
 895                 size_t unmapped, len;
 896                 phys_addr_t phys, next;
 897
 898                 phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
 899                 if (WARN_ON(!phys)) {
 900                         iova += PAGE_SIZE;
 901                         continue;
 902                 }
 903
 904                 /*
 905                  * To optimize for fewer iommu_unmap() calls, each of which
 906                  * may require hardware cache flushing, try to find the
 907                  * largest contiguous physical memory chunk to unmap.
 908                  */
 909                 for (len = PAGE_SIZE;
 910                      !domain->fgsp && iova + len < end; len += PAGE_SIZE) {
 911                         next = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova + len);
 912                         if (next != phys + len)
 913                                 break;
 914                 }
 915
 916                 /*
 917                  * First, try to use fast unmap/unpin. In case of failure,
 918                  * switch to slow unmap/unpin path.
 919                  */
 920                 unmapped = unmap_unpin_fast(domain, dma, &iova, len, phys,
 921                                             &unlocked, &unmapped_region_list,
 922                                             &unmapped_region_cnt,
 923                                             &iotlb_gather);
 924                 if (!unmapped) {
 925                         unmapped = unmap_unpin_slow(domain, dma, &iova, len,
 926                                                     phys, &unlocked);
 927                         if (WARN_ON(!unmapped))
 928                                 break;
 929                 }
 930         }
 931
 932         dma->iommu_mapped = false;
 933
 934         if (unmapped_region_cnt) {
 935                 unlocked += vfio_sync_unpin(dma, domain, &unmapped_region_list,
 936                                             &iotlb_gather);
 937         }
 938
 939         if (do_accounting) {
 940                 vfio_lock_acct(dma, -unlocked, true);
 941                 return 0;
 942         }
 943         return unlocked;
 944 }
 945
 946 static void vfio_remove_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma)
 947 {
 948         vfio_unmap_unpin(iommu, dma, true);
 949         vfio_unlink_dma(iommu, dma);
 950         put_task_struct(dma->task);
 951         vfio_dma_bitmap_free(dma);
 952         kfree(dma);
 953         iommu->dma_avail++;
 954 }
 955
 956 static void vfio_update_pgsize_bitmap(struct vfio_iommu *iommu)
 957 {
 958         struct vfio_domain *domain;
 959
 960         iommu->pgsize_bitmap = ULONG_MAX;
 961
 962         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next)
 963                 iommu->pgsize_bitmap &= domain->domain->pgsize_bitmap;
 964
 965         /*
 966          * In case the IOMMU supports page sizes smaller than PAGE_SIZE
 967          * we pretend PAGE_SIZE is supported and hide sub-PAGE_SIZE sizes.
 968          * That way the user will be able to map/unmap buffers whose size/
 969          * start address is aligned with PAGE_SIZE. Pinning code uses that
 970          * granularity while iommu driver can use the sub-PAGE_SIZE size
 971          * to map the buffer.
 972          */
 973         if (iommu->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK) {
 974                 iommu->pgsize_bitmap &= PAGE_MASK;
 975                 iommu->pgsize_bitmap |= PAGE_SIZE;
 976         }
 977 }
 978
 979 static int update_user_bitmap(u64 __user *bitmap, struct vfio_iommu *iommu,
 980                               struct vfio_dma *dma, dma_addr_t base_iova,
 981                               size_t pgsize)
 982 {
 983         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
 984         unsigned long nbits = dma->size >> pgshift;
 985         unsigned long bit_offset = (dma->iova - base_iova) >> pgshift;
 986         unsigned long copy_offset = bit_offset / BITS_PER_LONG;
 987         unsigned long shift = bit_offset % BITS_PER_LONG;
 988         unsigned long leftover;
 989
 990         /*
 991          * mark all pages dirty if any IOMMU capable device is not able
 992          * to report dirty pages and all pages are pinned and mapped.
 993          */
 994         if (!iommu->pinned_page_dirty_scope && dma->iommu_mapped)
 995                 bitmap_set(dma->bitmap, 0, nbits);
 996
 997         if (shift) {
 998                 bitmap_shift_left(dma->bitmap, dma->bitmap, shift,
 999                                   nbits + shift);
1000
1001                 if (copy_from_user(&leftover,
1002                                    (void __user *)(bitmap + copy_offset),
1003                                    sizeof(leftover)))
1004                         return -EFAULT;
1005
1006                 bitmap_or(dma->bitmap, dma->bitmap, &leftover, shift);
1007         }
1008
1009         if (copy_to_user((void __user *)(bitmap + copy_offset), dma->bitmap,
1010                          DIRTY_BITMAP_BYTES(nbits + shift)))
1011                 return -EFAULT;
1012
1013         return 0;
1014 }
1015
1016 static int vfio_iova_dirty_bitmap(u64 __user *bitmap, struct vfio_iommu *iommu,
1017                                   dma_addr_t iova, size_t size, size_t pgsize)
1018 {
1019         struct vfio_dma *dma;
1020         struct rb_node *n;
1021         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
1022         int ret;
1023
1024         /*
1025          * GET_BITMAP request must fully cover vfio_dma mappings.  Multiple
1026          * vfio_dma mappings may be clubbed by specifying large ranges, but
1027          * there must not be any previous mappings bisected by the range.
1028          * An error will be returned if these conditions are not met.
1029          */
1030         dma = vfio_find_dma(iommu, iova, 1);
1031         if (dma && dma->iova != iova)
1032                 return -EINVAL;
1033
1034         dma = vfio_find_dma(iommu, iova + size - 1, 0);
1035         if (dma && dma->iova + dma->size != iova + size)
1036                 return -EINVAL;
1037
1038         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
1039                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1040
1041                 if (dma->iova < iova)
1042                         continue;
1043
1044                 if (dma->iova > iova + size - 1)
1045                         break;
1046
1047                 ret = update_user_bitmap(bitmap, iommu, dma, iova, pgsize);
1048                 if (ret)
1049                         return ret;
1050
1051                 /*
1052                  * Re-populate bitmap to include all pinned pages which are
1053                  * considered as dirty but exclude pages which are unpinned and
1054                  * pages which are marked dirty by vfio_dma_rw()
1055                  */
1056                 bitmap_clear(dma->bitmap, 0, dma->size >> pgshift);
1057                 vfio_dma_populate_bitmap(dma, pgsize);
1058         }
1059         return 0;
1060 }
1061
1062 static int verify_bitmap_size(uint64_t npages, uint64_t bitmap_size)
1063 {
1064         if (!npages || !bitmap_size || (bitmap_size > DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX) ||
1065             (bitmap_size < DIRTY_BITMAP_BYTES(npages)))
1066                 return -EINVAL;
1067
1068         return 0;
1069 }
1070
1071 static int vfio_dma_do_unmap(struct vfio_iommu *iommu,
1072                              struct vfio_iommu_type1_dma_unmap *unmap,
1073                              struct vfio_bitmap *bitmap)
1074 {
1075         struct vfio_dma *dma, *dma_last = NULL;
1076         size_t unmapped = 0, pgsize;
1077         int ret = 0, retries = 0;
1078         unsigned long pgshift;
1079
1080         mutex_lock(&iommu->lock);
1081
1082         pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
1083         pgsize = (size_t)1 << pgshift;
1084
1085         if (unmap->iova & (pgsize - 1)) {
1086                 ret = -EINVAL;
1087                 goto unlock;
1088         }
1089
1090         if (!unmap->size || unmap->size & (pgsize - 1)) {
1091                 ret = -EINVAL;
1092                 goto unlock;
1093         }
1094
1095         if (unmap->iova + unmap->size - 1 < unmap->iova ||
1096             unmap->size > SIZE_MAX) {
1097                 ret = -EINVAL;
1098                 goto unlock;
1099         }
1100
1101         /* When dirty tracking is enabled, allow only min supported pgsize */
1102         if ((unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) &&
1103             (!iommu->dirty_page_tracking || (bitmap->pgsize != pgsize))) {
1104                 ret = -EINVAL;
1105                 goto unlock;
1106         }
1107
1108         WARN_ON((pgsize - 1) & PAGE_MASK);
1109 again:
1110         /*
1111          * vfio-iommu-type1 (v1) - User mappings were coalesced together to
1112          * avoid tracking individual mappings.  This means that the granularity
1113          * of the original mapping was lost and the user was allowed to attempt
1114          * to unmap any range.  Depending on the contiguousness of physical
1115          * memory and page sizes supported by the IOMMU, arbitrary unmaps may
1116          * or may not have worked.  We only guaranteed unmap granularity
1117          * matching the original mapping; even though it was untracked here,
1118          * the original mappings are reflected in IOMMU mappings.  This
1119          * resulted in a couple unusual behaviors.  First, if a range is not
1120          * able to be unmapped, ex. a set of 4k pages that was mapped as a
1121          * 2M hugepage into the IOMMU, the unmap ioctl returns success but with
1122          * a zero sized unmap.  Also, if an unmap request overlaps the first
1123          * address of a hugepage, the IOMMU will unmap the entire hugepage.
1124          * This also returns success and the returned unmap size reflects the
1125          * actual size unmapped.
1126          *
1127          * We attempt to maintain compatibility with this "v1" interface, but
1128          * we take control out of the hands of the IOMMU.  Therefore, an unmap
1129          * request offset from the beginning of the original mapping will
1130          * return success with zero sized unmap.  And an unmap request covering
1131          * the first iova of mapping will unmap the entire range.
1132          *
1133          * The v2 version of this interface intends to be more deterministic.
1134          * Unmap requests must fully cover previous mappings.  Multiple
1135          * mappings may still be unmaped by specifying large ranges, but there
1136          * must not be any previous mappings bisected by the range.  An error
1137          * will be returned if these conditions are not met.  The v2 interface
1138          * will only return success and a size of zero if there were no
1139          * mappings within the range.
1140          */
1141         if (iommu->v2) {
1142                 dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova, 1);
1143                 if (dma && dma->iova != unmap->iova) {
1144                         ret = -EINVAL;
1145                         goto unlock;
1146                 }
1147                 dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova + unmap->size - 1, 0);
1148                 if (dma && dma->iova + dma->size != unmap->iova + unmap->size) {
1149                         ret = -EINVAL;
1150                         goto unlock;
1151                 }
1152         }
1153
1154         while ((dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova, unmap->size))) {
1155                 if (!iommu->v2 && unmap->iova > dma->iova)
1156                         break;
1157                 /*
1158                  * Task with same address space who mapped this iova range is
1159                  * allowed to unmap the iova range.
1160                  */
1161                 if (dma->task->mm != current->mm)
1162                         break;
1163
1164                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)) {
1165                         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap nb_unmap;
1166
1167                         if (dma_last == dma) {
1168                                 BUG_ON(++retries > 10);
1169                         } else {
1170                                 dma_last = dma;
1171                                 retries = 0;
1172                         }
1173
1174                         nb_unmap.iova = dma->iova;
1175                         nb_unmap.size = dma->size;
1176
1177                         /*
1178                          * Notify anyone (mdev vendor drivers) to invalidate and
1179                          * unmap iovas within the range we're about to unmap.
1180                          * Vendor drivers MUST unpin pages in response to an
1181                          * invalidation.
1182                          */
1183                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1184                         blocking_notifier_call_chain(&iommu->notifier,
1185                                                     VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP,
1186                                                     &nb_unmap);
1187                         mutex_lock(&iommu->lock);
1188                         goto again;
1189                 }
1190
1191                 if (unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) {
1192                         ret = update_user_bitmap(bitmap->data, iommu, dma,
1193                                                  unmap->iova, pgsize);
1194                         if (ret)
1195                                 break;
1196                 }
1197
1198                 unmapped += dma->size;
1199                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
1200         }
1201
1202 unlock:
1203         mutex_unlock(&iommu->lock);
1204
1205         /* Report how much was unmapped */
1206         unmap->size = unmapped;
1207
1208         return ret;
1209 }
1210
1211 static int vfio_iommu_map(struct vfio_iommu *iommu, dma_addr_t iova,
1212                           unsigned long pfn, long npage, int prot)
1213 {
1214         struct vfio_domain *d;
1215         int ret;
1216
1217         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
1218                 ret = iommu_map(d->domain, iova, (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT,
1219                                 npage << PAGE_SHIFT, prot | d->prot);
1220                 if (ret)
1221                         goto unwind;
1222
1223                 cond_resched();
1224         }
1225
1226         return 0;
1227
1228 unwind:
1229         list_for_each_entry_continue_reverse(d, &iommu->domain_list, next) {
1230                 iommu_unmap(d->domain, iova, npage << PAGE_SHIFT);
1231                 cond_resched();
1232         }
1233
1234         return ret;
1235 }
1236
1237 static int vfio_pin_map_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
1238                             size_t map_size)
1239 {
1240         dma_addr_t iova = dma->iova;
1241         unsigned long vaddr = dma->vaddr;
1242         size_t size = map_size;
1243         long npage;
1244         unsigned long pfn, limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
1245         int ret = 0;
1246
1247         while (size) {
1248                 /* Pin a contiguous chunk of memory */
1249                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr + dma->size,
1250                                               size >> PAGE_SHIFT, &pfn, limit);
1251                 if (npage <= 0) {
1252                         WARN_ON(!npage);
1253                         ret = (int)npage;
1254                         break;
1255                 }
1256
1257                 /* Map it! */
1258                 ret = vfio_iommu_map(iommu, iova + dma->size, pfn, npage,
1259                                      dma->prot);
1260                 if (ret) {
1261                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova + dma->size, pfn,
1262                                                 npage, true);
1263                         break;
1264                 }
1265
1266                 size -= npage << PAGE_SHIFT;
1267                 dma->size += npage << PAGE_SHIFT;
1268         }
1269
1270         dma->iommu_mapped = true;
1271
1272         if (ret)
1273                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
1274
1275         return ret;
1276 }
1277
1278 /*
1279  * Check dma map request is within a valid iova range
1280  */
1281 static bool vfio_iommu_iova_dma_valid(struct vfio_iommu *iommu,
1282                                       dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1283 {
1284         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1285         struct vfio_iova *node;
1286
1287         list_for_each_entry(node, iova, list) {
1288                 if (start >= node->start && end <= node->end)
1289                         return true;
1290         }
1291
1292         /*
1293          * Check for list_empty() as well since a container with
1294          * a single mdev device will have an empty list.
1295          */
1296         return list_empty(iova);
1297 }
1298
1299 static int vfio_dma_do_map(struct vfio_iommu *iommu,
1300                            struct vfio_iommu_type1_dma_map *map)
1301 {
1302         dma_addr_t iova = map->iova;
1303         unsigned long vaddr = map->vaddr;
1304         size_t size = map->size;
1305         int ret = 0, prot = 0;
1306         size_t pgsize;
1307         struct vfio_dma *dma;
1308
1309         /* Verify that none of our __u64 fields overflow */
1310         if (map->size != size || map->vaddr != vaddr || map->iova != iova)
1311                 return -EINVAL;
1312
1313         /* READ/WRITE from device perspective */
1314         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE)
1315                 prot |= IOMMU_WRITE;
1316         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ)
1317                 prot |= IOMMU_READ;
1318
1319         mutex_lock(&iommu->lock);
1320
1321         pgsize = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
1322
1323         WARN_ON((pgsize - 1) & PAGE_MASK);
1324
1325         if (!prot || !size || (size | iova | vaddr) & (pgsize - 1)) {
1326                 ret = -EINVAL;
1327                 goto out_unlock;
1328         }
1329
1330         /* Don't allow IOVA or virtual address wrap */
1331         if (iova + size - 1 < iova || vaddr + size - 1 < vaddr) {
1332                 ret = -EINVAL;
1333                 goto out_unlock;
1334         }
1335
1336         if (vfio_find_dma(iommu, iova, size)) {
1337                 ret = -EEXIST;
1338                 goto out_unlock;
1339         }
1340
1341         if (!iommu->dma_avail) {
1342                 ret = -ENOSPC;
1343                 goto out_unlock;
1344         }
1345
1346         if (!vfio_iommu_iova_dma_valid(iommu, iova, iova + size - 1)) {
1347                 ret = -EINVAL;
1348                 goto out_unlock;
1349         }
1350
1351         dma = kzalloc(sizeof(*dma), GFP_KERNEL);
1352         if (!dma) {
1353                 ret = -ENOMEM;
1354                 goto out_unlock;
1355         }
1356
1357         iommu->dma_avail--;
1358         dma->iova = iova;
1359         dma->vaddr = vaddr;
1360         dma->prot = prot;
1361
1362         /*
1363          * We need to be able to both add to a task's locked memory and test
1364          * against the locked memory limit and we need to be able to do both
1365          * outside of this call path as pinning can be asynchronous via the
1366          * external interfaces for mdev devices.  RLIMIT_MEMLOCK requires a
1367          * task_struct and VM locked pages requires an mm_struct, however
1368          * holding an indefinite mm reference is not recommended, therefore we
1369          * only hold a reference to a task.  We could hold a reference to
1370          * current, however QEMU uses this call path through vCPU threads,
1371          * which can be killed resulting in a NULL mm and failure in the unmap
1372          * path when called via a different thread.  Avoid this problem by
1373          * using the group_leader as threads within the same group require
1374          * both CLONE_THREAD and CLONE_VM and will therefore use the same
1375          * mm_struct.
1376          *
1377          * Previously we also used the task for testing CAP_IPC_LOCK at the
1378          * time of pinning and accounting, however has_capability() makes use
1379          * of real_cred, a copy-on-write field, so we can't guarantee that it
1380          * matches group_leader, or in fact that it might not change by the
1381          * time it's evaluated.  If a process were to call MAP_DMA with
1382          * CAP_IPC_LOCK but later drop it, it doesn't make sense that they
1383          * possibly see different results for an iommu_mapped vfio_dma vs
1384          * externally mapped.  Therefore track CAP_IPC_LOCK in vfio_dma at the
1385          * time of calling MAP_DMA.
1386          */
1387         get_task_struct(current->group_leader);
1388         dma->task = current->group_leader;
1389         dma->lock_cap = capable(CAP_IPC_LOCK);
1390
1391         dma->pfn_list = RB_ROOT;
1392
1393         /* Insert zero-sized and grow as we map chunks of it */
1394         vfio_link_dma(iommu, dma);
1395
1396         /* Don't pin and map if container doesn't contain IOMMU capable domain*/
1397         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
1398                 dma->size = size;
1399         else
1400                 ret = vfio_pin_map_dma(iommu, dma, size);
1401
1402         if (!ret && iommu->dirty_page_tracking) {
1403                 ret = vfio_dma_bitmap_alloc(dma, pgsize);
1404                 if (ret)
1405                         vfio_remove_dma(iommu, dma);
1406         }
1407
1408 out_unlock:
1409         mutex_unlock(&iommu->lock);
1410         return ret;
1411 }
1412
1413 static int vfio_bus_type(struct device *dev, void *data)
1414 {
1415         struct bus_type **bus = data;
1416
1417         if (*bus && *bus != dev->bus)
1418                 return -EINVAL;
1419
1420         *bus = dev->bus;
1421
1422         return 0;
1423 }
1424
1425 static int vfio_iommu_replay(struct vfio_iommu *iommu,
1426                              struct vfio_domain *domain)
1427 {
1428         struct vfio_domain *d = NULL;
1429         struct rb_node *n;
1430         unsigned long limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
1431         int ret;
1432
1433         /* Arbitrarily pick the first domain in the list for lookups */
1434         if (!list_empty(&iommu->domain_list))
1435                 d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
1436                                      struct vfio_domain, next);
1437
1438         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1439
1440         for (; n; n = rb_next(n)) {
1441                 struct vfio_dma *dma;
1442                 dma_addr_t iova;
1443
1444                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1445                 iova = dma->iova;
1446
1447                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1448                         phys_addr_t phys;
1449                         size_t size;
1450
1451                         if (dma->iommu_mapped) {
1452                                 phys_addr_t p;
1453                                 dma_addr_t i;
1454
1455                                 if (WARN_ON(!d)) { /* mapped w/o a domain?! */
1456                                         ret = -EINVAL;
1457                                         goto unwind;
1458                                 }
1459
1460                                 phys = iommu_iova_to_phys(d->domain, iova);
1461
1462                                 if (WARN_ON(!phys)) {
1463                                         iova += PAGE_SIZE;
1464                                         continue;
1465                                 }
1466
1467                                 size = PAGE_SIZE;
1468                                 p = phys + size;
1469                                 i = iova + size;
1470                                 while (i < dma->iova + dma->size &&
1471                                        p == iommu_iova_to_phys(d->domain, i)) {
1472                                         size += PAGE_SIZE;
1473                                         p += PAGE_SIZE;
1474                                         i += PAGE_SIZE;
1475                                 }
1476                         } else {
1477                                 unsigned long pfn;
1478                                 unsigned long vaddr = dma->vaddr +
1479                                                      (iova - dma->iova);
1480                                 size_t n = dma->iova + dma->size - iova;
1481                                 long npage;
1482
1483                                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr,
1484                                                               n >> PAGE_SHIFT,
1485                                                               &pfn, limit);
1486                                 if (npage <= 0) {
1487                                         WARN_ON(!npage);
1488                                         ret = (int)npage;
1489                                         goto unwind;
1490                                 }
1491
1492                                 phys = pfn << PAGE_SHIFT;
1493                                 size = npage << PAGE_SHIFT;
1494                         }
1495
1496                         ret = iommu_map(domain->domain, iova, phys,
1497                                         size, dma->prot | domain->prot);
1498                         if (ret) {
1499                                 if (!dma->iommu_mapped)
1500                                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova,
1501                                                         phys >> PAGE_SHIFT,
1502                                                         size >> PAGE_SHIFT,
1503                                                         true);
1504                                 goto unwind;
1505                         }
1506
1507                         iova += size;
1508                 }
1509         }
1510
1511         /* All dmas are now mapped, defer to second tree walk for unwind */
1512         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
1513                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1514
1515                 dma->iommu_mapped = true;
1516         }
1517
1518         return 0;
1519
1520 unwind:
1521         for (; n; n = rb_prev(n)) {
1522                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1523                 dma_addr_t iova;
1524
1525                 if (dma->iommu_mapped) {
1526                         iommu_unmap(domain->domain, dma->iova, dma->size);
1527                         continue;
1528                 }
1529
1530                 iova = dma->iova;
1531                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1532                         phys_addr_t phys, p;
1533                         size_t size;
1534                         dma_addr_t i;
1535
1536                         phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
1537                         if (!phys) {
1538                                 iova += PAGE_SIZE;
1539                                 continue;
1540                         }
1541
1542                         size = PAGE_SIZE;
1543                         p = phys + size;
1544                         i = iova + size;
1545                         while (i < dma->iova + dma->size &&
1546                                p == iommu_iova_to_phys(domain->domain, i)) {
1547                                 size += PAGE_SIZE;
1548                                 p += PAGE_SIZE;
1549                                 i += PAGE_SIZE;
1550                         }
1551
1552                         iommu_unmap(domain->domain, iova, size);
1553                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova, phys >> PAGE_SHIFT,
1554                                                 size >> PAGE_SHIFT, true);
1555                 }
1556         }
1557
1558         return ret;
1559 }
1560
1561 /*
1562  * We change our unmap behavior slightly depending on whether the IOMMU
1563  * supports fine-grained superpages.  IOMMUs like AMD-Vi will use a superpage
1564  * for practically any contiguous power-of-two mapping we give it.  This means
1565  * we don't need to look for contiguous chunks ourselves to make unmapping
1566  * more efficient.  On IOMMUs with coarse-grained super pages, like Intel VT-d
1567  * with discrete 2M/1G/512G/1T superpages, identifying contiguous chunks
1568  * significantly boosts non-hugetlbfs mappings and doesn't seem to hurt when
1569  * hugetlbfs is in use.
1570  */
1571 static void vfio_test_domain_fgsp(struct vfio_domain *domain)
1572 {
1573         struct page *pages;
1574         int ret, order = get_order(PAGE_SIZE * 2);
1575
1576         pages = alloc_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, order);
1577         if (!pages)
1578                 return;
1579
1580         ret = iommu_map(domain->domain, 0, page_to_phys(pages), PAGE_SIZE * 2,
1581                         IOMMU_READ | IOMMU_WRITE | domain->prot);
1582         if (!ret) {
1583                 size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, 0, PAGE_SIZE);
1584
1585                 if (unmapped == PAGE_SIZE)
1586                         iommu_unmap(domain->domain, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
1587                 else
1588                         domain->fgsp = true;
1589         }
1590
1591         __free_pages(pages, order);
1592 }
1593
1594 static struct vfio_group *find_iommu_group(struct vfio_domain *domain,
1595                                            struct iommu_group *iommu_group)
1596 {
1597         struct vfio_group *g;
1598
1599         list_for_each_entry(g, &domain->group_list, next) {
1600                 if (g->iommu_group == iommu_group)
1601                         return g;
1602         }
1603
1604         return NULL;
1605 }
1606
1607 static struct vfio_group *vfio_iommu_find_iommu_group(struct vfio_iommu *iommu,
1608                                                struct iommu_group *iommu_group)
1609 {
1610         struct vfio_domain *domain;
1611         struct vfio_group *group = NULL;
1612
1613         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1614                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
1615                 if (group)
1616                         return group;
1617         }
1618
1619         if (iommu->external_domain)
1620                 group = find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group);
1621
1622         return group;
1623 }
1624
1625 static void update_pinned_page_dirty_scope(struct vfio_iommu *iommu)
1626 {
1627         struct vfio_domain *domain;
1628         struct vfio_group *group;
1629
1630         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1631                 list_for_each_entry(group, &domain->group_list, next) {
1632                         if (!group->pinned_page_dirty_scope) {
1633                                 iommu->pinned_page_dirty_scope = false;
1634                                 return;
1635                         }
1636                 }
1637         }
1638
1639         if (iommu->external_domain) {
1640                 domain = iommu->external_domain;
1641                 list_for_each_entry(group, &domain->group_list, next) {
1642                         if (!group->pinned_page_dirty_scope) {
1643                                 iommu->pinned_page_dirty_scope = false;
1644                                 return;
1645                         }
1646                 }
1647         }
1648
1649         iommu->pinned_page_dirty_scope = true;
1650 }
1651
1652 static bool vfio_iommu_has_sw_msi(struct list_head *group_resv_regions,
1653                                   phys_addr_t *base)
1654 {
1655         struct iommu_resv_region *region;
1656         bool ret = false;
1657
1658         list_for_each_entry(region, group_resv_regions, list) {
1659                 /*
1660                  * The presence of any 'real' MSI regions should take
1661                  * precedence over the software-managed one if the
1662                  * IOMMU driver happens to advertise both types.
1663                  */
1664                 if (region->type == IOMMU_RESV_MSI) {
1665                         ret = false;
1666                         break;
1667                 }
1668
1669                 if (region->type == IOMMU_RESV_SW_MSI) {
1670                         *base = region->start;
1671                         ret = true;
1672                 }
1673         }
1674
1675         return ret;
1676 }
1677
1678 static struct device *vfio_mdev_get_iommu_device(struct device *dev)
1679 {
1680         struct device *(*fn)(struct device *dev);
1681         struct device *iommu_device;
1682
1683         fn = symbol_get(mdev_get_iommu_device);
1684         if (fn) {
1685                 iommu_device = fn(dev);
1686                 symbol_put(mdev_get_iommu_device);
1687
1688                 return iommu_device;
1689         }
1690
1691         return NULL;
1692 }
1693
1694 static int vfio_mdev_attach_domain(struct device *dev, void *data)
1695 {
1696         struct iommu_domain *domain = data;
1697         struct device *iommu_device;
1698
1699         iommu_device = vfio_mdev_get_iommu_device(dev);
1700         if (iommu_device) {
1701                 if (iommu_dev_feature_enabled(iommu_device, IOMMU_DEV_FEAT_AUX))
1702                         return iommu_aux_attach_device(domain, iommu_device);
1703                 else
1704                         return iommu_attach_device(domain, iommu_device);
1705         }
1706
1707         return -EINVAL;
1708 }
1709
1710 static int vfio_mdev_detach_domain(struct device *dev, void *data)
1711 {
1712         struct iommu_domain *domain = data;
1713         struct device *iommu_device;
1714
1715         iommu_device = vfio_mdev_get_iommu_device(dev);
1716         if (iommu_device) {
1717                 if (iommu_dev_feature_enabled(iommu_device, IOMMU_DEV_FEAT_AUX))
1718                         iommu_aux_detach_device(domain, iommu_device);
1719                 else
1720                         iommu_detach_device(domain, iommu_device);
1721         }
1722
1723         return 0;
1724 }
1725
1726 static int vfio_iommu_attach_group(struct vfio_domain *domain,
1727                                    struct vfio_group *group)
1728 {
1729         if (group->mdev_group)
1730                 return iommu_group_for_each_dev(group->iommu_group,
1731                                                 domain->domain,
1732                                                 vfio_mdev_attach_domain);
1733         else
1734                 return iommu_attach_group(domain->domain, group->iommu_group);
1735 }
1736
1737 static void vfio_iommu_detach_group(struct vfio_domain *domain,
1738                                     struct vfio_group *group)
1739 {
1740         if (group->mdev_group)
1741                 iommu_group_for_each_dev(group->iommu_group, domain->domain,
1742                                          vfio_mdev_detach_domain);
1743         else
1744                 iommu_detach_group(domain->domain, group->iommu_group);
1745 }
1746
1747 static bool vfio_bus_is_mdev(struct bus_type *bus)
1748 {
1749         struct bus_type *mdev_bus;
1750         bool ret = false;
1751
1752         mdev_bus = symbol_get(mdev_bus_type);
1753         if (mdev_bus) {
1754                 ret = (bus == mdev_bus);
1755                 symbol_put(mdev_bus_type);
1756         }
1757
1758         return ret;
1759 }
1760
1761 static int vfio_mdev_iommu_device(struct device *dev, void *data)
1762 {
1763         struct device **old = data, *new;
1764
1765         new = vfio_mdev_get_iommu_device(dev);
1766         if (!new || (*old && *old != new))
1767                 return -EINVAL;
1768
1769         *old = new;
1770
1771         return 0;
1772 }
1773
1774 /*
1775  * This is a helper function to insert an address range to iova list.
1776  * The list is initially created with a single entry corresponding to
1777  * the IOMMU domain geometry to which the device group is attached.
1778  * The list aperture gets modified when a new domain is added to the
1779  * container if the new aperture doesn't conflict with the current one
1780  * or with any existing dma mappings. The list is also modified to
1781  * exclude any reserved regions associated with the device group.
1782  */
1783 static int vfio_iommu_iova_insert(struct list_head *head,
1784                                   dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1785 {
1786         struct vfio_iova *region;
1787
1788         region = kmalloc(sizeof(*region), GFP_KERNEL);
1789         if (!region)
1790                 return -ENOMEM;
1791
1792         INIT_LIST_HEAD(&region->list);
1793         region->start = start;
1794         region->end = end;
1795
1796         list_add_tail(&region->list, head);
1797         return 0;
1798 }
1799
1800 /*
1801  * Check the new iommu aperture conflicts with existing aper or with any
1802  * existing dma mappings.
1803  */
1804 static bool vfio_iommu_aper_conflict(struct vfio_iommu *iommu,
1805                                      dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1806 {
1807         struct vfio_iova *first, *last;
1808         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1809
1810         if (list_empty(iova))
1811                 return false;
1812
1813         /* Disjoint sets, return conflict */
1814         first = list_first_entry(iova, struct vfio_iova, list);
1815         last = list_last_entry(iova, struct vfio_iova, list);
1816         if (start > last->end || end < first->start)
1817                 return true;
1818
1819         /* Check for any existing dma mappings below the new start */
1820         if (start > first->start) {
1821                 if (vfio_find_dma(iommu, first->start, start - first->start))
1822                         return true;
1823         }
1824
1825         /* Check for any existing dma mappings beyond the new end */
1826         if (end < last->end) {
1827                 if (vfio_find_dma(iommu, end + 1, last->end - end))
1828                         return true;
1829         }
1830
1831         return false;
1832 }
1833
1834 /*
1835  * Resize iommu iova aperture window. This is called only if the new
1836  * aperture has no conflict with existing aperture and dma mappings.
1837  */
1838 static int vfio_iommu_aper_resize(struct list_head *iova,
1839                                   dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1840 {
1841         struct vfio_iova *node, *next;
1842
1843         if (list_empty(iova))
1844                 return vfio_iommu_iova_insert(iova, start, end);
1845
1846         /* Adjust iova list start */
1847         list_for_each_entry_safe(node, next, iova, list) {
1848                 if (start < node->start)
1849                         break;
1850                 if (start >= node->start && start < node->end) {
1851                         node->start = start;
1852                         break;
1853                 }
1854                 /* Delete nodes before new start */
1855                 list_del(&node->list);
1856                 kfree(node);
1857         }
1858
1859         /* Adjust iova list end */
1860         list_for_each_entry_safe(node, next, iova, list) {
1861                 if (end > node->end)
1862                         continue;
1863                 if (end > node->start && end <= node->end) {
1864                         node->end = end;
1865                         continue;
1866                 }
1867                 /* Delete nodes after new end */
1868                 list_del(&node->list);
1869                 kfree(node);
1870         }
1871
1872         return 0;
1873 }
1874
1875 /*
1876  * Check reserved region conflicts with existing dma mappings
1877  */
1878 static bool vfio_iommu_resv_conflict(struct vfio_iommu *iommu,
1879                                      struct list_head *resv_regions)
1880 {
1881         struct iommu_resv_region *region;
1882
1883         /* Check for conflict with existing dma mappings */
1884         list_for_each_entry(region, resv_regions, list) {
1885                 if (region->type == IOMMU_RESV_DIRECT_RELAXABLE)
1886                         continue;
1887
1888                 if (vfio_find_dma(iommu, region->start, region->length))
1889                         return true;
1890         }
1891
1892         return false;
1893 }
1894
1895 /*
1896  * Check iova region overlap with  reserved regions and
1897  * exclude them from the iommu iova range
1898  */
1899 static int vfio_iommu_resv_exclude(struct list_head *iova,
1900                                    struct list_head *resv_regions)
1901 {
1902         struct iommu_resv_region *resv;
1903         struct vfio_iova *n, *next;
1904
1905         list_for_each_entry(resv, resv_regions, list) {
1906                 phys_addr_t start, end;
1907
1908                 if (resv->type == IOMMU_RESV_DIRECT_RELAXABLE)
1909                         continue;
1910
1911                 start = resv->start;
1912                 end = resv->start + resv->length - 1;
1913
1914                 list_for_each_entry_safe(n, next, iova, list) {
1915                         int ret = 0;
1916
1917                         /* No overlap */
1918                         if (start > n->end || end < n->start)
1919                                 continue;
1920                         /*
1921                          * Insert a new node if current node overlaps with the
1922                          * reserve region to exlude that from valid iova range.
1923                          * Note that, new node is inserted before the current
1924                          * node and finally the current node is deleted keeping
1925                          * the list updated and sorted.
1926                          */
1927                         if (start > n->start)
1928                                 ret = vfio_iommu_iova_insert(&n->list, n->start,
1929                                                              start - 1);
1930                         if (!ret && end < n->end)
1931                                 ret = vfio_iommu_iova_insert(&n->list, end + 1,
1932                                                              n->end);
1933                         if (ret)
1934                                 return ret;
1935
1936                         list_del(&n->list);
1937                         kfree(n);
1938                 }
1939         }
1940
1941         if (list_empty(iova))
1942                 return -EINVAL;
1943
1944         return 0;
1945 }
1946
1947 static void vfio_iommu_resv_free(struct list_head *resv_regions)
1948 {
1949         struct iommu_resv_region *n, *next;
1950
1951         list_for_each_entry_safe(n, next, resv_regions, list) {
1952                 list_del(&n->list);
1953                 kfree(n);
1954         }
1955 }
1956
1957 static void vfio_iommu_iova_free(struct list_head *iova)
1958 {
1959         struct vfio_iova *n, *next;
1960
1961         list_for_each_entry_safe(n, next, iova, list) {
1962                 list_del(&n->list);
1963                 kfree(n);
1964         }
1965 }
1966
1967 static int vfio_iommu_iova_get_copy(struct vfio_iommu *iommu,
1968                                     struct list_head *iova_copy)
1969 {
1970         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1971         struct vfio_iova *n;
1972         int ret;
1973
1974         list_for_each_entry(n, iova, list) {
1975                 ret = vfio_iommu_iova_insert(iova_copy, n->start, n->end);
1976                 if (ret)
1977                         goto out_free;
1978         }
1979
1980         return 0;
1981
1982 out_free:
1983         vfio_iommu_iova_free(iova_copy);
1984         return ret;
1985 }
1986
1987 static void vfio_iommu_iova_insert_copy(struct vfio_iommu *iommu,
1988                                         struct list_head *iova_copy)
1989 {
1990         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1991
1992         vfio_iommu_iova_free(iova);
1993
1994         list_splice_tail(iova_copy, iova);
1995 }
1996 static int vfio_iommu_type1_attach_group(void *iommu_data,
1997                                          struct iommu_group *iommu_group)
1998 {
1999         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2000         struct vfio_group *group;
2001         struct vfio_domain *domain, *d;
2002         struct bus_type *bus = NULL;
2003         int ret;
2004         bool resv_msi, msi_remap;
2005         phys_addr_t resv_msi_base = 0;
2006         struct iommu_domain_geometry geo;
2007         LIST_HEAD(iova_copy);
2008         LIST_HEAD(group_resv_regions);
2009
2010         mutex_lock(&iommu->lock);
2011
2012         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
2013                 if (find_iommu_group(d, iommu_group)) {
2014                         mutex_unlock(&iommu->lock);
2015                         return -EINVAL;
2016                 }
2017         }
2018
2019         if (iommu->external_domain) {
2020                 if (find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group)) {
2021                         mutex_unlock(&iommu->lock);
2022                         return -EINVAL;
2023                 }
2024         }
2025
2026         group = kzalloc(sizeof(*group), GFP_KERNEL);
2027         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
2028         if (!group || !domain) {
2029                 ret = -ENOMEM;
2030                 goto out_free;
2031         }
2032
2033         group->iommu_group = iommu_group;
2034
2035         /* Determine bus_type in order to allocate a domain */
2036         ret = iommu_group_for_each_dev(iommu_group, &bus, vfio_bus_type);
2037         if (ret)
2038                 goto out_free;
2039
2040         if (vfio_bus_is_mdev(bus)) {
2041                 struct device *iommu_device = NULL;
2042
2043                 group->mdev_group = true;
2044
2045                 /* Determine the isolation type */
2046                 ret = iommu_group_for_each_dev(iommu_group, &iommu_device,
2047                                                vfio_mdev_iommu_device);
2048                 if (ret || !iommu_device) {
2049                         if (!iommu->external_domain) {
2050                                 INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
2051                                 iommu->external_domain = domain;
2052                                 vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2053                         } else {
2054                                 kfree(domain);
2055                         }
2056
2057                         list_add(&group->next,
2058                                  &iommu->external_domain->group_list);
2059                         /*
2060                          * Non-iommu backed group cannot dirty memory directly,
2061                          * it can only use interfaces that provide dirty
2062                          * tracking.
2063                          * The iommu scope can only be promoted with the
2064                          * addition of a dirty tracking group.
2065                          */
2066                         group->pinned_page_dirty_scope = true;
2067                         if (!iommu->pinned_page_dirty_scope)
2068                                 update_pinned_page_dirty_scope(iommu);
2069                         mutex_unlock(&iommu->lock);
2070
2071                         return 0;
2072                 }
2073
2074                 bus = iommu_device->bus;
2075         }
2076
2077         domain->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2078         if (!domain->domain) {
2079                 ret = -EIO;
2080                 goto out_free;
2081         }
2082
2083         if (iommu->nesting) {
2084                 int attr = 1;
2085
2086                 ret = iommu_domain_set_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_NESTING,
2087                                             &attr);
2088                 if (ret)
2089                         goto out_domain;
2090         }
2091
2092         ret = vfio_iommu_attach_group(domain, group);
2093         if (ret)
2094                 goto out_domain;
2095
2096         /* Get aperture info */
2097         iommu_domain_get_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_GEOMETRY, &geo);
2098
2099         if (vfio_iommu_aper_conflict(iommu, geo.aperture_start,
2100                                      geo.aperture_end)) {
2101                 ret = -EINVAL;
2102                 goto out_detach;
2103         }
2104
2105         ret = iommu_get_group_resv_regions(iommu_group, &group_resv_regions);
2106         if (ret)
2107                 goto out_detach;
2108
2109         if (vfio_iommu_resv_conflict(iommu, &group_resv_regions)) {
2110                 ret = -EINVAL;
2111                 goto out_detach;
2112         }
2113
2114         /*
2115          * We don't want to work on the original iova list as the list
2116          * gets modified and in case of failure we have to retain the
2117          * original list. Get a copy here.
2118          */
2119         ret = vfio_iommu_iova_get_copy(iommu, &iova_copy);
2120         if (ret)
2121                 goto out_detach;
2122
2123         ret = vfio_iommu_aper_resize(&iova_copy, geo.aperture_start,
2124                                      geo.aperture_end);
2125         if (ret)
2126                 goto out_detach;
2127
2128         ret = vfio_iommu_resv_exclude(&iova_copy, &group_resv_regions);
2129         if (ret)
2130                 goto out_detach;
2131
2132         resv_msi = vfio_iommu_has_sw_msi(&group_resv_regions, &resv_msi_base);
2133
2134         INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
2135         list_add(&group->next, &domain->group_list);
2136
2137         msi_remap = irq_domain_check_msi_remap() ||
2138                     iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_INTR_REMAP);
2139
2140         if (!allow_unsafe_interrupts && !msi_remap) {
2141                 pr_warn("%s: No interrupt remapping support.  Use the module param \"allow_unsafe_interrupts\" to enable VFIO IOMMU support on this platform\n",
2142                        __func__);
2143                 ret = -EPERM;
2144                 goto out_detach;
2145         }
2146
2147         if (iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY))
2148                 domain->prot |= IOMMU_CACHE;
2149
2150         /*
2151          * Try to match an existing compatible domain.  We don't want to
2152          * preclude an IOMMU driver supporting multiple bus_types and being
2153          * able to include different bus_types in the same IOMMU domain, so
2154          * we test whether the domains use the same iommu_ops rather than
2155          * testing if they're on the same bus_type.
2156          */
2157         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
2158                 if (d->domain->ops == domain->domain->ops &&
2159                     d->prot == domain->prot) {
2160                         vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2161                         if (!vfio_iommu_attach_group(d, group)) {
2162                                 list_add(&group->next, &d->group_list);
2163                                 iommu_domain_free(domain->domain);
2164                                 kfree(domain);
2165                                 goto done;
2166                         }
2167
2168                         ret = vfio_iommu_attach_group(domain, group);
2169                         if (ret)
2170                                 goto out_domain;
2171                 }
2172         }
2173
2174         vfio_test_domain_fgsp(domain);
2175
2176         /* replay mappings on new domains */
2177         ret = vfio_iommu_replay(iommu, domain);
2178         if (ret)
2179                 goto out_detach;
2180
2181         if (resv_msi) {
2182                 ret = iommu_get_msi_cookie(domain->domain, resv_msi_base);
2183                 if (ret && ret != -ENODEV)
2184                         goto out_detach;
2185         }
2186
2187         list_add(&domain->next, &iommu->domain_list);
2188         vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2189 done:
2190         /* Delete the old one and insert new iova list */
2191         vfio_iommu_iova_insert_copy(iommu, &iova_copy);
2192
2193         /*
2194          * An iommu backed group can dirty memory directly and therefore
2195          * demotes the iommu scope until it declares itself dirty tracking
2196          * capable via the page pinning interface.
2197          */
2198         iommu->pinned_page_dirty_scope = false;
2199         mutex_unlock(&iommu->lock);
2200         vfio_iommu_resv_free(&group_resv_regions);
2201
2202         return 0;
2203
2204 out_detach:
2205         vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2206 out_domain:
2207         iommu_domain_free(domain->domain);
2208         vfio_iommu_iova_free(&iova_copy);
2209         vfio_iommu_resv_free(&group_resv_regions);
2210 out_free:
2211         kfree(domain);
2212         kfree(group);
2213         mutex_unlock(&iommu->lock);
2214         return ret;
2215 }
2216
2217 static void vfio_iommu_unmap_unpin_all(struct vfio_iommu *iommu)
2218 {
2219         struct rb_node *node;
2220
2221         while ((node = rb_first(&iommu->dma_list)))
2222                 vfio_remove_dma(iommu, rb_entry(node, struct vfio_dma, node));
2223 }
2224
2225 static void vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(struct vfio_iommu *iommu)
2226 {
2227         struct rb_node *n, *p;
2228
2229         n = rb_first(&iommu->dma_list);
2230         for (; n; n = rb_next(n)) {
2231                 struct vfio_dma *dma;
2232                 long locked = 0, unlocked = 0;
2233
2234                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
2235                 unlocked += vfio_unmap_unpin(iommu, dma, false);
2236                 p = rb_first(&dma->pfn_list);
2237                 for (; p; p = rb_next(p)) {
2238                         struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn,
2239                                                          node);
2240
2241                         if (!is_invalid_reserved_pfn(vpfn->pfn))
2242                                 locked++;
2243                 }
2244                 vfio_lock_acct(dma, locked - unlocked, true);
2245         }
2246 }
2247
2248 static void vfio_sanity_check_pfn_list(struct vfio_iommu *iommu)
2249 {
2250         struct rb_node *n;
2251
2252         n = rb_first(&iommu->dma_list);
2253         for (; n; n = rb_next(n)) {
2254                 struct vfio_dma *dma;
2255
2256                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
2257
2258                 if (WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)))
2259                         break;
2260         }
2261         /* mdev vendor driver must unregister notifier */
2262         WARN_ON(iommu->notifier.head);
2263 }
2264
2265 /*
2266  * Called when a domain is removed in detach. It is possible that
2267  * the removed domain decided the iova aperture window. Modify the
2268  * iova aperture with the smallest window among existing domains.
2269  */
2270 static void vfio_iommu_aper_expand(struct vfio_iommu *iommu,
2271                                    struct list_head *iova_copy)
2272 {
2273         struct vfio_domain *domain;
2274         struct iommu_domain_geometry geo;
2275         struct vfio_iova *node;
2276         dma_addr_t start = 0;
2277         dma_addr_t end = (dma_addr_t)~0;
2278
2279         if (list_empty(iova_copy))
2280                 return;
2281
2282         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2283                 iommu_domain_get_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_GEOMETRY,
2284                                       &geo);
2285                 if (geo.aperture_start > start)
2286                         start = geo.aperture_start;
2287                 if (geo.aperture_end < end)
2288                         end = geo.aperture_end;
2289         }
2290
2291         /* Modify aperture limits. The new aper is either same or bigger */
2292         node = list_first_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2293         node->start = start;
2294         node = list_last_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2295         node->end = end;
2296 }
2297
2298 /*
2299  * Called when a group is detached. The reserved regions for that
2300  * group can be part of valid iova now. But since reserved regions
2301  * may be duplicated among groups, populate the iova valid regions
2302  * list again.
2303  */
2304 static int vfio_iommu_resv_refresh(struct vfio_iommu *iommu,
2305                                    struct list_head *iova_copy)
2306 {
2307         struct vfio_domain *d;
2308         struct vfio_group *g;
2309         struct vfio_iova *node;
2310         dma_addr_t start, end;
2311         LIST_HEAD(resv_regions);
2312         int ret;
2313
2314         if (list_empty(iova_copy))
2315                 return -EINVAL;
2316
2317         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
2318                 list_for_each_entry(g, &d->group_list, next) {
2319                         ret = iommu_get_group_resv_regions(g->iommu_group,
2320                                                            &resv_regions);
2321                         if (ret)
2322                                 goto done;
2323                 }
2324         }
2325
2326         node = list_first_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2327         start = node->start;
2328         node = list_last_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2329         end = node->end;
2330
2331         /* purge the iova list and create new one */
2332         vfio_iommu_iova_free(iova_copy);
2333
2334         ret = vfio_iommu_aper_resize(iova_copy, start, end);
2335         if (ret)
2336                 goto done;
2337
2338         /* Exclude current reserved regions from iova ranges */
2339         ret = vfio_iommu_resv_exclude(iova_copy, &resv_regions);
2340 done:
2341         vfio_iommu_resv_free(&resv_regions);
2342         return ret;
2343 }
2344
2345 static void vfio_iommu_type1_detach_group(void *iommu_data,
2346                                           struct iommu_group *iommu_group)
2347 {
2348         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2349         struct vfio_domain *domain;
2350         struct vfio_group *group;
2351         bool update_dirty_scope = false;
2352         LIST_HEAD(iova_copy);
2353
2354         mutex_lock(&iommu->lock);
2355
2356         if (iommu->external_domain) {
2357                 group = find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group);
2358                 if (group) {
2359                         update_dirty_scope = !group->pinned_page_dirty_scope;
2360                         list_del(&group->next);
2361                         kfree(group);
2362
2363                         if (list_empty(&iommu->external_domain->group_list)) {
2364                                 vfio_sanity_check_pfn_list(iommu);
2365
2366                                 if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
2367                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2368
2369                                 kfree(iommu->external_domain);
2370                                 iommu->external_domain = NULL;
2371                         }
2372                         goto detach_group_done;
2373                 }
2374         }
2375
2376         /*
2377          * Get a copy of iova list. This will be used to update
2378          * and to replace the current one later. Please note that
2379          * we will leave the original list as it is if update fails.
2380          */
2381         vfio_iommu_iova_get_copy(iommu, &iova_copy);
2382
2383         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2384                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
2385                 if (!group)
2386                         continue;
2387
2388                 vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2389                 update_dirty_scope = !group->pinned_page_dirty_scope;
2390                 list_del(&group->next);
2391                 kfree(group);
2392                 /*
2393                  * Group ownership provides privilege, if the group list is
2394                  * empty, the domain goes away. If it's the last domain with
2395                  * iommu and external domain doesn't exist, then all the
2396                  * mappings go away too. If it's the last domain with iommu and
2397                  * external domain exist, update accounting
2398                  */
2399                 if (list_empty(&domain->group_list)) {
2400                         if (list_is_singular(&iommu->domain_list)) {
2401                                 if (!iommu->external_domain)
2402                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2403                                 else
2404                                         vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(iommu);
2405                         }
2406                         iommu_domain_free(domain->domain);
2407                         list_del(&domain->next);
2408                         kfree(domain);
2409                         vfio_iommu_aper_expand(iommu, &iova_copy);
2410                         vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2411                 }
2412                 break;
2413         }
2414
2415         if (!vfio_iommu_resv_refresh(iommu, &iova_copy))
2416                 vfio_iommu_iova_insert_copy(iommu, &iova_copy);
2417         else
2418                 vfio_iommu_iova_free(&iova_copy);
2419
2420 detach_group_done:
2421         /*
2422          * Removal of a group without dirty tracking may allow the iommu scope
2423          * to be promoted.
2424          */
2425         if (update_dirty_scope)
2426                 update_pinned_page_dirty_scope(iommu);
2427         mutex_unlock(&iommu->lock);
2428 }
2429
2430 static void *vfio_iommu_type1_open(unsigned long arg)
2431 {
2432         struct vfio_iommu *iommu;
2433
2434         iommu = kzalloc(sizeof(*iommu), GFP_KERNEL);
2435         if (!iommu)
2436                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2437
2438         switch (arg) {
2439         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
2440                 break;
2441         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
2442                 iommu->nesting = true;
2443                 fallthrough;
2444         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
2445                 iommu->v2 = true;
2446                 break;
2447         default:
2448                 kfree(iommu);
2449                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2450         }
2451
2452         INIT_LIST_HEAD(&iommu->domain_list);
2453         INIT_LIST_HEAD(&iommu->iova_list);
2454         iommu->dma_list = RB_ROOT;
2455         iommu->dma_avail = dma_entry_limit;
2456         mutex_init(&iommu->lock);
2457         BLOCKING_INIT_NOTIFIER_HEAD(&iommu->notifier);
2458
2459         return iommu;
2460 }
2461
2462 static void vfio_release_domain(struct vfio_domain *domain, bool external)
2463 {
2464         struct vfio_group *group, *group_tmp;
2465
2466         list_for_each_entry_safe(group, group_tmp,
2467                                  &domain->group_list, next) {
2468                 if (!external)
2469                         vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2470                 list_del(&group->next);
2471                 kfree(group);
2472         }
2473
2474         if (!external)
2475                 iommu_domain_free(domain->domain);
2476 }
2477
2478 static void vfio_iommu_type1_release(void *iommu_data)
2479 {
2480         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2481         struct vfio_domain *domain, *domain_tmp;
2482
2483         if (iommu->external_domain) {
2484                 vfio_release_domain(iommu->external_domain, true);
2485                 vfio_sanity_check_pfn_list(iommu);
2486                 kfree(iommu->external_domain);
2487         }
2488
2489         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2490
2491         list_for_each_entry_safe(domain, domain_tmp,
2492                                  &iommu->domain_list, next) {
2493                 vfio_release_domain(domain, false);
2494                 list_del(&domain->next);
2495                 kfree(domain);
2496         }
2497
2498         vfio_iommu_iova_free(&iommu->iova_list);
2499
2500         kfree(iommu);
2501 }
2502
2503 static int vfio_domains_have_iommu_cache(struct vfio_iommu *iommu)
2504 {
2505         struct vfio_domain *domain;
2506         int ret = 1;
2507
2508         mutex_lock(&iommu->lock);
2509         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2510                 if (!(domain->prot & IOMMU_CACHE)) {
2511                         ret = 0;
2512                         break;
2513                 }
2514         }
2515         mutex_unlock(&iommu->lock);
2516
2517         return ret;
2518 }
2519
2520 static int vfio_iommu_type1_check_extension(struct vfio_iommu *iommu,
2521                                             unsigned long arg)
2522 {
2523         switch (arg) {
2524         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
2525         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
2526         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
2527                 return 1;
2528         case VFIO_DMA_CC_IOMMU:
2529                 if (!iommu)
2530                         return 0;
2531                 return vfio_domains_have_iommu_cache(iommu);
2532         default:
2533                 return 0;
2534         }
2535 }
2536
2537 static int vfio_iommu_iova_add_cap(struct vfio_info_cap *caps,
2538                  struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *cap_iovas,
2539                  size_t size)
2540 {
2541         struct vfio_info_cap_header *header;
2542         struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *iova_cap;
2543
2544         header = vfio_info_cap_add(caps, size,
2545                                    VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_CAP_IOVA_RANGE, 1);
2546         if (IS_ERR(header))
2547                 return PTR_ERR(header);
2548
2549         iova_cap = container_of(header,
2550                                 struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range,
2551                                 header);
2552         iova_cap->nr_iovas = cap_iovas->nr_iovas;
2553         memcpy(iova_cap->iova_ranges, cap_iovas->iova_ranges,
2554                cap_iovas->nr_iovas * sizeof(*cap_iovas->iova_ranges));
2555         return 0;
2556 }
2557
2558 static int vfio_iommu_iova_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2559                                       struct vfio_info_cap *caps)
2560 {
2561         struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *cap_iovas;
2562         struct vfio_iova *iova;
2563         size_t size;
2564         int iovas = 0, i = 0, ret;
2565
2566         list_for_each_entry(iova, &iommu->iova_list, list)
2567                 iovas++;
2568
2569         if (!iovas) {
2570                 /*
2571                  * Return 0 as a container with a single mdev device
2572                  * will have an empty list
2573                  */
2574                 return 0;
2575         }
2576
2577         size = sizeof(*cap_iovas) + (iovas * sizeof(*cap_iovas->iova_ranges));
2578
2579         cap_iovas = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
2580         if (!cap_iovas)
2581                 return -ENOMEM;
2582
2583         cap_iovas->nr_iovas = iovas;
2584
2585         list_for_each_entry(iova, &iommu->iova_list, list) {
2586                 cap_iovas->iova_ranges[i].start = iova->start;
2587                 cap_iovas->iova_ranges[i].end = iova->end;
2588                 i++;
2589         }
2590
2591         ret = vfio_iommu_iova_add_cap(caps, cap_iovas, size);
2592
2593         kfree(cap_iovas);
2594         return ret;
2595 }
2596
2597 static int vfio_iommu_migration_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2598                                            struct vfio_info_cap *caps)
2599 {
2600         struct vfio_iommu_type1_info_cap_migration cap_mig;
2601
2602         cap_mig.header.id = VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_CAP_MIGRATION;
2603         cap_mig.header.version = 1;
2604
2605         cap_mig.flags = 0;
2606         /* support minimum pgsize */
2607         cap_mig.pgsize_bitmap = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2608         cap_mig.max_dirty_bitmap_size = DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX;
2609
2610         return vfio_info_add_capability(caps, &cap_mig.header, sizeof(cap_mig));
2611 }
2612
2613 static int vfio_iommu_dma_avail_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2614                                            struct vfio_info_cap *caps)
2615 {
2616         struct vfio_iommu_type1_info_dma_avail cap_dma_avail;
2617
2618         cap_dma_avail.header.id = VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_DMA_AVAIL;
2619         cap_dma_avail.header.version = 1;
2620
2621         cap_dma_avail.avail = iommu->dma_avail;
2622
2623         return vfio_info_add_capability(caps, &cap_dma_avail.header,
2624                                         sizeof(cap_dma_avail));
2625 }
2626
2627 static int vfio_iommu_type1_get_info(struct vfio_iommu *iommu,
2628                                      unsigned long arg)
2629 {
2630         struct vfio_iommu_type1_info info;
2631         unsigned long minsz;
2632         struct vfio_info_cap caps = { .buf = NULL, .size = 0 };
2633         unsigned long capsz;
2634         int ret;
2635
2636         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, iova_pgsizes);
2637
2638         /* For backward compatibility, cannot require this */
2639         capsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, cap_offset);
2640
2641         if (copy_from_user(&info, (void __user *)arg, minsz))
2642                 return -EFAULT;
2643
2644         if (info.argsz < minsz)
2645                 return -EINVAL;
2646
2647         if (info.argsz >= capsz) {
2648                 minsz = capsz;
2649                 info.cap_offset = 0; /* output, no-recopy necessary */
2650         }
2651
2652         mutex_lock(&iommu->lock);
2653         info.flags = VFIO_IOMMU_INFO_PGSIZES;
2654
2655         info.iova_pgsizes = iommu->pgsize_bitmap;
2656
2657         ret = vfio_iommu_migration_build_caps(iommu, &caps);
2658
2659         if (!ret)
2660                 ret = vfio_iommu_dma_avail_build_caps(iommu, &caps);
2661
2662         if (!ret)
2663                 ret = vfio_iommu_iova_build_caps(iommu, &caps);
2664
2665         mutex_unlock(&iommu->lock);
2666
2667         if (ret)
2668                 return ret;
2669
2670         if (caps.size) {
2671                 info.flags |= VFIO_IOMMU_INFO_CAPS;
2672
2673                 if (info.argsz < sizeof(info) + caps.size) {
2674                         info.argsz = sizeof(info) + caps.size;
2675                 } else {
2676                         vfio_info_cap_shift(&caps, sizeof(info));
2677                         if (copy_to_user((void __user *)arg +
2678                                         sizeof(info), caps.buf,
2679                                         caps.size)) {
2680                                 kfree(caps.buf);
2681                                 return -EFAULT;
2682                         }
2683                         info.cap_offset = sizeof(info);
2684                 }
2685
2686                 kfree(caps.buf);
2687         }
2688
2689         return copy_to_user((void __user *)arg, &info, minsz) ?
2690                         -EFAULT : 0;
2691 }
2692
2693 static int vfio_iommu_type1_map_dma(struct vfio_iommu *iommu,
2694                                     unsigned long arg)
2695 {
2696         struct vfio_iommu_type1_dma_map map;
2697         unsigned long minsz;
2698         uint32_t mask = VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ | VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE;
2699
2700         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_map, size);
2701
2702         if (copy_from_user(&map, (void __user *)arg, minsz))
2703                 return -EFAULT;
2704
2705         if (map.argsz < minsz || map.flags & ~mask)
2706                 return -EINVAL;
2707
2708         return vfio_dma_do_map(iommu, &map);
2709 }
2710
2711 static int vfio_iommu_type1_unmap_dma(struct vfio_iommu *iommu,
2712                                       unsigned long arg)
2713 {
2714         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap unmap;
2715         struct vfio_bitmap bitmap = { 0 };
2716         unsigned long minsz;
2717         int ret;
2718
2719         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_unmap, size);
2720
2721         if (copy_from_user(&unmap, (void __user *)arg, minsz))
2722                 return -EFAULT;
2723
2724         if (unmap.argsz < minsz ||
2725             unmap.flags & ~VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP)
2726                 return -EINVAL;
2727
2728         if (unmap.flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) {
2729                 unsigned long pgshift;
2730
2731                 if (unmap.argsz < (minsz + sizeof(bitmap)))
2732                         return -EINVAL;
2733
2734                 if (copy_from_user(&bitmap,
2735                                    (void __user *)(arg + minsz),
2736                                    sizeof(bitmap)))
2737                         return -EFAULT;
2738
2739                 if (!access_ok((void __user *)bitmap.data, bitmap.size))
2740                         return -EINVAL;
2741
2742                 pgshift = __ffs(bitmap.pgsize);
2743                 ret = verify_bitmap_size(unmap.size >> pgshift,
2744                                          bitmap.size);
2745                 if (ret)
2746                         return ret;
2747         }
2748
2749         ret = vfio_dma_do_unmap(iommu, &unmap, &bitmap);
2750         if (ret)
2751                 return ret;
2752
2753         return copy_to_user((void __user *)arg, &unmap, minsz) ?
2754                         -EFAULT : 0;
2755 }
2756
2757 static int vfio_iommu_type1_dirty_pages(struct vfio_iommu *iommu,
2758                                         unsigned long arg)
2759 {
2760         struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap dirty;
2761         uint32_t mask = VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_START |
2762                         VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_STOP |
2763                         VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_GET_BITMAP;
2764         unsigned long minsz;
2765         int ret = 0;
2766
2767         if (!iommu->v2)
2768                 return -EACCES;
2769
2770         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap, flags);
2771
2772         if (copy_from_user(&dirty, (void __user *)arg, minsz))
2773                 return -EFAULT;
2774
2775         if (dirty.argsz < minsz || dirty.flags & ~mask)
2776                 return -EINVAL;
2777
2778         /* only one flag should be set at a time */
2779         if (__ffs(dirty.flags) != __fls(dirty.flags))
2780                 return -EINVAL;
2781
2782         if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_START) {
2783                 size_t pgsize;
2784
2785                 mutex_lock(&iommu->lock);
2786                 pgsize = 1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2787                 if (!iommu->dirty_page_tracking) {
2788                         ret = vfio_dma_bitmap_alloc_all(iommu, pgsize);
2789                         if (!ret)
2790                                 iommu->dirty_page_tracking = true;
2791                 }
2792                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2793                 return ret;
2794         } else if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_STOP) {
2795                 mutex_lock(&iommu->lock);
2796                 if (iommu->dirty_page_tracking) {
2797                         iommu->dirty_page_tracking = false;
2798                         vfio_dma_bitmap_free_all(iommu);
2799                 }
2800                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2801                 return 0;
2802         } else if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_GET_BITMAP) {
2803                 struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap_get range;
2804                 unsigned long pgshift;
2805                 size_t data_size = dirty.argsz - minsz;
2806                 size_t iommu_pgsize;
2807
2808                 if (!data_size || data_size < sizeof(range))
2809                         return -EINVAL;
2810
2811                 if (copy_from_user(&range, (void __user *)(arg + minsz),
2812                                    sizeof(range)))
2813                         return -EFAULT;
2814
2815                 if (range.iova + range.size < range.iova)
2816                         return -EINVAL;
2817                 if (!access_ok((void __user *)range.bitmap.data,
2818                                range.bitmap.size))
2819                         return -EINVAL;
2820
2821                 pgshift = __ffs(range.bitmap.pgsize);
2822                 ret = verify_bitmap_size(range.size >> pgshift,
2823                                          range.bitmap.size);
2824                 if (ret)
2825                         return ret;
2826
2827                 mutex_lock(&iommu->lock);
2828
2829                 iommu_pgsize = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2830
2831                 /* allow only smallest supported pgsize */
2832                 if (range.bitmap.pgsize != iommu_pgsize) {
2833                         ret = -EINVAL;
2834                         goto out_unlock;
2835                 }
2836                 if (range.iova & (iommu_pgsize - 1)) {
2837                         ret = -EINVAL;
2838                         goto out_unlock;
2839                 }
2840                 if (!range.size || range.size & (iommu_pgsize - 1)) {
2841                         ret = -EINVAL;
2842                         goto out_unlock;
2843                 }
2844
2845                 if (iommu->dirty_page_tracking)
2846                         ret = vfio_iova_dirty_bitmap(range.bitmap.data,
2847                                                      iommu, range.iova,
2848                                                      range.size,
2849                                                      range.bitmap.pgsize);
2850                 else
2851                         ret = -EINVAL;
2852 out_unlock:
2853                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2854
2855                 return ret;
2856         }
2857
2858         return -EINVAL;
2859 }
2860
2861 static long vfio_iommu_type1_ioctl(void *iommu_data,
2862                                    unsigned int cmd, unsigned long arg)
2863 {
2864         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2865
2866         switch (cmd) {
2867         case VFIO_CHECK_EXTENSION:
2868                 return vfio_iommu_type1_check_extension(iommu, arg);
2869         case VFIO_IOMMU_GET_INFO:
2870                 return vfio_iommu_type1_get_info(iommu, arg);
2871         case VFIO_IOMMU_MAP_DMA:
2872                 return vfio_iommu_type1_map_dma(iommu, arg);
2873         case VFIO_IOMMU_UNMAP_DMA:
2874                 return vfio_iommu_type1_unmap_dma(iommu, arg);
2875         case VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES:
2876                 return vfio_iommu_type1_dirty_pages(iommu, arg);
2877         default:
2878                 return -ENOTTY;
2879         }
2880 }
2881
2882 static int vfio_iommu_type1_register_notifier(void *iommu_data,
2883                                               unsigned long *events,
2884                                               struct notifier_block *nb)
2885 {
2886         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2887
2888         /* clear known events */
2889         *events &= ~VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP;
2890
2891         /* refuse to register if still events remaining */
2892         if (*events)
2893                 return -EINVAL;
2894
2895         return blocking_notifier_chain_register(&iommu->notifier, nb);
2896 }
2897
2898 static int vfio_iommu_type1_unregister_notifier(void *iommu_data,
2899                                                 struct notifier_block *nb)
2900 {
2901         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2902
2903         return blocking_notifier_chain_unregister(&iommu->notifier, nb);
2904 }
2905
2906 static int vfio_iommu_type1_dma_rw_chunk(struct vfio_iommu *iommu,
2907                                          dma_addr_t user_iova, void *data,
2908                                          size_t count, bool write,
2909                                          size_t *copied)
2910 {
2911         struct mm_struct *mm;
2912         unsigned long vaddr;
2913         struct vfio_dma *dma;
2914         bool kthread = current->mm == NULL;
2915         size_t offset;
2916
2917         *copied = 0;
2918
2919         dma = vfio_find_dma(iommu, user_iova, 1);
2920         if (!dma)
2921                 return -EINVAL;
2922
2923         if ((write && !(dma->prot & IOMMU_WRITE)) ||
2924                         !(dma->prot & IOMMU_READ))
2925                 return -EPERM;
2926
2927         mm = get_task_mm(dma->task);
2928
2929         if (!mm)
2930                 return -EPERM;
2931
2932         if (kthread)
2933                 kthread_use_mm(mm);
2934         else if (current->mm != mm)
2935                 goto out;
2936
2937         offset = user_iova - dma->iova;
2938
2939         if (count > dma->size - offset)
2940                 count = dma->size - offset;
2941
2942         vaddr = dma->vaddr + offset;
2943
2944         if (write) {
2945                 *copied = copy_to_user((void __user *)vaddr, data,
2946                                          count) ? 0 : count;
2947                 if (*copied && iommu->dirty_page_tracking) {
2948                         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2949                         /*
2950                          * Bitmap populated with the smallest supported page
2951                          * size
2952                          */
2953                         bitmap_set(dma->bitmap, offset >> pgshift,
2954                                    ((offset + *copied - 1) >> pgshift) -
2955                                    (offset >> pgshift) + 1);
2956                 }
2957         } else
2958                 *copied = copy_from_user(data, (void __user *)vaddr,
2959                                            count) ? 0 : count;
2960         if (kthread)
2961                 kthread_unuse_mm(mm);
2962 out:
2963         mmput(mm);
2964         return *copied ? 0 : -EFAULT;
2965 }
2966
2967 static int vfio_iommu_type1_dma_rw(void *iommu_data, dma_addr_t user_iova,
2968                                    void *data, size_t count, bool write)
2969 {
2970         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2971         int ret = 0;
2972         size_t done;
2973
2974         mutex_lock(&iommu->lock);
2975         while (count > 0) {
2976                 ret = vfio_iommu_type1_dma_rw_chunk(iommu, user_iova, data,
2977                                                     count, write, &done);
2978                 if (ret)
2979                         break;
2980
2981                 count -= done;
2982                 data += done;
2983                 user_iova += done;
2984         }
2985
2986         mutex_unlock(&iommu->lock);
2987         return ret;
2988 }
2989
2990 static const struct vfio_iommu_driver_ops vfio_iommu_driver_ops_type1 = {
2991         .name                   = "vfio-iommu-type1",
2992         .owner                  = THIS_MODULE,
2993         .open                   = vfio_iommu_type1_open,
2994         .release                = vfio_iommu_type1_release,
2995         .ioctl                  = vfio_iommu_type1_ioctl,
2996         .attach_group           = vfio_iommu_type1_attach_group,
2997         .detach_group           = vfio_iommu_type1_detach_group,
2998         .pin_pages              = vfio_iommu_type1_pin_pages,
2999         .unpin_pages            = vfio_iommu_type1_unpin_pages,
3000         .register_notifier      = vfio_iommu_type1_register_notifier,
3001         .unregister_notifier    = vfio_iommu_type1_unregister_notifier,
3002         .dma_rw                 = vfio_iommu_type1_dma_rw,
3003 };
3004
3005 static int __init vfio_iommu_type1_init(void)
3006 {
3007         return vfio_register_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
3008 }
3009
3010 static void __exit vfio_iommu_type1_cleanup(void)
3011 {
3012         vfio_unregister_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
3013 }
3014
3015 module_init(vfio_iommu_type1_init);
3016 module_exit(vfio_iommu_type1_cleanup);
3017
3018 MODULE_VERSION(DRIVER_VERSION);
3019 MODULE_LICENSE("GPL v2");
3020 MODULE_AUTHOR(DRIVER_AUTHOR);
3021 MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_DESC);