]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/amd64/vmm/vmm.c
Handle nested exceptions in bhyve.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / amd64 / vmm / vmm.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2011 NetApp, Inc.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY NETAPP, INC ``AS IS'' AND
15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL NETAPP, INC OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
24  * SUCH DAMAGE.
25  *
26  * $FreeBSD$
27  */
28
29 #include <sys/cdefs.h>
30 __FBSDID("$FreeBSD$");
31
32 #include <sys/param.h>
33 #include <sys/systm.h>
34 #include <sys/kernel.h>
35 #include <sys/module.h>
36 #include <sys/sysctl.h>
37 #include <sys/malloc.h>
38 #include <sys/pcpu.h>
39 #include <sys/lock.h>
40 #include <sys/mutex.h>
41 #include <sys/proc.h>
42 #include <sys/rwlock.h>
43 #include <sys/sched.h>
44 #include <sys/smp.h>
45 #include <sys/systm.h>
46
47 #include <vm/vm.h>
48 #include <vm/vm_object.h>
49 #include <vm/vm_page.h>
50 #include <vm/pmap.h>
51 #include <vm/vm_map.h>
52 #include <vm/vm_extern.h>
53 #include <vm/vm_param.h>
54
55 #include <machine/cpu.h>
56 #include <machine/vm.h>
57 #include <machine/pcb.h>
58 #include <machine/smp.h>
59 #include <x86/psl.h>
60 #include <x86/apicreg.h>
61 #include <machine/vmparam.h>
62
63 #include <machine/vmm.h>
64 #include <machine/vmm_dev.h>
65 #include <machine/vmm_instruction_emul.h>
66
67 #include "vmm_ioport.h"
68 #include "vmm_ktr.h"
69 #include "vmm_host.h"
70 #include "vmm_mem.h"
71 #include "vmm_util.h"
72 #include "vatpic.h"
73 #include "vatpit.h"
74 #include "vhpet.h"
75 #include "vioapic.h"
76 #include "vlapic.h"
77 #include "vmm_msr.h"
78 #include "vmm_ipi.h"
79 #include "vmm_stat.h"
80 #include "vmm_lapic.h"
81
82 #include "io/ppt.h"
83 #include "io/iommu.h"
84
85 struct vlapic;
86
87 /*
88  * Initialization:
89  * (a) allocated when vcpu is created
90  * (i) initialized when vcpu is created and when it is reinitialized
91  * (o) initialized the first time the vcpu is created
92  * (x) initialized before use
93  */
94 struct vcpu {
95         struct mtx      mtx;            /* (o) protects 'state' and 'hostcpu' */
96         enum vcpu_state state;          /* (o) vcpu state */
97         int             hostcpu;        /* (o) vcpu's host cpu */
98         struct vlapic   *vlapic;        /* (i) APIC device model */
99         enum x2apic_state x2apic_state; /* (i) APIC mode */
100         uint64_t        exitintinfo;    /* (i) events pending at VM exit */
101         int             nmi_pending;    /* (i) NMI pending */
102         int             extint_pending; /* (i) INTR pending */
103         struct vm_exception exception;  /* (x) exception collateral */
104         int     exception_pending;      /* (i) exception pending */
105         struct savefpu  *guestfpu;      /* (a,i) guest fpu state */
106         uint64_t        guest_xcr0;     /* (i) guest %xcr0 register */
107         void            *stats;         /* (a,i) statistics */
108         uint64_t guest_msrs[VMM_MSR_NUM]; /* (i) emulated MSRs */
109         struct vm_exit  exitinfo;       /* (x) exit reason and collateral */
110 };
111
112 #define vcpu_lock_initialized(v) mtx_initialized(&((v)->mtx))
113 #define vcpu_lock_init(v)       mtx_init(&((v)->mtx), "vcpu lock", 0, MTX_SPIN)
114 #define vcpu_lock(v)            mtx_lock_spin(&((v)->mtx))
115 #define vcpu_unlock(v)          mtx_unlock_spin(&((v)->mtx))
116 #define vcpu_assert_locked(v)   mtx_assert(&((v)->mtx), MA_OWNED)
117
118 struct mem_seg {
119         vm_paddr_t      gpa;
120         size_t          len;
121         boolean_t       wired;
122         vm_object_t     object;
123 };
124 #define VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS  2
125
126 /*
127  * Initialization:
128  * (o) initialized the first time the VM is created
129  * (i) initialized when VM is created and when it is reinitialized
130  * (x) initialized before use
131  */
132 struct vm {
133         void            *cookie;                /* (i) cpu-specific data */
134         void            *iommu;                 /* (x) iommu-specific data */
135         struct vhpet    *vhpet;                 /* (i) virtual HPET */
136         struct vioapic  *vioapic;               /* (i) virtual ioapic */
137         struct vatpic   *vatpic;                /* (i) virtual atpic */
138         struct vatpit   *vatpit;                /* (i) virtual atpit */
139         volatile cpuset_t active_cpus;          /* (i) active vcpus */
140         int             suspend;                /* (i) stop VM execution */
141         volatile cpuset_t suspended_cpus;       /* (i) suspended vcpus */
142         volatile cpuset_t halted_cpus;          /* (x) cpus in a hard halt */
143         cpuset_t        rendezvous_req_cpus;    /* (x) rendezvous requested */
144         cpuset_t        rendezvous_done_cpus;   /* (x) rendezvous finished */
145         void            *rendezvous_arg;        /* (x) rendezvous func/arg */
146         vm_rendezvous_func_t rendezvous_func;
147         struct mtx      rendezvous_mtx;         /* (o) rendezvous lock */
148         int             num_mem_segs;           /* (o) guest memory segments */
149         struct mem_seg  mem_segs[VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS];
150         struct vmspace  *vmspace;               /* (o) guest's address space */
151         char            name[VM_MAX_NAMELEN];   /* (o) virtual machine name */
152         struct vcpu     vcpu[VM_MAXCPU];        /* (i) guest vcpus */
153 };
154
155 static int vmm_initialized;
156
157 static struct vmm_ops *ops;
158 #define VMM_INIT(num)   (ops != NULL ? (*ops->init)(num) : 0)
159 #define VMM_CLEANUP()   (ops != NULL ? (*ops->cleanup)() : 0)
160 #define VMM_RESUME()    (ops != NULL ? (*ops->resume)() : 0)
161
162 #define VMINIT(vm, pmap) (ops != NULL ? (*ops->vminit)(vm, pmap): NULL)
163 #define VMRUN(vmi, vcpu, rip, pmap, rptr, sptr) \
164         (ops != NULL ? (*ops->vmrun)(vmi, vcpu, rip, pmap, rptr, sptr) : ENXIO)
165 #define VMCLEANUP(vmi)  (ops != NULL ? (*ops->vmcleanup)(vmi) : NULL)
166 #define VMSPACE_ALLOC(min, max) \
167         (ops != NULL ? (*ops->vmspace_alloc)(min, max) : NULL)
168 #define VMSPACE_FREE(vmspace) \
169         (ops != NULL ? (*ops->vmspace_free)(vmspace) : ENXIO)
170 #define VMGETREG(vmi, vcpu, num, retval)                \
171         (ops != NULL ? (*ops->vmgetreg)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
172 #define VMSETREG(vmi, vcpu, num, val)           \
173         (ops != NULL ? (*ops->vmsetreg)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
174 #define VMGETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
175         (ops != NULL ? (*ops->vmgetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
176 #define VMSETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
177         (ops != NULL ? (*ops->vmsetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
178 #define VMGETCAP(vmi, vcpu, num, retval)        \
179         (ops != NULL ? (*ops->vmgetcap)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
180 #define VMSETCAP(vmi, vcpu, num, val)           \
181         (ops != NULL ? (*ops->vmsetcap)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
182 #define VLAPIC_INIT(vmi, vcpu)                  \
183         (ops != NULL ? (*ops->vlapic_init)(vmi, vcpu) : NULL)
184 #define VLAPIC_CLEANUP(vmi, vlapic)             \
185         (ops != NULL ? (*ops->vlapic_cleanup)(vmi, vlapic) : NULL)
186
187 #define fpu_start_emulating()   load_cr0(rcr0() | CR0_TS)
188 #define fpu_stop_emulating()    clts()
189
190 static MALLOC_DEFINE(M_VM, "vm", "vm");
191 CTASSERT(VMM_MSR_NUM <= 64);    /* msr_mask can keep track of up to 64 msrs */
192
193 /* statistics */
194 static VMM_STAT(VCPU_TOTAL_RUNTIME, "vcpu total runtime");
195
196 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, vmm, CTLFLAG_RW, NULL, NULL);
197
198 /*
199  * Halt the guest if all vcpus are executing a HLT instruction with
200  * interrupts disabled.
201  */
202 static int halt_detection_enabled = 1;
203 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, halt_detection, CTLFLAG_RDTUN,
204     &halt_detection_enabled, 0,
205     "Halt VM if all vcpus execute HLT with interrupts disabled");
206
207 static int vmm_ipinum;
208 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, ipinum, CTLFLAG_RD, &vmm_ipinum, 0,
209     "IPI vector used for vcpu notifications");
210
211 static void
212 vcpu_cleanup(struct vm *vm, int i, bool destroy)
213 {
214         struct vcpu *vcpu = &vm->vcpu[i];
215
216         VLAPIC_CLEANUP(vm->cookie, vcpu->vlapic);
217         if (destroy) {
218                 vmm_stat_free(vcpu->stats);     
219                 fpu_save_area_free(vcpu->guestfpu);
220         }
221 }
222
223 static void
224 vcpu_init(struct vm *vm, int vcpu_id, bool create)
225 {
226         struct vcpu *vcpu;
227
228         KASSERT(vcpu_id >= 0 && vcpu_id < VM_MAXCPU,
229             ("vcpu_init: invalid vcpu %d", vcpu_id));
230           
231         vcpu = &vm->vcpu[vcpu_id];
232
233         if (create) {
234                 KASSERT(!vcpu_lock_initialized(vcpu), ("vcpu %d already "
235                     "initialized", vcpu_id));
236                 vcpu_lock_init(vcpu);
237                 vcpu->state = VCPU_IDLE;
238                 vcpu->hostcpu = NOCPU;
239                 vcpu->guestfpu = fpu_save_area_alloc();
240                 vcpu->stats = vmm_stat_alloc();
241         }
242
243         vcpu->vlapic = VLAPIC_INIT(vm->cookie, vcpu_id);
244         vm_set_x2apic_state(vm, vcpu_id, X2APIC_DISABLED);
245         vcpu->exitintinfo = 0;
246         vcpu->nmi_pending = 0;
247         vcpu->extint_pending = 0;
248         vcpu->exception_pending = 0;
249         vcpu->guest_xcr0 = XFEATURE_ENABLED_X87;
250         fpu_save_area_reset(vcpu->guestfpu);
251         vmm_stat_init(vcpu->stats);
252         guest_msrs_init(vm, vcpu_id);
253 }
254
255 struct vm_exit *
256 vm_exitinfo(struct vm *vm, int cpuid)
257 {
258         struct vcpu *vcpu;
259
260         if (cpuid < 0 || cpuid >= VM_MAXCPU)
261                 panic("vm_exitinfo: invalid cpuid %d", cpuid);
262
263         vcpu = &vm->vcpu[cpuid];
264
265         return (&vcpu->exitinfo);
266 }
267
268 static void
269 vmm_resume(void)
270 {
271         VMM_RESUME();
272 }
273
274 static int
275 vmm_init(void)
276 {
277         int error;
278
279         vmm_host_state_init();
280
281         vmm_ipinum = vmm_ipi_alloc();
282         if (vmm_ipinum == 0)
283                 vmm_ipinum = IPI_AST;
284
285         error = vmm_mem_init();
286         if (error)
287                 return (error);
288         
289         if (vmm_is_intel())
290                 ops = &vmm_ops_intel;
291         else if (vmm_is_amd())
292                 ops = &vmm_ops_amd;
293         else
294                 return (ENXIO);
295
296         vmm_msr_init();
297         vmm_resume_p = vmm_resume;
298
299         return (VMM_INIT(vmm_ipinum));
300 }
301
302 static int
303 vmm_handler(module_t mod, int what, void *arg)
304 {
305         int error;
306
307         switch (what) {
308         case MOD_LOAD:
309                 vmmdev_init();
310                 if (ppt_avail_devices() > 0)
311                         iommu_init();
312                 error = vmm_init();
313                 if (error == 0)
314                         vmm_initialized = 1;
315                 break;
316         case MOD_UNLOAD:
317                 error = vmmdev_cleanup();
318                 if (error == 0) {
319                         vmm_resume_p = NULL;
320                         iommu_cleanup();
321                         if (vmm_ipinum != IPI_AST)
322                                 vmm_ipi_free(vmm_ipinum);
323                         error = VMM_CLEANUP();
324                         /*
325                          * Something bad happened - prevent new
326                          * VMs from being created
327                          */
328                         if (error)
329                                 vmm_initialized = 0;
330                 }
331                 break;
332         default:
333                 error = 0;
334                 break;
335         }
336         return (error);
337 }
338
339 static moduledata_t vmm_kmod = {
340         "vmm",
341         vmm_handler,
342         NULL
343 };
344
345 /*
346  * vmm initialization has the following dependencies:
347  *
348  * - iommu initialization must happen after the pci passthru driver has had
349  *   a chance to attach to any passthru devices (after SI_SUB_CONFIGURE).
350  *
351  * - VT-x initialization requires smp_rendezvous() and therefore must happen
352  *   after SMP is fully functional (after SI_SUB_SMP).
353  */
354 DECLARE_MODULE(vmm, vmm_kmod, SI_SUB_SMP + 1, SI_ORDER_ANY);
355 MODULE_VERSION(vmm, 1);
356
357 static void
358 vm_init(struct vm *vm, bool create)
359 {
360         int i;
361
362         vm->cookie = VMINIT(vm, vmspace_pmap(vm->vmspace));
363         vm->iommu = NULL;
364         vm->vioapic = vioapic_init(vm);
365         vm->vhpet = vhpet_init(vm);
366         vm->vatpic = vatpic_init(vm);
367         vm->vatpit = vatpit_init(vm);
368
369         CPU_ZERO(&vm->active_cpus);
370
371         vm->suspend = 0;
372         CPU_ZERO(&vm->suspended_cpus);
373
374         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++)
375                 vcpu_init(vm, i, create);
376 }
377
378 int
379 vm_create(const char *name, struct vm **retvm)
380 {
381         struct vm *vm;
382         struct vmspace *vmspace;
383
384         /*
385          * If vmm.ko could not be successfully initialized then don't attempt
386          * to create the virtual machine.
387          */
388         if (!vmm_initialized)
389                 return (ENXIO);
390
391         if (name == NULL || strlen(name) >= VM_MAX_NAMELEN)
392                 return (EINVAL);
393
394         vmspace = VMSPACE_ALLOC(VM_MIN_ADDRESS, VM_MAXUSER_ADDRESS);
395         if (vmspace == NULL)
396                 return (ENOMEM);
397
398         vm = malloc(sizeof(struct vm), M_VM, M_WAITOK | M_ZERO);
399         strcpy(vm->name, name);
400         vm->num_mem_segs = 0;
401         vm->vmspace = vmspace;
402         mtx_init(&vm->rendezvous_mtx, "vm rendezvous lock", 0, MTX_DEF);
403
404         vm_init(vm, true);
405
406         *retvm = vm;
407         return (0);
408 }
409
410 static void
411 vm_free_mem_seg(struct vm *vm, struct mem_seg *seg)
412 {
413
414         if (seg->object != NULL)
415                 vmm_mem_free(vm->vmspace, seg->gpa, seg->len);
416
417         bzero(seg, sizeof(*seg));
418 }
419
420 static void
421 vm_cleanup(struct vm *vm, bool destroy)
422 {
423         int i;
424
425         ppt_unassign_all(vm);
426
427         if (vm->iommu != NULL)
428                 iommu_destroy_domain(vm->iommu);
429
430         vatpit_cleanup(vm->vatpit);
431         vhpet_cleanup(vm->vhpet);
432         vatpic_cleanup(vm->vatpic);
433         vioapic_cleanup(vm->vioapic);
434
435         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++)
436                 vcpu_cleanup(vm, i, destroy);
437
438         VMCLEANUP(vm->cookie);
439
440         if (destroy) {
441                 for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++)
442                         vm_free_mem_seg(vm, &vm->mem_segs[i]);
443
444                 vm->num_mem_segs = 0;
445
446                 VMSPACE_FREE(vm->vmspace);
447                 vm->vmspace = NULL;
448         }
449 }
450
451 void
452 vm_destroy(struct vm *vm)
453 {
454         vm_cleanup(vm, true);
455         free(vm, M_VM);
456 }
457
458 int
459 vm_reinit(struct vm *vm)
460 {
461         int error;
462
463         /*
464          * A virtual machine can be reset only if all vcpus are suspended.
465          */
466         if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
467                 vm_cleanup(vm, false);
468                 vm_init(vm, false);
469                 error = 0;
470         } else {
471                 error = EBUSY;
472         }
473
474         return (error);
475 }
476
477 const char *
478 vm_name(struct vm *vm)
479 {
480         return (vm->name);
481 }
482
483 int
484 vm_map_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len, vm_paddr_t hpa)
485 {
486         vm_object_t obj;
487
488         if ((obj = vmm_mmio_alloc(vm->vmspace, gpa, len, hpa)) == NULL)
489                 return (ENOMEM);
490         else
491                 return (0);
492 }
493
494 int
495 vm_unmap_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
496 {
497
498         vmm_mmio_free(vm->vmspace, gpa, len);
499         return (0);
500 }
501
502 boolean_t
503 vm_mem_allocated(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa)
504 {
505         int i;
506         vm_paddr_t gpabase, gpalimit;
507
508         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
509                 gpabase = vm->mem_segs[i].gpa;
510                 gpalimit = gpabase + vm->mem_segs[i].len;
511                 if (gpa >= gpabase && gpa < gpalimit)
512                         return (TRUE);          /* 'gpa' is regular memory */
513         }
514
515         if (ppt_is_mmio(vm, gpa))
516                 return (TRUE);                  /* 'gpa' is pci passthru mmio */
517
518         return (FALSE);
519 }
520
521 int
522 vm_malloc(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
523 {
524         int available, allocated;
525         struct mem_seg *seg;
526         vm_object_t object;
527         vm_paddr_t g;
528
529         if ((gpa & PAGE_MASK) || (len & PAGE_MASK) || len == 0)
530                 return (EINVAL);
531         
532         available = allocated = 0;
533         g = gpa;
534         while (g < gpa + len) {
535                 if (vm_mem_allocated(vm, g))
536                         allocated++;
537                 else
538                         available++;
539
540                 g += PAGE_SIZE;
541         }
542
543         /*
544          * If there are some allocated and some available pages in the address
545          * range then it is an error.
546          */
547         if (allocated && available)
548                 return (EINVAL);
549
550         /*
551          * If the entire address range being requested has already been
552          * allocated then there isn't anything more to do.
553          */
554         if (allocated && available == 0)
555                 return (0);
556
557         if (vm->num_mem_segs >= VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS)
558                 return (E2BIG);
559
560         seg = &vm->mem_segs[vm->num_mem_segs];
561
562         if ((object = vmm_mem_alloc(vm->vmspace, gpa, len)) == NULL)
563                 return (ENOMEM);
564
565         seg->gpa = gpa;
566         seg->len = len;
567         seg->object = object;
568         seg->wired = FALSE;
569
570         vm->num_mem_segs++;
571
572         return (0);
573 }
574
575 static void
576 vm_gpa_unwire(struct vm *vm)
577 {
578         int i, rv;
579         struct mem_seg *seg;
580
581         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
582                 seg = &vm->mem_segs[i];
583                 if (!seg->wired)
584                         continue;
585
586                 rv = vm_map_unwire(&vm->vmspace->vm_map,
587                                    seg->gpa, seg->gpa + seg->len,
588                                    VM_MAP_WIRE_USER | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
589                 KASSERT(rv == KERN_SUCCESS, ("vm(%s) memory segment "
590                     "%#lx/%ld could not be unwired: %d",
591                     vm_name(vm), seg->gpa, seg->len, rv));
592
593                 seg->wired = FALSE;
594         }
595 }
596
597 static int
598 vm_gpa_wire(struct vm *vm)
599 {
600         int i, rv;
601         struct mem_seg *seg;
602
603         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
604                 seg = &vm->mem_segs[i];
605                 if (seg->wired)
606                         continue;
607
608                 /* XXX rlimits? */
609                 rv = vm_map_wire(&vm->vmspace->vm_map,
610                                  seg->gpa, seg->gpa + seg->len,
611                                  VM_MAP_WIRE_USER | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
612                 if (rv != KERN_SUCCESS)
613                         break;
614
615                 seg->wired = TRUE;
616         }
617
618         if (i < vm->num_mem_segs) {
619                 /*
620                  * Undo the wiring before returning an error.
621                  */
622                 vm_gpa_unwire(vm);
623                 return (EAGAIN);
624         }
625
626         return (0);
627 }
628
629 static void
630 vm_iommu_modify(struct vm *vm, boolean_t map)
631 {
632         int i, sz;
633         vm_paddr_t gpa, hpa;
634         struct mem_seg *seg;
635         void *vp, *cookie, *host_domain;
636
637         sz = PAGE_SIZE;
638         host_domain = iommu_host_domain();
639
640         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
641                 seg = &vm->mem_segs[i];
642                 KASSERT(seg->wired, ("vm(%s) memory segment %#lx/%ld not wired",
643                     vm_name(vm), seg->gpa, seg->len));
644
645                 gpa = seg->gpa;
646                 while (gpa < seg->gpa + seg->len) {
647                         vp = vm_gpa_hold(vm, gpa, PAGE_SIZE, VM_PROT_WRITE,
648                                          &cookie);
649                         KASSERT(vp != NULL, ("vm(%s) could not map gpa %#lx",
650                             vm_name(vm), gpa));
651
652                         vm_gpa_release(cookie);
653
654                         hpa = DMAP_TO_PHYS((uintptr_t)vp);
655                         if (map) {
656                                 iommu_create_mapping(vm->iommu, gpa, hpa, sz);
657                                 iommu_remove_mapping(host_domain, hpa, sz);
658                         } else {
659                                 iommu_remove_mapping(vm->iommu, gpa, sz);
660                                 iommu_create_mapping(host_domain, hpa, hpa, sz);
661                         }
662
663                         gpa += PAGE_SIZE;
664                 }
665         }
666
667         /*
668          * Invalidate the cached translations associated with the domain
669          * from which pages were removed.
670          */
671         if (map)
672                 iommu_invalidate_tlb(host_domain);
673         else
674                 iommu_invalidate_tlb(vm->iommu);
675 }
676
677 #define vm_iommu_unmap(vm)      vm_iommu_modify((vm), FALSE)
678 #define vm_iommu_map(vm)        vm_iommu_modify((vm), TRUE)
679
680 int
681 vm_unassign_pptdev(struct vm *vm, int bus, int slot, int func)
682 {
683         int error;
684
685         error = ppt_unassign_device(vm, bus, slot, func);
686         if (error)
687                 return (error);
688
689         if (ppt_assigned_devices(vm) == 0) {
690                 vm_iommu_unmap(vm);
691                 vm_gpa_unwire(vm);
692         }
693         return (0);
694 }
695
696 int
697 vm_assign_pptdev(struct vm *vm, int bus, int slot, int func)
698 {
699         int error;
700         vm_paddr_t maxaddr;
701
702         /*
703          * Virtual machines with pci passthru devices get special treatment:
704          * - the guest physical memory is wired
705          * - the iommu is programmed to do the 'gpa' to 'hpa' translation
706          *
707          * We need to do this before the first pci passthru device is attached.
708          */
709         if (ppt_assigned_devices(vm) == 0) {
710                 KASSERT(vm->iommu == NULL,
711                     ("vm_assign_pptdev: iommu must be NULL"));
712                 maxaddr = vmm_mem_maxaddr();
713                 vm->iommu = iommu_create_domain(maxaddr);
714
715                 error = vm_gpa_wire(vm);
716                 if (error)
717                         return (error);
718
719                 vm_iommu_map(vm);
720         }
721
722         error = ppt_assign_device(vm, bus, slot, func);
723         return (error);
724 }
725
726 void *
727 vm_gpa_hold(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len, int reqprot,
728             void **cookie)
729 {
730         int count, pageoff;
731         vm_page_t m;
732
733         pageoff = gpa & PAGE_MASK;
734         if (len > PAGE_SIZE - pageoff)
735                 panic("vm_gpa_hold: invalid gpa/len: 0x%016lx/%lu", gpa, len);
736
737         count = vm_fault_quick_hold_pages(&vm->vmspace->vm_map,
738             trunc_page(gpa), PAGE_SIZE, reqprot, &m, 1);
739
740         if (count == 1) {
741                 *cookie = m;
742                 return ((void *)(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) + pageoff));
743         } else {
744                 *cookie = NULL;
745                 return (NULL);
746         }
747 }
748
749 void
750 vm_gpa_release(void *cookie)
751 {
752         vm_page_t m = cookie;
753
754         vm_page_lock(m);
755         vm_page_unhold(m);
756         vm_page_unlock(m);
757 }
758
759 int
760 vm_gpabase2memseg(struct vm *vm, vm_paddr_t gpabase,
761                   struct vm_memory_segment *seg)
762 {
763         int i;
764
765         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
766                 if (gpabase == vm->mem_segs[i].gpa) {
767                         seg->gpa = vm->mem_segs[i].gpa;
768                         seg->len = vm->mem_segs[i].len;
769                         seg->wired = vm->mem_segs[i].wired;
770                         return (0);
771                 }
772         }
773         return (-1);
774 }
775
776 int
777 vm_get_memobj(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len,
778               vm_offset_t *offset, struct vm_object **object)
779 {
780         int i;
781         size_t seg_len;
782         vm_paddr_t seg_gpa;
783         vm_object_t seg_obj;
784
785         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
786                 if ((seg_obj = vm->mem_segs[i].object) == NULL)
787                         continue;
788
789                 seg_gpa = vm->mem_segs[i].gpa;
790                 seg_len = vm->mem_segs[i].len;
791
792                 if (gpa >= seg_gpa && gpa < seg_gpa + seg_len) {
793                         *offset = gpa - seg_gpa;
794                         *object = seg_obj;
795                         vm_object_reference(seg_obj);
796                         return (0);
797                 }
798         }
799
800         return (EINVAL);
801 }
802
803 int
804 vm_get_register(struct vm *vm, int vcpu, int reg, uint64_t *retval)
805 {
806
807         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
808                 return (EINVAL);
809
810         if (reg >= VM_REG_LAST)
811                 return (EINVAL);
812
813         return (VMGETREG(vm->cookie, vcpu, reg, retval));
814 }
815
816 int
817 vm_set_register(struct vm *vm, int vcpu, int reg, uint64_t val)
818 {
819
820         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
821                 return (EINVAL);
822
823         if (reg >= VM_REG_LAST)
824                 return (EINVAL);
825
826         return (VMSETREG(vm->cookie, vcpu, reg, val));
827 }
828
829 static boolean_t
830 is_descriptor_table(int reg)
831 {
832
833         switch (reg) {
834         case VM_REG_GUEST_IDTR:
835         case VM_REG_GUEST_GDTR:
836                 return (TRUE);
837         default:
838                 return (FALSE);
839         }
840 }
841
842 static boolean_t
843 is_segment_register(int reg)
844 {
845         
846         switch (reg) {
847         case VM_REG_GUEST_ES:
848         case VM_REG_GUEST_CS:
849         case VM_REG_GUEST_SS:
850         case VM_REG_GUEST_DS:
851         case VM_REG_GUEST_FS:
852         case VM_REG_GUEST_GS:
853         case VM_REG_GUEST_TR:
854         case VM_REG_GUEST_LDTR:
855                 return (TRUE);
856         default:
857                 return (FALSE);
858         }
859 }
860
861 int
862 vm_get_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
863                 struct seg_desc *desc)
864 {
865
866         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
867                 return (EINVAL);
868
869         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
870                 return (EINVAL);
871
872         return (VMGETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
873 }
874
875 int
876 vm_set_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
877                 struct seg_desc *desc)
878 {
879         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
880                 return (EINVAL);
881
882         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
883                 return (EINVAL);
884
885         return (VMSETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
886 }
887
888 static void
889 restore_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
890 {
891
892         /* flush host state to the pcb */
893         fpuexit(curthread);
894
895         /* restore guest FPU state */
896         fpu_stop_emulating();
897         fpurestore(vcpu->guestfpu);
898
899         /* restore guest XCR0 if XSAVE is enabled in the host */
900         if (rcr4() & CR4_XSAVE)
901                 load_xcr(0, vcpu->guest_xcr0);
902
903         /*
904          * The FPU is now "dirty" with the guest's state so turn on emulation
905          * to trap any access to the FPU by the host.
906          */
907         fpu_start_emulating();
908 }
909
910 static void
911 save_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
912 {
913
914         if ((rcr0() & CR0_TS) == 0)
915                 panic("fpu emulation not enabled in host!");
916
917         /* save guest XCR0 and restore host XCR0 */
918         if (rcr4() & CR4_XSAVE) {
919                 vcpu->guest_xcr0 = rxcr(0);
920                 load_xcr(0, vmm_get_host_xcr0());
921         }
922
923         /* save guest FPU state */
924         fpu_stop_emulating();
925         fpusave(vcpu->guestfpu);
926         fpu_start_emulating();
927 }
928
929 static VMM_STAT(VCPU_IDLE_TICKS, "number of ticks vcpu was idle");
930
931 static int
932 vcpu_set_state_locked(struct vcpu *vcpu, enum vcpu_state newstate,
933     bool from_idle)
934 {
935         int error;
936
937         vcpu_assert_locked(vcpu);
938
939         /*
940          * State transitions from the vmmdev_ioctl() must always begin from
941          * the VCPU_IDLE state. This guarantees that there is only a single
942          * ioctl() operating on a vcpu at any point.
943          */
944         if (from_idle) {
945                 while (vcpu->state != VCPU_IDLE)
946                         msleep_spin(&vcpu->state, &vcpu->mtx, "vmstat", hz);
947         } else {
948                 KASSERT(vcpu->state != VCPU_IDLE, ("invalid transition from "
949                     "vcpu idle state"));
950         }
951
952         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
953                 KASSERT(vcpu->hostcpu == curcpu, ("curcpu %d and hostcpu %d "
954                     "mismatch for running vcpu", curcpu, vcpu->hostcpu));
955         } else {
956                 KASSERT(vcpu->hostcpu == NOCPU, ("Invalid hostcpu %d for a "
957                     "vcpu that is not running", vcpu->hostcpu));
958         }
959
960         /*
961          * The following state transitions are allowed:
962          * IDLE -> FROZEN -> IDLE
963          * FROZEN -> RUNNING -> FROZEN
964          * FROZEN -> SLEEPING -> FROZEN
965          */
966         switch (vcpu->state) {
967         case VCPU_IDLE:
968         case VCPU_RUNNING:
969         case VCPU_SLEEPING:
970                 error = (newstate != VCPU_FROZEN);
971                 break;
972         case VCPU_FROZEN:
973                 error = (newstate == VCPU_FROZEN);
974                 break;
975         default:
976                 error = 1;
977                 break;
978         }
979
980         if (error)
981                 return (EBUSY);
982
983         vcpu->state = newstate;
984         if (newstate == VCPU_RUNNING)
985                 vcpu->hostcpu = curcpu;
986         else
987                 vcpu->hostcpu = NOCPU;
988
989         if (newstate == VCPU_IDLE)
990                 wakeup(&vcpu->state);
991
992         return (0);
993 }
994
995 static void
996 vcpu_require_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate)
997 {
998         int error;
999
1000         if ((error = vcpu_set_state(vm, vcpuid, newstate, false)) != 0)
1001                 panic("Error %d setting state to %d\n", error, newstate);
1002 }
1003
1004 static void
1005 vcpu_require_state_locked(struct vcpu *vcpu, enum vcpu_state newstate)
1006 {
1007         int error;
1008
1009         if ((error = vcpu_set_state_locked(vcpu, newstate, false)) != 0)
1010                 panic("Error %d setting state to %d", error, newstate);
1011 }
1012
1013 static void
1014 vm_set_rendezvous_func(struct vm *vm, vm_rendezvous_func_t func)
1015 {
1016
1017         KASSERT(mtx_owned(&vm->rendezvous_mtx), ("rendezvous_mtx not locked"));
1018
1019         /*
1020          * Update 'rendezvous_func' and execute a write memory barrier to
1021          * ensure that it is visible across all host cpus. This is not needed
1022          * for correctness but it does ensure that all the vcpus will notice
1023          * that the rendezvous is requested immediately.
1024          */
1025         vm->rendezvous_func = func;
1026         wmb();
1027 }
1028
1029 #define RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, fmt)                                \
1030         do {                                                            \
1031                 if (vcpuid >= 0)                                        \
1032                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, fmt);                     \
1033                 else                                                    \
1034                         VM_CTR0(vm, fmt);                               \
1035         } while (0)
1036
1037 static void
1038 vm_handle_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid)
1039 {
1040
1041         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU),
1042             ("vm_handle_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
1043
1044         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
1045         while (vm->rendezvous_func != NULL) {
1046                 /* 'rendezvous_req_cpus' must be a subset of 'active_cpus' */
1047                 CPU_AND(&vm->rendezvous_req_cpus, &vm->active_cpus);
1048
1049                 if (vcpuid != -1 &&
1050                     CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_req_cpus) &&
1051                     !CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus)) {
1052                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Calling rendezvous func");
1053                         (*vm->rendezvous_func)(vm, vcpuid, vm->rendezvous_arg);
1054                         CPU_SET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus);
1055                 }
1056                 if (CPU_CMP(&vm->rendezvous_req_cpus,
1057                     &vm->rendezvous_done_cpus) == 0) {
1058                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous completed");
1059                         vm_set_rendezvous_func(vm, NULL);
1060                         wakeup(&vm->rendezvous_func);
1061                         break;
1062                 }
1063                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Wait for rendezvous completion");
1064                 mtx_sleep(&vm->rendezvous_func, &vm->rendezvous_mtx, 0,
1065                     "vmrndv", 0);
1066         }
1067         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
1068 }
1069
1070 /*
1071  * Emulate a guest 'hlt' by sleeping until the vcpu is ready to run.
1072  */
1073 static int
1074 vm_handle_hlt(struct vm *vm, int vcpuid, bool intr_disabled, bool *retu)
1075 {
1076         struct vcpu *vcpu;
1077         const char *wmesg;
1078         int t, vcpu_halted, vm_halted;
1079
1080         KASSERT(!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->halted_cpus), ("vcpu already halted"));
1081
1082         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1083         vcpu_halted = 0;
1084         vm_halted = 0;
1085
1086         vcpu_lock(vcpu);
1087         while (1) {
1088                 /*
1089                  * Do a final check for pending NMI or interrupts before
1090                  * really putting this thread to sleep. Also check for
1091                  * software events that would cause this vcpu to wakeup.
1092                  *
1093                  * These interrupts/events could have happened after the
1094                  * vcpu returned from VMRUN() and before it acquired the
1095                  * vcpu lock above.
1096                  */
1097                 if (vm->rendezvous_func != NULL || vm->suspend)
1098                         break;
1099                 if (vm_nmi_pending(vm, vcpuid))
1100                         break;
1101                 if (!intr_disabled) {
1102                         if (vm_extint_pending(vm, vcpuid) ||
1103                             vlapic_pending_intr(vcpu->vlapic, NULL)) {
1104                                 break;
1105                         }
1106                 }
1107
1108                 /*
1109                  * Some Linux guests implement "halt" by having all vcpus
1110                  * execute HLT with interrupts disabled. 'halted_cpus' keeps
1111                  * track of the vcpus that have entered this state. When all
1112                  * vcpus enter the halted state the virtual machine is halted.
1113                  */
1114                 if (intr_disabled) {
1115                         wmesg = "vmhalt";
1116                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Halted");
1117                         if (!vcpu_halted && halt_detection_enabled) {
1118                                 vcpu_halted = 1;
1119                                 CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1120                         }
1121                         if (CPU_CMP(&vm->halted_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1122                                 vm_halted = 1;
1123                                 break;
1124                         }
1125                 } else {
1126                         wmesg = "vmidle";
1127                 }
1128
1129                 t = ticks;
1130                 vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_SLEEPING);
1131                 msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, wmesg, 0);
1132                 vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_FROZEN);
1133                 vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_IDLE_TICKS, ticks - t);
1134         }
1135
1136         if (vcpu_halted)
1137                 CPU_CLR_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1138
1139         vcpu_unlock(vcpu);
1140
1141         if (vm_halted)
1142                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_HALT);
1143
1144         return (0);
1145 }
1146
1147 static int
1148 vm_handle_paging(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1149 {
1150         int rv, ftype;
1151         struct vm_map *map;
1152         struct vcpu *vcpu;
1153         struct vm_exit *vme;
1154
1155         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1156         vme = &vcpu->exitinfo;
1157
1158         ftype = vme->u.paging.fault_type;
1159         KASSERT(ftype == VM_PROT_READ ||
1160             ftype == VM_PROT_WRITE || ftype == VM_PROT_EXECUTE,
1161             ("vm_handle_paging: invalid fault_type %d", ftype));
1162
1163         if (ftype == VM_PROT_READ || ftype == VM_PROT_WRITE) {
1164                 rv = pmap_emulate_accessed_dirty(vmspace_pmap(vm->vmspace),
1165                     vme->u.paging.gpa, ftype);
1166                 if (rv == 0)
1167                         goto done;
1168         }
1169
1170         map = &vm->vmspace->vm_map;
1171         rv = vm_fault(map, vme->u.paging.gpa, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
1172
1173         VCPU_CTR3(vm, vcpuid, "vm_handle_paging rv = %d, gpa = %#lx, "
1174             "ftype = %d", rv, vme->u.paging.gpa, ftype);
1175
1176         if (rv != KERN_SUCCESS)
1177                 return (EFAULT);
1178 done:
1179         /* restart execution at the faulting instruction */
1180         vme->inst_length = 0;
1181
1182         return (0);
1183 }
1184
1185 static int
1186 vm_handle_inst_emul(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1187 {
1188         struct vie *vie;
1189         struct vcpu *vcpu;
1190         struct vm_exit *vme;
1191         uint64_t gla, gpa;
1192         struct vm_guest_paging *paging;
1193         mem_region_read_t mread;
1194         mem_region_write_t mwrite;
1195         enum vm_cpu_mode cpu_mode;
1196         int cs_d, error;
1197
1198         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1199         vme = &vcpu->exitinfo;
1200
1201         gla = vme->u.inst_emul.gla;
1202         gpa = vme->u.inst_emul.gpa;
1203         cs_d = vme->u.inst_emul.cs_d;
1204         vie = &vme->u.inst_emul.vie;
1205         paging = &vme->u.inst_emul.paging;
1206         cpu_mode = paging->cpu_mode;
1207
1208         vie_init(vie);
1209
1210         /* Fetch, decode and emulate the faulting instruction */
1211         error = vmm_fetch_instruction(vm, vcpuid, paging, vme->rip,
1212             vme->inst_length, vie);
1213         if (error == 1)
1214                 return (0);             /* Resume guest to handle page fault */
1215         else if (error == -1)
1216                 return (EFAULT);
1217         else if (error != 0)
1218                 panic("%s: vmm_fetch_instruction error %d", __func__, error);
1219
1220         if (vmm_decode_instruction(vm, vcpuid, gla, cpu_mode, cs_d, vie) != 0)
1221                 return (EFAULT);
1222
1223         /* return to userland unless this is an in-kernel emulated device */
1224         if (gpa >= DEFAULT_APIC_BASE && gpa < DEFAULT_APIC_BASE + PAGE_SIZE) {
1225                 mread = lapic_mmio_read;
1226                 mwrite = lapic_mmio_write;
1227         } else if (gpa >= VIOAPIC_BASE && gpa < VIOAPIC_BASE + VIOAPIC_SIZE) {
1228                 mread = vioapic_mmio_read;
1229                 mwrite = vioapic_mmio_write;
1230         } else if (gpa >= VHPET_BASE && gpa < VHPET_BASE + VHPET_SIZE) {
1231                 mread = vhpet_mmio_read;
1232                 mwrite = vhpet_mmio_write;
1233         } else {
1234                 *retu = true;
1235                 return (0);
1236         }
1237
1238         error = vmm_emulate_instruction(vm, vcpuid, gpa, vie, mread, mwrite,
1239             retu);
1240
1241         return (error);
1242 }
1243
1244 static int
1245 vm_handle_suspend(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1246 {
1247         int i, done;
1248         struct vcpu *vcpu;
1249
1250         done = 0;
1251         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1252
1253         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->suspended_cpus);
1254
1255         /*
1256          * Wait until all 'active_cpus' have suspended themselves.
1257          *
1258          * Since a VM may be suspended at any time including when one or
1259          * more vcpus are doing a rendezvous we need to call the rendezvous
1260          * handler while we are waiting to prevent a deadlock.
1261          */
1262         vcpu_lock(vcpu);
1263         while (1) {
1264                 if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1265                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "All vcpus suspended");
1266                         break;
1267                 }
1268
1269                 if (vm->rendezvous_func == NULL) {
1270                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Sleeping during suspend");
1271                         vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_SLEEPING);
1272                         msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, "vmsusp", hz);
1273                         vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_FROZEN);
1274                 } else {
1275                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous during suspend");
1276                         vcpu_unlock(vcpu);
1277                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1278                         vcpu_lock(vcpu);
1279                 }
1280         }
1281         vcpu_unlock(vcpu);
1282
1283         /*
1284          * Wakeup the other sleeping vcpus and return to userspace.
1285          */
1286         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
1287                 if (CPU_ISSET(i, &vm->suspended_cpus)) {
1288                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1289                 }
1290         }
1291
1292         *retu = true;
1293         return (0);
1294 }
1295
1296 int
1297 vm_suspend(struct vm *vm, enum vm_suspend_how how)
1298 {
1299         int i;
1300
1301         if (how <= VM_SUSPEND_NONE || how >= VM_SUSPEND_LAST)
1302                 return (EINVAL);
1303
1304         if (atomic_cmpset_int(&vm->suspend, 0, how) == 0) {
1305                 VM_CTR2(vm, "virtual machine already suspended %d/%d",
1306                     vm->suspend, how);
1307                 return (EALREADY);
1308         }
1309
1310         VM_CTR1(vm, "virtual machine successfully suspended %d", how);
1311
1312         /*
1313          * Notify all active vcpus that they are now suspended.
1314          */
1315         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
1316                 if (CPU_ISSET(i, &vm->active_cpus))
1317                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1318         }
1319
1320         return (0);
1321 }
1322
1323 void
1324 vm_exit_suspended(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1325 {
1326         struct vm_exit *vmexit;
1327
1328         KASSERT(vm->suspend > VM_SUSPEND_NONE && vm->suspend < VM_SUSPEND_LAST,
1329             ("vm_exit_suspended: invalid suspend type %d", vm->suspend));
1330
1331         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1332         vmexit->rip = rip;
1333         vmexit->inst_length = 0;
1334         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_SUSPENDED;
1335         vmexit->u.suspended.how = vm->suspend;
1336 }
1337
1338 void
1339 vm_exit_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1340 {
1341         struct vm_exit *vmexit;
1342
1343         KASSERT(vm->rendezvous_func != NULL, ("rendezvous not in progress"));
1344
1345         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1346         vmexit->rip = rip;
1347         vmexit->inst_length = 0;
1348         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_RENDEZVOUS;
1349         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_RENDEZVOUS, 1);
1350 }
1351
1352 void
1353 vm_exit_astpending(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1354 {
1355         struct vm_exit *vmexit;
1356
1357         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1358         vmexit->rip = rip;
1359         vmexit->inst_length = 0;
1360         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_BOGUS;
1361         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_ASTPENDING, 1);
1362 }
1363
1364 int
1365 vm_run(struct vm *vm, struct vm_run *vmrun)
1366 {
1367         int error, vcpuid;
1368         struct vcpu *vcpu;
1369         struct pcb *pcb;
1370         uint64_t tscval, rip;
1371         struct vm_exit *vme;
1372         bool retu, intr_disabled;
1373         pmap_t pmap;
1374         void *rptr, *sptr;
1375
1376         vcpuid = vmrun->cpuid;
1377
1378         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1379                 return (EINVAL);
1380
1381         if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
1382                 return (EINVAL);
1383
1384         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->suspended_cpus))
1385                 return (EINVAL);
1386
1387         rptr = &vm->rendezvous_func;
1388         sptr = &vm->suspend;
1389         pmap = vmspace_pmap(vm->vmspace);
1390         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1391         vme = &vcpu->exitinfo;
1392         rip = vmrun->rip;
1393 restart:
1394         critical_enter();
1395
1396         KASSERT(!CPU_ISSET(curcpu, &pmap->pm_active),
1397             ("vm_run: absurd pm_active"));
1398
1399         tscval = rdtsc();
1400
1401         pcb = PCPU_GET(curpcb);
1402         set_pcb_flags(pcb, PCB_FULL_IRET);
1403
1404         restore_guest_msrs(vm, vcpuid); 
1405         restore_guest_fpustate(vcpu);
1406
1407         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_RUNNING);
1408         error = VMRUN(vm->cookie, vcpuid, rip, pmap, rptr, sptr);
1409         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1410
1411         save_guest_fpustate(vcpu);
1412         restore_host_msrs(vm, vcpuid);
1413
1414         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_TOTAL_RUNTIME, rdtsc() - tscval);
1415
1416         critical_exit();
1417
1418         if (error == 0) {
1419                 retu = false;
1420                 switch (vme->exitcode) {
1421                 case VM_EXITCODE_SUSPENDED:
1422                         error = vm_handle_suspend(vm, vcpuid, &retu);
1423                         break;
1424                 case VM_EXITCODE_IOAPIC_EOI:
1425                         vioapic_process_eoi(vm, vcpuid,
1426                             vme->u.ioapic_eoi.vector);
1427                         break;
1428                 case VM_EXITCODE_RENDEZVOUS:
1429                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1430                         error = 0;
1431                         break;
1432                 case VM_EXITCODE_HLT:
1433                         intr_disabled = ((vme->u.hlt.rflags & PSL_I) == 0);
1434                         error = vm_handle_hlt(vm, vcpuid, intr_disabled, &retu);
1435                         break;
1436                 case VM_EXITCODE_PAGING:
1437                         error = vm_handle_paging(vm, vcpuid, &retu);
1438                         break;
1439                 case VM_EXITCODE_INST_EMUL:
1440                         error = vm_handle_inst_emul(vm, vcpuid, &retu);
1441                         break;
1442                 case VM_EXITCODE_INOUT:
1443                 case VM_EXITCODE_INOUT_STR:
1444                         error = vm_handle_inout(vm, vcpuid, vme, &retu);
1445                         break;
1446                 default:
1447                         retu = true;    /* handled in userland */
1448                         break;
1449                 }
1450         }
1451
1452         if (error == 0 && retu == false) {
1453                 rip = vme->rip + vme->inst_length;
1454                 goto restart;
1455         }
1456
1457         /* copy the exit information */
1458         bcopy(vme, &vmrun->vm_exit, sizeof(struct vm_exit));
1459         return (error);
1460 }
1461
1462 int
1463 vm_exit_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info)
1464 {
1465         struct vcpu *vcpu;
1466         int type, vector;
1467
1468         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1469                 return (EINVAL);
1470
1471         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1472
1473         if (info & VM_INTINFO_VALID) {
1474                 type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1475                 vector = info & 0xff;
1476                 if (type == VM_INTINFO_NMI && vector != IDT_NMI)
1477                         return (EINVAL);
1478                 if (type == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector >= 32)
1479                         return (EINVAL);
1480                 if (info & VM_INTINFO_RSVD)
1481                         return (EINVAL);
1482         } else {
1483                 info = 0;
1484         }
1485         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx)", __func__, info);
1486         vcpu->exitintinfo = info;
1487         return (0);
1488 }
1489
1490 enum exc_class {
1491         EXC_BENIGN,
1492         EXC_CONTRIBUTORY,
1493         EXC_PAGEFAULT
1494 };
1495
1496 #define IDT_VE  20      /* Virtualization Exception (Intel specific) */
1497
1498 static enum exc_class
1499 exception_class(uint64_t info)
1500 {
1501         int type, vector;
1502
1503         KASSERT(info & VM_INTINFO_VALID, ("intinfo must be valid: %#lx", info));
1504         type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1505         vector = info & 0xff;
1506
1507         /* Table 6-4, "Interrupt and Exception Classes", Intel SDM, Vol 3 */
1508         switch (type) {
1509         case VM_INTINFO_HWINTR:
1510         case VM_INTINFO_SWINTR:
1511         case VM_INTINFO_NMI:
1512                 return (EXC_BENIGN);
1513         default:
1514                 /*
1515                  * Hardware exception.
1516                  *
1517                  * SVM and VT-x use identical type values to represent NMI,
1518                  * hardware interrupt and software interrupt.
1519                  *
1520                  * SVM uses type '3' for all exceptions. VT-x uses type '3'
1521                  * for exceptions except #BP and #OF. #BP and #OF use a type
1522                  * value of '5' or '6'. Therefore we don't check for explicit
1523                  * values of 'type' to classify 'intinfo' into a hardware
1524                  * exception.
1525                  */
1526                 break;
1527         }
1528
1529         switch (vector) {
1530         case IDT_PF:
1531         case IDT_VE:
1532                 return (EXC_PAGEFAULT);
1533         case IDT_DE:
1534         case IDT_TS:
1535         case IDT_NP:
1536         case IDT_SS:
1537         case IDT_GP:
1538                 return (EXC_CONTRIBUTORY);
1539         default:
1540                 return (EXC_BENIGN);
1541         }
1542 }
1543
1544 static int
1545 nested_fault(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info1, uint64_t info2,
1546     uint64_t *retinfo)
1547 {
1548         enum exc_class exc1, exc2;
1549         int type1, vector1;
1550
1551         KASSERT(info1 & VM_INTINFO_VALID, ("info1 %#lx is not valid", info1));
1552         KASSERT(info2 & VM_INTINFO_VALID, ("info2 %#lx is not valid", info2));
1553
1554         /*
1555          * If an exception occurs while attempting to call the double-fault
1556          * handler the processor enters shutdown mode (aka triple fault).
1557          */
1558         type1 = info1 & VM_INTINFO_TYPE;
1559         vector1 = info1 & 0xff;
1560         if (type1 == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector1 == IDT_DF) {
1561                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "triple fault: info1(%#lx), info2(%#lx)",
1562                     info1, info2);
1563                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_TRIPLEFAULT);
1564                 *retinfo = 0;
1565                 return (0);
1566         }
1567
1568         /*
1569          * Table 6-5 "Conditions for Generating a Double Fault", Intel SDM, Vol3
1570          */
1571         exc1 = exception_class(info1);
1572         exc2 = exception_class(info2);
1573         if ((exc1 == EXC_CONTRIBUTORY && exc2 == EXC_CONTRIBUTORY) ||
1574             (exc1 == EXC_PAGEFAULT && exc2 != EXC_BENIGN)) {
1575                 /* Convert nested fault into a double fault. */
1576                 *retinfo = IDT_DF;
1577                 *retinfo |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1578                 *retinfo |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1579         } else {
1580                 /* Handle exceptions serially */
1581                 *retinfo = info2;
1582         }
1583         return (1);
1584 }
1585
1586 static uint64_t
1587 vcpu_exception_intinfo(struct vcpu *vcpu)
1588 {
1589         uint64_t info = 0;
1590
1591         if (vcpu->exception_pending) {
1592                 info = vcpu->exception.vector & 0xff;
1593                 info |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1594                 if (vcpu->exception.error_code_valid) {
1595                         info |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1596                         info |= (uint64_t)vcpu->exception.error_code << 32;
1597                 }
1598         }
1599         return (info);
1600 }
1601
1602 int
1603 vm_entry_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *retinfo)
1604 {
1605         struct vcpu *vcpu;
1606         uint64_t info1, info2;
1607         int valid;
1608
1609         KASSERT(vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU, ("invalid vcpu %d", vcpuid));
1610
1611         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1612
1613         info1 = vcpu->exitintinfo;
1614         vcpu->exitintinfo = 0;
1615
1616         info2 = 0;
1617         if (vcpu->exception_pending) {
1618                 info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1619                 vcpu->exception_pending = 0;
1620                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Exception %d delivered: %#lx",
1621                     vcpu->exception.vector, info2);
1622         }
1623
1624         if ((info1 & VM_INTINFO_VALID) && (info2 & VM_INTINFO_VALID)) {
1625                 valid = nested_fault(vm, vcpuid, info1, info2, retinfo);
1626         } else if (info1 & VM_INTINFO_VALID) {
1627                 *retinfo = info1;
1628                 valid = 1;
1629         } else if (info2 & VM_INTINFO_VALID) {
1630                 *retinfo = info2;
1631                 valid = 1;
1632         } else {
1633                 valid = 0;
1634         }
1635
1636         if (valid) {
1637                 VCPU_CTR4(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx), info2(%#lx), "
1638                     "retinfo(%#lx)", __func__, info1, info2, *retinfo);
1639         }
1640
1641         return (valid);
1642 }
1643
1644 int
1645 vm_get_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *info1, uint64_t *info2)
1646 {
1647         struct vcpu *vcpu;
1648
1649         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1650                 return (EINVAL);
1651
1652         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1653         *info1 = vcpu->exitintinfo;
1654         *info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1655         return (0);
1656 }
1657
1658 int
1659 vm_inject_exception(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_exception *exception)
1660 {
1661         struct vcpu *vcpu;
1662
1663         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1664                 return (EINVAL);
1665
1666         if (exception->vector < 0 || exception->vector >= 32)
1667                 return (EINVAL);
1668
1669         /*
1670          * A double fault exception should never be injected directly into
1671          * the guest. It is a derived exception that results from specific
1672          * combinations of nested faults.
1673          */
1674         if (exception->vector == IDT_DF)
1675                 return (EINVAL);
1676
1677         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1678
1679         if (vcpu->exception_pending) {
1680                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Unable to inject exception %d due to "
1681                     "pending exception %d", exception->vector,
1682                     vcpu->exception.vector);
1683                 return (EBUSY);
1684         }
1685
1686         vcpu->exception_pending = 1;
1687         vcpu->exception = *exception;
1688         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Exception %d pending", exception->vector);
1689         return (0);
1690 }
1691
1692 static void
1693 vm_inject_fault(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_exception *exception)
1694 {
1695         struct vm_exit *vmexit;
1696         int error;
1697
1698         error = vm_inject_exception(vm, vcpuid, exception);
1699         KASSERT(error == 0, ("vm_inject_exception error %d", error));
1700
1701         /*
1702          * A fault-like exception allows the instruction to be restarted
1703          * after the exception handler returns.
1704          *
1705          * By setting the inst_length to 0 we ensure that the instruction
1706          * pointer remains at the faulting instruction.
1707          */
1708         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1709         vmexit->inst_length = 0;
1710 }
1711
1712 void
1713 vm_inject_pf(struct vm *vm, int vcpuid, int error_code, uint64_t cr2)
1714 {
1715         struct vm_exception pf = {
1716                 .vector = IDT_PF,
1717                 .error_code_valid = 1,
1718                 .error_code = error_code
1719         };
1720         int error;
1721
1722         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Injecting page fault: error_code %#x, cr2 %#lx",
1723             error_code, cr2);
1724
1725         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_CR2, cr2);
1726         KASSERT(error == 0, ("vm_set_register(cr2) error %d", error));
1727
1728         vm_inject_fault(vm, vcpuid, &pf);
1729 }
1730
1731 void
1732 vm_inject_gp(struct vm *vm, int vcpuid)
1733 {
1734         struct vm_exception gpf = {
1735                 .vector = IDT_GP,
1736                 .error_code_valid = 1,
1737                 .error_code = 0
1738         };
1739
1740         vm_inject_fault(vm, vcpuid, &gpf);
1741 }
1742
1743 void
1744 vm_inject_ud(struct vm *vm, int vcpuid)
1745 {
1746         struct vm_exception udf = {
1747                 .vector = IDT_UD,
1748                 .error_code_valid = 0
1749         };
1750
1751         vm_inject_fault(vm, vcpuid, &udf);
1752 }
1753
1754 static VMM_STAT(VCPU_NMI_COUNT, "number of NMIs delivered to vcpu");
1755
1756 int
1757 vm_inject_nmi(struct vm *vm, int vcpuid)
1758 {
1759         struct vcpu *vcpu;
1760
1761         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1762                 return (EINVAL);
1763
1764         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1765
1766         vcpu->nmi_pending = 1;
1767         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
1768         return (0);
1769 }
1770
1771 int
1772 vm_nmi_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
1773 {
1774         struct vcpu *vcpu;
1775
1776         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1777                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1778
1779         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1780
1781         return (vcpu->nmi_pending);
1782 }
1783
1784 void
1785 vm_nmi_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
1786 {
1787         struct vcpu *vcpu;
1788
1789         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1790                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1791
1792         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1793
1794         if (vcpu->nmi_pending == 0)
1795                 panic("vm_nmi_clear: inconsistent nmi_pending state");
1796
1797         vcpu->nmi_pending = 0;
1798         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_NMI_COUNT, 1);
1799 }
1800
1801 static VMM_STAT(VCPU_EXTINT_COUNT, "number of ExtINTs delivered to vcpu");
1802
1803 int
1804 vm_inject_extint(struct vm *vm, int vcpuid)
1805 {
1806         struct vcpu *vcpu;
1807
1808         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1809                 return (EINVAL);
1810
1811         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1812
1813         vcpu->extint_pending = 1;
1814         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
1815         return (0);
1816 }
1817
1818 int
1819 vm_extint_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
1820 {
1821         struct vcpu *vcpu;
1822
1823         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1824                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1825
1826         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1827
1828         return (vcpu->extint_pending);
1829 }
1830
1831 void
1832 vm_extint_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
1833 {
1834         struct vcpu *vcpu;
1835
1836         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1837                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1838
1839         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1840
1841         if (vcpu->extint_pending == 0)
1842                 panic("vm_extint_clear: inconsistent extint_pending state");
1843
1844         vcpu->extint_pending = 0;
1845         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_EXTINT_COUNT, 1);
1846 }
1847
1848 int
1849 vm_get_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int *retval)
1850 {
1851         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
1852                 return (EINVAL);
1853
1854         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
1855                 return (EINVAL);
1856
1857         return (VMGETCAP(vm->cookie, vcpu, type, retval));
1858 }
1859
1860 int
1861 vm_set_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int val)
1862 {
1863         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
1864                 return (EINVAL);
1865
1866         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
1867                 return (EINVAL);
1868
1869         return (VMSETCAP(vm->cookie, vcpu, type, val));
1870 }
1871
1872 uint64_t *
1873 vm_guest_msrs(struct vm *vm, int cpu)
1874 {
1875         return (vm->vcpu[cpu].guest_msrs);
1876 }
1877
1878 struct vlapic *
1879 vm_lapic(struct vm *vm, int cpu)
1880 {
1881         return (vm->vcpu[cpu].vlapic);
1882 }
1883
1884 struct vioapic *
1885 vm_ioapic(struct vm *vm)
1886 {
1887
1888         return (vm->vioapic);
1889 }
1890
1891 struct vhpet *
1892 vm_hpet(struct vm *vm)
1893 {
1894
1895         return (vm->vhpet);
1896 }
1897
1898 boolean_t
1899 vmm_is_pptdev(int bus, int slot, int func)
1900 {
1901         int found, i, n;
1902         int b, s, f;
1903         char *val, *cp, *cp2;
1904
1905         /*
1906          * XXX
1907          * The length of an environment variable is limited to 128 bytes which
1908          * puts an upper limit on the number of passthru devices that may be
1909          * specified using a single environment variable.
1910          *
1911          * Work around this by scanning multiple environment variable
1912          * names instead of a single one - yuck!
1913          */
1914         const char *names[] = { "pptdevs", "pptdevs2", "pptdevs3", NULL };
1915
1916         /* set pptdevs="1/2/3 4/5/6 7/8/9 10/11/12" */
1917         found = 0;
1918         for (i = 0; names[i] != NULL && !found; i++) {
1919                 cp = val = getenv(names[i]);
1920                 while (cp != NULL && *cp != '\0') {
1921                         if ((cp2 = strchr(cp, ' ')) != NULL)
1922                                 *cp2 = '\0';
1923
1924                         n = sscanf(cp, "%d/%d/%d", &b, &s, &f);
1925                         if (n == 3 && bus == b && slot == s && func == f) {
1926                                 found = 1;
1927                                 break;
1928                         }
1929                 
1930                         if (cp2 != NULL)
1931                                 *cp2++ = ' ';
1932
1933                         cp = cp2;
1934                 }
1935                 freeenv(val);
1936         }
1937         return (found);
1938 }
1939
1940 void *
1941 vm_iommu_domain(struct vm *vm)
1942 {
1943
1944         return (vm->iommu);
1945 }
1946
1947 int
1948 vcpu_set_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate,
1949     bool from_idle)
1950 {
1951         int error;
1952         struct vcpu *vcpu;
1953
1954         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1955                 panic("vm_set_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1956
1957         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1958
1959         vcpu_lock(vcpu);
1960         error = vcpu_set_state_locked(vcpu, newstate, from_idle);
1961         vcpu_unlock(vcpu);
1962
1963         return (error);
1964 }
1965
1966 enum vcpu_state
1967 vcpu_get_state(struct vm *vm, int vcpuid, int *hostcpu)
1968 {
1969         struct vcpu *vcpu;
1970         enum vcpu_state state;
1971
1972         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1973                 panic("vm_get_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1974
1975         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1976
1977         vcpu_lock(vcpu);
1978         state = vcpu->state;
1979         if (hostcpu != NULL)
1980                 *hostcpu = vcpu->hostcpu;
1981         vcpu_unlock(vcpu);
1982
1983         return (state);
1984 }
1985
1986 int
1987 vm_activate_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
1988 {
1989
1990         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1991                 return (EINVAL);
1992
1993         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
1994                 return (EBUSY);
1995
1996         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "activated");
1997         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->active_cpus);
1998         return (0);
1999 }
2000
2001 cpuset_t
2002 vm_active_cpus(struct vm *vm)
2003 {
2004
2005         return (vm->active_cpus);
2006 }
2007
2008 cpuset_t
2009 vm_suspended_cpus(struct vm *vm)
2010 {
2011
2012         return (vm->suspended_cpus);
2013 }
2014
2015 void *
2016 vcpu_stats(struct vm *vm, int vcpuid)
2017 {
2018
2019         return (vm->vcpu[vcpuid].stats);
2020 }
2021
2022 int
2023 vm_get_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state *state)
2024 {
2025         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2026                 return (EINVAL);
2027
2028         *state = vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state;
2029
2030         return (0);
2031 }
2032
2033 int
2034 vm_set_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state state)
2035 {
2036         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2037                 return (EINVAL);
2038
2039         if (state >= X2APIC_STATE_LAST)
2040                 return (EINVAL);
2041
2042         vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state = state;
2043
2044         vlapic_set_x2apic_state(vm, vcpuid, state);
2045
2046         return (0);
2047 }
2048
2049 /*
2050  * This function is called to ensure that a vcpu "sees" a pending event
2051  * as soon as possible:
2052  * - If the vcpu thread is sleeping then it is woken up.
2053  * - If the vcpu is running on a different host_cpu then an IPI will be directed
2054  *   to the host_cpu to cause the vcpu to trap into the hypervisor.
2055  */
2056 void
2057 vcpu_notify_event(struct vm *vm, int vcpuid, bool lapic_intr)
2058 {
2059         int hostcpu;
2060         struct vcpu *vcpu;
2061
2062         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2063
2064         vcpu_lock(vcpu);
2065         hostcpu = vcpu->hostcpu;
2066         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
2067                 KASSERT(hostcpu != NOCPU, ("vcpu running on invalid hostcpu"));
2068                 if (hostcpu != curcpu) {
2069                         if (lapic_intr) {
2070                                 vlapic_post_intr(vcpu->vlapic, hostcpu,
2071                                     vmm_ipinum);
2072                         } else {
2073                                 ipi_cpu(hostcpu, vmm_ipinum);
2074                         }
2075                 } else {
2076                         /*
2077                          * If the 'vcpu' is running on 'curcpu' then it must
2078                          * be sending a notification to itself (e.g. SELF_IPI).
2079                          * The pending event will be picked up when the vcpu
2080                          * transitions back to guest context.
2081                          */
2082                 }
2083         } else {
2084                 KASSERT(hostcpu == NOCPU, ("vcpu state %d not consistent "
2085                     "with hostcpu %d", vcpu->state, hostcpu));
2086                 if (vcpu->state == VCPU_SLEEPING)
2087                         wakeup_one(vcpu);
2088         }
2089         vcpu_unlock(vcpu);
2090 }
2091
2092 struct vmspace *
2093 vm_get_vmspace(struct vm *vm)
2094 {
2095
2096         return (vm->vmspace);
2097 }
2098
2099 int
2100 vm_apicid2vcpuid(struct vm *vm, int apicid)
2101 {
2102         /*
2103          * XXX apic id is assumed to be numerically identical to vcpu id
2104          */
2105         return (apicid);
2106 }
2107
2108 void
2109 vm_smp_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, cpuset_t dest,
2110     vm_rendezvous_func_t func, void *arg)
2111 {
2112         int i;
2113
2114         /*
2115          * Enforce that this function is called without any locks
2116          */
2117         WITNESS_WARN(WARN_PANIC, NULL, "vm_smp_rendezvous");
2118         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU),
2119             ("vm_smp_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
2120
2121 restart:
2122         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
2123         if (vm->rendezvous_func != NULL) {
2124                 /*
2125                  * If a rendezvous is already in progress then we need to
2126                  * call the rendezvous handler in case this 'vcpuid' is one
2127                  * of the targets of the rendezvous.
2128                  */
2129                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous already in progress");
2130                 mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2131                 vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2132                 goto restart;
2133         }
2134         KASSERT(vm->rendezvous_func == NULL, ("vm_smp_rendezvous: previous "
2135             "rendezvous is still in progress"));
2136
2137         RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Initiating rendezvous");
2138         vm->rendezvous_req_cpus = dest;
2139         CPU_ZERO(&vm->rendezvous_done_cpus);
2140         vm->rendezvous_arg = arg;
2141         vm_set_rendezvous_func(vm, func);
2142         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2143
2144         /*
2145          * Wake up any sleeping vcpus and trigger a VM-exit in any running
2146          * vcpus so they handle the rendezvous as soon as possible.
2147          */
2148         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
2149                 if (CPU_ISSET(i, &dest))
2150                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
2151         }
2152
2153         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2154 }
2155
2156 struct vatpic *
2157 vm_atpic(struct vm *vm)
2158 {
2159         return (vm->vatpic);
2160 }
2161
2162 struct vatpit *
2163 vm_atpit(struct vm *vm)
2164 {
2165         return (vm->vatpit);
2166 }
2167
2168 enum vm_reg_name
2169 vm_segment_name(int seg)
2170 {
2171         static enum vm_reg_name seg_names[] = {
2172                 VM_REG_GUEST_ES,
2173                 VM_REG_GUEST_CS,
2174                 VM_REG_GUEST_SS,
2175                 VM_REG_GUEST_DS,
2176                 VM_REG_GUEST_FS,
2177                 VM_REG_GUEST_GS
2178         };
2179
2180         KASSERT(seg >= 0 && seg < nitems(seg_names),
2181             ("%s: invalid segment encoding %d", __func__, seg));
2182         return (seg_names[seg]);
2183 }
2184
2185
2186 /*
2187  * Return the amount of in-use and wired memory for the VM. Since
2188  * these are global stats, only return the values with for vCPU 0
2189  */
2190 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_RESIDENT);
2191 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_WIRED);
2192
2193 static void
2194 vm_get_rescnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2195 {
2196
2197         if (vcpu == 0) {
2198                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_RESIDENT,
2199                     PAGE_SIZE * vmspace_resident_count(vm->vmspace));
2200         }       
2201 }
2202
2203 static void
2204 vm_get_wiredcnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2205 {
2206
2207         if (vcpu == 0) {
2208                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_WIRED,
2209                     PAGE_SIZE * pmap_wired_count(vmspace_pmap(vm->vmspace)));
2210         }       
2211 }
2212
2213 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_RESIDENT, "Resident memory", vm_get_rescnt);
2214 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_WIRED, "Wired memory", vm_get_wiredcnt);