sys/amd64/vmm/vmm.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2011 NetApp, Inc.
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  *
  16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY NETAPP, INC ``AS IS'' AND
  17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL NETAPP, INC OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  26  * SUCH DAMAGE.
  27  *
  28  * $FreeBSD$
  29  */
  30
  31 #include <sys/cdefs.h>
  32 __FBSDID("$FreeBSD$");
  33
  34 #include <sys/param.h>
  35 #include <sys/systm.h>
  36 #include <sys/kernel.h>
  37 #include <sys/module.h>
  38 #include <sys/sysctl.h>
  39 #include <sys/malloc.h>
  40 #include <sys/pcpu.h>
  41 #include <sys/lock.h>
  42 #include <sys/mutex.h>
  43 #include <sys/proc.h>
  44 #include <sys/rwlock.h>
  45 #include <sys/sched.h>
  46 #include <sys/smp.h>
  47 #include <sys/systm.h>
  48
  49 #include <vm/vm.h>
  50 #include <vm/vm_object.h>
  51 #include <vm/vm_page.h>
  52 #include <vm/pmap.h>
  53 #include <vm/vm_map.h>
  54 #include <vm/vm_extern.h>
  55 #include <vm/vm_param.h>
  56
  57 #include <machine/cpu.h>
  58 #include <machine/pcb.h>
  59 #include <machine/smp.h>
  60 #include <machine/md_var.h>
  61 #include <x86/psl.h>
  62 #include <x86/apicreg.h>
  63
  64 #include <machine/vmm.h>
  65 #include <machine/vmm_dev.h>
  66 #include <machine/vmm_instruction_emul.h>
  67
  68 #include "vmm_ioport.h"
  69 #include "vmm_ktr.h"
  70 #include "vmm_host.h"
  71 #include "vmm_mem.h"
  72 #include "vmm_util.h"
  73 #include "vatpic.h"
  74 #include "vatpit.h"
  75 #include "vhpet.h"
  76 #include "vioapic.h"
  77 #include "vlapic.h"
  78 #include "vpmtmr.h"
  79 #include "vrtc.h"
  80 #include "vmm_stat.h"
  81 #include "vmm_lapic.h"
  82
  83 #include "io/ppt.h"
  84 #include "io/iommu.h"
  85
  86 struct vlapic;
  87
  88 /*
  89  * Initialization:
  90  * (a) allocated when vcpu is created
  91  * (i) initialized when vcpu is created and when it is reinitialized
  92  * (o) initialized the first time the vcpu is created
  93  * (x) initialized before use
  94  */
  95 struct vcpu {
  96         struct mtx      mtx;            /* (o) protects 'state' and 'hostcpu' */
  97         enum vcpu_state state;          /* (o) vcpu state */
  98         int             hostcpu;        /* (o) vcpu's host cpu */
  99         int             reqidle;        /* (i) request vcpu to idle */
 100         struct vlapic   *vlapic;        /* (i) APIC device model */
 101         enum x2apic_state x2apic_state; /* (i) APIC mode */
 102         uint64_t        exitintinfo;    /* (i) events pending at VM exit */
 103         int             nmi_pending;    /* (i) NMI pending */
 104         int             extint_pending; /* (i) INTR pending */
 105         int     exception_pending;      /* (i) exception pending */
 106         int     exc_vector;             /* (x) exception collateral */
 107         int     exc_errcode_valid;
 108         uint32_t exc_errcode;
 109         struct savefpu  *guestfpu;      /* (a,i) guest fpu state */
 110         uint64_t        guest_xcr0;     /* (i) guest %xcr0 register */
 111         void            *stats;         /* (a,i) statistics */
 112         struct vm_exit  exitinfo;       /* (x) exit reason and collateral */
 113         uint64_t        nextrip;        /* (x) next instruction to execute */
 114 };
 115
 116 #define vcpu_lock_initialized(v) mtx_initialized(&((v)->mtx))
 117 #define vcpu_lock_init(v)       mtx_init(&((v)->mtx), "vcpu lock", 0, MTX_SPIN)
 118 #define vcpu_lock(v)            mtx_lock_spin(&((v)->mtx))
 119 #define vcpu_unlock(v)          mtx_unlock_spin(&((v)->mtx))
 120 #define vcpu_assert_locked(v)   mtx_assert(&((v)->mtx), MA_OWNED)
 121
 122 struct mem_seg {
 123         size_t  len;
 124         bool    sysmem;
 125         struct vm_object *object;
 126 };
 127 #define VM_MAX_MEMSEGS  3
 128
 129 struct mem_map {
 130         vm_paddr_t      gpa;
 131         size_t          len;
 132         vm_ooffset_t    segoff;
 133         int             segid;
 134         int             prot;
 135         int             flags;
 136 };
 137 #define VM_MAX_MEMMAPS  4
 138
 139 /*
 140  * Initialization:
 141  * (o) initialized the first time the VM is created
 142  * (i) initialized when VM is created and when it is reinitialized
 143  * (x) initialized before use
 144  */
 145 struct vm {
 146         void            *cookie;                /* (i) cpu-specific data */
 147         void            *iommu;                 /* (x) iommu-specific data */
 148         struct vhpet    *vhpet;                 /* (i) virtual HPET */
 149         struct vioapic  *vioapic;               /* (i) virtual ioapic */
 150         struct vatpic   *vatpic;                /* (i) virtual atpic */
 151         struct vatpit   *vatpit;                /* (i) virtual atpit */
 152         struct vpmtmr   *vpmtmr;                /* (i) virtual ACPI PM timer */
 153         struct vrtc     *vrtc;                  /* (o) virtual RTC */
 154         volatile cpuset_t active_cpus;          /* (i) active vcpus */
 155         volatile cpuset_t debug_cpus;           /* (i) vcpus stopped for debug */
 156         int             suspend;                /* (i) stop VM execution */
 157         volatile cpuset_t suspended_cpus;       /* (i) suspended vcpus */
 158         volatile cpuset_t halted_cpus;          /* (x) cpus in a hard halt */
 159         cpuset_t        rendezvous_req_cpus;    /* (x) rendezvous requested */
 160         cpuset_t        rendezvous_done_cpus;   /* (x) rendezvous finished */
 161         void            *rendezvous_arg;        /* (x) rendezvous func/arg */
 162         vm_rendezvous_func_t rendezvous_func;
 163         struct mtx      rendezvous_mtx;         /* (o) rendezvous lock */
 164         struct mem_map  mem_maps[VM_MAX_MEMMAPS]; /* (i) guest address space */
 165         struct mem_seg  mem_segs[VM_MAX_MEMSEGS]; /* (o) guest memory regions */
 166         struct vmspace  *vmspace;               /* (o) guest's address space */
 167         char            name[VM_MAX_NAMELEN];   /* (o) virtual machine name */
 168         struct vcpu     vcpu[VM_MAXCPU];        /* (i) guest vcpus */
 169         /* The following describe the vm cpu topology */
 170         uint16_t        sockets;                /* (o) num of sockets */
 171         uint16_t        cores;                  /* (o) num of cores/socket */
 172         uint16_t        threads;                /* (o) num of threads/core */
 173         uint16_t        maxcpus;                /* (o) max pluggable cpus */
 174 };
 175
 176 static int vmm_initialized;
 177
 178 static struct vmm_ops *ops;
 179 #define VMM_INIT(num)   (ops != NULL ? (*ops->init)(num) : 0)
 180 #define VMM_CLEANUP()   (ops != NULL ? (*ops->cleanup)() : 0)
 181 #define VMM_RESUME()    (ops != NULL ? (*ops->resume)() : 0)
 182
 183 #define VMINIT(vm, pmap) (ops != NULL ? (*ops->vminit)(vm, pmap): NULL)
 184 #define VMRUN(vmi, vcpu, rip, pmap, evinfo) \
 185         (ops != NULL ? (*ops->vmrun)(vmi, vcpu, rip, pmap, evinfo) : ENXIO)
 186 #define VMCLEANUP(vmi)  (ops != NULL ? (*ops->vmcleanup)(vmi) : NULL)
 187 #define VMSPACE_ALLOC(min, max) \
 188         (ops != NULL ? (*ops->vmspace_alloc)(min, max) : NULL)
 189 #define VMSPACE_FREE(vmspace) \
 190         (ops != NULL ? (*ops->vmspace_free)(vmspace) : ENXIO)
 191 #define VMGETREG(vmi, vcpu, num, retval)                \
 192         (ops != NULL ? (*ops->vmgetreg)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
 193 #define VMSETREG(vmi, vcpu, num, val)           \
 194         (ops != NULL ? (*ops->vmsetreg)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
 195 #define VMGETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
 196         (ops != NULL ? (*ops->vmgetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
 197 #define VMSETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
 198         (ops != NULL ? (*ops->vmsetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
 199 #define VMGETCAP(vmi, vcpu, num, retval)        \
 200         (ops != NULL ? (*ops->vmgetcap)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
 201 #define VMSETCAP(vmi, vcpu, num, val)           \
 202         (ops != NULL ? (*ops->vmsetcap)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
 203 #define VLAPIC_INIT(vmi, vcpu)                  \
 204         (ops != NULL ? (*ops->vlapic_init)(vmi, vcpu) : NULL)
 205 #define VLAPIC_CLEANUP(vmi, vlapic)             \
 206         (ops != NULL ? (*ops->vlapic_cleanup)(vmi, vlapic) : NULL)
 207
 208 #define fpu_start_emulating()   load_cr0(rcr0() | CR0_TS)
 209 #define fpu_stop_emulating()    clts()
 210
 211 SDT_PROVIDER_DEFINE(vmm);
 212
 213 static MALLOC_DEFINE(M_VM, "vm", "vm");
 214
 215 /* statistics */
 216 static VMM_STAT(VCPU_TOTAL_RUNTIME, "vcpu total runtime");
 217
 218 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, vmm, CTLFLAG_RW, NULL, NULL);
 219
 220 /*
 221  * Halt the guest if all vcpus are executing a HLT instruction with
 222  * interrupts disabled.
 223  */
 224 static int halt_detection_enabled = 1;
 225 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, halt_detection, CTLFLAG_RDTUN,
 226     &halt_detection_enabled, 0,
 227     "Halt VM if all vcpus execute HLT with interrupts disabled");
 228
 229 static int vmm_ipinum;
 230 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, ipinum, CTLFLAG_RD, &vmm_ipinum, 0,
 231     "IPI vector used for vcpu notifications");
 232
 233 static int trace_guest_exceptions;
 234 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, trace_guest_exceptions, CTLFLAG_RDTUN,
 235     &trace_guest_exceptions, 0,
 236     "Trap into hypervisor on all guest exceptions and reflect them back");
 237
 238 static void vm_free_memmap(struct vm *vm, int ident);
 239 static bool sysmem_mapping(struct vm *vm, struct mem_map *mm);
 240 static void vcpu_notify_event_locked(struct vcpu *vcpu, bool lapic_intr);
 241
 242 #ifdef KTR
 243 static const char *
 244 vcpu_state2str(enum vcpu_state state)
 245 {
 246
 247         switch (state) {
 248         case VCPU_IDLE:
 249                 return ("idle");
 250         case VCPU_FROZEN:
 251                 return ("frozen");
 252         case VCPU_RUNNING:
 253                 return ("running");
 254         case VCPU_SLEEPING:
 255                 return ("sleeping");
 256         default:
 257                 return ("unknown");
 258         }
 259 }
 260 #endif
 261
 262 static void
 263 vcpu_cleanup(struct vm *vm, int i, bool destroy)
 264 {
 265         struct vcpu *vcpu = &vm->vcpu[i];
 266
 267         VLAPIC_CLEANUP(vm->cookie, vcpu->vlapic);
 268         if (destroy) {
 269                 vmm_stat_free(vcpu->stats);
 270                 fpu_save_area_free(vcpu->guestfpu);
 271         }
 272 }
 273
 274 static void
 275 vcpu_init(struct vm *vm, int vcpu_id, bool create)
 276 {
 277         struct vcpu *vcpu;
 278
 279         KASSERT(vcpu_id >= 0 && vcpu_id < VM_MAXCPU,
 280             ("vcpu_init: invalid vcpu %d", vcpu_id));
 281
 282         vcpu = &vm->vcpu[vcpu_id];
 283
 284         if (create) {
 285                 KASSERT(!vcpu_lock_initialized(vcpu), ("vcpu %d already "
 286                     "initialized", vcpu_id));
 287                 vcpu_lock_init(vcpu);
 288                 vcpu->state = VCPU_IDLE;
 289                 vcpu->hostcpu = NOCPU;
 290                 vcpu->guestfpu = fpu_save_area_alloc();
 291                 vcpu->stats = vmm_stat_alloc();
 292         }
 293
 294         vcpu->vlapic = VLAPIC_INIT(vm->cookie, vcpu_id);
 295         vm_set_x2apic_state(vm, vcpu_id, X2APIC_DISABLED);
 296         vcpu->reqidle = 0;
 297         vcpu->exitintinfo = 0;
 298         vcpu->nmi_pending = 0;
 299         vcpu->extint_pending = 0;
 300         vcpu->exception_pending = 0;
 301         vcpu->guest_xcr0 = XFEATURE_ENABLED_X87;
 302         fpu_save_area_reset(vcpu->guestfpu);
 303         vmm_stat_init(vcpu->stats);
 304 }
 305
 306 int
 307 vcpu_trace_exceptions(struct vm *vm, int vcpuid)
 308 {
 309
 310         return (trace_guest_exceptions);
 311 }
 312
 313 struct vm_exit *
 314 vm_exitinfo(struct vm *vm, int cpuid)
 315 {
 316         struct vcpu *vcpu;
 317
 318         if (cpuid < 0 || cpuid >= VM_MAXCPU)
 319                 panic("vm_exitinfo: invalid cpuid %d", cpuid);
 320
 321         vcpu = &vm->vcpu[cpuid];
 322
 323         return (&vcpu->exitinfo);
 324 }
 325
 326 static void
 327 vmm_resume(void)
 328 {
 329         VMM_RESUME();
 330 }
 331
 332 static int
 333 vmm_init(void)
 334 {
 335         int error;
 336
 337         vmm_host_state_init();
 338
 339         vmm_ipinum = lapic_ipi_alloc(pti ? &IDTVEC(justreturn1_pti) :
 340             &IDTVEC(justreturn));
 341         if (vmm_ipinum < 0)
 342                 vmm_ipinum = IPI_AST;
 343
 344         error = vmm_mem_init();
 345         if (error)
 346                 return (error);
 347
 348         if (vmm_is_intel())
 349                 ops = &vmm_ops_intel;
 350         else if (vmm_is_amd())
 351                 ops = &vmm_ops_amd;
 352         else
 353                 return (ENXIO);
 354
 355         vmm_resume_p = vmm_resume;
 356
 357         return (VMM_INIT(vmm_ipinum));
 358 }
 359
 360 static int
 361 vmm_handler(module_t mod, int what, void *arg)
 362 {
 363         int error;
 364
 365         switch (what) {
 366         case MOD_LOAD:
 367                 vmmdev_init();
 368                 error = vmm_init();
 369                 if (error == 0)
 370                         vmm_initialized = 1;
 371                 break;
 372         case MOD_UNLOAD:
 373                 error = vmmdev_cleanup();
 374                 if (error == 0) {
 375                         vmm_resume_p = NULL;
 376                         iommu_cleanup();
 377                         if (vmm_ipinum != IPI_AST)
 378                                 lapic_ipi_free(vmm_ipinum);
 379                         error = VMM_CLEANUP();
 380                         /*
 381                          * Something bad happened - prevent new
 382                          * VMs from being created
 383                          */
 384                         if (error)
 385                                 vmm_initialized = 0;
 386                 }
 387                 break;
 388         default:
 389                 error = 0;
 390                 break;
 391         }
 392         return (error);
 393 }
 394
 395 static moduledata_t vmm_kmod = {
 396         "vmm",
 397         vmm_handler,
 398         NULL
 399 };
 400
 401 /*
 402  * vmm initialization has the following dependencies:
 403  *
 404  * - VT-x initialization requires smp_rendezvous() and therefore must happen
 405  *   after SMP is fully functional (after SI_SUB_SMP).
 406  */
 407 DECLARE_MODULE(vmm, vmm_kmod, SI_SUB_SMP + 1, SI_ORDER_ANY);
 408 MODULE_VERSION(vmm, 1);
 409
 410 static void
 411 vm_init(struct vm *vm, bool create)
 412 {
 413         int i;
 414
 415         vm->cookie = VMINIT(vm, vmspace_pmap(vm->vmspace));
 416         vm->iommu = NULL;
 417         vm->vioapic = vioapic_init(vm);
 418         vm->vhpet = vhpet_init(vm);
 419         vm->vatpic = vatpic_init(vm);
 420         vm->vatpit = vatpit_init(vm);
 421         vm->vpmtmr = vpmtmr_init(vm);
 422         if (create)
 423                 vm->vrtc = vrtc_init(vm);
 424
 425         CPU_ZERO(&vm->active_cpus);
 426         CPU_ZERO(&vm->debug_cpus);
 427
 428         vm->suspend = 0;
 429         CPU_ZERO(&vm->suspended_cpus);
 430
 431         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++)
 432                 vcpu_init(vm, i, create);
 433 }
 434
 435 /*
 436  * The default CPU topology is a single thread per package.
 437  */
 438 u_int cores_per_package = 1;
 439 u_int threads_per_core = 1;
 440
 441 int
 442 vm_create(const char *name, struct vm **retvm)
 443 {
 444         struct vm *vm;
 445         struct vmspace *vmspace;
 446
 447         /*
 448          * If vmm.ko could not be successfully initialized then don't attempt
 449          * to create the virtual machine.
 450          */
 451         if (!vmm_initialized)
 452                 return (ENXIO);
 453
 454         if (name == NULL || strlen(name) >= VM_MAX_NAMELEN)
 455                 return (EINVAL);
 456
 457         vmspace = VMSPACE_ALLOC(0, VM_MAXUSER_ADDRESS);
 458         if (vmspace == NULL)
 459                 return (ENOMEM);
 460
 461         vm = malloc(sizeof(struct vm), M_VM, M_WAITOK | M_ZERO);
 462         strcpy(vm->name, name);
 463         vm->vmspace = vmspace;
 464         mtx_init(&vm->rendezvous_mtx, "vm rendezvous lock", 0, MTX_DEF);
 465
 466         vm->sockets = 1;
 467         vm->cores = cores_per_package;  /* XXX backwards compatibility */
 468         vm->threads = threads_per_core; /* XXX backwards compatibility */
 469         vm->maxcpus = 0;                /* XXX not implemented */
 470
 471         vm_init(vm, true);
 472
 473         *retvm = vm;
 474         return (0);
 475 }
 476
 477 void
 478 vm_get_topology(struct vm *vm, uint16_t *sockets, uint16_t *cores,
 479     uint16_t *threads, uint16_t *maxcpus)
 480 {
 481         *sockets = vm->sockets;
 482         *cores = vm->cores;
 483         *threads = vm->threads;
 484         *maxcpus = vm->maxcpus;
 485 }
 486
 487 int
 488 vm_set_topology(struct vm *vm, uint16_t sockets, uint16_t cores,
 489     uint16_t threads, uint16_t maxcpus)
 490 {
 491         if (maxcpus != 0)
 492                 return (EINVAL);        /* XXX remove when supported */
 493         if ((sockets * cores * threads) > VM_MAXCPU)
 494                 return (EINVAL);
 495         /* XXX need to check sockets * cores * threads == vCPU, how? */
 496         vm->sockets = sockets;
 497         vm->cores = cores;
 498         vm->threads = threads;
 499         vm->maxcpus = maxcpus;
 500         return(0);
 501 }
 502
 503 static void
 504 vm_cleanup(struct vm *vm, bool destroy)
 505 {
 506         struct mem_map *mm;
 507         int i;
 508
 509         ppt_unassign_all(vm);
 510
 511         if (vm->iommu != NULL)
 512                 iommu_destroy_domain(vm->iommu);
 513
 514         if (destroy)
 515                 vrtc_cleanup(vm->vrtc);
 516         else
 517                 vrtc_reset(vm->vrtc);
 518         vpmtmr_cleanup(vm->vpmtmr);
 519         vatpit_cleanup(vm->vatpit);
 520         vhpet_cleanup(vm->vhpet);
 521         vatpic_cleanup(vm->vatpic);
 522         vioapic_cleanup(vm->vioapic);
 523
 524         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++)
 525                 vcpu_cleanup(vm, i, destroy);
 526
 527         VMCLEANUP(vm->cookie);
 528
 529         /*
 530          * System memory is removed from the guest address space only when
 531          * the VM is destroyed. This is because the mapping remains the same
 532          * across VM reset.
 533          *
 534          * Device memory can be relocated by the guest (e.g. using PCI BARs)
 535          * so those mappings are removed on a VM reset.
 536          */
 537         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 538                 mm = &vm->mem_maps[i];
 539                 if (destroy || !sysmem_mapping(vm, mm))
 540                         vm_free_memmap(vm, i);
 541         }
 542
 543         if (destroy) {
 544                 for (i = 0; i < VM_MAX_MEMSEGS; i++)
 545                         vm_free_memseg(vm, i);
 546
 547                 VMSPACE_FREE(vm->vmspace);
 548                 vm->vmspace = NULL;
 549         }
 550 }
 551
 552 void
 553 vm_destroy(struct vm *vm)
 554 {
 555         vm_cleanup(vm, true);
 556         free(vm, M_VM);
 557 }
 558
 559 int
 560 vm_reinit(struct vm *vm)
 561 {
 562         int error;
 563
 564         /*
 565          * A virtual machine can be reset only if all vcpus are suspended.
 566          */
 567         if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
 568                 vm_cleanup(vm, false);
 569                 vm_init(vm, false);
 570                 error = 0;
 571         } else {
 572                 error = EBUSY;
 573         }
 574
 575         return (error);
 576 }
 577
 578 const char *
 579 vm_name(struct vm *vm)
 580 {
 581         return (vm->name);
 582 }
 583
 584 int
 585 vm_map_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len, vm_paddr_t hpa)
 586 {
 587         vm_object_t obj;
 588
 589         if ((obj = vmm_mmio_alloc(vm->vmspace, gpa, len, hpa)) == NULL)
 590                 return (ENOMEM);
 591         else
 592                 return (0);
 593 }
 594
 595 int
 596 vm_unmap_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
 597 {
 598
 599         vmm_mmio_free(vm->vmspace, gpa, len);
 600         return (0);
 601 }
 602
 603 /*
 604  * Return 'true' if 'gpa' is allocated in the guest address space.
 605  *
 606  * This function is called in the context of a running vcpu which acts as
 607  * an implicit lock on 'vm->mem_maps[]'.
 608  */
 609 bool
 610 vm_mem_allocated(struct vm *vm, int vcpuid, vm_paddr_t gpa)
 611 {
 612         struct mem_map *mm;
 613         int i;
 614
 615 #ifdef INVARIANTS
 616         int hostcpu, state;
 617         state = vcpu_get_state(vm, vcpuid, &hostcpu);
 618         KASSERT(state == VCPU_RUNNING && hostcpu == curcpu,
 619             ("%s: invalid vcpu state %d/%d", __func__, state, hostcpu));
 620 #endif
 621
 622         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 623                 mm = &vm->mem_maps[i];
 624                 if (mm->len != 0 && gpa >= mm->gpa && gpa < mm->gpa + mm->len)
 625                         return (true);          /* 'gpa' is sysmem or devmem */
 626         }
 627
 628         if (ppt_is_mmio(vm, gpa))
 629                 return (true);                  /* 'gpa' is pci passthru mmio */
 630
 631         return (false);
 632 }
 633
 634 int
 635 vm_alloc_memseg(struct vm *vm, int ident, size_t len, bool sysmem)
 636 {
 637         struct mem_seg *seg;
 638         vm_object_t obj;
 639
 640         if (ident < 0 || ident >= VM_MAX_MEMSEGS)
 641                 return (EINVAL);
 642
 643         if (len == 0 || (len & PAGE_MASK))
 644                 return (EINVAL);
 645
 646         seg = &vm->mem_segs[ident];
 647         if (seg->object != NULL) {
 648                 if (seg->len == len && seg->sysmem == sysmem)
 649                         return (EEXIST);
 650                 else
 651                         return (EINVAL);
 652         }
 653
 654         obj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, len >> PAGE_SHIFT);
 655         if (obj == NULL)
 656                 return (ENOMEM);
 657
 658         seg->len = len;
 659         seg->object = obj;
 660         seg->sysmem = sysmem;
 661         return (0);
 662 }
 663
 664 int
 665 vm_get_memseg(struct vm *vm, int ident, size_t *len, bool *sysmem,
 666     vm_object_t *objptr)
 667 {
 668         struct mem_seg *seg;
 669
 670         if (ident < 0 || ident >= VM_MAX_MEMSEGS)
 671                 return (EINVAL);
 672
 673         seg = &vm->mem_segs[ident];
 674         if (len)
 675                 *len = seg->len;
 676         if (sysmem)
 677                 *sysmem = seg->sysmem;
 678         if (objptr)
 679                 *objptr = seg->object;
 680         return (0);
 681 }
 682
 683 void
 684 vm_free_memseg(struct vm *vm, int ident)
 685 {
 686         struct mem_seg *seg;
 687
 688         KASSERT(ident >= 0 && ident < VM_MAX_MEMSEGS,
 689             ("%s: invalid memseg ident %d", __func__, ident));
 690
 691         seg = &vm->mem_segs[ident];
 692         if (seg->object != NULL) {
 693                 vm_object_deallocate(seg->object);
 694                 bzero(seg, sizeof(struct mem_seg));
 695         }
 696 }
 697
 698 int
 699 vm_mmap_memseg(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, int segid, vm_ooffset_t first,
 700     size_t len, int prot, int flags)
 701 {
 702         struct mem_seg *seg;
 703         struct mem_map *m, *map;
 704         vm_ooffset_t last;
 705         int i, error;
 706
 707         if (prot == 0 || (prot & ~(VM_PROT_ALL)) != 0)
 708                 return (EINVAL);
 709
 710         if (flags & ~VM_MEMMAP_F_WIRED)
 711                 return (EINVAL);
 712
 713         if (segid < 0 || segid >= VM_MAX_MEMSEGS)
 714                 return (EINVAL);
 715
 716         seg = &vm->mem_segs[segid];
 717         if (seg->object == NULL)
 718                 return (EINVAL);
 719
 720         last = first + len;
 721         if (first < 0 || first >= last || last > seg->len)
 722                 return (EINVAL);
 723
 724         if ((gpa | first | last) & PAGE_MASK)
 725                 return (EINVAL);
 726
 727         map = NULL;
 728         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 729                 m = &vm->mem_maps[i];
 730                 if (m->len == 0) {
 731                         map = m;
 732                         break;
 733                 }
 734         }
 735
 736         if (map == NULL)
 737                 return (ENOSPC);
 738
 739         error = vm_map_find(&vm->vmspace->vm_map, seg->object, first, &gpa,
 740             len, 0, VMFS_NO_SPACE, prot, prot, 0);
 741         if (error != KERN_SUCCESS)
 742                 return (EFAULT);
 743
 744         vm_object_reference(seg->object);
 745
 746         if (flags & VM_MEMMAP_F_WIRED) {
 747                 error = vm_map_wire(&vm->vmspace->vm_map, gpa, gpa + len,
 748                     VM_MAP_WIRE_USER | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 749                 if (error != KERN_SUCCESS) {
 750                         vm_map_remove(&vm->vmspace->vm_map, gpa, gpa + len);
 751                         return (EFAULT);
 752                 }
 753         }
 754
 755         map->gpa = gpa;
 756         map->len = len;
 757         map->segoff = first;
 758         map->segid = segid;
 759         map->prot = prot;
 760         map->flags = flags;
 761         return (0);
 762 }
 763
 764 int
 765 vm_mmap_getnext(struct vm *vm, vm_paddr_t *gpa, int *segid,
 766     vm_ooffset_t *segoff, size_t *len, int *prot, int *flags)
 767 {
 768         struct mem_map *mm, *mmnext;
 769         int i;
 770
 771         mmnext = NULL;
 772         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 773                 mm = &vm->mem_maps[i];
 774                 if (mm->len == 0 || mm->gpa < *gpa)
 775                         continue;
 776                 if (mmnext == NULL || mm->gpa < mmnext->gpa)
 777                         mmnext = mm;
 778         }
 779
 780         if (mmnext != NULL) {
 781                 *gpa = mmnext->gpa;
 782                 if (segid)
 783                         *segid = mmnext->segid;
 784                 if (segoff)
 785                         *segoff = mmnext->segoff;
 786                 if (len)
 787                         *len = mmnext->len;
 788                 if (prot)
 789                         *prot = mmnext->prot;
 790                 if (flags)
 791                         *flags = mmnext->flags;
 792                 return (0);
 793         } else {
 794                 return (ENOENT);
 795         }
 796 }
 797
 798 static void
 799 vm_free_memmap(struct vm *vm, int ident)
 800 {
 801         struct mem_map *mm;
 802         int error;
 803
 804         mm = &vm->mem_maps[ident];
 805         if (mm->len) {
 806                 error = vm_map_remove(&vm->vmspace->vm_map, mm->gpa,
 807                     mm->gpa + mm->len);
 808                 KASSERT(error == KERN_SUCCESS, ("%s: vm_map_remove error %d",
 809                     __func__, error));
 810                 bzero(mm, sizeof(struct mem_map));
 811         }
 812 }
 813
 814 static __inline bool
 815 sysmem_mapping(struct vm *vm, struct mem_map *mm)
 816 {
 817
 818         if (mm->len != 0 && vm->mem_segs[mm->segid].sysmem)
 819                 return (true);
 820         else
 821                 return (false);
 822 }
 823
 824 vm_paddr_t
 825 vmm_sysmem_maxaddr(struct vm *vm)
 826 {
 827         struct mem_map *mm;
 828         vm_paddr_t maxaddr;
 829         int i;
 830
 831         maxaddr = 0;
 832         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 833                 mm = &vm->mem_maps[i];
 834                 if (sysmem_mapping(vm, mm)) {
 835                         if (maxaddr < mm->gpa + mm->len)
 836                                 maxaddr = mm->gpa + mm->len;
 837                 }
 838         }
 839         return (maxaddr);
 840 }
 841
 842 static void
 843 vm_iommu_modify(struct vm *vm, boolean_t map)
 844 {
 845         int i, sz;
 846         vm_paddr_t gpa, hpa;
 847         struct mem_map *mm;
 848         void *vp, *cookie, *host_domain;
 849
 850         sz = PAGE_SIZE;
 851         host_domain = iommu_host_domain();
 852
 853         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 854                 mm = &vm->mem_maps[i];
 855                 if (!sysmem_mapping(vm, mm))
 856                         continue;
 857
 858                 if (map) {
 859                         KASSERT((mm->flags & VM_MEMMAP_F_IOMMU) == 0,
 860                             ("iommu map found invalid memmap %#lx/%#lx/%#x",
 861                             mm->gpa, mm->len, mm->flags));
 862                         if ((mm->flags & VM_MEMMAP_F_WIRED) == 0)
 863                                 continue;
 864                         mm->flags |= VM_MEMMAP_F_IOMMU;
 865                 } else {
 866                         if ((mm->flags & VM_MEMMAP_F_IOMMU) == 0)
 867                                 continue;
 868                         mm->flags &= ~VM_MEMMAP_F_IOMMU;
 869                         KASSERT((mm->flags & VM_MEMMAP_F_WIRED) != 0,
 870                             ("iommu unmap found invalid memmap %#lx/%#lx/%#x",
 871                             mm->gpa, mm->len, mm->flags));
 872                 }
 873
 874                 gpa = mm->gpa;
 875                 while (gpa < mm->gpa + mm->len) {
 876                         vp = vm_gpa_hold(vm, -1, gpa, PAGE_SIZE, VM_PROT_WRITE,
 877                                          &cookie);
 878                         KASSERT(vp != NULL, ("vm(%s) could not map gpa %#lx",
 879                             vm_name(vm), gpa));
 880
 881                         vm_gpa_release(cookie);
 882
 883                         hpa = DMAP_TO_PHYS((uintptr_t)vp);
 884                         if (map) {
 885                                 iommu_create_mapping(vm->iommu, gpa, hpa, sz);
 886                                 iommu_remove_mapping(host_domain, hpa, sz);
 887                         } else {
 888                                 iommu_remove_mapping(vm->iommu, gpa, sz);
 889                                 iommu_create_mapping(host_domain, hpa, hpa, sz);
 890                         }
 891
 892                         gpa += PAGE_SIZE;
 893                 }
 894         }
 895
 896         /*
 897          * Invalidate the cached translations associated with the domain
 898          * from which pages were removed.
 899          */
 900         if (map)
 901                 iommu_invalidate_tlb(host_domain);
 902         else
 903                 iommu_invalidate_tlb(vm->iommu);
 904 }
 905
 906 #define vm_iommu_unmap(vm)      vm_iommu_modify((vm), FALSE)
 907 #define vm_iommu_map(vm)        vm_iommu_modify((vm), TRUE)
 908
 909 int
 910 vm_unassign_pptdev(struct vm *vm, int bus, int slot, int func)
 911 {
 912         int error;
 913
 914         error = ppt_unassign_device(vm, bus, slot, func);
 915         if (error)
 916                 return (error);
 917
 918         if (ppt_assigned_devices(vm) == 0)
 919                 vm_iommu_unmap(vm);
 920
 921         return (0);
 922 }
 923
 924 int
 925 vm_assign_pptdev(struct vm *vm, int bus, int slot, int func)
 926 {
 927         int error;
 928         vm_paddr_t maxaddr;
 929
 930         /* Set up the IOMMU to do the 'gpa' to 'hpa' translation */
 931         if (ppt_assigned_devices(vm) == 0) {
 932                 KASSERT(vm->iommu == NULL,
 933                     ("vm_assign_pptdev: iommu must be NULL"));
 934                 maxaddr = vmm_sysmem_maxaddr(vm);
 935                 vm->iommu = iommu_create_domain(maxaddr);
 936                 if (vm->iommu == NULL)
 937                         return (ENXIO);
 938                 vm_iommu_map(vm);
 939         }
 940
 941         error = ppt_assign_device(vm, bus, slot, func);
 942         return (error);
 943 }
 944
 945 void *
 946 vm_gpa_hold(struct vm *vm, int vcpuid, vm_paddr_t gpa, size_t len, int reqprot,
 947             void **cookie)
 948 {
 949         int i, count, pageoff;
 950         struct mem_map *mm;
 951         vm_page_t m;
 952 #ifdef INVARIANTS
 953         /*
 954          * All vcpus are frozen by ioctls that modify the memory map
 955          * (e.g. VM_MMAP_MEMSEG). Therefore 'vm->memmap[]' stability is
 956          * guaranteed if at least one vcpu is in the VCPU_FROZEN state.
 957          */
 958         int state;
 959         KASSERT(vcpuid >= -1 && vcpuid < VM_MAXCPU, ("%s: invalid vcpuid %d",
 960             __func__, vcpuid));
 961         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
 962                 if (vcpuid != -1 && vcpuid != i)
 963                         continue;
 964                 state = vcpu_get_state(vm, i, NULL);
 965                 KASSERT(state == VCPU_FROZEN, ("%s: invalid vcpu state %d",
 966                     __func__, state));
 967         }
 968 #endif
 969         pageoff = gpa & PAGE_MASK;
 970         if (len > PAGE_SIZE - pageoff)
 971                 panic("vm_gpa_hold: invalid gpa/len: 0x%016lx/%lu", gpa, len);
 972
 973         count = 0;
 974         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 975                 mm = &vm->mem_maps[i];
 976                 if (sysmem_mapping(vm, mm) && gpa >= mm->gpa &&
 977                     gpa < mm->gpa + mm->len) {
 978                         count = vm_fault_quick_hold_pages(&vm->vmspace->vm_map,
 979                             trunc_page(gpa), PAGE_SIZE, reqprot, &m, 1);
 980                         break;
 981                 }
 982         }
 983
 984         if (count == 1) {
 985                 *cookie = m;
 986                 return ((void *)(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) + pageoff));
 987         } else {
 988                 *cookie = NULL;
 989                 return (NULL);
 990         }
 991 }
 992
 993 void
 994 vm_gpa_release(void *cookie)
 995 {
 996         vm_page_t m = cookie;
 997
 998         vm_page_lock(m);
 999         vm_page_unhold(m);
1000         vm_page_unlock(m);
1001 }
1002
1003 int
1004 vm_get_register(struct vm *vm, int vcpu, int reg, uint64_t *retval)
1005 {
1006
1007         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
1008                 return (EINVAL);
1009
1010         if (reg >= VM_REG_LAST)
1011                 return (EINVAL);
1012
1013         return (VMGETREG(vm->cookie, vcpu, reg, retval));
1014 }
1015
1016 int
1017 vm_set_register(struct vm *vm, int vcpuid, int reg, uint64_t val)
1018 {
1019         struct vcpu *vcpu;
1020         int error;
1021
1022         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1023                 return (EINVAL);
1024
1025         if (reg >= VM_REG_LAST)
1026                 return (EINVAL);
1027
1028         error = VMSETREG(vm->cookie, vcpuid, reg, val);
1029         if (error || reg != VM_REG_GUEST_RIP)
1030                 return (error);
1031
1032         /* Set 'nextrip' to match the value of %rip */
1033         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Setting nextrip to %#lx", val);
1034         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1035         vcpu->nextrip = val;
1036         return (0);
1037 }
1038
1039 static boolean_t
1040 is_descriptor_table(int reg)
1041 {
1042
1043         switch (reg) {
1044         case VM_REG_GUEST_IDTR:
1045         case VM_REG_GUEST_GDTR:
1046                 return (TRUE);
1047         default:
1048                 return (FALSE);
1049         }
1050 }
1051
1052 static boolean_t
1053 is_segment_register(int reg)
1054 {
1055
1056         switch (reg) {
1057         case VM_REG_GUEST_ES:
1058         case VM_REG_GUEST_CS:
1059         case VM_REG_GUEST_SS:
1060         case VM_REG_GUEST_DS:
1061         case VM_REG_GUEST_FS:
1062         case VM_REG_GUEST_GS:
1063         case VM_REG_GUEST_TR:
1064         case VM_REG_GUEST_LDTR:
1065                 return (TRUE);
1066         default:
1067                 return (FALSE);
1068         }
1069 }
1070
1071 int
1072 vm_get_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
1073                 struct seg_desc *desc)
1074 {
1075
1076         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
1077                 return (EINVAL);
1078
1079         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
1080                 return (EINVAL);
1081
1082         return (VMGETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
1083 }
1084
1085 int
1086 vm_set_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
1087                 struct seg_desc *desc)
1088 {
1089         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
1090                 return (EINVAL);
1091
1092         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
1093                 return (EINVAL);
1094
1095         return (VMSETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
1096 }
1097
1098 static void
1099 restore_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
1100 {
1101
1102         /* flush host state to the pcb */
1103         fpuexit(curthread);
1104
1105         /* restore guest FPU state */
1106         fpu_stop_emulating();
1107         fpurestore(vcpu->guestfpu);
1108
1109         /* restore guest XCR0 if XSAVE is enabled in the host */
1110         if (rcr4() & CR4_XSAVE)
1111                 load_xcr(0, vcpu->guest_xcr0);
1112
1113         /*
1114          * The FPU is now "dirty" with the guest's state so turn on emulation
1115          * to trap any access to the FPU by the host.
1116          */
1117         fpu_start_emulating();
1118 }
1119
1120 static void
1121 save_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
1122 {
1123
1124         if ((rcr0() & CR0_TS) == 0)
1125                 panic("fpu emulation not enabled in host!");
1126
1127         /* save guest XCR0 and restore host XCR0 */
1128         if (rcr4() & CR4_XSAVE) {
1129                 vcpu->guest_xcr0 = rxcr(0);
1130                 load_xcr(0, vmm_get_host_xcr0());
1131         }
1132
1133         /* save guest FPU state */
1134         fpu_stop_emulating();
1135         fpusave(vcpu->guestfpu);
1136         fpu_start_emulating();
1137 }
1138
1139 static VMM_STAT(VCPU_IDLE_TICKS, "number of ticks vcpu was idle");
1140
1141 static int
1142 vcpu_set_state_locked(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate,
1143     bool from_idle)
1144 {
1145         struct vcpu *vcpu;
1146         int error;
1147
1148         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1149         vcpu_assert_locked(vcpu);
1150
1151         /*
1152          * State transitions from the vmmdev_ioctl() must always begin from
1153          * the VCPU_IDLE state. This guarantees that there is only a single
1154          * ioctl() operating on a vcpu at any point.
1155          */
1156         if (from_idle) {
1157                 while (vcpu->state != VCPU_IDLE) {
1158                         vcpu->reqidle = 1;
1159                         vcpu_notify_event_locked(vcpu, false);
1160                         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "vcpu state change from %s to "
1161                             "idle requested", vcpu_state2str(vcpu->state));
1162                         msleep_spin(&vcpu->state, &vcpu->mtx, "vmstat", hz);
1163                 }
1164         } else {
1165                 KASSERT(vcpu->state != VCPU_IDLE, ("invalid transition from "
1166                     "vcpu idle state"));
1167         }
1168
1169         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
1170                 KASSERT(vcpu->hostcpu == curcpu, ("curcpu %d and hostcpu %d "
1171                     "mismatch for running vcpu", curcpu, vcpu->hostcpu));
1172         } else {
1173                 KASSERT(vcpu->hostcpu == NOCPU, ("Invalid hostcpu %d for a "
1174                     "vcpu that is not running", vcpu->hostcpu));
1175         }
1176
1177         /*
1178          * The following state transitions are allowed:
1179          * IDLE -> FROZEN -> IDLE
1180          * FROZEN -> RUNNING -> FROZEN
1181          * FROZEN -> SLEEPING -> FROZEN
1182          */
1183         switch (vcpu->state) {
1184         case VCPU_IDLE:
1185         case VCPU_RUNNING:
1186         case VCPU_SLEEPING:
1187                 error = (newstate != VCPU_FROZEN);
1188                 break;
1189         case VCPU_FROZEN:
1190                 error = (newstate == VCPU_FROZEN);
1191                 break;
1192         default:
1193                 error = 1;
1194                 break;
1195         }
1196
1197         if (error)
1198                 return (EBUSY);
1199
1200         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "vcpu state changed from %s to %s",
1201             vcpu_state2str(vcpu->state), vcpu_state2str(newstate));
1202
1203         vcpu->state = newstate;
1204         if (newstate == VCPU_RUNNING)
1205                 vcpu->hostcpu = curcpu;
1206         else
1207                 vcpu->hostcpu = NOCPU;
1208
1209         if (newstate == VCPU_IDLE)
1210                 wakeup(&vcpu->state);
1211
1212         return (0);
1213 }
1214
1215 static void
1216 vcpu_require_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate)
1217 {
1218         int error;
1219
1220         if ((error = vcpu_set_state(vm, vcpuid, newstate, false)) != 0)
1221                 panic("Error %d setting state to %d\n", error, newstate);
1222 }
1223
1224 static void
1225 vcpu_require_state_locked(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate)
1226 {
1227         int error;
1228
1229         if ((error = vcpu_set_state_locked(vm, vcpuid, newstate, false)) != 0)
1230                 panic("Error %d setting state to %d", error, newstate);
1231 }
1232
1233 static void
1234 vm_set_rendezvous_func(struct vm *vm, vm_rendezvous_func_t func)
1235 {
1236
1237         KASSERT(mtx_owned(&vm->rendezvous_mtx), ("rendezvous_mtx not locked"));
1238
1239         /*
1240          * Update 'rendezvous_func' and execute a write memory barrier to
1241          * ensure that it is visible across all host cpus. This is not needed
1242          * for correctness but it does ensure that all the vcpus will notice
1243          * that the rendezvous is requested immediately.
1244          */
1245         vm->rendezvous_func = func;
1246         wmb();
1247 }
1248
1249 #define RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, fmt)                                \
1250         do {                                                            \
1251                 if (vcpuid >= 0)                                        \
1252                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, fmt);                     \
1253                 else                                                    \
1254                         VM_CTR0(vm, fmt);                               \
1255         } while (0)
1256
1257 static void
1258 vm_handle_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid)
1259 {
1260
1261         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU),
1262             ("vm_handle_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
1263
1264         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
1265         while (vm->rendezvous_func != NULL) {
1266                 /* 'rendezvous_req_cpus' must be a subset of 'active_cpus' */
1267                 CPU_AND(&vm->rendezvous_req_cpus, &vm->active_cpus);
1268
1269                 if (vcpuid != -1 &&
1270                     CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_req_cpus) &&
1271                     !CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus)) {
1272                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Calling rendezvous func");
1273                         (*vm->rendezvous_func)(vm, vcpuid, vm->rendezvous_arg);
1274                         CPU_SET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus);
1275                 }
1276                 if (CPU_CMP(&vm->rendezvous_req_cpus,
1277                     &vm->rendezvous_done_cpus) == 0) {
1278                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous completed");
1279                         vm_set_rendezvous_func(vm, NULL);
1280                         wakeup(&vm->rendezvous_func);
1281                         break;
1282                 }
1283                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Wait for rendezvous completion");
1284                 mtx_sleep(&vm->rendezvous_func, &vm->rendezvous_mtx, 0,
1285                     "vmrndv", 0);
1286         }
1287         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
1288 }
1289
1290 /*
1291  * Emulate a guest 'hlt' by sleeping until the vcpu is ready to run.
1292  */
1293 static int
1294 vm_handle_hlt(struct vm *vm, int vcpuid, bool intr_disabled, bool *retu)
1295 {
1296         struct vcpu *vcpu;
1297         const char *wmesg;
1298         int t, vcpu_halted, vm_halted;
1299
1300         KASSERT(!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->halted_cpus), ("vcpu already halted"));
1301
1302         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1303         vcpu_halted = 0;
1304         vm_halted = 0;
1305
1306         vcpu_lock(vcpu);
1307         while (1) {
1308                 /*
1309                  * Do a final check for pending NMI or interrupts before
1310                  * really putting this thread to sleep. Also check for
1311                  * software events that would cause this vcpu to wakeup.
1312                  *
1313                  * These interrupts/events could have happened after the
1314                  * vcpu returned from VMRUN() and before it acquired the
1315                  * vcpu lock above.
1316                  */
1317                 if (vm->rendezvous_func != NULL || vm->suspend || vcpu->reqidle)
1318                         break;
1319                 if (vm_nmi_pending(vm, vcpuid))
1320                         break;
1321                 if (!intr_disabled) {
1322                         if (vm_extint_pending(vm, vcpuid) ||
1323                             vlapic_pending_intr(vcpu->vlapic, NULL)) {
1324                                 break;
1325                         }
1326                 }
1327
1328                 /* Don't go to sleep if the vcpu thread needs to yield */
1329                 if (vcpu_should_yield(vm, vcpuid))
1330                         break;
1331
1332                 if (vcpu_debugged(vm, vcpuid))
1333                         break;
1334
1335                 /*
1336                  * Some Linux guests implement "halt" by having all vcpus
1337                  * execute HLT with interrupts disabled. 'halted_cpus' keeps
1338                  * track of the vcpus that have entered this state. When all
1339                  * vcpus enter the halted state the virtual machine is halted.
1340                  */
1341                 if (intr_disabled) {
1342                         wmesg = "vmhalt";
1343                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Halted");
1344                         if (!vcpu_halted && halt_detection_enabled) {
1345                                 vcpu_halted = 1;
1346                                 CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1347                         }
1348                         if (CPU_CMP(&vm->halted_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1349                                 vm_halted = 1;
1350                                 break;
1351                         }
1352                 } else {
1353                         wmesg = "vmidle";
1354                 }
1355
1356                 t = ticks;
1357                 vcpu_require_state_locked(vm, vcpuid, VCPU_SLEEPING);
1358                 /*
1359                  * XXX msleep_spin() cannot be interrupted by signals so
1360                  * wake up periodically to check pending signals.
1361                  */
1362                 msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, wmesg, hz);
1363                 vcpu_require_state_locked(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1364                 vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_IDLE_TICKS, ticks - t);
1365         }
1366
1367         if (vcpu_halted)
1368                 CPU_CLR_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1369
1370         vcpu_unlock(vcpu);
1371
1372         if (vm_halted)
1373                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_HALT);
1374
1375         return (0);
1376 }
1377
1378 static int
1379 vm_handle_paging(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1380 {
1381         int rv, ftype;
1382         struct vm_map *map;
1383         struct vcpu *vcpu;
1384         struct vm_exit *vme;
1385
1386         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1387         vme = &vcpu->exitinfo;
1388
1389         KASSERT(vme->inst_length == 0, ("%s: invalid inst_length %d",
1390             __func__, vme->inst_length));
1391
1392         ftype = vme->u.paging.fault_type;
1393         KASSERT(ftype == VM_PROT_READ ||
1394             ftype == VM_PROT_WRITE || ftype == VM_PROT_EXECUTE,
1395             ("vm_handle_paging: invalid fault_type %d", ftype));
1396
1397         if (ftype == VM_PROT_READ || ftype == VM_PROT_WRITE) {
1398                 rv = pmap_emulate_accessed_dirty(vmspace_pmap(vm->vmspace),
1399                     vme->u.paging.gpa, ftype);
1400                 if (rv == 0) {
1401                         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "%s bit emulation for gpa %#lx",
1402                             ftype == VM_PROT_READ ? "accessed" : "dirty",
1403                             vme->u.paging.gpa);
1404                         goto done;
1405                 }
1406         }
1407
1408         map = &vm->vmspace->vm_map;
1409         rv = vm_fault(map, vme->u.paging.gpa, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
1410
1411         VCPU_CTR3(vm, vcpuid, "vm_handle_paging rv = %d, gpa = %#lx, "
1412             "ftype = %d", rv, vme->u.paging.gpa, ftype);
1413
1414         if (rv != KERN_SUCCESS)
1415                 return (EFAULT);
1416 done:
1417         return (0);
1418 }
1419
1420 static int
1421 vm_handle_inst_emul(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1422 {
1423         struct vie *vie;
1424         struct vcpu *vcpu;
1425         struct vm_exit *vme;
1426         uint64_t gla, gpa, cs_base;
1427         struct vm_guest_paging *paging;
1428         mem_region_read_t mread;
1429         mem_region_write_t mwrite;
1430         enum vm_cpu_mode cpu_mode;
1431         int cs_d, error, fault;
1432
1433         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1434         vme = &vcpu->exitinfo;
1435
1436         KASSERT(vme->inst_length == 0, ("%s: invalid inst_length %d",
1437             __func__, vme->inst_length));
1438
1439         gla = vme->u.inst_emul.gla;
1440         gpa = vme->u.inst_emul.gpa;
1441         cs_base = vme->u.inst_emul.cs_base;
1442         cs_d = vme->u.inst_emul.cs_d;
1443         vie = &vme->u.inst_emul.vie;
1444         paging = &vme->u.inst_emul.paging;
1445         cpu_mode = paging->cpu_mode;
1446
1447         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "inst_emul fault accessing gpa %#lx", gpa);
1448
1449         /* Fetch, decode and emulate the faulting instruction */
1450         if (vie->num_valid == 0) {
1451                 error = vmm_fetch_instruction(vm, vcpuid, paging, vme->rip +
1452                     cs_base, VIE_INST_SIZE, vie, &fault);
1453         } else {
1454                 /*
1455                  * The instruction bytes have already been copied into 'vie'
1456                  */
1457                 error = fault = 0;
1458         }
1459         if (error || fault)
1460                 return (error);
1461
1462         if (vmm_decode_instruction(vm, vcpuid, gla, cpu_mode, cs_d, vie) != 0) {
1463                 VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Error decoding instruction at %#lx",
1464                     vme->rip + cs_base);
1465                 *retu = true;       /* dump instruction bytes in userspace */
1466                 return (0);
1467         }
1468
1469         /*
1470          * Update 'nextrip' based on the length of the emulated instruction.
1471          */
1472         vme->inst_length = vie->num_processed;
1473         vcpu->nextrip += vie->num_processed;
1474         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "nextrip updated to %#lx after instruction "
1475             "decoding", vcpu->nextrip);
1476
1477         /* return to userland unless this is an in-kernel emulated device */
1478         if (gpa >= DEFAULT_APIC_BASE && gpa < DEFAULT_APIC_BASE + PAGE_SIZE) {
1479                 mread = lapic_mmio_read;
1480                 mwrite = lapic_mmio_write;
1481         } else if (gpa >= VIOAPIC_BASE && gpa < VIOAPIC_BASE + VIOAPIC_SIZE) {
1482                 mread = vioapic_mmio_read;
1483                 mwrite = vioapic_mmio_write;
1484         } else if (gpa >= VHPET_BASE && gpa < VHPET_BASE + VHPET_SIZE) {
1485                 mread = vhpet_mmio_read;
1486                 mwrite = vhpet_mmio_write;
1487         } else {
1488                 *retu = true;
1489                 return (0);
1490         }
1491
1492         error = vmm_emulate_instruction(vm, vcpuid, gpa, vie, paging,
1493             mread, mwrite, retu);
1494
1495         return (error);
1496 }
1497
1498 static int
1499 vm_handle_suspend(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1500 {
1501         int i, done;
1502         struct vcpu *vcpu;
1503
1504         done = 0;
1505         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1506
1507         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->suspended_cpus);
1508
1509         /*
1510          * Wait until all 'active_cpus' have suspended themselves.
1511          *
1512          * Since a VM may be suspended at any time including when one or
1513          * more vcpus are doing a rendezvous we need to call the rendezvous
1514          * handler while we are waiting to prevent a deadlock.
1515          */
1516         vcpu_lock(vcpu);
1517         while (1) {
1518                 if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1519                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "All vcpus suspended");
1520                         break;
1521                 }
1522
1523                 if (vm->rendezvous_func == NULL) {
1524                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Sleeping during suspend");
1525                         vcpu_require_state_locked(vm, vcpuid, VCPU_SLEEPING);
1526                         msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, "vmsusp", hz);
1527                         vcpu_require_state_locked(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1528                 } else {
1529                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous during suspend");
1530                         vcpu_unlock(vcpu);
1531                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1532                         vcpu_lock(vcpu);
1533                 }
1534         }
1535         vcpu_unlock(vcpu);
1536
1537         /*
1538          * Wakeup the other sleeping vcpus and return to userspace.
1539          */
1540         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
1541                 if (CPU_ISSET(i, &vm->suspended_cpus)) {
1542                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1543                 }
1544         }
1545
1546         *retu = true;
1547         return (0);
1548 }
1549
1550 static int
1551 vm_handle_reqidle(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1552 {
1553         struct vcpu *vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1554
1555         vcpu_lock(vcpu);
1556         KASSERT(vcpu->reqidle, ("invalid vcpu reqidle %d", vcpu->reqidle));
1557         vcpu->reqidle = 0;
1558         vcpu_unlock(vcpu);
1559         *retu = true;
1560         return (0);
1561 }
1562
1563 int
1564 vm_suspend(struct vm *vm, enum vm_suspend_how how)
1565 {
1566         int i;
1567
1568         if (how <= VM_SUSPEND_NONE || how >= VM_SUSPEND_LAST)
1569                 return (EINVAL);
1570
1571         if (atomic_cmpset_int(&vm->suspend, 0, how) == 0) {
1572                 VM_CTR2(vm, "virtual machine already suspended %d/%d",
1573                     vm->suspend, how);
1574                 return (EALREADY);
1575         }
1576
1577         VM_CTR1(vm, "virtual machine successfully suspended %d", how);
1578
1579         /*
1580          * Notify all active vcpus that they are now suspended.
1581          */
1582         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
1583                 if (CPU_ISSET(i, &vm->active_cpus))
1584                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1585         }
1586
1587         return (0);
1588 }
1589
1590 void
1591 vm_exit_suspended(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1592 {
1593         struct vm_exit *vmexit;
1594
1595         KASSERT(vm->suspend > VM_SUSPEND_NONE && vm->suspend < VM_SUSPEND_LAST,
1596             ("vm_exit_suspended: invalid suspend type %d", vm->suspend));
1597
1598         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1599         vmexit->rip = rip;
1600         vmexit->inst_length = 0;
1601         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_SUSPENDED;
1602         vmexit->u.suspended.how = vm->suspend;
1603 }
1604
1605 void
1606 vm_exit_debug(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1607 {
1608         struct vm_exit *vmexit;
1609
1610         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1611         vmexit->rip = rip;
1612         vmexit->inst_length = 0;
1613         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_DEBUG;
1614 }
1615
1616 void
1617 vm_exit_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1618 {
1619         struct vm_exit *vmexit;
1620
1621         KASSERT(vm->rendezvous_func != NULL, ("rendezvous not in progress"));
1622
1623         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1624         vmexit->rip = rip;
1625         vmexit->inst_length = 0;
1626         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_RENDEZVOUS;
1627         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_RENDEZVOUS, 1);
1628 }
1629
1630 void
1631 vm_exit_reqidle(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1632 {
1633         struct vm_exit *vmexit;
1634
1635         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1636         vmexit->rip = rip;
1637         vmexit->inst_length = 0;
1638         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_REQIDLE;
1639         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_REQIDLE, 1);
1640 }
1641
1642 void
1643 vm_exit_astpending(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1644 {
1645         struct vm_exit *vmexit;
1646
1647         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1648         vmexit->rip = rip;
1649         vmexit->inst_length = 0;
1650         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_BOGUS;
1651         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_ASTPENDING, 1);
1652 }
1653
1654 int
1655 vm_run(struct vm *vm, struct vm_run *vmrun)
1656 {
1657         struct vm_eventinfo evinfo;
1658         int error, vcpuid;
1659         struct vcpu *vcpu;
1660         struct pcb *pcb;
1661         uint64_t tscval;
1662         struct vm_exit *vme;
1663         bool retu, intr_disabled;
1664         pmap_t pmap;
1665
1666         vcpuid = vmrun->cpuid;
1667
1668         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1669                 return (EINVAL);
1670
1671         if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
1672                 return (EINVAL);
1673
1674         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->suspended_cpus))
1675                 return (EINVAL);
1676
1677         pmap = vmspace_pmap(vm->vmspace);
1678         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1679         vme = &vcpu->exitinfo;
1680         evinfo.rptr = &vm->rendezvous_func;
1681         evinfo.sptr = &vm->suspend;
1682         evinfo.iptr = &vcpu->reqidle;
1683 restart:
1684         critical_enter();
1685
1686         KASSERT(!CPU_ISSET(curcpu, &pmap->pm_active),
1687             ("vm_run: absurd pm_active"));
1688
1689         tscval = rdtsc();
1690
1691         pcb = PCPU_GET(curpcb);
1692         set_pcb_flags(pcb, PCB_FULL_IRET);
1693
1694         restore_guest_fpustate(vcpu);
1695
1696         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_RUNNING);
1697         error = VMRUN(vm->cookie, vcpuid, vcpu->nextrip, pmap, &evinfo);
1698         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1699
1700         save_guest_fpustate(vcpu);
1701
1702         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_TOTAL_RUNTIME, rdtsc() - tscval);
1703
1704         critical_exit();
1705
1706         if (error == 0) {
1707                 retu = false;
1708                 vcpu->nextrip = vme->rip + vme->inst_length;
1709                 switch (vme->exitcode) {
1710                 case VM_EXITCODE_REQIDLE:
1711                         error = vm_handle_reqidle(vm, vcpuid, &retu);
1712                         break;
1713                 case VM_EXITCODE_SUSPENDED:
1714                         error = vm_handle_suspend(vm, vcpuid, &retu);
1715                         break;
1716                 case VM_EXITCODE_IOAPIC_EOI:
1717                         vioapic_process_eoi(vm, vcpuid,
1718                             vme->u.ioapic_eoi.vector);
1719                         break;
1720                 case VM_EXITCODE_RENDEZVOUS:
1721                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1722                         error = 0;
1723                         break;
1724                 case VM_EXITCODE_HLT:
1725                         intr_disabled = ((vme->u.hlt.rflags & PSL_I) == 0);
1726                         error = vm_handle_hlt(vm, vcpuid, intr_disabled, &retu);
1727                         break;
1728                 case VM_EXITCODE_PAGING:
1729                         error = vm_handle_paging(vm, vcpuid, &retu);
1730                         break;
1731                 case VM_EXITCODE_INST_EMUL:
1732                         error = vm_handle_inst_emul(vm, vcpuid, &retu);
1733                         break;
1734                 case VM_EXITCODE_INOUT:
1735                 case VM_EXITCODE_INOUT_STR:
1736                         error = vm_handle_inout(vm, vcpuid, vme, &retu);
1737                         break;
1738                 case VM_EXITCODE_MONITOR:
1739                 case VM_EXITCODE_MWAIT:
1740                 case VM_EXITCODE_VMINSN:
1741                         vm_inject_ud(vm, vcpuid);
1742                         break;
1743                 default:
1744                         retu = true;    /* handled in userland */
1745                         break;
1746                 }
1747         }
1748
1749         if (error == 0 && retu == false)
1750                 goto restart;
1751
1752         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "retu %d/%d", error, vme->exitcode);
1753
1754         /* copy the exit information */
1755         bcopy(vme, &vmrun->vm_exit, sizeof(struct vm_exit));
1756         return (error);
1757 }
1758
1759 int
1760 vm_restart_instruction(void *arg, int vcpuid)
1761 {
1762         struct vm *vm;
1763         struct vcpu *vcpu;
1764         enum vcpu_state state;
1765         uint64_t rip;
1766         int error;
1767
1768         vm = arg;
1769         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1770                 return (EINVAL);
1771
1772         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1773         state = vcpu_get_state(vm, vcpuid, NULL);
1774         if (state == VCPU_RUNNING) {
1775                 /*
1776                  * When a vcpu is "running" the next instruction is determined
1777                  * by adding 'rip' and 'inst_length' in the vcpu's 'exitinfo'.
1778                  * Thus setting 'inst_length' to zero will cause the current
1779                  * instruction to be restarted.
1780                  */
1781                 vcpu->exitinfo.inst_length = 0;
1782                 VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "restarting instruction at %#lx by "
1783                     "setting inst_length to zero", vcpu->exitinfo.rip);
1784         } else if (state == VCPU_FROZEN) {
1785                 /*
1786                  * When a vcpu is "frozen" it is outside the critical section
1787                  * around VMRUN() and 'nextrip' points to the next instruction.
1788                  * Thus instruction restart is achieved by setting 'nextrip'
1789                  * to the vcpu's %rip.
1790                  */
1791                 error = vm_get_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_RIP, &rip);
1792                 KASSERT(!error, ("%s: error %d getting rip", __func__, error));
1793                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "restarting instruction by updating "
1794                     "nextrip from %#lx to %#lx", vcpu->nextrip, rip);
1795                 vcpu->nextrip = rip;
1796         } else {
1797                 panic("%s: invalid state %d", __func__, state);
1798         }
1799         return (0);
1800 }
1801
1802 int
1803 vm_exit_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info)
1804 {
1805         struct vcpu *vcpu;
1806         int type, vector;
1807
1808         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1809                 return (EINVAL);
1810
1811         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1812
1813         if (info & VM_INTINFO_VALID) {
1814                 type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1815                 vector = info & 0xff;
1816                 if (type == VM_INTINFO_NMI && vector != IDT_NMI)
1817                         return (EINVAL);
1818                 if (type == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector >= 32)
1819                         return (EINVAL);
1820                 if (info & VM_INTINFO_RSVD)
1821                         return (EINVAL);
1822         } else {
1823                 info = 0;
1824         }
1825         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx)", __func__, info);
1826         vcpu->exitintinfo = info;
1827         return (0);
1828 }
1829
1830 enum exc_class {
1831         EXC_BENIGN,
1832         EXC_CONTRIBUTORY,
1833         EXC_PAGEFAULT
1834 };
1835
1836 #define IDT_VE  20      /* Virtualization Exception (Intel specific) */
1837
1838 static enum exc_class
1839 exception_class(uint64_t info)
1840 {
1841         int type, vector;
1842
1843         KASSERT(info & VM_INTINFO_VALID, ("intinfo must be valid: %#lx", info));
1844         type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1845         vector = info & 0xff;
1846
1847         /* Table 6-4, "Interrupt and Exception Classes", Intel SDM, Vol 3 */
1848         switch (type) {
1849         case VM_INTINFO_HWINTR:
1850         case VM_INTINFO_SWINTR:
1851         case VM_INTINFO_NMI:
1852                 return (EXC_BENIGN);
1853         default:
1854                 /*
1855                  * Hardware exception.
1856                  *
1857                  * SVM and VT-x use identical type values to represent NMI,
1858                  * hardware interrupt and software interrupt.
1859                  *
1860                  * SVM uses type '3' for all exceptions. VT-x uses type '3'
1861                  * for exceptions except #BP and #OF. #BP and #OF use a type
1862                  * value of '5' or '6'. Therefore we don't check for explicit
1863                  * values of 'type' to classify 'intinfo' into a hardware
1864                  * exception.
1865                  */
1866                 break;
1867         }
1868
1869         switch (vector) {
1870         case IDT_PF:
1871         case IDT_VE:
1872                 return (EXC_PAGEFAULT);
1873         case IDT_DE:
1874         case IDT_TS:
1875         case IDT_NP:
1876         case IDT_SS:
1877         case IDT_GP:
1878                 return (EXC_CONTRIBUTORY);
1879         default:
1880                 return (EXC_BENIGN);
1881         }
1882 }
1883
1884 static int
1885 nested_fault(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info1, uint64_t info2,
1886     uint64_t *retinfo)
1887 {
1888         enum exc_class exc1, exc2;
1889         int type1, vector1;
1890
1891         KASSERT(info1 & VM_INTINFO_VALID, ("info1 %#lx is not valid", info1));
1892         KASSERT(info2 & VM_INTINFO_VALID, ("info2 %#lx is not valid", info2));
1893
1894         /*
1895          * If an exception occurs while attempting to call the double-fault
1896          * handler the processor enters shutdown mode (aka triple fault).
1897          */
1898         type1 = info1 & VM_INTINFO_TYPE;
1899         vector1 = info1 & 0xff;
1900         if (type1 == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector1 == IDT_DF) {
1901                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "triple fault: info1(%#lx), info2(%#lx)",
1902                     info1, info2);
1903                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_TRIPLEFAULT);
1904                 *retinfo = 0;
1905                 return (0);
1906         }
1907
1908         /*
1909          * Table 6-5 "Conditions for Generating a Double Fault", Intel SDM, Vol3
1910          */
1911         exc1 = exception_class(info1);
1912         exc2 = exception_class(info2);
1913         if ((exc1 == EXC_CONTRIBUTORY && exc2 == EXC_CONTRIBUTORY) ||
1914             (exc1 == EXC_PAGEFAULT && exc2 != EXC_BENIGN)) {
1915                 /* Convert nested fault into a double fault. */
1916                 *retinfo = IDT_DF;
1917                 *retinfo |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1918                 *retinfo |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1919         } else {
1920                 /* Handle exceptions serially */
1921                 *retinfo = info2;
1922         }
1923         return (1);
1924 }
1925
1926 static uint64_t
1927 vcpu_exception_intinfo(struct vcpu *vcpu)
1928 {
1929         uint64_t info = 0;
1930
1931         if (vcpu->exception_pending) {
1932                 info = vcpu->exc_vector & 0xff;
1933                 info |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1934                 if (vcpu->exc_errcode_valid) {
1935                         info |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1936                         info |= (uint64_t)vcpu->exc_errcode << 32;
1937                 }
1938         }
1939         return (info);
1940 }
1941
1942 int
1943 vm_entry_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *retinfo)
1944 {
1945         struct vcpu *vcpu;
1946         uint64_t info1, info2;
1947         int valid;
1948
1949         KASSERT(vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU, ("invalid vcpu %d", vcpuid));
1950
1951         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1952
1953         info1 = vcpu->exitintinfo;
1954         vcpu->exitintinfo = 0;
1955
1956         info2 = 0;
1957         if (vcpu->exception_pending) {
1958                 info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1959                 vcpu->exception_pending = 0;
1960                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Exception %d delivered: %#lx",
1961                     vcpu->exc_vector, info2);
1962         }
1963
1964         if ((info1 & VM_INTINFO_VALID) && (info2 & VM_INTINFO_VALID)) {
1965                 valid = nested_fault(vm, vcpuid, info1, info2, retinfo);
1966         } else if (info1 & VM_INTINFO_VALID) {
1967                 *retinfo = info1;
1968                 valid = 1;
1969         } else if (info2 & VM_INTINFO_VALID) {
1970                 *retinfo = info2;
1971                 valid = 1;
1972         } else {
1973                 valid = 0;
1974         }
1975
1976         if (valid) {
1977                 VCPU_CTR4(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx), info2(%#lx), "
1978                     "retinfo(%#lx)", __func__, info1, info2, *retinfo);
1979         }
1980
1981         return (valid);
1982 }
1983
1984 int
1985 vm_get_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *info1, uint64_t *info2)
1986 {
1987         struct vcpu *vcpu;
1988
1989         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1990                 return (EINVAL);
1991
1992         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1993         *info1 = vcpu->exitintinfo;
1994         *info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1995         return (0);
1996 }
1997
1998 int
1999 vm_inject_exception(struct vm *vm, int vcpuid, int vector, int errcode_valid,
2000     uint32_t errcode, int restart_instruction)
2001 {
2002         struct vcpu *vcpu;
2003         uint64_t regval;
2004         int error;
2005
2006         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2007                 return (EINVAL);
2008
2009         if (vector < 0 || vector >= 32)
2010                 return (EINVAL);
2011
2012         /*
2013          * A double fault exception should never be injected directly into
2014          * the guest. It is a derived exception that results from specific
2015          * combinations of nested faults.
2016          */
2017         if (vector == IDT_DF)
2018                 return (EINVAL);
2019
2020         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2021
2022         if (vcpu->exception_pending) {
2023                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Unable to inject exception %d due to "
2024                     "pending exception %d", vector, vcpu->exc_vector);
2025                 return (EBUSY);
2026         }
2027
2028         if (errcode_valid) {
2029                 /*
2030                  * Exceptions don't deliver an error code in real mode.
2031                  */
2032                 error = vm_get_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_CR0, &regval);
2033                 KASSERT(!error, ("%s: error %d getting CR0", __func__, error));
2034                 if (!(regval & CR0_PE))
2035                         errcode_valid = 0;
2036         }
2037
2038         /*
2039          * From section 26.6.1 "Interruptibility State" in Intel SDM:
2040          *
2041          * Event blocking by "STI" or "MOV SS" is cleared after guest executes
2042          * one instruction or incurs an exception.
2043          */
2044         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_INTR_SHADOW, 0);
2045         KASSERT(error == 0, ("%s: error %d clearing interrupt shadow",
2046             __func__, error));
2047
2048         if (restart_instruction)
2049                 vm_restart_instruction(vm, vcpuid);
2050
2051         vcpu->exception_pending = 1;
2052         vcpu->exc_vector = vector;
2053         vcpu->exc_errcode = errcode;
2054         vcpu->exc_errcode_valid = errcode_valid;
2055         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Exception %d pending", vector);
2056         return (0);
2057 }
2058
2059 void
2060 vm_inject_fault(void *vmarg, int vcpuid, int vector, int errcode_valid,
2061     int errcode)
2062 {
2063         struct vm *vm;
2064         int error, restart_instruction;
2065
2066         vm = vmarg;
2067         restart_instruction = 1;
2068
2069         error = vm_inject_exception(vm, vcpuid, vector, errcode_valid,
2070             errcode, restart_instruction);
2071         KASSERT(error == 0, ("vm_inject_exception error %d", error));
2072 }
2073
2074 void
2075 vm_inject_pf(void *vmarg, int vcpuid, int error_code, uint64_t cr2)
2076 {
2077         struct vm *vm;
2078         int error;
2079
2080         vm = vmarg;
2081         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Injecting page fault: error_code %#x, cr2 %#lx",
2082             error_code, cr2);
2083
2084         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_CR2, cr2);
2085         KASSERT(error == 0, ("vm_set_register(cr2) error %d", error));
2086
2087         vm_inject_fault(vm, vcpuid, IDT_PF, 1, error_code);
2088 }
2089
2090 static VMM_STAT(VCPU_NMI_COUNT, "number of NMIs delivered to vcpu");
2091
2092 int
2093 vm_inject_nmi(struct vm *vm, int vcpuid)
2094 {
2095         struct vcpu *vcpu;
2096
2097         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2098                 return (EINVAL);
2099
2100         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2101
2102         vcpu->nmi_pending = 1;
2103         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
2104         return (0);
2105 }
2106
2107 int
2108 vm_nmi_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
2109 {
2110         struct vcpu *vcpu;
2111
2112         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2113                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2114
2115         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2116
2117         return (vcpu->nmi_pending);
2118 }
2119
2120 void
2121 vm_nmi_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
2122 {
2123         struct vcpu *vcpu;
2124
2125         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2126                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2127
2128         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2129
2130         if (vcpu->nmi_pending == 0)
2131                 panic("vm_nmi_clear: inconsistent nmi_pending state");
2132
2133         vcpu->nmi_pending = 0;
2134         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_NMI_COUNT, 1);
2135 }
2136
2137 static VMM_STAT(VCPU_EXTINT_COUNT, "number of ExtINTs delivered to vcpu");
2138
2139 int
2140 vm_inject_extint(struct vm *vm, int vcpuid)
2141 {
2142         struct vcpu *vcpu;
2143
2144         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2145                 return (EINVAL);
2146
2147         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2148
2149         vcpu->extint_pending = 1;
2150         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
2151         return (0);
2152 }
2153
2154 int
2155 vm_extint_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
2156 {
2157         struct vcpu *vcpu;
2158
2159         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2160                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2161
2162         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2163
2164         return (vcpu->extint_pending);
2165 }
2166
2167 void
2168 vm_extint_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
2169 {
2170         struct vcpu *vcpu;
2171
2172         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2173                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2174
2175         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2176
2177         if (vcpu->extint_pending == 0)
2178                 panic("vm_extint_clear: inconsistent extint_pending state");
2179
2180         vcpu->extint_pending = 0;
2181         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_EXTINT_COUNT, 1);
2182 }
2183
2184 int
2185 vm_get_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int *retval)
2186 {
2187         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
2188                 return (EINVAL);
2189
2190         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
2191                 return (EINVAL);
2192
2193         return (VMGETCAP(vm->cookie, vcpu, type, retval));
2194 }
2195
2196 int
2197 vm_set_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int val)
2198 {
2199         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
2200                 return (EINVAL);
2201
2202         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
2203                 return (EINVAL);
2204
2205         return (VMSETCAP(vm->cookie, vcpu, type, val));
2206 }
2207
2208 struct vlapic *
2209 vm_lapic(struct vm *vm, int cpu)
2210 {
2211         return (vm->vcpu[cpu].vlapic);
2212 }
2213
2214 struct vioapic *
2215 vm_ioapic(struct vm *vm)
2216 {
2217
2218         return (vm->vioapic);
2219 }
2220
2221 struct vhpet *
2222 vm_hpet(struct vm *vm)
2223 {
2224
2225         return (vm->vhpet);
2226 }
2227
2228 boolean_t
2229 vmm_is_pptdev(int bus, int slot, int func)
2230 {
2231         int found, i, n;
2232         int b, s, f;
2233         char *val, *cp, *cp2;
2234
2235         /*
2236          * XXX
2237          * The length of an environment variable is limited to 128 bytes which
2238          * puts an upper limit on the number of passthru devices that may be
2239          * specified using a single environment variable.
2240          *
2241          * Work around this by scanning multiple environment variable
2242          * names instead of a single one - yuck!
2243          */
2244         const char *names[] = { "pptdevs", "pptdevs2", "pptdevs3", NULL };
2245
2246         /* set pptdevs="1/2/3 4/5/6 7/8/9 10/11/12" */
2247         found = 0;
2248         for (i = 0; names[i] != NULL && !found; i++) {
2249                 cp = val = kern_getenv(names[i]);
2250                 while (cp != NULL && *cp != '\0') {
2251                         if ((cp2 = strchr(cp, ' ')) != NULL)
2252                                 *cp2 = '\0';
2253
2254                         n = sscanf(cp, "%d/%d/%d", &b, &s, &f);
2255                         if (n == 3 && bus == b && slot == s && func == f) {
2256                                 found = 1;
2257                                 break;
2258                         }
2259
2260                         if (cp2 != NULL)
2261                                 *cp2++ = ' ';
2262
2263                         cp = cp2;
2264                 }
2265                 freeenv(val);
2266         }
2267         return (found);
2268 }
2269
2270 void *
2271 vm_iommu_domain(struct vm *vm)
2272 {
2273
2274         return (vm->iommu);
2275 }
2276
2277 int
2278 vcpu_set_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate,
2279     bool from_idle)
2280 {
2281         int error;
2282         struct vcpu *vcpu;
2283
2284         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2285                 panic("vm_set_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2286
2287         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2288
2289         vcpu_lock(vcpu);
2290         error = vcpu_set_state_locked(vm, vcpuid, newstate, from_idle);
2291         vcpu_unlock(vcpu);
2292
2293         return (error);
2294 }
2295
2296 enum vcpu_state
2297 vcpu_get_state(struct vm *vm, int vcpuid, int *hostcpu)
2298 {
2299         struct vcpu *vcpu;
2300         enum vcpu_state state;
2301
2302         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2303                 panic("vm_get_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2304
2305         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2306
2307         vcpu_lock(vcpu);
2308         state = vcpu->state;
2309         if (hostcpu != NULL)
2310                 *hostcpu = vcpu->hostcpu;
2311         vcpu_unlock(vcpu);
2312
2313         return (state);
2314 }
2315
2316 int
2317 vm_activate_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
2318 {
2319
2320         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2321                 return (EINVAL);
2322
2323         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
2324                 return (EBUSY);
2325
2326         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "activated");
2327         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->active_cpus);
2328         return (0);
2329 }
2330
2331 int
2332 vm_suspend_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
2333 {
2334         int i;
2335
2336         if (vcpuid < -1 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2337                 return (EINVAL);
2338
2339         if (vcpuid == -1) {
2340                 vm->debug_cpus = vm->active_cpus;
2341                 for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
2342                         if (CPU_ISSET(i, &vm->active_cpus))
2343                                 vcpu_notify_event(vm, i, false);
2344                 }
2345         } else {
2346                 if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
2347                         return (EINVAL);
2348
2349                 CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->debug_cpus);
2350                 vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
2351         }
2352         return (0);
2353 }
2354
2355 int
2356 vm_resume_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
2357 {
2358
2359         if (vcpuid < -1 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2360                 return (EINVAL);
2361
2362         if (vcpuid == -1) {
2363                 CPU_ZERO(&vm->debug_cpus);
2364         } else {
2365                 if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->debug_cpus))
2366                         return (EINVAL);
2367
2368                 CPU_CLR_ATOMIC(vcpuid, &vm->debug_cpus);
2369         }
2370         return (0);
2371 }
2372
2373 int
2374 vcpu_debugged(struct vm *vm, int vcpuid)
2375 {
2376
2377         return (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->debug_cpus));
2378 }
2379
2380 cpuset_t
2381 vm_active_cpus(struct vm *vm)
2382 {
2383
2384         return (vm->active_cpus);
2385 }
2386
2387 cpuset_t
2388 vm_debug_cpus(struct vm *vm)
2389 {
2390
2391         return (vm->debug_cpus);
2392 }
2393
2394 cpuset_t
2395 vm_suspended_cpus(struct vm *vm)
2396 {
2397
2398         return (vm->suspended_cpus);
2399 }
2400
2401 void *
2402 vcpu_stats(struct vm *vm, int vcpuid)
2403 {
2404
2405         return (vm->vcpu[vcpuid].stats);
2406 }
2407
2408 int
2409 vm_get_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state *state)
2410 {
2411         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2412                 return (EINVAL);
2413
2414         *state = vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state;
2415
2416         return (0);
2417 }
2418
2419 int
2420 vm_set_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state state)
2421 {
2422         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2423                 return (EINVAL);
2424
2425         if (state >= X2APIC_STATE_LAST)
2426                 return (EINVAL);
2427
2428         vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state = state;
2429
2430         vlapic_set_x2apic_state(vm, vcpuid, state);
2431
2432         return (0);
2433 }
2434
2435 /*
2436  * This function is called to ensure that a vcpu "sees" a pending event
2437  * as soon as possible:
2438  * - If the vcpu thread is sleeping then it is woken up.
2439  * - If the vcpu is running on a different host_cpu then an IPI will be directed
2440  *   to the host_cpu to cause the vcpu to trap into the hypervisor.
2441  */
2442 static void
2443 vcpu_notify_event_locked(struct vcpu *vcpu, bool lapic_intr)
2444 {
2445         int hostcpu;
2446
2447         hostcpu = vcpu->hostcpu;
2448         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
2449                 KASSERT(hostcpu != NOCPU, ("vcpu running on invalid hostcpu"));
2450                 if (hostcpu != curcpu) {
2451                         if (lapic_intr) {
2452                                 vlapic_post_intr(vcpu->vlapic, hostcpu,
2453                                     vmm_ipinum);
2454                         } else {
2455                                 ipi_cpu(hostcpu, vmm_ipinum);
2456                         }
2457                 } else {
2458                         /*
2459                          * If the 'vcpu' is running on 'curcpu' then it must
2460                          * be sending a notification to itself (e.g. SELF_IPI).
2461                          * The pending event will be picked up when the vcpu
2462                          * transitions back to guest context.
2463                          */
2464                 }
2465         } else {
2466                 KASSERT(hostcpu == NOCPU, ("vcpu state %d not consistent "
2467                     "with hostcpu %d", vcpu->state, hostcpu));
2468                 if (vcpu->state == VCPU_SLEEPING)
2469                         wakeup_one(vcpu);
2470         }
2471 }
2472
2473 void
2474 vcpu_notify_event(struct vm *vm, int vcpuid, bool lapic_intr)
2475 {
2476         struct vcpu *vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2477
2478         vcpu_lock(vcpu);
2479         vcpu_notify_event_locked(vcpu, lapic_intr);
2480         vcpu_unlock(vcpu);
2481 }
2482
2483 struct vmspace *
2484 vm_get_vmspace(struct vm *vm)
2485 {
2486
2487         return (vm->vmspace);
2488 }
2489
2490 int
2491 vm_apicid2vcpuid(struct vm *vm, int apicid)
2492 {
2493         /*
2494          * XXX apic id is assumed to be numerically identical to vcpu id
2495          */
2496         return (apicid);
2497 }
2498
2499 void
2500 vm_smp_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, cpuset_t dest,
2501     vm_rendezvous_func_t func, void *arg)
2502 {
2503         int i;
2504
2505         /*
2506          * Enforce that this function is called without any locks
2507          */
2508         WITNESS_WARN(WARN_PANIC, NULL, "vm_smp_rendezvous");
2509         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU),
2510             ("vm_smp_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
2511
2512 restart:
2513         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
2514         if (vm->rendezvous_func != NULL) {
2515                 /*
2516                  * If a rendezvous is already in progress then we need to
2517                  * call the rendezvous handler in case this 'vcpuid' is one
2518                  * of the targets of the rendezvous.
2519                  */
2520                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous already in progress");
2521                 mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2522                 vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2523                 goto restart;
2524         }
2525         KASSERT(vm->rendezvous_func == NULL, ("vm_smp_rendezvous: previous "
2526             "rendezvous is still in progress"));
2527
2528         RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Initiating rendezvous");
2529         vm->rendezvous_req_cpus = dest;
2530         CPU_ZERO(&vm->rendezvous_done_cpus);
2531         vm->rendezvous_arg = arg;
2532         vm_set_rendezvous_func(vm, func);
2533         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2534
2535         /*
2536          * Wake up any sleeping vcpus and trigger a VM-exit in any running
2537          * vcpus so they handle the rendezvous as soon as possible.
2538          */
2539         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
2540                 if (CPU_ISSET(i, &dest))
2541                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
2542         }
2543
2544         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2545 }
2546
2547 struct vatpic *
2548 vm_atpic(struct vm *vm)
2549 {
2550         return (vm->vatpic);
2551 }
2552
2553 struct vatpit *
2554 vm_atpit(struct vm *vm)
2555 {
2556         return (vm->vatpit);
2557 }
2558
2559 struct vpmtmr *
2560 vm_pmtmr(struct vm *vm)
2561 {
2562
2563         return (vm->vpmtmr);
2564 }
2565
2566 struct vrtc *
2567 vm_rtc(struct vm *vm)
2568 {
2569
2570         return (vm->vrtc);
2571 }
2572
2573 enum vm_reg_name
2574 vm_segment_name(int seg)
2575 {
2576         static enum vm_reg_name seg_names[] = {
2577                 VM_REG_GUEST_ES,
2578                 VM_REG_GUEST_CS,
2579                 VM_REG_GUEST_SS,
2580                 VM_REG_GUEST_DS,
2581                 VM_REG_GUEST_FS,
2582                 VM_REG_GUEST_GS
2583         };
2584
2585         KASSERT(seg >= 0 && seg < nitems(seg_names),
2586             ("%s: invalid segment encoding %d", __func__, seg));
2587         return (seg_names[seg]);
2588 }
2589
2590 void
2591 vm_copy_teardown(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_copyinfo *copyinfo,
2592     int num_copyinfo)
2593 {
2594         int idx;
2595
2596         for (idx = 0; idx < num_copyinfo; idx++) {
2597                 if (copyinfo[idx].cookie != NULL)
2598                         vm_gpa_release(copyinfo[idx].cookie);
2599         }
2600         bzero(copyinfo, num_copyinfo * sizeof(struct vm_copyinfo));
2601 }
2602
2603 int
2604 vm_copy_setup(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_guest_paging *paging,
2605     uint64_t gla, size_t len, int prot, struct vm_copyinfo *copyinfo,
2606     int num_copyinfo, int *fault)
2607 {
2608         int error, idx, nused;
2609         size_t n, off, remaining;
2610         void *hva, *cookie;
2611         uint64_t gpa;
2612
2613         bzero(copyinfo, sizeof(struct vm_copyinfo) * num_copyinfo);
2614
2615         nused = 0;
2616         remaining = len;
2617         while (remaining > 0) {
2618                 KASSERT(nused < num_copyinfo, ("insufficient vm_copyinfo"));
2619                 error = vm_gla2gpa(vm, vcpuid, paging, gla, prot, &gpa, fault);
2620                 if (error || *fault)
2621                         return (error);
2622                 off = gpa & PAGE_MASK;
2623                 n = min(remaining, PAGE_SIZE - off);
2624                 copyinfo[nused].gpa = gpa;
2625                 copyinfo[nused].len = n;
2626                 remaining -= n;
2627                 gla += n;
2628                 nused++;
2629         }
2630
2631         for (idx = 0; idx < nused; idx++) {
2632                 hva = vm_gpa_hold(vm, vcpuid, copyinfo[idx].gpa,
2633                     copyinfo[idx].len, prot, &cookie);
2634                 if (hva == NULL)
2635                         break;
2636                 copyinfo[idx].hva = hva;
2637                 copyinfo[idx].cookie = cookie;
2638         }
2639
2640         if (idx != nused) {
2641                 vm_copy_teardown(vm, vcpuid, copyinfo, num_copyinfo);
2642                 return (EFAULT);
2643         } else {
2644                 *fault = 0;
2645                 return (0);
2646         }
2647 }
2648
2649 void
2650 vm_copyin(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_copyinfo *copyinfo, void *kaddr,
2651     size_t len)
2652 {
2653         char *dst;
2654         int idx;
2655
2656         dst = kaddr;
2657         idx = 0;
2658         while (len > 0) {
2659                 bcopy(copyinfo[idx].hva, dst, copyinfo[idx].len);
2660                 len -= copyinfo[idx].len;
2661                 dst += copyinfo[idx].len;
2662                 idx++;
2663         }
2664 }
2665
2666 void
2667 vm_copyout(struct vm *vm, int vcpuid, const void *kaddr,
2668     struct vm_copyinfo *copyinfo, size_t len)
2669 {
2670         const char *src;
2671         int idx;
2672
2673         src = kaddr;
2674         idx = 0;
2675         while (len > 0) {
2676                 bcopy(src, copyinfo[idx].hva, copyinfo[idx].len);
2677                 len -= copyinfo[idx].len;
2678                 src += copyinfo[idx].len;
2679                 idx++;
2680         }
2681 }
2682
2683 /*
2684  * Return the amount of in-use and wired memory for the VM. Since
2685  * these are global stats, only return the values with for vCPU 0
2686  */
2687 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_RESIDENT);
2688 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_WIRED);
2689
2690 static void
2691 vm_get_rescnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2692 {
2693
2694         if (vcpu == 0) {
2695                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_RESIDENT,
2696                     PAGE_SIZE * vmspace_resident_count(vm->vmspace));
2697         }
2698 }
2699
2700 static void
2701 vm_get_wiredcnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2702 {
2703
2704         if (vcpu == 0) {
2705                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_WIRED,
2706                     PAGE_SIZE * pmap_wired_count(vmspace_pmap(vm->vmspace)));
2707         }
2708 }
2709
2710 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_RESIDENT, "Resident memory", vm_get_rescnt);
2711 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_WIRED, "Wired memory", vm_get_wiredcnt);