]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/amd64/vmm/vmm.c
MFV ntp 4.2.8p2 (r281348)
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / amd64 / vmm / vmm.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2011 NetApp, Inc.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY NETAPP, INC ``AS IS'' AND
15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL NETAPP, INC OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
24  * SUCH DAMAGE.
25  *
26  * $FreeBSD$
27  */
28
29 #include <sys/cdefs.h>
30 __FBSDID("$FreeBSD$");
31
32 #include <sys/param.h>
33 #include <sys/systm.h>
34 #include <sys/kernel.h>
35 #include <sys/module.h>
36 #include <sys/sysctl.h>
37 #include <sys/malloc.h>
38 #include <sys/pcpu.h>
39 #include <sys/lock.h>
40 #include <sys/mutex.h>
41 #include <sys/proc.h>
42 #include <sys/rwlock.h>
43 #include <sys/sched.h>
44 #include <sys/smp.h>
45 #include <sys/systm.h>
46
47 #include <vm/vm.h>
48 #include <vm/vm_object.h>
49 #include <vm/vm_page.h>
50 #include <vm/pmap.h>
51 #include <vm/vm_map.h>
52 #include <vm/vm_extern.h>
53 #include <vm/vm_param.h>
54
55 #include <machine/cpu.h>
56 #include <machine/vm.h>
57 #include <machine/pcb.h>
58 #include <machine/smp.h>
59 #include <x86/psl.h>
60 #include <x86/apicreg.h>
61 #include <machine/vmparam.h>
62
63 #include <machine/vmm.h>
64 #include <machine/vmm_dev.h>
65 #include <machine/vmm_instruction_emul.h>
66
67 #include "vmm_ioport.h"
68 #include "vmm_ktr.h"
69 #include "vmm_host.h"
70 #include "vmm_mem.h"
71 #include "vmm_util.h"
72 #include "vatpic.h"
73 #include "vatpit.h"
74 #include "vhpet.h"
75 #include "vioapic.h"
76 #include "vlapic.h"
77 #include "vpmtmr.h"
78 #include "vrtc.h"
79 #include "vmm_stat.h"
80 #include "vmm_lapic.h"
81
82 #include "io/ppt.h"
83 #include "io/iommu.h"
84
85 struct vlapic;
86
87 /*
88  * Initialization:
89  * (a) allocated when vcpu is created
90  * (i) initialized when vcpu is created and when it is reinitialized
91  * (o) initialized the first time the vcpu is created
92  * (x) initialized before use
93  */
94 struct vcpu {
95         struct mtx      mtx;            /* (o) protects 'state' and 'hostcpu' */
96         enum vcpu_state state;          /* (o) vcpu state */
97         int             hostcpu;        /* (o) vcpu's host cpu */
98         struct vlapic   *vlapic;        /* (i) APIC device model */
99         enum x2apic_state x2apic_state; /* (i) APIC mode */
100         uint64_t        exitintinfo;    /* (i) events pending at VM exit */
101         int             nmi_pending;    /* (i) NMI pending */
102         int             extint_pending; /* (i) INTR pending */
103         int     exception_pending;      /* (i) exception pending */
104         int     exc_vector;             /* (x) exception collateral */
105         int     exc_errcode_valid;
106         uint32_t exc_errcode;
107         struct savefpu  *guestfpu;      /* (a,i) guest fpu state */
108         uint64_t        guest_xcr0;     /* (i) guest %xcr0 register */
109         void            *stats;         /* (a,i) statistics */
110         struct vm_exit  exitinfo;       /* (x) exit reason and collateral */
111         uint64_t        nextrip;        /* (x) next instruction to execute */
112 };
113
114 #define vcpu_lock_initialized(v) mtx_initialized(&((v)->mtx))
115 #define vcpu_lock_init(v)       mtx_init(&((v)->mtx), "vcpu lock", 0, MTX_SPIN)
116 #define vcpu_lock(v)            mtx_lock_spin(&((v)->mtx))
117 #define vcpu_unlock(v)          mtx_unlock_spin(&((v)->mtx))
118 #define vcpu_assert_locked(v)   mtx_assert(&((v)->mtx), MA_OWNED)
119
120 struct mem_seg {
121         vm_paddr_t      gpa;
122         size_t          len;
123         boolean_t       wired;
124         vm_object_t     object;
125 };
126 #define VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS  2
127
128 /*
129  * Initialization:
130  * (o) initialized the first time the VM is created
131  * (i) initialized when VM is created and when it is reinitialized
132  * (x) initialized before use
133  */
134 struct vm {
135         void            *cookie;                /* (i) cpu-specific data */
136         void            *iommu;                 /* (x) iommu-specific data */
137         struct vhpet    *vhpet;                 /* (i) virtual HPET */
138         struct vioapic  *vioapic;               /* (i) virtual ioapic */
139         struct vatpic   *vatpic;                /* (i) virtual atpic */
140         struct vatpit   *vatpit;                /* (i) virtual atpit */
141         struct vpmtmr   *vpmtmr;                /* (i) virtual ACPI PM timer */
142         struct vrtc     *vrtc;                  /* (o) virtual RTC */
143         volatile cpuset_t active_cpus;          /* (i) active vcpus */
144         int             suspend;                /* (i) stop VM execution */
145         volatile cpuset_t suspended_cpus;       /* (i) suspended vcpus */
146         volatile cpuset_t halted_cpus;          /* (x) cpus in a hard halt */
147         cpuset_t        rendezvous_req_cpus;    /* (x) rendezvous requested */
148         cpuset_t        rendezvous_done_cpus;   /* (x) rendezvous finished */
149         void            *rendezvous_arg;        /* (x) rendezvous func/arg */
150         vm_rendezvous_func_t rendezvous_func;
151         struct mtx      rendezvous_mtx;         /* (o) rendezvous lock */
152         int             num_mem_segs;           /* (o) guest memory segments */
153         struct mem_seg  mem_segs[VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS];
154         struct vmspace  *vmspace;               /* (o) guest's address space */
155         char            name[VM_MAX_NAMELEN];   /* (o) virtual machine name */
156         struct vcpu     vcpu[VM_MAXCPU];        /* (i) guest vcpus */
157 };
158
159 static int vmm_initialized;
160
161 static struct vmm_ops *ops;
162 #define VMM_INIT(num)   (ops != NULL ? (*ops->init)(num) : 0)
163 #define VMM_CLEANUP()   (ops != NULL ? (*ops->cleanup)() : 0)
164 #define VMM_RESUME()    (ops != NULL ? (*ops->resume)() : 0)
165
166 #define VMINIT(vm, pmap) (ops != NULL ? (*ops->vminit)(vm, pmap): NULL)
167 #define VMRUN(vmi, vcpu, rip, pmap, rptr, sptr) \
168         (ops != NULL ? (*ops->vmrun)(vmi, vcpu, rip, pmap, rptr, sptr) : ENXIO)
169 #define VMCLEANUP(vmi)  (ops != NULL ? (*ops->vmcleanup)(vmi) : NULL)
170 #define VMSPACE_ALLOC(min, max) \
171         (ops != NULL ? (*ops->vmspace_alloc)(min, max) : NULL)
172 #define VMSPACE_FREE(vmspace) \
173         (ops != NULL ? (*ops->vmspace_free)(vmspace) : ENXIO)
174 #define VMGETREG(vmi, vcpu, num, retval)                \
175         (ops != NULL ? (*ops->vmgetreg)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
176 #define VMSETREG(vmi, vcpu, num, val)           \
177         (ops != NULL ? (*ops->vmsetreg)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
178 #define VMGETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
179         (ops != NULL ? (*ops->vmgetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
180 #define VMSETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
181         (ops != NULL ? (*ops->vmsetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
182 #define VMGETCAP(vmi, vcpu, num, retval)        \
183         (ops != NULL ? (*ops->vmgetcap)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
184 #define VMSETCAP(vmi, vcpu, num, val)           \
185         (ops != NULL ? (*ops->vmsetcap)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
186 #define VLAPIC_INIT(vmi, vcpu)                  \
187         (ops != NULL ? (*ops->vlapic_init)(vmi, vcpu) : NULL)
188 #define VLAPIC_CLEANUP(vmi, vlapic)             \
189         (ops != NULL ? (*ops->vlapic_cleanup)(vmi, vlapic) : NULL)
190
191 #define fpu_start_emulating()   load_cr0(rcr0() | CR0_TS)
192 #define fpu_stop_emulating()    clts()
193
194 static MALLOC_DEFINE(M_VM, "vm", "vm");
195
196 /* statistics */
197 static VMM_STAT(VCPU_TOTAL_RUNTIME, "vcpu total runtime");
198
199 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, vmm, CTLFLAG_RW, NULL, NULL);
200
201 /*
202  * Halt the guest if all vcpus are executing a HLT instruction with
203  * interrupts disabled.
204  */
205 static int halt_detection_enabled = 1;
206 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, halt_detection, CTLFLAG_RDTUN,
207     &halt_detection_enabled, 0,
208     "Halt VM if all vcpus execute HLT with interrupts disabled");
209
210 static int vmm_ipinum;
211 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, ipinum, CTLFLAG_RD, &vmm_ipinum, 0,
212     "IPI vector used for vcpu notifications");
213
214 static int trace_guest_exceptions;
215 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, trace_guest_exceptions, CTLFLAG_RDTUN,
216     &trace_guest_exceptions, 0,
217     "Trap into hypervisor on all guest exceptions and reflect them back");
218
219 static int vmm_force_iommu = 0;
220 TUNABLE_INT("hw.vmm.force_iommu", &vmm_force_iommu);
221 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, force_iommu, CTLFLAG_RDTUN, &vmm_force_iommu, 0,
222     "Force use of I/O MMU even if no passthrough devices were found.");
223
224 static void
225 vcpu_cleanup(struct vm *vm, int i, bool destroy)
226 {
227         struct vcpu *vcpu = &vm->vcpu[i];
228
229         VLAPIC_CLEANUP(vm->cookie, vcpu->vlapic);
230         if (destroy) {
231                 vmm_stat_free(vcpu->stats);     
232                 fpu_save_area_free(vcpu->guestfpu);
233         }
234 }
235
236 static void
237 vcpu_init(struct vm *vm, int vcpu_id, bool create)
238 {
239         struct vcpu *vcpu;
240
241         KASSERT(vcpu_id >= 0 && vcpu_id < VM_MAXCPU,
242             ("vcpu_init: invalid vcpu %d", vcpu_id));
243           
244         vcpu = &vm->vcpu[vcpu_id];
245
246         if (create) {
247                 KASSERT(!vcpu_lock_initialized(vcpu), ("vcpu %d already "
248                     "initialized", vcpu_id));
249                 vcpu_lock_init(vcpu);
250                 vcpu->state = VCPU_IDLE;
251                 vcpu->hostcpu = NOCPU;
252                 vcpu->guestfpu = fpu_save_area_alloc();
253                 vcpu->stats = vmm_stat_alloc();
254         }
255
256         vcpu->vlapic = VLAPIC_INIT(vm->cookie, vcpu_id);
257         vm_set_x2apic_state(vm, vcpu_id, X2APIC_DISABLED);
258         vcpu->exitintinfo = 0;
259         vcpu->nmi_pending = 0;
260         vcpu->extint_pending = 0;
261         vcpu->exception_pending = 0;
262         vcpu->guest_xcr0 = XFEATURE_ENABLED_X87;
263         fpu_save_area_reset(vcpu->guestfpu);
264         vmm_stat_init(vcpu->stats);
265 }
266
267 int
268 vcpu_trace_exceptions(struct vm *vm, int vcpuid)
269 {
270
271         return (trace_guest_exceptions);
272 }
273
274 struct vm_exit *
275 vm_exitinfo(struct vm *vm, int cpuid)
276 {
277         struct vcpu *vcpu;
278
279         if (cpuid < 0 || cpuid >= VM_MAXCPU)
280                 panic("vm_exitinfo: invalid cpuid %d", cpuid);
281
282         vcpu = &vm->vcpu[cpuid];
283
284         return (&vcpu->exitinfo);
285 }
286
287 static void
288 vmm_resume(void)
289 {
290         VMM_RESUME();
291 }
292
293 static int
294 vmm_init(void)
295 {
296         int error;
297
298         vmm_host_state_init();
299
300         vmm_ipinum = lapic_ipi_alloc(&IDTVEC(justreturn));
301         if (vmm_ipinum < 0)
302                 vmm_ipinum = IPI_AST;
303
304         error = vmm_mem_init();
305         if (error)
306                 return (error);
307         
308         if (vmm_is_intel())
309                 ops = &vmm_ops_intel;
310         else if (vmm_is_amd())
311                 ops = &vmm_ops_amd;
312         else
313                 return (ENXIO);
314
315         vmm_resume_p = vmm_resume;
316
317         return (VMM_INIT(vmm_ipinum));
318 }
319
320 static int
321 vmm_handler(module_t mod, int what, void *arg)
322 {
323         int error;
324
325         switch (what) {
326         case MOD_LOAD:
327                 vmmdev_init();
328                 if (vmm_force_iommu || ppt_avail_devices() > 0)
329                         iommu_init();
330                 error = vmm_init();
331                 if (error == 0)
332                         vmm_initialized = 1;
333                 break;
334         case MOD_UNLOAD:
335                 error = vmmdev_cleanup();
336                 if (error == 0) {
337                         vmm_resume_p = NULL;
338                         iommu_cleanup();
339                         if (vmm_ipinum != IPI_AST)
340                                 lapic_ipi_free(vmm_ipinum);
341                         error = VMM_CLEANUP();
342                         /*
343                          * Something bad happened - prevent new
344                          * VMs from being created
345                          */
346                         if (error)
347                                 vmm_initialized = 0;
348                 }
349                 break;
350         default:
351                 error = 0;
352                 break;
353         }
354         return (error);
355 }
356
357 static moduledata_t vmm_kmod = {
358         "vmm",
359         vmm_handler,
360         NULL
361 };
362
363 /*
364  * vmm initialization has the following dependencies:
365  *
366  * - iommu initialization must happen after the pci passthru driver has had
367  *   a chance to attach to any passthru devices (after SI_SUB_CONFIGURE).
368  *
369  * - VT-x initialization requires smp_rendezvous() and therefore must happen
370  *   after SMP is fully functional (after SI_SUB_SMP).
371  */
372 DECLARE_MODULE(vmm, vmm_kmod, SI_SUB_SMP + 1, SI_ORDER_ANY);
373 MODULE_VERSION(vmm, 1);
374
375 static void
376 vm_init(struct vm *vm, bool create)
377 {
378         int i;
379
380         vm->cookie = VMINIT(vm, vmspace_pmap(vm->vmspace));
381         vm->iommu = NULL;
382         vm->vioapic = vioapic_init(vm);
383         vm->vhpet = vhpet_init(vm);
384         vm->vatpic = vatpic_init(vm);
385         vm->vatpit = vatpit_init(vm);
386         vm->vpmtmr = vpmtmr_init(vm);
387         if (create)
388                 vm->vrtc = vrtc_init(vm);
389
390         CPU_ZERO(&vm->active_cpus);
391
392         vm->suspend = 0;
393         CPU_ZERO(&vm->suspended_cpus);
394
395         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++)
396                 vcpu_init(vm, i, create);
397 }
398
399 int
400 vm_create(const char *name, struct vm **retvm)
401 {
402         struct vm *vm;
403         struct vmspace *vmspace;
404
405         /*
406          * If vmm.ko could not be successfully initialized then don't attempt
407          * to create the virtual machine.
408          */
409         if (!vmm_initialized)
410                 return (ENXIO);
411
412         if (name == NULL || strlen(name) >= VM_MAX_NAMELEN)
413                 return (EINVAL);
414
415         vmspace = VMSPACE_ALLOC(0, VM_MAXUSER_ADDRESS);
416         if (vmspace == NULL)
417                 return (ENOMEM);
418
419         vm = malloc(sizeof(struct vm), M_VM, M_WAITOK | M_ZERO);
420         strcpy(vm->name, name);
421         vm->num_mem_segs = 0;
422         vm->vmspace = vmspace;
423         mtx_init(&vm->rendezvous_mtx, "vm rendezvous lock", 0, MTX_DEF);
424
425         vm_init(vm, true);
426
427         *retvm = vm;
428         return (0);
429 }
430
431 static void
432 vm_free_mem_seg(struct vm *vm, struct mem_seg *seg)
433 {
434
435         if (seg->object != NULL)
436                 vmm_mem_free(vm->vmspace, seg->gpa, seg->len);
437
438         bzero(seg, sizeof(*seg));
439 }
440
441 static void
442 vm_cleanup(struct vm *vm, bool destroy)
443 {
444         int i;
445
446         ppt_unassign_all(vm);
447
448         if (vm->iommu != NULL)
449                 iommu_destroy_domain(vm->iommu);
450
451         if (destroy)
452                 vrtc_cleanup(vm->vrtc);
453         else
454                 vrtc_reset(vm->vrtc);
455         vpmtmr_cleanup(vm->vpmtmr);
456         vatpit_cleanup(vm->vatpit);
457         vhpet_cleanup(vm->vhpet);
458         vatpic_cleanup(vm->vatpic);
459         vioapic_cleanup(vm->vioapic);
460
461         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++)
462                 vcpu_cleanup(vm, i, destroy);
463
464         VMCLEANUP(vm->cookie);
465
466         if (destroy) {
467                 for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++)
468                         vm_free_mem_seg(vm, &vm->mem_segs[i]);
469
470                 vm->num_mem_segs = 0;
471
472                 VMSPACE_FREE(vm->vmspace);
473                 vm->vmspace = NULL;
474         }
475 }
476
477 void
478 vm_destroy(struct vm *vm)
479 {
480         vm_cleanup(vm, true);
481         free(vm, M_VM);
482 }
483
484 int
485 vm_reinit(struct vm *vm)
486 {
487         int error;
488
489         /*
490          * A virtual machine can be reset only if all vcpus are suspended.
491          */
492         if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
493                 vm_cleanup(vm, false);
494                 vm_init(vm, false);
495                 error = 0;
496         } else {
497                 error = EBUSY;
498         }
499
500         return (error);
501 }
502
503 const char *
504 vm_name(struct vm *vm)
505 {
506         return (vm->name);
507 }
508
509 int
510 vm_map_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len, vm_paddr_t hpa)
511 {
512         vm_object_t obj;
513
514         if ((obj = vmm_mmio_alloc(vm->vmspace, gpa, len, hpa)) == NULL)
515                 return (ENOMEM);
516         else
517                 return (0);
518 }
519
520 int
521 vm_unmap_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
522 {
523
524         vmm_mmio_free(vm->vmspace, gpa, len);
525         return (0);
526 }
527
528 boolean_t
529 vm_mem_allocated(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa)
530 {
531         int i;
532         vm_paddr_t gpabase, gpalimit;
533
534         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
535                 gpabase = vm->mem_segs[i].gpa;
536                 gpalimit = gpabase + vm->mem_segs[i].len;
537                 if (gpa >= gpabase && gpa < gpalimit)
538                         return (TRUE);          /* 'gpa' is regular memory */
539         }
540
541         if (ppt_is_mmio(vm, gpa))
542                 return (TRUE);                  /* 'gpa' is pci passthru mmio */
543
544         return (FALSE);
545 }
546
547 int
548 vm_malloc(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
549 {
550         int available, allocated;
551         struct mem_seg *seg;
552         vm_object_t object;
553         vm_paddr_t g;
554
555         if ((gpa & PAGE_MASK) || (len & PAGE_MASK) || len == 0)
556                 return (EINVAL);
557         
558         available = allocated = 0;
559         g = gpa;
560         while (g < gpa + len) {
561                 if (vm_mem_allocated(vm, g))
562                         allocated++;
563                 else
564                         available++;
565
566                 g += PAGE_SIZE;
567         }
568
569         /*
570          * If there are some allocated and some available pages in the address
571          * range then it is an error.
572          */
573         if (allocated && available)
574                 return (EINVAL);
575
576         /*
577          * If the entire address range being requested has already been
578          * allocated then there isn't anything more to do.
579          */
580         if (allocated && available == 0)
581                 return (0);
582
583         if (vm->num_mem_segs >= VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS)
584                 return (E2BIG);
585
586         seg = &vm->mem_segs[vm->num_mem_segs];
587
588         if ((object = vmm_mem_alloc(vm->vmspace, gpa, len)) == NULL)
589                 return (ENOMEM);
590
591         seg->gpa = gpa;
592         seg->len = len;
593         seg->object = object;
594         seg->wired = FALSE;
595
596         vm->num_mem_segs++;
597
598         return (0);
599 }
600
601 static vm_paddr_t
602 vm_maxmem(struct vm *vm)
603 {
604         int i;
605         vm_paddr_t gpa, maxmem;
606
607         maxmem = 0;
608         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
609                 gpa = vm->mem_segs[i].gpa + vm->mem_segs[i].len;
610                 if (gpa > maxmem)
611                         maxmem = gpa;
612         }
613         return (maxmem);
614 }
615
616 static void
617 vm_gpa_unwire(struct vm *vm)
618 {
619         int i, rv;
620         struct mem_seg *seg;
621
622         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
623                 seg = &vm->mem_segs[i];
624                 if (!seg->wired)
625                         continue;
626
627                 rv = vm_map_unwire(&vm->vmspace->vm_map,
628                                    seg->gpa, seg->gpa + seg->len,
629                                    VM_MAP_WIRE_USER | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
630                 KASSERT(rv == KERN_SUCCESS, ("vm(%s) memory segment "
631                     "%#lx/%ld could not be unwired: %d",
632                     vm_name(vm), seg->gpa, seg->len, rv));
633
634                 seg->wired = FALSE;
635         }
636 }
637
638 static int
639 vm_gpa_wire(struct vm *vm)
640 {
641         int i, rv;
642         struct mem_seg *seg;
643
644         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
645                 seg = &vm->mem_segs[i];
646                 if (seg->wired)
647                         continue;
648
649                 /* XXX rlimits? */
650                 rv = vm_map_wire(&vm->vmspace->vm_map,
651                                  seg->gpa, seg->gpa + seg->len,
652                                  VM_MAP_WIRE_USER | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
653                 if (rv != KERN_SUCCESS)
654                         break;
655
656                 seg->wired = TRUE;
657         }
658
659         if (i < vm->num_mem_segs) {
660                 /*
661                  * Undo the wiring before returning an error.
662                  */
663                 vm_gpa_unwire(vm);
664                 return (EAGAIN);
665         }
666
667         return (0);
668 }
669
670 static void
671 vm_iommu_modify(struct vm *vm, boolean_t map)
672 {
673         int i, sz;
674         vm_paddr_t gpa, hpa;
675         struct mem_seg *seg;
676         void *vp, *cookie, *host_domain;
677
678         sz = PAGE_SIZE;
679         host_domain = iommu_host_domain();
680
681         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
682                 seg = &vm->mem_segs[i];
683                 KASSERT(seg->wired, ("vm(%s) memory segment %#lx/%ld not wired",
684                     vm_name(vm), seg->gpa, seg->len));
685
686                 gpa = seg->gpa;
687                 while (gpa < seg->gpa + seg->len) {
688                         vp = vm_gpa_hold(vm, gpa, PAGE_SIZE, VM_PROT_WRITE,
689                                          &cookie);
690                         KASSERT(vp != NULL, ("vm(%s) could not map gpa %#lx",
691                             vm_name(vm), gpa));
692
693                         vm_gpa_release(cookie);
694
695                         hpa = DMAP_TO_PHYS((uintptr_t)vp);
696                         if (map) {
697                                 iommu_create_mapping(vm->iommu, gpa, hpa, sz);
698                                 iommu_remove_mapping(host_domain, hpa, sz);
699                         } else {
700                                 iommu_remove_mapping(vm->iommu, gpa, sz);
701                                 iommu_create_mapping(host_domain, hpa, hpa, sz);
702                         }
703
704                         gpa += PAGE_SIZE;
705                 }
706         }
707
708         /*
709          * Invalidate the cached translations associated with the domain
710          * from which pages were removed.
711          */
712         if (map)
713                 iommu_invalidate_tlb(host_domain);
714         else
715                 iommu_invalidate_tlb(vm->iommu);
716 }
717
718 #define vm_iommu_unmap(vm)      vm_iommu_modify((vm), FALSE)
719 #define vm_iommu_map(vm)        vm_iommu_modify((vm), TRUE)
720
721 int
722 vm_unassign_pptdev(struct vm *vm, int bus, int slot, int func)
723 {
724         int error;
725
726         error = ppt_unassign_device(vm, bus, slot, func);
727         if (error)
728                 return (error);
729
730         if (ppt_assigned_devices(vm) == 0) {
731                 vm_iommu_unmap(vm);
732                 vm_gpa_unwire(vm);
733         }
734         return (0);
735 }
736
737 int
738 vm_assign_pptdev(struct vm *vm, int bus, int slot, int func)
739 {
740         int error;
741         vm_paddr_t maxaddr;
742
743         /*
744          * Virtual machines with pci passthru devices get special treatment:
745          * - the guest physical memory is wired
746          * - the iommu is programmed to do the 'gpa' to 'hpa' translation
747          *
748          * We need to do this before the first pci passthru device is attached.
749          */
750         if (ppt_assigned_devices(vm) == 0) {
751                 KASSERT(vm->iommu == NULL,
752                     ("vm_assign_pptdev: iommu must be NULL"));
753                 maxaddr = vm_maxmem(vm);
754                 vm->iommu = iommu_create_domain(maxaddr);
755
756                 error = vm_gpa_wire(vm);
757                 if (error)
758                         return (error);
759
760                 vm_iommu_map(vm);
761         }
762
763         error = ppt_assign_device(vm, bus, slot, func);
764         return (error);
765 }
766
767 void *
768 vm_gpa_hold(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len, int reqprot,
769             void **cookie)
770 {
771         int count, pageoff;
772         vm_page_t m;
773
774         pageoff = gpa & PAGE_MASK;
775         if (len > PAGE_SIZE - pageoff)
776                 panic("vm_gpa_hold: invalid gpa/len: 0x%016lx/%lu", gpa, len);
777
778         count = vm_fault_quick_hold_pages(&vm->vmspace->vm_map,
779             trunc_page(gpa), PAGE_SIZE, reqprot, &m, 1);
780
781         if (count == 1) {
782                 *cookie = m;
783                 return ((void *)(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) + pageoff));
784         } else {
785                 *cookie = NULL;
786                 return (NULL);
787         }
788 }
789
790 void
791 vm_gpa_release(void *cookie)
792 {
793         vm_page_t m = cookie;
794
795         vm_page_lock(m);
796         vm_page_unhold(m);
797         vm_page_unlock(m);
798 }
799
800 int
801 vm_gpabase2memseg(struct vm *vm, vm_paddr_t gpabase,
802                   struct vm_memory_segment *seg)
803 {
804         int i;
805
806         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
807                 if (gpabase == vm->mem_segs[i].gpa) {
808                         seg->gpa = vm->mem_segs[i].gpa;
809                         seg->len = vm->mem_segs[i].len;
810                         seg->wired = vm->mem_segs[i].wired;
811                         return (0);
812                 }
813         }
814         return (-1);
815 }
816
817 int
818 vm_get_memobj(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len,
819               vm_offset_t *offset, struct vm_object **object)
820 {
821         int i;
822         size_t seg_len;
823         vm_paddr_t seg_gpa;
824         vm_object_t seg_obj;
825
826         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
827                 if ((seg_obj = vm->mem_segs[i].object) == NULL)
828                         continue;
829
830                 seg_gpa = vm->mem_segs[i].gpa;
831                 seg_len = vm->mem_segs[i].len;
832
833                 if (gpa >= seg_gpa && gpa < seg_gpa + seg_len) {
834                         *offset = gpa - seg_gpa;
835                         *object = seg_obj;
836                         vm_object_reference(seg_obj);
837                         return (0);
838                 }
839         }
840
841         return (EINVAL);
842 }
843
844 int
845 vm_get_register(struct vm *vm, int vcpu, int reg, uint64_t *retval)
846 {
847
848         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
849                 return (EINVAL);
850
851         if (reg >= VM_REG_LAST)
852                 return (EINVAL);
853
854         return (VMGETREG(vm->cookie, vcpu, reg, retval));
855 }
856
857 int
858 vm_set_register(struct vm *vm, int vcpuid, int reg, uint64_t val)
859 {
860         struct vcpu *vcpu;
861         int error;
862
863         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
864                 return (EINVAL);
865
866         if (reg >= VM_REG_LAST)
867                 return (EINVAL);
868
869         error = VMSETREG(vm->cookie, vcpuid, reg, val);
870         if (error || reg != VM_REG_GUEST_RIP)
871                 return (error);
872
873         /* Set 'nextrip' to match the value of %rip */
874         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Setting nextrip to %#lx", val);
875         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
876         vcpu->nextrip = val;
877         return (0);
878 }
879
880 static boolean_t
881 is_descriptor_table(int reg)
882 {
883
884         switch (reg) {
885         case VM_REG_GUEST_IDTR:
886         case VM_REG_GUEST_GDTR:
887                 return (TRUE);
888         default:
889                 return (FALSE);
890         }
891 }
892
893 static boolean_t
894 is_segment_register(int reg)
895 {
896         
897         switch (reg) {
898         case VM_REG_GUEST_ES:
899         case VM_REG_GUEST_CS:
900         case VM_REG_GUEST_SS:
901         case VM_REG_GUEST_DS:
902         case VM_REG_GUEST_FS:
903         case VM_REG_GUEST_GS:
904         case VM_REG_GUEST_TR:
905         case VM_REG_GUEST_LDTR:
906                 return (TRUE);
907         default:
908                 return (FALSE);
909         }
910 }
911
912 int
913 vm_get_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
914                 struct seg_desc *desc)
915 {
916
917         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
918                 return (EINVAL);
919
920         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
921                 return (EINVAL);
922
923         return (VMGETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
924 }
925
926 int
927 vm_set_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
928                 struct seg_desc *desc)
929 {
930         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
931                 return (EINVAL);
932
933         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
934                 return (EINVAL);
935
936         return (VMSETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
937 }
938
939 static void
940 restore_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
941 {
942
943         /* flush host state to the pcb */
944         fpuexit(curthread);
945
946         /* restore guest FPU state */
947         fpu_stop_emulating();
948         fpurestore(vcpu->guestfpu);
949
950         /* restore guest XCR0 if XSAVE is enabled in the host */
951         if (rcr4() & CR4_XSAVE)
952                 load_xcr(0, vcpu->guest_xcr0);
953
954         /*
955          * The FPU is now "dirty" with the guest's state so turn on emulation
956          * to trap any access to the FPU by the host.
957          */
958         fpu_start_emulating();
959 }
960
961 static void
962 save_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
963 {
964
965         if ((rcr0() & CR0_TS) == 0)
966                 panic("fpu emulation not enabled in host!");
967
968         /* save guest XCR0 and restore host XCR0 */
969         if (rcr4() & CR4_XSAVE) {
970                 vcpu->guest_xcr0 = rxcr(0);
971                 load_xcr(0, vmm_get_host_xcr0());
972         }
973
974         /* save guest FPU state */
975         fpu_stop_emulating();
976         fpusave(vcpu->guestfpu);
977         fpu_start_emulating();
978 }
979
980 static VMM_STAT(VCPU_IDLE_TICKS, "number of ticks vcpu was idle");
981
982 static int
983 vcpu_set_state_locked(struct vcpu *vcpu, enum vcpu_state newstate,
984     bool from_idle)
985 {
986         int error;
987
988         vcpu_assert_locked(vcpu);
989
990         /*
991          * State transitions from the vmmdev_ioctl() must always begin from
992          * the VCPU_IDLE state. This guarantees that there is only a single
993          * ioctl() operating on a vcpu at any point.
994          */
995         if (from_idle) {
996                 while (vcpu->state != VCPU_IDLE)
997                         msleep_spin(&vcpu->state, &vcpu->mtx, "vmstat", hz);
998         } else {
999                 KASSERT(vcpu->state != VCPU_IDLE, ("invalid transition from "
1000                     "vcpu idle state"));
1001         }
1002
1003         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
1004                 KASSERT(vcpu->hostcpu == curcpu, ("curcpu %d and hostcpu %d "
1005                     "mismatch for running vcpu", curcpu, vcpu->hostcpu));
1006         } else {
1007                 KASSERT(vcpu->hostcpu == NOCPU, ("Invalid hostcpu %d for a "
1008                     "vcpu that is not running", vcpu->hostcpu));
1009         }
1010
1011         /*
1012          * The following state transitions are allowed:
1013          * IDLE -> FROZEN -> IDLE
1014          * FROZEN -> RUNNING -> FROZEN
1015          * FROZEN -> SLEEPING -> FROZEN
1016          */
1017         switch (vcpu->state) {
1018         case VCPU_IDLE:
1019         case VCPU_RUNNING:
1020         case VCPU_SLEEPING:
1021                 error = (newstate != VCPU_FROZEN);
1022                 break;
1023         case VCPU_FROZEN:
1024                 error = (newstate == VCPU_FROZEN);
1025                 break;
1026         default:
1027                 error = 1;
1028                 break;
1029         }
1030
1031         if (error)
1032                 return (EBUSY);
1033
1034         vcpu->state = newstate;
1035         if (newstate == VCPU_RUNNING)
1036                 vcpu->hostcpu = curcpu;
1037         else
1038                 vcpu->hostcpu = NOCPU;
1039
1040         if (newstate == VCPU_IDLE)
1041                 wakeup(&vcpu->state);
1042
1043         return (0);
1044 }
1045
1046 static void
1047 vcpu_require_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate)
1048 {
1049         int error;
1050
1051         if ((error = vcpu_set_state(vm, vcpuid, newstate, false)) != 0)
1052                 panic("Error %d setting state to %d\n", error, newstate);
1053 }
1054
1055 static void
1056 vcpu_require_state_locked(struct vcpu *vcpu, enum vcpu_state newstate)
1057 {
1058         int error;
1059
1060         if ((error = vcpu_set_state_locked(vcpu, newstate, false)) != 0)
1061                 panic("Error %d setting state to %d", error, newstate);
1062 }
1063
1064 static void
1065 vm_set_rendezvous_func(struct vm *vm, vm_rendezvous_func_t func)
1066 {
1067
1068         KASSERT(mtx_owned(&vm->rendezvous_mtx), ("rendezvous_mtx not locked"));
1069
1070         /*
1071          * Update 'rendezvous_func' and execute a write memory barrier to
1072          * ensure that it is visible across all host cpus. This is not needed
1073          * for correctness but it does ensure that all the vcpus will notice
1074          * that the rendezvous is requested immediately.
1075          */
1076         vm->rendezvous_func = func;
1077         wmb();
1078 }
1079
1080 #define RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, fmt)                                \
1081         do {                                                            \
1082                 if (vcpuid >= 0)                                        \
1083                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, fmt);                     \
1084                 else                                                    \
1085                         VM_CTR0(vm, fmt);                               \
1086         } while (0)
1087
1088 static void
1089 vm_handle_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid)
1090 {
1091
1092         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU),
1093             ("vm_handle_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
1094
1095         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
1096         while (vm->rendezvous_func != NULL) {
1097                 /* 'rendezvous_req_cpus' must be a subset of 'active_cpus' */
1098                 CPU_AND(&vm->rendezvous_req_cpus, &vm->active_cpus);
1099
1100                 if (vcpuid != -1 &&
1101                     CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_req_cpus) &&
1102                     !CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus)) {
1103                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Calling rendezvous func");
1104                         (*vm->rendezvous_func)(vm, vcpuid, vm->rendezvous_arg);
1105                         CPU_SET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus);
1106                 }
1107                 if (CPU_CMP(&vm->rendezvous_req_cpus,
1108                     &vm->rendezvous_done_cpus) == 0) {
1109                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous completed");
1110                         vm_set_rendezvous_func(vm, NULL);
1111                         wakeup(&vm->rendezvous_func);
1112                         break;
1113                 }
1114                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Wait for rendezvous completion");
1115                 mtx_sleep(&vm->rendezvous_func, &vm->rendezvous_mtx, 0,
1116                     "vmrndv", 0);
1117         }
1118         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
1119 }
1120
1121 /*
1122  * Emulate a guest 'hlt' by sleeping until the vcpu is ready to run.
1123  */
1124 static int
1125 vm_handle_hlt(struct vm *vm, int vcpuid, bool intr_disabled, bool *retu)
1126 {
1127         struct vcpu *vcpu;
1128         const char *wmesg;
1129         int t, vcpu_halted, vm_halted;
1130
1131         KASSERT(!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->halted_cpus), ("vcpu already halted"));
1132
1133         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1134         vcpu_halted = 0;
1135         vm_halted = 0;
1136
1137         vcpu_lock(vcpu);
1138         while (1) {
1139                 /*
1140                  * Do a final check for pending NMI or interrupts before
1141                  * really putting this thread to sleep. Also check for
1142                  * software events that would cause this vcpu to wakeup.
1143                  *
1144                  * These interrupts/events could have happened after the
1145                  * vcpu returned from VMRUN() and before it acquired the
1146                  * vcpu lock above.
1147                  */
1148                 if (vm->rendezvous_func != NULL || vm->suspend)
1149                         break;
1150                 if (vm_nmi_pending(vm, vcpuid))
1151                         break;
1152                 if (!intr_disabled) {
1153                         if (vm_extint_pending(vm, vcpuid) ||
1154                             vlapic_pending_intr(vcpu->vlapic, NULL)) {
1155                                 break;
1156                         }
1157                 }
1158
1159                 /* Don't go to sleep if the vcpu thread needs to yield */
1160                 if (vcpu_should_yield(vm, vcpuid))
1161                         break;
1162
1163                 /*
1164                  * Some Linux guests implement "halt" by having all vcpus
1165                  * execute HLT with interrupts disabled. 'halted_cpus' keeps
1166                  * track of the vcpus that have entered this state. When all
1167                  * vcpus enter the halted state the virtual machine is halted.
1168                  */
1169                 if (intr_disabled) {
1170                         wmesg = "vmhalt";
1171                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Halted");
1172                         if (!vcpu_halted && halt_detection_enabled) {
1173                                 vcpu_halted = 1;
1174                                 CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1175                         }
1176                         if (CPU_CMP(&vm->halted_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1177                                 vm_halted = 1;
1178                                 break;
1179                         }
1180                 } else {
1181                         wmesg = "vmidle";
1182                 }
1183
1184                 t = ticks;
1185                 vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_SLEEPING);
1186                 /*
1187                  * XXX msleep_spin() cannot be interrupted by signals so
1188                  * wake up periodically to check pending signals.
1189                  */
1190                 msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, wmesg, hz);
1191                 vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_FROZEN);
1192                 vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_IDLE_TICKS, ticks - t);
1193         }
1194
1195         if (vcpu_halted)
1196                 CPU_CLR_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1197
1198         vcpu_unlock(vcpu);
1199
1200         if (vm_halted)
1201                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_HALT);
1202
1203         return (0);
1204 }
1205
1206 static int
1207 vm_handle_paging(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1208 {
1209         int rv, ftype;
1210         struct vm_map *map;
1211         struct vcpu *vcpu;
1212         struct vm_exit *vme;
1213
1214         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1215         vme = &vcpu->exitinfo;
1216
1217         KASSERT(vme->inst_length == 0, ("%s: invalid inst_length %d",
1218             __func__, vme->inst_length));
1219
1220         ftype = vme->u.paging.fault_type;
1221         KASSERT(ftype == VM_PROT_READ ||
1222             ftype == VM_PROT_WRITE || ftype == VM_PROT_EXECUTE,
1223             ("vm_handle_paging: invalid fault_type %d", ftype));
1224
1225         if (ftype == VM_PROT_READ || ftype == VM_PROT_WRITE) {
1226                 rv = pmap_emulate_accessed_dirty(vmspace_pmap(vm->vmspace),
1227                     vme->u.paging.gpa, ftype);
1228                 if (rv == 0) {
1229                         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "%s bit emulation for gpa %#lx",
1230                             ftype == VM_PROT_READ ? "accessed" : "dirty",
1231                             vme->u.paging.gpa);
1232                         goto done;
1233                 }
1234         }
1235
1236         map = &vm->vmspace->vm_map;
1237         rv = vm_fault(map, vme->u.paging.gpa, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
1238
1239         VCPU_CTR3(vm, vcpuid, "vm_handle_paging rv = %d, gpa = %#lx, "
1240             "ftype = %d", rv, vme->u.paging.gpa, ftype);
1241
1242         if (rv != KERN_SUCCESS)
1243                 return (EFAULT);
1244 done:
1245         return (0);
1246 }
1247
1248 static int
1249 vm_handle_inst_emul(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1250 {
1251         struct vie *vie;
1252         struct vcpu *vcpu;
1253         struct vm_exit *vme;
1254         uint64_t gla, gpa, cs_base;
1255         struct vm_guest_paging *paging;
1256         mem_region_read_t mread;
1257         mem_region_write_t mwrite;
1258         enum vm_cpu_mode cpu_mode;
1259         int cs_d, error, length;
1260
1261         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1262         vme = &vcpu->exitinfo;
1263
1264         gla = vme->u.inst_emul.gla;
1265         gpa = vme->u.inst_emul.gpa;
1266         cs_base = vme->u.inst_emul.cs_base;
1267         cs_d = vme->u.inst_emul.cs_d;
1268         vie = &vme->u.inst_emul.vie;
1269         paging = &vme->u.inst_emul.paging;
1270         cpu_mode = paging->cpu_mode;
1271
1272         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "inst_emul fault accessing gpa %#lx", gpa);
1273
1274         /* Fetch, decode and emulate the faulting instruction */
1275         if (vie->num_valid == 0) {
1276                 /*
1277                  * If the instruction length is not known then assume a
1278                  * maximum size instruction.
1279                  */
1280                 length = vme->inst_length ? vme->inst_length : VIE_INST_SIZE;
1281                 error = vmm_fetch_instruction(vm, vcpuid, paging, vme->rip +
1282                     cs_base, length, vie);
1283         } else {
1284                 /*
1285                  * The instruction bytes have already been copied into 'vie'
1286                  */
1287                 error = 0;
1288         }
1289         if (error == 1)
1290                 return (0);             /* Resume guest to handle page fault */
1291         else if (error == -1)
1292                 return (EFAULT);
1293         else if (error != 0)
1294                 panic("%s: vmm_fetch_instruction error %d", __func__, error);
1295
1296         if (vmm_decode_instruction(vm, vcpuid, gla, cpu_mode, cs_d, vie) != 0) {
1297                 VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Error decoding instruction at %#lx",
1298                     vme->rip + cs_base);
1299                 *retu = true;       /* dump instruction bytes in userspace */
1300                 return (0);
1301         }
1302
1303         /*
1304          * If the instruction length was not specified then update it now
1305          * along with 'nextrip'.
1306          */
1307         if (vme->inst_length == 0) {
1308                 vme->inst_length = vie->num_processed;
1309                 vcpu->nextrip += vie->num_processed;
1310         }
1311  
1312         /* return to userland unless this is an in-kernel emulated device */
1313         if (gpa >= DEFAULT_APIC_BASE && gpa < DEFAULT_APIC_BASE + PAGE_SIZE) {
1314                 mread = lapic_mmio_read;
1315                 mwrite = lapic_mmio_write;
1316         } else if (gpa >= VIOAPIC_BASE && gpa < VIOAPIC_BASE + VIOAPIC_SIZE) {
1317                 mread = vioapic_mmio_read;
1318                 mwrite = vioapic_mmio_write;
1319         } else if (gpa >= VHPET_BASE && gpa < VHPET_BASE + VHPET_SIZE) {
1320                 mread = vhpet_mmio_read;
1321                 mwrite = vhpet_mmio_write;
1322         } else {
1323                 *retu = true;
1324                 return (0);
1325         }
1326
1327         error = vmm_emulate_instruction(vm, vcpuid, gpa, vie, paging,
1328             mread, mwrite, retu);
1329
1330         return (error);
1331 }
1332
1333 static int
1334 vm_handle_suspend(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1335 {
1336         int i, done;
1337         struct vcpu *vcpu;
1338
1339         done = 0;
1340         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1341
1342         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->suspended_cpus);
1343
1344         /*
1345          * Wait until all 'active_cpus' have suspended themselves.
1346          *
1347          * Since a VM may be suspended at any time including when one or
1348          * more vcpus are doing a rendezvous we need to call the rendezvous
1349          * handler while we are waiting to prevent a deadlock.
1350          */
1351         vcpu_lock(vcpu);
1352         while (1) {
1353                 if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1354                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "All vcpus suspended");
1355                         break;
1356                 }
1357
1358                 if (vm->rendezvous_func == NULL) {
1359                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Sleeping during suspend");
1360                         vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_SLEEPING);
1361                         msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, "vmsusp", hz);
1362                         vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_FROZEN);
1363                 } else {
1364                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous during suspend");
1365                         vcpu_unlock(vcpu);
1366                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1367                         vcpu_lock(vcpu);
1368                 }
1369         }
1370         vcpu_unlock(vcpu);
1371
1372         /*
1373          * Wakeup the other sleeping vcpus and return to userspace.
1374          */
1375         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
1376                 if (CPU_ISSET(i, &vm->suspended_cpus)) {
1377                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1378                 }
1379         }
1380
1381         *retu = true;
1382         return (0);
1383 }
1384
1385 int
1386 vm_suspend(struct vm *vm, enum vm_suspend_how how)
1387 {
1388         int i;
1389
1390         if (how <= VM_SUSPEND_NONE || how >= VM_SUSPEND_LAST)
1391                 return (EINVAL);
1392
1393         if (atomic_cmpset_int(&vm->suspend, 0, how) == 0) {
1394                 VM_CTR2(vm, "virtual machine already suspended %d/%d",
1395                     vm->suspend, how);
1396                 return (EALREADY);
1397         }
1398
1399         VM_CTR1(vm, "virtual machine successfully suspended %d", how);
1400
1401         /*
1402          * Notify all active vcpus that they are now suspended.
1403          */
1404         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
1405                 if (CPU_ISSET(i, &vm->active_cpus))
1406                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1407         }
1408
1409         return (0);
1410 }
1411
1412 void
1413 vm_exit_suspended(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1414 {
1415         struct vm_exit *vmexit;
1416
1417         KASSERT(vm->suspend > VM_SUSPEND_NONE && vm->suspend < VM_SUSPEND_LAST,
1418             ("vm_exit_suspended: invalid suspend type %d", vm->suspend));
1419
1420         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1421         vmexit->rip = rip;
1422         vmexit->inst_length = 0;
1423         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_SUSPENDED;
1424         vmexit->u.suspended.how = vm->suspend;
1425 }
1426
1427 void
1428 vm_exit_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1429 {
1430         struct vm_exit *vmexit;
1431
1432         KASSERT(vm->rendezvous_func != NULL, ("rendezvous not in progress"));
1433
1434         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1435         vmexit->rip = rip;
1436         vmexit->inst_length = 0;
1437         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_RENDEZVOUS;
1438         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_RENDEZVOUS, 1);
1439 }
1440
1441 void
1442 vm_exit_astpending(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1443 {
1444         struct vm_exit *vmexit;
1445
1446         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1447         vmexit->rip = rip;
1448         vmexit->inst_length = 0;
1449         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_BOGUS;
1450         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_ASTPENDING, 1);
1451 }
1452
1453 int
1454 vm_run(struct vm *vm, struct vm_run *vmrun)
1455 {
1456         int error, vcpuid;
1457         struct vcpu *vcpu;
1458         struct pcb *pcb;
1459         uint64_t tscval;
1460         struct vm_exit *vme;
1461         bool retu, intr_disabled;
1462         pmap_t pmap;
1463         void *rptr, *sptr;
1464
1465         vcpuid = vmrun->cpuid;
1466
1467         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1468                 return (EINVAL);
1469
1470         if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
1471                 return (EINVAL);
1472
1473         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->suspended_cpus))
1474                 return (EINVAL);
1475
1476         rptr = &vm->rendezvous_func;
1477         sptr = &vm->suspend;
1478         pmap = vmspace_pmap(vm->vmspace);
1479         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1480         vme = &vcpu->exitinfo;
1481 restart:
1482         critical_enter();
1483
1484         KASSERT(!CPU_ISSET(curcpu, &pmap->pm_active),
1485             ("vm_run: absurd pm_active"));
1486
1487         tscval = rdtsc();
1488
1489         pcb = PCPU_GET(curpcb);
1490         set_pcb_flags(pcb, PCB_FULL_IRET);
1491
1492         restore_guest_fpustate(vcpu);
1493
1494         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_RUNNING);
1495         error = VMRUN(vm->cookie, vcpuid, vcpu->nextrip, pmap, rptr, sptr);
1496         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1497
1498         save_guest_fpustate(vcpu);
1499
1500         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_TOTAL_RUNTIME, rdtsc() - tscval);
1501
1502         critical_exit();
1503
1504         if (error == 0) {
1505                 retu = false;
1506                 vcpu->nextrip = vme->rip + vme->inst_length;
1507                 switch (vme->exitcode) {
1508                 case VM_EXITCODE_SUSPENDED:
1509                         error = vm_handle_suspend(vm, vcpuid, &retu);
1510                         break;
1511                 case VM_EXITCODE_IOAPIC_EOI:
1512                         vioapic_process_eoi(vm, vcpuid,
1513                             vme->u.ioapic_eoi.vector);
1514                         break;
1515                 case VM_EXITCODE_RENDEZVOUS:
1516                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1517                         error = 0;
1518                         break;
1519                 case VM_EXITCODE_HLT:
1520                         intr_disabled = ((vme->u.hlt.rflags & PSL_I) == 0);
1521                         error = vm_handle_hlt(vm, vcpuid, intr_disabled, &retu);
1522                         break;
1523                 case VM_EXITCODE_PAGING:
1524                         error = vm_handle_paging(vm, vcpuid, &retu);
1525                         break;
1526                 case VM_EXITCODE_INST_EMUL:
1527                         error = vm_handle_inst_emul(vm, vcpuid, &retu);
1528                         break;
1529                 case VM_EXITCODE_INOUT:
1530                 case VM_EXITCODE_INOUT_STR:
1531                         error = vm_handle_inout(vm, vcpuid, vme, &retu);
1532                         break;
1533                 case VM_EXITCODE_MONITOR:
1534                 case VM_EXITCODE_MWAIT:
1535                         vm_inject_ud(vm, vcpuid);
1536                         break;
1537                 default:
1538                         retu = true;    /* handled in userland */
1539                         break;
1540                 }
1541         }
1542
1543         if (error == 0 && retu == false)
1544                 goto restart;
1545
1546         /* copy the exit information */
1547         bcopy(vme, &vmrun->vm_exit, sizeof(struct vm_exit));
1548         return (error);
1549 }
1550
1551 int
1552 vm_restart_instruction(void *arg, int vcpuid)
1553 {
1554         struct vm *vm;
1555         struct vcpu *vcpu;
1556         enum vcpu_state state;
1557         uint64_t rip;
1558         int error;
1559
1560         vm = arg;
1561         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1562                 return (EINVAL);
1563
1564         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1565         state = vcpu_get_state(vm, vcpuid, NULL);
1566         if (state == VCPU_RUNNING) {
1567                 /*
1568                  * When a vcpu is "running" the next instruction is determined
1569                  * by adding 'rip' and 'inst_length' in the vcpu's 'exitinfo'.
1570                  * Thus setting 'inst_length' to zero will cause the current
1571                  * instruction to be restarted.
1572                  */
1573                 vcpu->exitinfo.inst_length = 0;
1574                 VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "restarting instruction at %#lx by "
1575                     "setting inst_length to zero", vcpu->exitinfo.rip);
1576         } else if (state == VCPU_FROZEN) {
1577                 /*
1578                  * When a vcpu is "frozen" it is outside the critical section
1579                  * around VMRUN() and 'nextrip' points to the next instruction.
1580                  * Thus instruction restart is achieved by setting 'nextrip'
1581                  * to the vcpu's %rip.
1582                  */
1583                 error = vm_get_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_RIP, &rip);
1584                 KASSERT(!error, ("%s: error %d getting rip", __func__, error));
1585                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "restarting instruction by updating "
1586                     "nextrip from %#lx to %#lx", vcpu->nextrip, rip);
1587                 vcpu->nextrip = rip;
1588         } else {
1589                 panic("%s: invalid state %d", __func__, state);
1590         }
1591         return (0);
1592 }
1593
1594 int
1595 vm_exit_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info)
1596 {
1597         struct vcpu *vcpu;
1598         int type, vector;
1599
1600         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1601                 return (EINVAL);
1602
1603         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1604
1605         if (info & VM_INTINFO_VALID) {
1606                 type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1607                 vector = info & 0xff;
1608                 if (type == VM_INTINFO_NMI && vector != IDT_NMI)
1609                         return (EINVAL);
1610                 if (type == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector >= 32)
1611                         return (EINVAL);
1612                 if (info & VM_INTINFO_RSVD)
1613                         return (EINVAL);
1614         } else {
1615                 info = 0;
1616         }
1617         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx)", __func__, info);
1618         vcpu->exitintinfo = info;
1619         return (0);
1620 }
1621
1622 enum exc_class {
1623         EXC_BENIGN,
1624         EXC_CONTRIBUTORY,
1625         EXC_PAGEFAULT
1626 };
1627
1628 #define IDT_VE  20      /* Virtualization Exception (Intel specific) */
1629
1630 static enum exc_class
1631 exception_class(uint64_t info)
1632 {
1633         int type, vector;
1634
1635         KASSERT(info & VM_INTINFO_VALID, ("intinfo must be valid: %#lx", info));
1636         type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1637         vector = info & 0xff;
1638
1639         /* Table 6-4, "Interrupt and Exception Classes", Intel SDM, Vol 3 */
1640         switch (type) {
1641         case VM_INTINFO_HWINTR:
1642         case VM_INTINFO_SWINTR:
1643         case VM_INTINFO_NMI:
1644                 return (EXC_BENIGN);
1645         default:
1646                 /*
1647                  * Hardware exception.
1648                  *
1649                  * SVM and VT-x use identical type values to represent NMI,
1650                  * hardware interrupt and software interrupt.
1651                  *
1652                  * SVM uses type '3' for all exceptions. VT-x uses type '3'
1653                  * for exceptions except #BP and #OF. #BP and #OF use a type
1654                  * value of '5' or '6'. Therefore we don't check for explicit
1655                  * values of 'type' to classify 'intinfo' into a hardware
1656                  * exception.
1657                  */
1658                 break;
1659         }
1660
1661         switch (vector) {
1662         case IDT_PF:
1663         case IDT_VE:
1664                 return (EXC_PAGEFAULT);
1665         case IDT_DE:
1666         case IDT_TS:
1667         case IDT_NP:
1668         case IDT_SS:
1669         case IDT_GP:
1670                 return (EXC_CONTRIBUTORY);
1671         default:
1672                 return (EXC_BENIGN);
1673         }
1674 }
1675
1676 static int
1677 nested_fault(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info1, uint64_t info2,
1678     uint64_t *retinfo)
1679 {
1680         enum exc_class exc1, exc2;
1681         int type1, vector1;
1682
1683         KASSERT(info1 & VM_INTINFO_VALID, ("info1 %#lx is not valid", info1));
1684         KASSERT(info2 & VM_INTINFO_VALID, ("info2 %#lx is not valid", info2));
1685
1686         /*
1687          * If an exception occurs while attempting to call the double-fault
1688          * handler the processor enters shutdown mode (aka triple fault).
1689          */
1690         type1 = info1 & VM_INTINFO_TYPE;
1691         vector1 = info1 & 0xff;
1692         if (type1 == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector1 == IDT_DF) {
1693                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "triple fault: info1(%#lx), info2(%#lx)",
1694                     info1, info2);
1695                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_TRIPLEFAULT);
1696                 *retinfo = 0;
1697                 return (0);
1698         }
1699
1700         /*
1701          * Table 6-5 "Conditions for Generating a Double Fault", Intel SDM, Vol3
1702          */
1703         exc1 = exception_class(info1);
1704         exc2 = exception_class(info2);
1705         if ((exc1 == EXC_CONTRIBUTORY && exc2 == EXC_CONTRIBUTORY) ||
1706             (exc1 == EXC_PAGEFAULT && exc2 != EXC_BENIGN)) {
1707                 /* Convert nested fault into a double fault. */
1708                 *retinfo = IDT_DF;
1709                 *retinfo |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1710                 *retinfo |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1711         } else {
1712                 /* Handle exceptions serially */
1713                 *retinfo = info2;
1714         }
1715         return (1);
1716 }
1717
1718 static uint64_t
1719 vcpu_exception_intinfo(struct vcpu *vcpu)
1720 {
1721         uint64_t info = 0;
1722
1723         if (vcpu->exception_pending) {
1724                 info = vcpu->exc_vector & 0xff;
1725                 info |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1726                 if (vcpu->exc_errcode_valid) {
1727                         info |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1728                         info |= (uint64_t)vcpu->exc_errcode << 32;
1729                 }
1730         }
1731         return (info);
1732 }
1733
1734 int
1735 vm_entry_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *retinfo)
1736 {
1737         struct vcpu *vcpu;
1738         uint64_t info1, info2;
1739         int valid;
1740
1741         KASSERT(vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU, ("invalid vcpu %d", vcpuid));
1742
1743         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1744
1745         info1 = vcpu->exitintinfo;
1746         vcpu->exitintinfo = 0;
1747
1748         info2 = 0;
1749         if (vcpu->exception_pending) {
1750                 info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1751                 vcpu->exception_pending = 0;
1752                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Exception %d delivered: %#lx",
1753                     vcpu->exc_vector, info2);
1754         }
1755
1756         if ((info1 & VM_INTINFO_VALID) && (info2 & VM_INTINFO_VALID)) {
1757                 valid = nested_fault(vm, vcpuid, info1, info2, retinfo);
1758         } else if (info1 & VM_INTINFO_VALID) {
1759                 *retinfo = info1;
1760                 valid = 1;
1761         } else if (info2 & VM_INTINFO_VALID) {
1762                 *retinfo = info2;
1763                 valid = 1;
1764         } else {
1765                 valid = 0;
1766         }
1767
1768         if (valid) {
1769                 VCPU_CTR4(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx), info2(%#lx), "
1770                     "retinfo(%#lx)", __func__, info1, info2, *retinfo);
1771         }
1772
1773         return (valid);
1774 }
1775
1776 int
1777 vm_get_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *info1, uint64_t *info2)
1778 {
1779         struct vcpu *vcpu;
1780
1781         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1782                 return (EINVAL);
1783
1784         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1785         *info1 = vcpu->exitintinfo;
1786         *info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1787         return (0);
1788 }
1789
1790 int
1791 vm_inject_exception(struct vm *vm, int vcpuid, int vector, int errcode_valid,
1792     uint32_t errcode, int restart_instruction)
1793 {
1794         struct vcpu *vcpu;
1795         int error;
1796
1797         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1798                 return (EINVAL);
1799
1800         if (vector < 0 || vector >= 32)
1801                 return (EINVAL);
1802
1803         /*
1804          * A double fault exception should never be injected directly into
1805          * the guest. It is a derived exception that results from specific
1806          * combinations of nested faults.
1807          */
1808         if (vector == IDT_DF)
1809                 return (EINVAL);
1810
1811         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1812
1813         if (vcpu->exception_pending) {
1814                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Unable to inject exception %d due to "
1815                     "pending exception %d", vector, vcpu->exc_vector);
1816                 return (EBUSY);
1817         }
1818
1819         /*
1820          * From section 26.6.1 "Interruptibility State" in Intel SDM:
1821          *
1822          * Event blocking by "STI" or "MOV SS" is cleared after guest executes
1823          * one instruction or incurs an exception.
1824          */
1825         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_INTR_SHADOW, 0);
1826         KASSERT(error == 0, ("%s: error %d clearing interrupt shadow",
1827             __func__, error));
1828
1829         if (restart_instruction)
1830                 vm_restart_instruction(vm, vcpuid);
1831
1832         vcpu->exception_pending = 1;
1833         vcpu->exc_vector = vector;
1834         vcpu->exc_errcode = errcode;
1835         vcpu->exc_errcode_valid = errcode_valid;
1836         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Exception %d pending", vector);
1837         return (0);
1838 }
1839
1840 void
1841 vm_inject_fault(void *vmarg, int vcpuid, int vector, int errcode_valid,
1842     int errcode)
1843 {
1844         struct vm *vm;
1845         int error, restart_instruction;
1846
1847         vm = vmarg;
1848         restart_instruction = 1;
1849
1850         error = vm_inject_exception(vm, vcpuid, vector, errcode_valid,
1851             errcode, restart_instruction);
1852         KASSERT(error == 0, ("vm_inject_exception error %d", error));
1853 }
1854
1855 void
1856 vm_inject_pf(void *vmarg, int vcpuid, int error_code, uint64_t cr2)
1857 {
1858         struct vm *vm;
1859         int error;
1860
1861         vm = vmarg;
1862         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Injecting page fault: error_code %#x, cr2 %#lx",
1863             error_code, cr2);
1864
1865         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_CR2, cr2);
1866         KASSERT(error == 0, ("vm_set_register(cr2) error %d", error));
1867
1868         vm_inject_fault(vm, vcpuid, IDT_PF, 1, error_code);
1869 }
1870
1871 static VMM_STAT(VCPU_NMI_COUNT, "number of NMIs delivered to vcpu");
1872
1873 int
1874 vm_inject_nmi(struct vm *vm, int vcpuid)
1875 {
1876         struct vcpu *vcpu;
1877
1878         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1879                 return (EINVAL);
1880
1881         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1882
1883         vcpu->nmi_pending = 1;
1884         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
1885         return (0);
1886 }
1887
1888 int
1889 vm_nmi_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
1890 {
1891         struct vcpu *vcpu;
1892
1893         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1894                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1895
1896         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1897
1898         return (vcpu->nmi_pending);
1899 }
1900
1901 void
1902 vm_nmi_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
1903 {
1904         struct vcpu *vcpu;
1905
1906         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1907                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1908
1909         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1910
1911         if (vcpu->nmi_pending == 0)
1912                 panic("vm_nmi_clear: inconsistent nmi_pending state");
1913
1914         vcpu->nmi_pending = 0;
1915         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_NMI_COUNT, 1);
1916 }
1917
1918 static VMM_STAT(VCPU_EXTINT_COUNT, "number of ExtINTs delivered to vcpu");
1919
1920 int
1921 vm_inject_extint(struct vm *vm, int vcpuid)
1922 {
1923         struct vcpu *vcpu;
1924
1925         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1926                 return (EINVAL);
1927
1928         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1929
1930         vcpu->extint_pending = 1;
1931         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
1932         return (0);
1933 }
1934
1935 int
1936 vm_extint_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
1937 {
1938         struct vcpu *vcpu;
1939
1940         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1941                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1942
1943         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1944
1945         return (vcpu->extint_pending);
1946 }
1947
1948 void
1949 vm_extint_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
1950 {
1951         struct vcpu *vcpu;
1952
1953         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1954                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1955
1956         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1957
1958         if (vcpu->extint_pending == 0)
1959                 panic("vm_extint_clear: inconsistent extint_pending state");
1960
1961         vcpu->extint_pending = 0;
1962         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_EXTINT_COUNT, 1);
1963 }
1964
1965 int
1966 vm_get_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int *retval)
1967 {
1968         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
1969                 return (EINVAL);
1970
1971         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
1972                 return (EINVAL);
1973
1974         return (VMGETCAP(vm->cookie, vcpu, type, retval));
1975 }
1976
1977 int
1978 vm_set_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int val)
1979 {
1980         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
1981                 return (EINVAL);
1982
1983         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
1984                 return (EINVAL);
1985
1986         return (VMSETCAP(vm->cookie, vcpu, type, val));
1987 }
1988
1989 struct vlapic *
1990 vm_lapic(struct vm *vm, int cpu)
1991 {
1992         return (vm->vcpu[cpu].vlapic);
1993 }
1994
1995 struct vioapic *
1996 vm_ioapic(struct vm *vm)
1997 {
1998
1999         return (vm->vioapic);
2000 }
2001
2002 struct vhpet *
2003 vm_hpet(struct vm *vm)
2004 {
2005
2006         return (vm->vhpet);
2007 }
2008
2009 boolean_t
2010 vmm_is_pptdev(int bus, int slot, int func)
2011 {
2012         int found, i, n;
2013         int b, s, f;
2014         char *val, *cp, *cp2;
2015
2016         /*
2017          * XXX
2018          * The length of an environment variable is limited to 128 bytes which
2019          * puts an upper limit on the number of passthru devices that may be
2020          * specified using a single environment variable.
2021          *
2022          * Work around this by scanning multiple environment variable
2023          * names instead of a single one - yuck!
2024          */
2025         const char *names[] = { "pptdevs", "pptdevs2", "pptdevs3", NULL };
2026
2027         /* set pptdevs="1/2/3 4/5/6 7/8/9 10/11/12" */
2028         found = 0;
2029         for (i = 0; names[i] != NULL && !found; i++) {
2030                 cp = val = kern_getenv(names[i]);
2031                 while (cp != NULL && *cp != '\0') {
2032                         if ((cp2 = strchr(cp, ' ')) != NULL)
2033                                 *cp2 = '\0';
2034
2035                         n = sscanf(cp, "%d/%d/%d", &b, &s, &f);
2036                         if (n == 3 && bus == b && slot == s && func == f) {
2037                                 found = 1;
2038                                 break;
2039                         }
2040                 
2041                         if (cp2 != NULL)
2042                                 *cp2++ = ' ';
2043
2044                         cp = cp2;
2045                 }
2046                 freeenv(val);
2047         }
2048         return (found);
2049 }
2050
2051 void *
2052 vm_iommu_domain(struct vm *vm)
2053 {
2054
2055         return (vm->iommu);
2056 }
2057
2058 int
2059 vcpu_set_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate,
2060     bool from_idle)
2061 {
2062         int error;
2063         struct vcpu *vcpu;
2064
2065         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2066                 panic("vm_set_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2067
2068         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2069
2070         vcpu_lock(vcpu);
2071         error = vcpu_set_state_locked(vcpu, newstate, from_idle);
2072         vcpu_unlock(vcpu);
2073
2074         return (error);
2075 }
2076
2077 enum vcpu_state
2078 vcpu_get_state(struct vm *vm, int vcpuid, int *hostcpu)
2079 {
2080         struct vcpu *vcpu;
2081         enum vcpu_state state;
2082
2083         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2084                 panic("vm_get_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2085
2086         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2087
2088         vcpu_lock(vcpu);
2089         state = vcpu->state;
2090         if (hostcpu != NULL)
2091                 *hostcpu = vcpu->hostcpu;
2092         vcpu_unlock(vcpu);
2093
2094         return (state);
2095 }
2096
2097 int
2098 vm_activate_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
2099 {
2100
2101         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2102                 return (EINVAL);
2103
2104         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
2105                 return (EBUSY);
2106
2107         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "activated");
2108         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->active_cpus);
2109         return (0);
2110 }
2111
2112 cpuset_t
2113 vm_active_cpus(struct vm *vm)
2114 {
2115
2116         return (vm->active_cpus);
2117 }
2118
2119 cpuset_t
2120 vm_suspended_cpus(struct vm *vm)
2121 {
2122
2123         return (vm->suspended_cpus);
2124 }
2125
2126 void *
2127 vcpu_stats(struct vm *vm, int vcpuid)
2128 {
2129
2130         return (vm->vcpu[vcpuid].stats);
2131 }
2132
2133 int
2134 vm_get_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state *state)
2135 {
2136         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2137                 return (EINVAL);
2138
2139         *state = vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state;
2140
2141         return (0);
2142 }
2143
2144 int
2145 vm_set_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state state)
2146 {
2147         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2148                 return (EINVAL);
2149
2150         if (state >= X2APIC_STATE_LAST)
2151                 return (EINVAL);
2152
2153         vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state = state;
2154
2155         vlapic_set_x2apic_state(vm, vcpuid, state);
2156
2157         return (0);
2158 }
2159
2160 /*
2161  * This function is called to ensure that a vcpu "sees" a pending event
2162  * as soon as possible:
2163  * - If the vcpu thread is sleeping then it is woken up.
2164  * - If the vcpu is running on a different host_cpu then an IPI will be directed
2165  *   to the host_cpu to cause the vcpu to trap into the hypervisor.
2166  */
2167 void
2168 vcpu_notify_event(struct vm *vm, int vcpuid, bool lapic_intr)
2169 {
2170         int hostcpu;
2171         struct vcpu *vcpu;
2172
2173         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2174
2175         vcpu_lock(vcpu);
2176         hostcpu = vcpu->hostcpu;
2177         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
2178                 KASSERT(hostcpu != NOCPU, ("vcpu running on invalid hostcpu"));
2179                 if (hostcpu != curcpu) {
2180                         if (lapic_intr) {
2181                                 vlapic_post_intr(vcpu->vlapic, hostcpu,
2182                                     vmm_ipinum);
2183                         } else {
2184                                 ipi_cpu(hostcpu, vmm_ipinum);
2185                         }
2186                 } else {
2187                         /*
2188                          * If the 'vcpu' is running on 'curcpu' then it must
2189                          * be sending a notification to itself (e.g. SELF_IPI).
2190                          * The pending event will be picked up when the vcpu
2191                          * transitions back to guest context.
2192                          */
2193                 }
2194         } else {
2195                 KASSERT(hostcpu == NOCPU, ("vcpu state %d not consistent "
2196                     "with hostcpu %d", vcpu->state, hostcpu));
2197                 if (vcpu->state == VCPU_SLEEPING)
2198                         wakeup_one(vcpu);
2199         }
2200         vcpu_unlock(vcpu);
2201 }
2202
2203 struct vmspace *
2204 vm_get_vmspace(struct vm *vm)
2205 {
2206
2207         return (vm->vmspace);
2208 }
2209
2210 int
2211 vm_apicid2vcpuid(struct vm *vm, int apicid)
2212 {
2213         /*
2214          * XXX apic id is assumed to be numerically identical to vcpu id
2215          */
2216         return (apicid);
2217 }
2218
2219 void
2220 vm_smp_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, cpuset_t dest,
2221     vm_rendezvous_func_t func, void *arg)
2222 {
2223         int i;
2224
2225         /*
2226          * Enforce that this function is called without any locks
2227          */
2228         WITNESS_WARN(WARN_PANIC, NULL, "vm_smp_rendezvous");
2229         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU),
2230             ("vm_smp_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
2231
2232 restart:
2233         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
2234         if (vm->rendezvous_func != NULL) {
2235                 /*
2236                  * If a rendezvous is already in progress then we need to
2237                  * call the rendezvous handler in case this 'vcpuid' is one
2238                  * of the targets of the rendezvous.
2239                  */
2240                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous already in progress");
2241                 mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2242                 vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2243                 goto restart;
2244         }
2245         KASSERT(vm->rendezvous_func == NULL, ("vm_smp_rendezvous: previous "
2246             "rendezvous is still in progress"));
2247
2248         RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Initiating rendezvous");
2249         vm->rendezvous_req_cpus = dest;
2250         CPU_ZERO(&vm->rendezvous_done_cpus);
2251         vm->rendezvous_arg = arg;
2252         vm_set_rendezvous_func(vm, func);
2253         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2254
2255         /*
2256          * Wake up any sleeping vcpus and trigger a VM-exit in any running
2257          * vcpus so they handle the rendezvous as soon as possible.
2258          */
2259         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
2260                 if (CPU_ISSET(i, &dest))
2261                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
2262         }
2263
2264         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2265 }
2266
2267 struct vatpic *
2268 vm_atpic(struct vm *vm)
2269 {
2270         return (vm->vatpic);
2271 }
2272
2273 struct vatpit *
2274 vm_atpit(struct vm *vm)
2275 {
2276         return (vm->vatpit);
2277 }
2278
2279 struct vpmtmr *
2280 vm_pmtmr(struct vm *vm)
2281 {
2282
2283         return (vm->vpmtmr);
2284 }
2285
2286 struct vrtc *
2287 vm_rtc(struct vm *vm)
2288 {
2289
2290         return (vm->vrtc);
2291 }
2292
2293 enum vm_reg_name
2294 vm_segment_name(int seg)
2295 {
2296         static enum vm_reg_name seg_names[] = {
2297                 VM_REG_GUEST_ES,
2298                 VM_REG_GUEST_CS,
2299                 VM_REG_GUEST_SS,
2300                 VM_REG_GUEST_DS,
2301                 VM_REG_GUEST_FS,
2302                 VM_REG_GUEST_GS
2303         };
2304
2305         KASSERT(seg >= 0 && seg < nitems(seg_names),
2306             ("%s: invalid segment encoding %d", __func__, seg));
2307         return (seg_names[seg]);
2308 }
2309
2310 void
2311 vm_copy_teardown(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_copyinfo *copyinfo,
2312     int num_copyinfo)
2313 {
2314         int idx;
2315
2316         for (idx = 0; idx < num_copyinfo; idx++) {
2317                 if (copyinfo[idx].cookie != NULL)
2318                         vm_gpa_release(copyinfo[idx].cookie);
2319         }
2320         bzero(copyinfo, num_copyinfo * sizeof(struct vm_copyinfo));
2321 }
2322
2323 int
2324 vm_copy_setup(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_guest_paging *paging,
2325     uint64_t gla, size_t len, int prot, struct vm_copyinfo *copyinfo,
2326     int num_copyinfo)
2327 {
2328         int error, idx, nused;
2329         size_t n, off, remaining;
2330         void *hva, *cookie;
2331         uint64_t gpa;
2332
2333         bzero(copyinfo, sizeof(struct vm_copyinfo) * num_copyinfo);
2334
2335         nused = 0;
2336         remaining = len;
2337         while (remaining > 0) {
2338                 KASSERT(nused < num_copyinfo, ("insufficient vm_copyinfo"));
2339                 error = vm_gla2gpa(vm, vcpuid, paging, gla, prot, &gpa);
2340                 if (error)
2341                         return (error);
2342                 off = gpa & PAGE_MASK;
2343                 n = min(remaining, PAGE_SIZE - off);
2344                 copyinfo[nused].gpa = gpa;
2345                 copyinfo[nused].len = n;
2346                 remaining -= n;
2347                 gla += n;
2348                 nused++;
2349         }
2350
2351         for (idx = 0; idx < nused; idx++) {
2352                 hva = vm_gpa_hold(vm, copyinfo[idx].gpa, copyinfo[idx].len,
2353                     prot, &cookie);
2354                 if (hva == NULL)
2355                         break;
2356                 copyinfo[idx].hva = hva;
2357                 copyinfo[idx].cookie = cookie;
2358         }
2359
2360         if (idx != nused) {
2361                 vm_copy_teardown(vm, vcpuid, copyinfo, num_copyinfo);
2362                 return (-1);
2363         } else {
2364                 return (0);
2365         }
2366 }
2367
2368 void
2369 vm_copyin(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_copyinfo *copyinfo, void *kaddr,
2370     size_t len)
2371 {
2372         char *dst;
2373         int idx;
2374         
2375         dst = kaddr;
2376         idx = 0;
2377         while (len > 0) {
2378                 bcopy(copyinfo[idx].hva, dst, copyinfo[idx].len);
2379                 len -= copyinfo[idx].len;
2380                 dst += copyinfo[idx].len;
2381                 idx++;
2382         }
2383 }
2384
2385 void
2386 vm_copyout(struct vm *vm, int vcpuid, const void *kaddr,
2387     struct vm_copyinfo *copyinfo, size_t len)
2388 {
2389         const char *src;
2390         int idx;
2391
2392         src = kaddr;
2393         idx = 0;
2394         while (len > 0) {
2395                 bcopy(src, copyinfo[idx].hva, copyinfo[idx].len);
2396                 len -= copyinfo[idx].len;
2397                 src += copyinfo[idx].len;
2398                 idx++;
2399         }
2400 }
2401
2402 /*
2403  * Return the amount of in-use and wired memory for the VM. Since
2404  * these are global stats, only return the values with for vCPU 0
2405  */
2406 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_RESIDENT);
2407 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_WIRED);
2408
2409 static void
2410 vm_get_rescnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2411 {
2412
2413         if (vcpu == 0) {
2414                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_RESIDENT,
2415                     PAGE_SIZE * vmspace_resident_count(vm->vmspace));
2416         }       
2417 }
2418
2419 static void
2420 vm_get_wiredcnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2421 {
2422
2423         if (vcpu == 0) {
2424                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_WIRED,
2425                     PAGE_SIZE * pmap_wired_count(vmspace_pmap(vm->vmspace)));
2426         }       
2427 }
2428
2429 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_RESIDENT, "Resident memory", vm_get_rescnt);
2430 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_WIRED, "Wired memory", vm_get_wiredcnt);