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/sched.h>
  43 #include <sys/smp.h>
  44 #include <sys/systm.h>
  45
  46 #include <vm/vm.h>
  47
  48 #include <machine/vm.h>
  49 #include <machine/pcb.h>
  50 #include <machine/smp.h>
  51 #include <x86/apicreg.h>
  52
  53 #include <machine/vmm.h>
  54 #include "vmm_host.h"
  55 #include "vmm_mem.h"
  56 #include "vmm_util.h"
  57 #include <machine/vmm_dev.h>
  58 #include "vlapic.h"
  59 #include "vmm_msr.h"
  60 #include "vmm_ipi.h"
  61 #include "vmm_stat.h"
  62 #include "vmm_lapic.h"
  63
  64 #include "io/ppt.h"
  65 #include "io/iommu.h"
  66
  67 struct vlapic;
  68
  69 struct vcpu {
  70         int             flags;
  71         enum vcpu_state state;
  72         struct mtx      mtx;
  73         int             hostcpu;        /* host cpuid this vcpu last ran on */
  74         uint64_t        guest_msrs[VMM_MSR_NUM];
  75         struct vlapic   *vlapic;
  76         int              vcpuid;
  77         struct savefpu  *guestfpu;      /* guest fpu state */
  78         void            *stats;
  79         struct vm_exit  exitinfo;
  80         enum x2apic_state x2apic_state;
  81         int             nmi_pending;
  82 };
  83
  84 #define vcpu_lock_init(v)       mtx_init(&((v)->mtx), "vcpu lock", 0, MTX_SPIN)
  85 #define vcpu_lock(v)            mtx_lock_spin(&((v)->mtx))
  86 #define vcpu_unlock(v)          mtx_unlock_spin(&((v)->mtx))
  87
  88 #define VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS  2
  89
  90 struct vm {
  91         void            *cookie;        /* processor-specific data */
  92         void            *iommu;         /* iommu-specific data */
  93         struct vcpu     vcpu[VM_MAXCPU];
  94         int             num_mem_segs;
  95         struct vm_memory_segment mem_segs[VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS];
  96         char            name[VM_MAX_NAMELEN];
  97
  98         /*
  99          * Set of active vcpus.
 100          * An active vcpu is one that has been started implicitly (BSP) or
 101          * explicitly (AP) by sending it a startup ipi.
 102          */
 103         cpuset_t        active_cpus;
 104 };
 105
 106 static int vmm_initialized;
 107
 108 static struct vmm_ops *ops;
 109 #define VMM_INIT()      (ops != NULL ? (*ops->init)() : 0)
 110 #define VMM_CLEANUP()   (ops != NULL ? (*ops->cleanup)() : 0)
 111
 112 #define VMINIT(vm)      (ops != NULL ? (*ops->vminit)(vm): NULL)
 113 #define VMRUN(vmi, vcpu, rip) \
 114         (ops != NULL ? (*ops->vmrun)(vmi, vcpu, rip) : ENXIO)
 115 #define VMCLEANUP(vmi)  (ops != NULL ? (*ops->vmcleanup)(vmi) : NULL)
 116 #define VMMMAP_SET(vmi, gpa, hpa, len, attr, prot, spm)                 \
 117         (ops != NULL ?                                                  \
 118         (*ops->vmmmap_set)(vmi, gpa, hpa, len, attr, prot, spm) :       \
 119         ENXIO)
 120 #define VMMMAP_GET(vmi, gpa) \
 121         (ops != NULL ? (*ops->vmmmap_get)(vmi, gpa) : ENXIO)
 122 #define VMGETREG(vmi, vcpu, num, retval)                \
 123         (ops != NULL ? (*ops->vmgetreg)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
 124 #define VMSETREG(vmi, vcpu, num, val)           \
 125         (ops != NULL ? (*ops->vmsetreg)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
 126 #define VMGETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
 127         (ops != NULL ? (*ops->vmgetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
 128 #define VMSETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
 129         (ops != NULL ? (*ops->vmsetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
 130 #define VMINJECT(vmi, vcpu, type, vec, ec, ecv) \
 131         (ops != NULL ? (*ops->vminject)(vmi, vcpu, type, vec, ec, ecv) : ENXIO)
 132 #define VMGETCAP(vmi, vcpu, num, retval)        \
 133         (ops != NULL ? (*ops->vmgetcap)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
 134 #define VMSETCAP(vmi, vcpu, num, val)           \
 135         (ops != NULL ? (*ops->vmsetcap)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
 136
 137 #define fpu_start_emulating()   load_cr0(rcr0() | CR0_TS)
 138 #define fpu_stop_emulating()    clts()
 139
 140 static MALLOC_DEFINE(M_VM, "vm", "vm");
 141 CTASSERT(VMM_MSR_NUM <= 64);    /* msr_mask can keep track of up to 64 msrs */
 142
 143 /* statistics */
 144 static VMM_STAT(VCPU_TOTAL_RUNTIME, "vcpu total runtime");
 145
 146 static void
 147 vcpu_cleanup(struct vcpu *vcpu)
 148 {
 149         vlapic_cleanup(vcpu->vlapic);
 150         vmm_stat_free(vcpu->stats);
 151         fpu_save_area_free(vcpu->guestfpu);
 152 }
 153
 154 static void
 155 vcpu_init(struct vm *vm, uint32_t vcpu_id)
 156 {
 157         struct vcpu *vcpu;
 158
 159         vcpu = &vm->vcpu[vcpu_id];
 160
 161         vcpu_lock_init(vcpu);
 162         vcpu->hostcpu = NOCPU;
 163         vcpu->vcpuid = vcpu_id;
 164         vcpu->vlapic = vlapic_init(vm, vcpu_id);
 165         vm_set_x2apic_state(vm, vcpu_id, X2APIC_ENABLED);
 166         vcpu->guestfpu = fpu_save_area_alloc();
 167         fpu_save_area_reset(vcpu->guestfpu);
 168         vcpu->stats = vmm_stat_alloc();
 169 }
 170
 171 struct vm_exit *
 172 vm_exitinfo(struct vm *vm, int cpuid)
 173 {
 174         struct vcpu *vcpu;
 175
 176         if (cpuid < 0 || cpuid >= VM_MAXCPU)
 177                 panic("vm_exitinfo: invalid cpuid %d", cpuid);
 178
 179         vcpu = &vm->vcpu[cpuid];
 180
 181         return (&vcpu->exitinfo);
 182 }
 183
 184 static int
 185 vmm_init(void)
 186 {
 187         int error;
 188
 189         vmm_host_state_init();
 190         vmm_ipi_init();
 191
 192         error = vmm_mem_init();
 193         if (error)
 194                 return (error);
 195
 196         if (vmm_is_intel())
 197                 ops = &vmm_ops_intel;
 198         else if (vmm_is_amd())
 199                 ops = &vmm_ops_amd;
 200         else
 201                 return (ENXIO);
 202
 203         vmm_msr_init();
 204
 205         return (VMM_INIT());
 206 }
 207
 208 static int
 209 vmm_handler(module_t mod, int what, void *arg)
 210 {
 211         int error;
 212
 213         switch (what) {
 214         case MOD_LOAD:
 215                 vmmdev_init();
 216                 iommu_init();
 217                 error = vmm_init();
 218                 if (error == 0)
 219                         vmm_initialized = 1;
 220                 break;
 221         case MOD_UNLOAD:
 222                 error = vmmdev_cleanup();
 223                 if (error == 0) {
 224                         iommu_cleanup();
 225                         vmm_ipi_cleanup();
 226                         error = VMM_CLEANUP();
 227                 }
 228                 vmm_initialized = 0;
 229                 break;
 230         default:
 231                 error = 0;
 232                 break;
 233         }
 234         return (error);
 235 }
 236
 237 static moduledata_t vmm_kmod = {
 238         "vmm",
 239         vmm_handler,
 240         NULL
 241 };
 242
 243 /*
 244  * vmm initialization has the following dependencies:
 245  *
 246  * - iommu initialization must happen after the pci passthru driver has had
 247  *   a chance to attach to any passthru devices (after SI_SUB_CONFIGURE).
 248  *
 249  * - VT-x initialization requires smp_rendezvous() and therefore must happen
 250  *   after SMP is fully functional (after SI_SUB_SMP).
 251  */
 252 DECLARE_MODULE(vmm, vmm_kmod, SI_SUB_SMP + 1, SI_ORDER_ANY);
 253 MODULE_VERSION(vmm, 1);
 254
 255 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, vmm, CTLFLAG_RW, NULL, NULL);
 256
 257 int
 258 vm_create(const char *name, struct vm **retvm)
 259 {
 260         int i;
 261         struct vm *vm;
 262         vm_paddr_t maxaddr;
 263
 264         const int BSP = 0;
 265
 266         /*
 267          * If vmm.ko could not be successfully initialized then don't attempt
 268          * to create the virtual machine.
 269          */
 270         if (!vmm_initialized)
 271                 return (ENXIO);
 272
 273         if (name == NULL || strlen(name) >= VM_MAX_NAMELEN)
 274                 return (EINVAL);
 275
 276         vm = malloc(sizeof(struct vm), M_VM, M_WAITOK | M_ZERO);
 277         strcpy(vm->name, name);
 278         vm->cookie = VMINIT(vm);
 279
 280         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
 281                 vcpu_init(vm, i);
 282                 guest_msrs_init(vm, i);
 283         }
 284
 285         maxaddr = vmm_mem_maxaddr();
 286         vm->iommu = iommu_create_domain(maxaddr);
 287         vm_activate_cpu(vm, BSP);
 288
 289         *retvm = vm;
 290         return (0);
 291 }
 292
 293 static void
 294 vm_free_mem_seg(struct vm *vm, struct vm_memory_segment *seg)
 295 {
 296         size_t len;
 297         vm_paddr_t hpa;
 298         void *host_domain;
 299
 300         host_domain = iommu_host_domain();
 301
 302         len = 0;
 303         while (len < seg->len) {
 304                 hpa = vm_gpa2hpa(vm, seg->gpa + len, PAGE_SIZE);
 305                 if (hpa == (vm_paddr_t)-1) {
 306                         panic("vm_free_mem_segs: cannot free hpa "
 307                               "associated with gpa 0x%016lx", seg->gpa + len);
 308                 }
 309
 310                 /*
 311                  * Remove the 'gpa' to 'hpa' mapping in VMs domain.
 312                  * And resurrect the 1:1 mapping for 'hpa' in 'host_domain'.
 313                  */
 314                 iommu_remove_mapping(vm->iommu, seg->gpa + len, PAGE_SIZE);
 315                 iommu_create_mapping(host_domain, hpa, hpa, PAGE_SIZE);
 316
 317                 vmm_mem_free(hpa, PAGE_SIZE);
 318
 319                 len += PAGE_SIZE;
 320         }
 321
 322         /*
 323          * Invalidate cached translations associated with 'vm->iommu' since
 324          * we have now moved some pages from it.
 325          */
 326         iommu_invalidate_tlb(vm->iommu);
 327
 328         bzero(seg, sizeof(struct vm_memory_segment));
 329 }
 330
 331 void
 332 vm_destroy(struct vm *vm)
 333 {
 334         int i;
 335
 336         ppt_unassign_all(vm);
 337
 338         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++)
 339                 vm_free_mem_seg(vm, &vm->mem_segs[i]);
 340
 341         vm->num_mem_segs = 0;
 342
 343         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++)
 344                 vcpu_cleanup(&vm->vcpu[i]);
 345
 346         iommu_destroy_domain(vm->iommu);
 347
 348         VMCLEANUP(vm->cookie);
 349
 350         free(vm, M_VM);
 351 }
 352
 353 const char *
 354 vm_name(struct vm *vm)
 355 {
 356         return (vm->name);
 357 }
 358
 359 int
 360 vm_map_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len, vm_paddr_t hpa)
 361 {
 362         const boolean_t spok = TRUE;    /* superpage mappings are ok */
 363
 364         return (VMMMAP_SET(vm->cookie, gpa, hpa, len, VM_MEMATTR_UNCACHEABLE,
 365                            VM_PROT_RW, spok));
 366 }
 367
 368 int
 369 vm_unmap_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
 370 {
 371         const boolean_t spok = TRUE;    /* superpage mappings are ok */
 372
 373         return (VMMMAP_SET(vm->cookie, gpa, 0, len, 0,
 374                            VM_PROT_NONE, spok));
 375 }
 376
 377 /*
 378  * Returns TRUE if 'gpa' is available for allocation and FALSE otherwise
 379  */
 380 static boolean_t
 381 vm_gpa_available(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa)
 382 {
 383         int i;
 384         vm_paddr_t gpabase, gpalimit;
 385
 386         if (gpa & PAGE_MASK)
 387                 panic("vm_gpa_available: gpa (0x%016lx) not page aligned", gpa);
 388
 389         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
 390                 gpabase = vm->mem_segs[i].gpa;
 391                 gpalimit = gpabase + vm->mem_segs[i].len;
 392                 if (gpa >= gpabase && gpa < gpalimit)
 393                         return (FALSE);
 394         }
 395
 396         return (TRUE);
 397 }
 398
 399 int
 400 vm_malloc(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
 401 {
 402         int error, available, allocated;
 403         struct vm_memory_segment *seg;
 404         vm_paddr_t g, hpa;
 405         void *host_domain;
 406
 407         const boolean_t spok = TRUE;    /* superpage mappings are ok */
 408
 409         if ((gpa & PAGE_MASK) || (len & PAGE_MASK) || len == 0)
 410                 return (EINVAL);
 411
 412         available = allocated = 0;
 413         g = gpa;
 414         while (g < gpa + len) {
 415                 if (vm_gpa_available(vm, g))
 416                         available++;
 417                 else
 418                         allocated++;
 419
 420                 g += PAGE_SIZE;
 421         }
 422
 423         /*
 424          * If there are some allocated and some available pages in the address
 425          * range then it is an error.
 426          */
 427         if (allocated && available)
 428                 return (EINVAL);
 429
 430         /*
 431          * If the entire address range being requested has already been
 432          * allocated then there isn't anything more to do.
 433          */
 434         if (allocated && available == 0)
 435                 return (0);
 436
 437         if (vm->num_mem_segs >= VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS)
 438                 return (E2BIG);
 439
 440         host_domain = iommu_host_domain();
 441
 442         seg = &vm->mem_segs[vm->num_mem_segs];
 443
 444         error = 0;
 445         seg->gpa = gpa;
 446         seg->len = 0;
 447         while (seg->len < len) {
 448                 hpa = vmm_mem_alloc(PAGE_SIZE);
 449                 if (hpa == 0) {
 450                         error = ENOMEM;
 451                         break;
 452                 }
 453
 454                 error = VMMMAP_SET(vm->cookie, gpa + seg->len, hpa, PAGE_SIZE,
 455                                    VM_MEMATTR_WRITE_BACK, VM_PROT_ALL, spok);
 456                 if (error)
 457                         break;
 458
 459                 /*
 460                  * Remove the 1:1 mapping for 'hpa' from the 'host_domain'.
 461                  * Add mapping for 'gpa + seg->len' to 'hpa' in the VMs domain.
 462                  */
 463                 iommu_remove_mapping(host_domain, hpa, PAGE_SIZE);
 464                 iommu_create_mapping(vm->iommu, gpa + seg->len, hpa, PAGE_SIZE);
 465
 466                 seg->len += PAGE_SIZE;
 467         }
 468
 469         if (error) {
 470                 vm_free_mem_seg(vm, seg);
 471                 return (error);
 472         }
 473
 474         /*
 475          * Invalidate cached translations associated with 'host_domain' since
 476          * we have now moved some pages from it.
 477          */
 478         iommu_invalidate_tlb(host_domain);
 479
 480         vm->num_mem_segs++;
 481
 482         return (0);
 483 }
 484
 485 vm_paddr_t
 486 vm_gpa2hpa(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
 487 {
 488         vm_paddr_t nextpage;
 489
 490         nextpage = rounddown(gpa + PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
 491         if (len > nextpage - gpa)
 492                 panic("vm_gpa2hpa: invalid gpa/len: 0x%016lx/%lu", gpa, len);
 493
 494         return (VMMMAP_GET(vm->cookie, gpa));
 495 }
 496
 497 int
 498 vm_gpabase2memseg(struct vm *vm, vm_paddr_t gpabase,
 499                   struct vm_memory_segment *seg)
 500 {
 501         int i;
 502
 503         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
 504                 if (gpabase == vm->mem_segs[i].gpa) {
 505                         *seg = vm->mem_segs[i];
 506                         return (0);
 507                 }
 508         }
 509         return (-1);
 510 }
 511
 512 int
 513 vm_get_register(struct vm *vm, int vcpu, int reg, uint64_t *retval)
 514 {
 515
 516         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
 517                 return (EINVAL);
 518
 519         if (reg >= VM_REG_LAST)
 520                 return (EINVAL);
 521
 522         return (VMGETREG(vm->cookie, vcpu, reg, retval));
 523 }
 524
 525 int
 526 vm_set_register(struct vm *vm, int vcpu, int reg, uint64_t val)
 527 {
 528
 529         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
 530                 return (EINVAL);
 531
 532         if (reg >= VM_REG_LAST)
 533                 return (EINVAL);
 534
 535         return (VMSETREG(vm->cookie, vcpu, reg, val));
 536 }
 537
 538 static boolean_t
 539 is_descriptor_table(int reg)
 540 {
 541
 542         switch (reg) {
 543         case VM_REG_GUEST_IDTR:
 544         case VM_REG_GUEST_GDTR:
 545                 return (TRUE);
 546         default:
 547                 return (FALSE);
 548         }
 549 }
 550
 551 static boolean_t
 552 is_segment_register(int reg)
 553 {
 554
 555         switch (reg) {
 556         case VM_REG_GUEST_ES:
 557         case VM_REG_GUEST_CS:
 558         case VM_REG_GUEST_SS:
 559         case VM_REG_GUEST_DS:
 560         case VM_REG_GUEST_FS:
 561         case VM_REG_GUEST_GS:
 562         case VM_REG_GUEST_TR:
 563         case VM_REG_GUEST_LDTR:
 564                 return (TRUE);
 565         default:
 566                 return (FALSE);
 567         }
 568 }
 569
 570 int
 571 vm_get_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
 572                 struct seg_desc *desc)
 573 {
 574
 575         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
 576                 return (EINVAL);
 577
 578         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
 579                 return (EINVAL);
 580
 581         return (VMGETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
 582 }
 583
 584 int
 585 vm_set_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
 586                 struct seg_desc *desc)
 587 {
 588         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
 589                 return (EINVAL);
 590
 591         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
 592                 return (EINVAL);
 593
 594         return (VMSETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
 595 }
 596
 597 static void
 598 restore_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
 599 {
 600
 601         /* flush host state to the pcb */
 602         fpuexit(curthread);
 603
 604         /* restore guest FPU state */
 605         fpu_stop_emulating();
 606         fpurestore(vcpu->guestfpu);
 607
 608         /*
 609          * The FPU is now "dirty" with the guest's state so turn on emulation
 610          * to trap any access to the FPU by the host.
 611          */
 612         fpu_start_emulating();
 613 }
 614
 615 static void
 616 save_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
 617 {
 618
 619         if ((rcr0() & CR0_TS) == 0)
 620                 panic("fpu emulation not enabled in host!");
 621
 622         /* save guest FPU state */
 623         fpu_stop_emulating();
 624         fpusave(vcpu->guestfpu);
 625         fpu_start_emulating();
 626 }
 627
 628 static VMM_STAT(VCPU_IDLE_TICKS, "number of ticks vcpu was idle");
 629
 630 int
 631 vm_run(struct vm *vm, struct vm_run *vmrun)
 632 {
 633         int error, vcpuid, sleepticks, t;
 634         struct vcpu *vcpu;
 635         struct pcb *pcb;
 636         uint64_t tscval, rip;
 637         struct vm_exit *vme;
 638
 639         vcpuid = vmrun->cpuid;
 640
 641         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
 642                 return (EINVAL);
 643
 644         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
 645         vme = &vmrun->vm_exit;
 646         rip = vmrun->rip;
 647 restart:
 648         critical_enter();
 649
 650         tscval = rdtsc();
 651
 652         pcb = PCPU_GET(curpcb);
 653         set_pcb_flags(pcb, PCB_FULL_IRET);
 654
 655         restore_guest_msrs(vm, vcpuid);
 656         restore_guest_fpustate(vcpu);
 657
 658         vcpu->hostcpu = curcpu;
 659         error = VMRUN(vm->cookie, vcpuid, rip);
 660         vcpu->hostcpu = NOCPU;
 661
 662         save_guest_fpustate(vcpu);
 663         restore_host_msrs(vm, vcpuid);
 664
 665         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_TOTAL_RUNTIME, rdtsc() - tscval);
 666
 667         /* copy the exit information */
 668         bcopy(&vcpu->exitinfo, vme, sizeof(struct vm_exit));
 669
 670         critical_exit();
 671
 672         /*
 673          * Oblige the guest's desire to 'hlt' by sleeping until the vcpu
 674          * is ready to run.
 675          */
 676         if (error == 0 && vme->exitcode == VM_EXITCODE_HLT) {
 677                 vcpu_lock(vcpu);
 678
 679                 /*
 680                  * Figure out the number of host ticks until the next apic
 681                  * timer interrupt in the guest.
 682                  */
 683                 sleepticks = lapic_timer_tick(vm, vcpuid);
 684
 685                 /*
 686                  * If the guest local apic timer is disabled then sleep for
 687                  * a long time but not forever.
 688                  */
 689                 if (sleepticks < 0)
 690                         sleepticks = hz;
 691
 692                 /*
 693                  * Do a final check for pending NMI or interrupts before
 694                  * really putting this thread to sleep.
 695                  *
 696                  * These interrupts could have happened any time after we
 697                  * returned from VMRUN() and before we grabbed the vcpu lock.
 698                  */
 699                 if (!vm_nmi_pending(vm, vcpuid) &&
 700                     lapic_pending_intr(vm, vcpuid) < 0) {
 701                         if (sleepticks <= 0)
 702                                 panic("invalid sleepticks %d", sleepticks);
 703                         t = ticks;
 704                         msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, "vmidle", sleepticks);
 705                         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_IDLE_TICKS, ticks - t);
 706                 }
 707
 708                 vcpu_unlock(vcpu);
 709
 710                 rip = vme->rip + vme->inst_length;
 711                 goto restart;
 712         }
 713
 714         return (error);
 715 }
 716
 717 int
 718 vm_inject_event(struct vm *vm, int vcpuid, int type,
 719                 int vector, uint32_t code, int code_valid)
 720 {
 721         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
 722                 return (EINVAL);
 723
 724         if ((type > VM_EVENT_NONE && type < VM_EVENT_MAX) == 0)
 725                 return (EINVAL);
 726
 727         if (vector < 0 || vector > 255)
 728                 return (EINVAL);
 729
 730         return (VMINJECT(vm->cookie, vcpuid, type, vector, code, code_valid));
 731 }
 732
 733 static VMM_STAT(VCPU_NMI_COUNT, "number of NMIs delivered to vcpu");
 734
 735 int
 736 vm_inject_nmi(struct vm *vm, int vcpuid)
 737 {
 738         struct vcpu *vcpu;
 739
 740         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
 741                 return (EINVAL);
 742
 743         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
 744
 745         vcpu->nmi_pending = 1;
 746         vm_interrupt_hostcpu(vm, vcpuid);
 747         return (0);
 748 }
 749
 750 int
 751 vm_nmi_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
 752 {
 753         struct vcpu *vcpu;
 754
 755         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
 756                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
 757
 758         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
 759
 760         return (vcpu->nmi_pending);
 761 }
 762
 763 void
 764 vm_nmi_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
 765 {
 766         struct vcpu *vcpu;
 767
 768         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
 769                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
 770
 771         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
 772
 773         if (vcpu->nmi_pending == 0)
 774                 panic("vm_nmi_clear: inconsistent nmi_pending state");
 775
 776         vcpu->nmi_pending = 0;
 777         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_NMI_COUNT, 1);
 778 }
 779
 780 int
 781 vm_get_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int *retval)
 782 {
 783         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
 784                 return (EINVAL);
 785
 786         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
 787                 return (EINVAL);
 788
 789         return (VMGETCAP(vm->cookie, vcpu, type, retval));
 790 }
 791
 792 int
 793 vm_set_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int val)
 794 {
 795         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
 796                 return (EINVAL);
 797
 798         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
 799                 return (EINVAL);
 800
 801         return (VMSETCAP(vm->cookie, vcpu, type, val));
 802 }
 803
 804 uint64_t *
 805 vm_guest_msrs(struct vm *vm, int cpu)
 806 {
 807         return (vm->vcpu[cpu].guest_msrs);
 808 }
 809
 810 struct vlapic *
 811 vm_lapic(struct vm *vm, int cpu)
 812 {
 813         return (vm->vcpu[cpu].vlapic);
 814 }
 815
 816 boolean_t
 817 vmm_is_pptdev(int bus, int slot, int func)
 818 {
 819         int found, i, n;
 820         int b, s, f;
 821         char *val, *cp, *cp2;
 822
 823         /*
 824          * XXX
 825          * The length of an environment variable is limited to 128 bytes which
 826          * puts an upper limit on the number of passthru devices that may be
 827          * specified using a single environment variable.
 828          *
 829          * Work around this by scanning multiple environment variable
 830          * names instead of a single one - yuck!
 831          */
 832         const char *names[] = { "pptdevs", "pptdevs2", "pptdevs3", NULL };
 833
 834         /* set pptdevs="1/2/3 4/5/6 7/8/9 10/11/12" */
 835         found = 0;
 836         for (i = 0; names[i] != NULL && !found; i++) {
 837                 cp = val = getenv(names[i]);
 838                 while (cp != NULL && *cp != '\0') {
 839                         if ((cp2 = strchr(cp, ' ')) != NULL)
 840                                 *cp2 = '\0';
 841
 842                         n = sscanf(cp, "%d/%d/%d", &b, &s, &f);
 843                         if (n == 3 && bus == b && slot == s && func == f) {
 844                                 found = 1;
 845                                 break;
 846                         }
 847
 848                         if (cp2 != NULL)
 849                                 *cp2++ = ' ';
 850
 851                         cp = cp2;
 852                 }
 853                 freeenv(val);
 854         }
 855         return (found);
 856 }
 857
 858 void *
 859 vm_iommu_domain(struct vm *vm)
 860 {
 861
 862         return (vm->iommu);
 863 }
 864
 865 int
 866 vcpu_set_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state state)
 867 {
 868         int error;
 869         struct vcpu *vcpu;
 870
 871         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
 872                 panic("vm_set_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
 873
 874         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
 875
 876         vcpu_lock(vcpu);
 877
 878         /*
 879          * The following state transitions are allowed:
 880          * IDLE -> RUNNING -> IDLE
 881          * IDLE -> CANNOT_RUN -> IDLE
 882          */
 883         if ((vcpu->state == VCPU_IDLE && state != VCPU_IDLE) ||
 884             (vcpu->state != VCPU_IDLE && state == VCPU_IDLE)) {
 885                 error = 0;
 886                 vcpu->state = state;
 887         } else {
 888                 error = EBUSY;
 889         }
 890
 891         vcpu_unlock(vcpu);
 892
 893         return (error);
 894 }
 895
 896 enum vcpu_state
 897 vcpu_get_state(struct vm *vm, int vcpuid, int *hostcpu)
 898 {
 899         struct vcpu *vcpu;
 900         enum vcpu_state state;
 901
 902         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
 903                 panic("vm_get_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
 904
 905         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
 906
 907         vcpu_lock(vcpu);
 908         state = vcpu->state;
 909         if (hostcpu != NULL)
 910                 *hostcpu = vcpu->hostcpu;
 911         vcpu_unlock(vcpu);
 912
 913         return (state);
 914 }
 915
 916 void
 917 vm_activate_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
 918 {
 919
 920         if (vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU)
 921                 CPU_SET(vcpuid, &vm->active_cpus);
 922 }
 923
 924 cpuset_t
 925 vm_active_cpus(struct vm *vm)
 926 {
 927
 928         return (vm->active_cpus);
 929 }
 930
 931 void *
 932 vcpu_stats(struct vm *vm, int vcpuid)
 933 {
 934
 935         return (vm->vcpu[vcpuid].stats);
 936 }
 937
 938 int
 939 vm_get_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state *state)
 940 {
 941         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
 942                 return (EINVAL);
 943
 944         *state = vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state;
 945
 946         return (0);
 947 }
 948
 949 int
 950 vm_set_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state state)
 951 {
 952         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
 953                 return (EINVAL);
 954
 955         if (state >= X2APIC_STATE_LAST)
 956                 return (EINVAL);
 957
 958         vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state = state;
 959
 960         vlapic_set_x2apic_state(vm, vcpuid, state);
 961
 962         return (0);
 963 }
 964
 965 void
 966 vm_interrupt_hostcpu(struct vm *vm, int vcpuid)
 967 {
 968         int hostcpu;
 969         struct vcpu *vcpu;
 970
 971         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
 972
 973         vcpu_lock(vcpu);
 974         hostcpu = vcpu->hostcpu;
 975         if (hostcpu == NOCPU) {
 976                 /*
 977                  * If the vcpu is 'RUNNING' but without a valid 'hostcpu' then
 978                  * the host thread must be sleeping waiting for an event to
 979                  * kick the vcpu out of 'hlt'.
 980                  *
 981                  * XXX this is racy because the condition exists right before
 982                  * and after calling VMRUN() in vm_run(). The wakeup() is
 983                  * benign in this case.
 984                  */
 985                 if (vcpu->state == VCPU_RUNNING)
 986                         wakeup_one(vcpu);
 987         } else {
 988                 if (vcpu->state != VCPU_RUNNING)
 989                         panic("invalid vcpu state %d", vcpu->state);
 990                 if (hostcpu != curcpu)
 991                         ipi_cpu(hostcpu, vmm_ipinum);
 992         }
 993         vcpu_unlock(vcpu);
 994 }