]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/amd64/vmm/vmm.c
Optimize the common case of injecting an interrupt into a vcpu after a HLT
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / amd64 / vmm / vmm.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2011 NetApp, Inc.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY NETAPP, INC ``AS IS'' AND
15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL NETAPP, INC OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
24  * SUCH DAMAGE.
25  *
26  * $FreeBSD$
27  */
28
29 #include <sys/cdefs.h>
30 __FBSDID("$FreeBSD$");
31
32 #include <sys/param.h>
33 #include <sys/systm.h>
34 #include <sys/kernel.h>
35 #include <sys/module.h>
36 #include <sys/sysctl.h>
37 #include <sys/malloc.h>
38 #include <sys/pcpu.h>
39 #include <sys/lock.h>
40 #include <sys/mutex.h>
41 #include <sys/proc.h>
42 #include <sys/rwlock.h>
43 #include <sys/sched.h>
44 #include <sys/smp.h>
45 #include <sys/systm.h>
46
47 #include <vm/vm.h>
48 #include <vm/vm_object.h>
49 #include <vm/vm_page.h>
50 #include <vm/pmap.h>
51 #include <vm/vm_map.h>
52 #include <vm/vm_extern.h>
53 #include <vm/vm_param.h>
54
55 #include <machine/cpu.h>
56 #include <machine/vm.h>
57 #include <machine/pcb.h>
58 #include <machine/smp.h>
59 #include <x86/psl.h>
60 #include <x86/apicreg.h>
61 #include <machine/vmparam.h>
62
63 #include <machine/vmm.h>
64 #include <machine/vmm_dev.h>
65 #include <machine/vmm_instruction_emul.h>
66
67 #include "vmm_ioport.h"
68 #include "vmm_ktr.h"
69 #include "vmm_host.h"
70 #include "vmm_mem.h"
71 #include "vmm_util.h"
72 #include "vatpic.h"
73 #include "vatpit.h"
74 #include "vhpet.h"
75 #include "vioapic.h"
76 #include "vlapic.h"
77 #include "vmm_msr.h"
78 #include "vmm_ipi.h"
79 #include "vmm_stat.h"
80 #include "vmm_lapic.h"
81
82 #include "io/ppt.h"
83 #include "io/iommu.h"
84
85 struct vlapic;
86
87 /*
88  * Initialization:
89  * (a) allocated when vcpu is created
90  * (i) initialized when vcpu is created and when it is reinitialized
91  * (o) initialized the first time the vcpu is created
92  * (x) initialized before use
93  */
94 struct vcpu {
95         struct mtx      mtx;            /* (o) protects 'state' and 'hostcpu' */
96         enum vcpu_state state;          /* (o) vcpu state */
97         int             hostcpu;        /* (o) vcpu's host cpu */
98         struct vlapic   *vlapic;        /* (i) APIC device model */
99         enum x2apic_state x2apic_state; /* (i) APIC mode */
100         uint64_t        exitintinfo;    /* (i) events pending at VM exit */
101         int             nmi_pending;    /* (i) NMI pending */
102         int             extint_pending; /* (i) INTR pending */
103         struct vm_exception exception;  /* (x) exception collateral */
104         int     exception_pending;      /* (i) exception pending */
105         struct savefpu  *guestfpu;      /* (a,i) guest fpu state */
106         uint64_t        guest_xcr0;     /* (i) guest %xcr0 register */
107         void            *stats;         /* (a,i) statistics */
108         uint64_t guest_msrs[VMM_MSR_NUM]; /* (i) emulated MSRs */
109         struct vm_exit  exitinfo;       /* (x) exit reason and collateral */
110 };
111
112 #define vcpu_lock_initialized(v) mtx_initialized(&((v)->mtx))
113 #define vcpu_lock_init(v)       mtx_init(&((v)->mtx), "vcpu lock", 0, MTX_SPIN)
114 #define vcpu_lock(v)            mtx_lock_spin(&((v)->mtx))
115 #define vcpu_unlock(v)          mtx_unlock_spin(&((v)->mtx))
116 #define vcpu_assert_locked(v)   mtx_assert(&((v)->mtx), MA_OWNED)
117
118 struct mem_seg {
119         vm_paddr_t      gpa;
120         size_t          len;
121         boolean_t       wired;
122         vm_object_t     object;
123 };
124 #define VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS  2
125
126 /*
127  * Initialization:
128  * (o) initialized the first time the VM is created
129  * (i) initialized when VM is created and when it is reinitialized
130  * (x) initialized before use
131  */
132 struct vm {
133         void            *cookie;                /* (i) cpu-specific data */
134         void            *iommu;                 /* (x) iommu-specific data */
135         struct vhpet    *vhpet;                 /* (i) virtual HPET */
136         struct vioapic  *vioapic;               /* (i) virtual ioapic */
137         struct vatpic   *vatpic;                /* (i) virtual atpic */
138         struct vatpit   *vatpit;                /* (i) virtual atpit */
139         volatile cpuset_t active_cpus;          /* (i) active vcpus */
140         int             suspend;                /* (i) stop VM execution */
141         volatile cpuset_t suspended_cpus;       /* (i) suspended vcpus */
142         volatile cpuset_t halted_cpus;          /* (x) cpus in a hard halt */
143         cpuset_t        rendezvous_req_cpus;    /* (x) rendezvous requested */
144         cpuset_t        rendezvous_done_cpus;   /* (x) rendezvous finished */
145         void            *rendezvous_arg;        /* (x) rendezvous func/arg */
146         vm_rendezvous_func_t rendezvous_func;
147         struct mtx      rendezvous_mtx;         /* (o) rendezvous lock */
148         int             num_mem_segs;           /* (o) guest memory segments */
149         struct mem_seg  mem_segs[VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS];
150         struct vmspace  *vmspace;               /* (o) guest's address space */
151         char            name[VM_MAX_NAMELEN];   /* (o) virtual machine name */
152         struct vcpu     vcpu[VM_MAXCPU];        /* (i) guest vcpus */
153 };
154
155 static int vmm_initialized;
156
157 static struct vmm_ops *ops;
158 #define VMM_INIT(num)   (ops != NULL ? (*ops->init)(num) : 0)
159 #define VMM_CLEANUP()   (ops != NULL ? (*ops->cleanup)() : 0)
160 #define VMM_RESUME()    (ops != NULL ? (*ops->resume)() : 0)
161
162 #define VMINIT(vm, pmap) (ops != NULL ? (*ops->vminit)(vm, pmap): NULL)
163 #define VMRUN(vmi, vcpu, rip, pmap, rptr, sptr) \
164         (ops != NULL ? (*ops->vmrun)(vmi, vcpu, rip, pmap, rptr, sptr) : ENXIO)
165 #define VMCLEANUP(vmi)  (ops != NULL ? (*ops->vmcleanup)(vmi) : NULL)
166 #define VMSPACE_ALLOC(min, max) \
167         (ops != NULL ? (*ops->vmspace_alloc)(min, max) : NULL)
168 #define VMSPACE_FREE(vmspace) \
169         (ops != NULL ? (*ops->vmspace_free)(vmspace) : ENXIO)
170 #define VMGETREG(vmi, vcpu, num, retval)                \
171         (ops != NULL ? (*ops->vmgetreg)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
172 #define VMSETREG(vmi, vcpu, num, val)           \
173         (ops != NULL ? (*ops->vmsetreg)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
174 #define VMGETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
175         (ops != NULL ? (*ops->vmgetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
176 #define VMSETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
177         (ops != NULL ? (*ops->vmsetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
178 #define VMGETCAP(vmi, vcpu, num, retval)        \
179         (ops != NULL ? (*ops->vmgetcap)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
180 #define VMSETCAP(vmi, vcpu, num, val)           \
181         (ops != NULL ? (*ops->vmsetcap)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
182 #define VLAPIC_INIT(vmi, vcpu)                  \
183         (ops != NULL ? (*ops->vlapic_init)(vmi, vcpu) : NULL)
184 #define VLAPIC_CLEANUP(vmi, vlapic)             \
185         (ops != NULL ? (*ops->vlapic_cleanup)(vmi, vlapic) : NULL)
186
187 #define fpu_start_emulating()   load_cr0(rcr0() | CR0_TS)
188 #define fpu_stop_emulating()    clts()
189
190 static MALLOC_DEFINE(M_VM, "vm", "vm");
191 CTASSERT(VMM_MSR_NUM <= 64);    /* msr_mask can keep track of up to 64 msrs */
192
193 /* statistics */
194 static VMM_STAT(VCPU_TOTAL_RUNTIME, "vcpu total runtime");
195
196 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, vmm, CTLFLAG_RW, NULL, NULL);
197
198 /*
199  * Halt the guest if all vcpus are executing a HLT instruction with
200  * interrupts disabled.
201  */
202 static int halt_detection_enabled = 1;
203 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, halt_detection, CTLFLAG_RDTUN,
204     &halt_detection_enabled, 0,
205     "Halt VM if all vcpus execute HLT with interrupts disabled");
206
207 static int vmm_ipinum;
208 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, ipinum, CTLFLAG_RD, &vmm_ipinum, 0,
209     "IPI vector used for vcpu notifications");
210
211 static void
212 vcpu_cleanup(struct vm *vm, int i, bool destroy)
213 {
214         struct vcpu *vcpu = &vm->vcpu[i];
215
216         VLAPIC_CLEANUP(vm->cookie, vcpu->vlapic);
217         if (destroy) {
218                 vmm_stat_free(vcpu->stats);     
219                 fpu_save_area_free(vcpu->guestfpu);
220         }
221 }
222
223 static void
224 vcpu_init(struct vm *vm, int vcpu_id, bool create)
225 {
226         struct vcpu *vcpu;
227
228         KASSERT(vcpu_id >= 0 && vcpu_id < VM_MAXCPU,
229             ("vcpu_init: invalid vcpu %d", vcpu_id));
230           
231         vcpu = &vm->vcpu[vcpu_id];
232
233         if (create) {
234                 KASSERT(!vcpu_lock_initialized(vcpu), ("vcpu %d already "
235                     "initialized", vcpu_id));
236                 vcpu_lock_init(vcpu);
237                 vcpu->state = VCPU_IDLE;
238                 vcpu->hostcpu = NOCPU;
239                 vcpu->guestfpu = fpu_save_area_alloc();
240                 vcpu->stats = vmm_stat_alloc();
241         }
242
243         vcpu->vlapic = VLAPIC_INIT(vm->cookie, vcpu_id);
244         vm_set_x2apic_state(vm, vcpu_id, X2APIC_DISABLED);
245         vcpu->exitintinfo = 0;
246         vcpu->nmi_pending = 0;
247         vcpu->extint_pending = 0;
248         vcpu->exception_pending = 0;
249         vcpu->guest_xcr0 = XFEATURE_ENABLED_X87;
250         fpu_save_area_reset(vcpu->guestfpu);
251         vmm_stat_init(vcpu->stats);
252         guest_msrs_init(vm, vcpu_id);
253 }
254
255 struct vm_exit *
256 vm_exitinfo(struct vm *vm, int cpuid)
257 {
258         struct vcpu *vcpu;
259
260         if (cpuid < 0 || cpuid >= VM_MAXCPU)
261                 panic("vm_exitinfo: invalid cpuid %d", cpuid);
262
263         vcpu = &vm->vcpu[cpuid];
264
265         return (&vcpu->exitinfo);
266 }
267
268 static void
269 vmm_resume(void)
270 {
271         VMM_RESUME();
272 }
273
274 static int
275 vmm_init(void)
276 {
277         int error;
278
279         vmm_host_state_init();
280
281         vmm_ipinum = vmm_ipi_alloc();
282         if (vmm_ipinum == 0)
283                 vmm_ipinum = IPI_AST;
284
285         error = vmm_mem_init();
286         if (error)
287                 return (error);
288         
289         if (vmm_is_intel())
290                 ops = &vmm_ops_intel;
291         else if (vmm_is_amd())
292                 ops = &vmm_ops_amd;
293         else
294                 return (ENXIO);
295
296         vmm_msr_init();
297         vmm_resume_p = vmm_resume;
298
299         return (VMM_INIT(vmm_ipinum));
300 }
301
302 static int
303 vmm_handler(module_t mod, int what, void *arg)
304 {
305         int error;
306
307         switch (what) {
308         case MOD_LOAD:
309                 vmmdev_init();
310                 if (ppt_avail_devices() > 0)
311                         iommu_init();
312                 error = vmm_init();
313                 if (error == 0)
314                         vmm_initialized = 1;
315                 break;
316         case MOD_UNLOAD:
317                 error = vmmdev_cleanup();
318                 if (error == 0) {
319                         vmm_resume_p = NULL;
320                         iommu_cleanup();
321                         if (vmm_ipinum != IPI_AST)
322                                 vmm_ipi_free(vmm_ipinum);
323                         error = VMM_CLEANUP();
324                         /*
325                          * Something bad happened - prevent new
326                          * VMs from being created
327                          */
328                         if (error)
329                                 vmm_initialized = 0;
330                 }
331                 break;
332         default:
333                 error = 0;
334                 break;
335         }
336         return (error);
337 }
338
339 static moduledata_t vmm_kmod = {
340         "vmm",
341         vmm_handler,
342         NULL
343 };
344
345 /*
346  * vmm initialization has the following dependencies:
347  *
348  * - iommu initialization must happen after the pci passthru driver has had
349  *   a chance to attach to any passthru devices (after SI_SUB_CONFIGURE).
350  *
351  * - VT-x initialization requires smp_rendezvous() and therefore must happen
352  *   after SMP is fully functional (after SI_SUB_SMP).
353  */
354 DECLARE_MODULE(vmm, vmm_kmod, SI_SUB_SMP + 1, SI_ORDER_ANY);
355 MODULE_VERSION(vmm, 1);
356
357 static void
358 vm_init(struct vm *vm, bool create)
359 {
360         int i;
361
362         vm->cookie = VMINIT(vm, vmspace_pmap(vm->vmspace));
363         vm->iommu = NULL;
364         vm->vioapic = vioapic_init(vm);
365         vm->vhpet = vhpet_init(vm);
366         vm->vatpic = vatpic_init(vm);
367         vm->vatpit = vatpit_init(vm);
368
369         CPU_ZERO(&vm->active_cpus);
370
371         vm->suspend = 0;
372         CPU_ZERO(&vm->suspended_cpus);
373
374         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++)
375                 vcpu_init(vm, i, create);
376 }
377
378 int
379 vm_create(const char *name, struct vm **retvm)
380 {
381         struct vm *vm;
382         struct vmspace *vmspace;
383
384         /*
385          * If vmm.ko could not be successfully initialized then don't attempt
386          * to create the virtual machine.
387          */
388         if (!vmm_initialized)
389                 return (ENXIO);
390
391         if (name == NULL || strlen(name) >= VM_MAX_NAMELEN)
392                 return (EINVAL);
393
394         vmspace = VMSPACE_ALLOC(VM_MIN_ADDRESS, VM_MAXUSER_ADDRESS);
395         if (vmspace == NULL)
396                 return (ENOMEM);
397
398         vm = malloc(sizeof(struct vm), M_VM, M_WAITOK | M_ZERO);
399         strcpy(vm->name, name);
400         vm->num_mem_segs = 0;
401         vm->vmspace = vmspace;
402         mtx_init(&vm->rendezvous_mtx, "vm rendezvous lock", 0, MTX_DEF);
403
404         vm_init(vm, true);
405
406         *retvm = vm;
407         return (0);
408 }
409
410 static void
411 vm_free_mem_seg(struct vm *vm, struct mem_seg *seg)
412 {
413
414         if (seg->object != NULL)
415                 vmm_mem_free(vm->vmspace, seg->gpa, seg->len);
416
417         bzero(seg, sizeof(*seg));
418 }
419
420 static void
421 vm_cleanup(struct vm *vm, bool destroy)
422 {
423         int i;
424
425         ppt_unassign_all(vm);
426
427         if (vm->iommu != NULL)
428                 iommu_destroy_domain(vm->iommu);
429
430         vatpit_cleanup(vm->vatpit);
431         vhpet_cleanup(vm->vhpet);
432         vatpic_cleanup(vm->vatpic);
433         vioapic_cleanup(vm->vioapic);
434
435         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++)
436                 vcpu_cleanup(vm, i, destroy);
437
438         VMCLEANUP(vm->cookie);
439
440         if (destroy) {
441                 for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++)
442                         vm_free_mem_seg(vm, &vm->mem_segs[i]);
443
444                 vm->num_mem_segs = 0;
445
446                 VMSPACE_FREE(vm->vmspace);
447                 vm->vmspace = NULL;
448         }
449 }
450
451 void
452 vm_destroy(struct vm *vm)
453 {
454         vm_cleanup(vm, true);
455         free(vm, M_VM);
456 }
457
458 int
459 vm_reinit(struct vm *vm)
460 {
461         int error;
462
463         /*
464          * A virtual machine can be reset only if all vcpus are suspended.
465          */
466         if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
467                 vm_cleanup(vm, false);
468                 vm_init(vm, false);
469                 error = 0;
470         } else {
471                 error = EBUSY;
472         }
473
474         return (error);
475 }
476
477 const char *
478 vm_name(struct vm *vm)
479 {
480         return (vm->name);
481 }
482
483 int
484 vm_map_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len, vm_paddr_t hpa)
485 {
486         vm_object_t obj;
487
488         if ((obj = vmm_mmio_alloc(vm->vmspace, gpa, len, hpa)) == NULL)
489                 return (ENOMEM);
490         else
491                 return (0);
492 }
493
494 int
495 vm_unmap_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
496 {
497
498         vmm_mmio_free(vm->vmspace, gpa, len);
499         return (0);
500 }
501
502 boolean_t
503 vm_mem_allocated(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa)
504 {
505         int i;
506         vm_paddr_t gpabase, gpalimit;
507
508         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
509                 gpabase = vm->mem_segs[i].gpa;
510                 gpalimit = gpabase + vm->mem_segs[i].len;
511                 if (gpa >= gpabase && gpa < gpalimit)
512                         return (TRUE);          /* 'gpa' is regular memory */
513         }
514
515         if (ppt_is_mmio(vm, gpa))
516                 return (TRUE);                  /* 'gpa' is pci passthru mmio */
517
518         return (FALSE);
519 }
520
521 int
522 vm_malloc(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
523 {
524         int available, allocated;
525         struct mem_seg *seg;
526         vm_object_t object;
527         vm_paddr_t g;
528
529         if ((gpa & PAGE_MASK) || (len & PAGE_MASK) || len == 0)
530                 return (EINVAL);
531         
532         available = allocated = 0;
533         g = gpa;
534         while (g < gpa + len) {
535                 if (vm_mem_allocated(vm, g))
536                         allocated++;
537                 else
538                         available++;
539
540                 g += PAGE_SIZE;
541         }
542
543         /*
544          * If there are some allocated and some available pages in the address
545          * range then it is an error.
546          */
547         if (allocated && available)
548                 return (EINVAL);
549
550         /*
551          * If the entire address range being requested has already been
552          * allocated then there isn't anything more to do.
553          */
554         if (allocated && available == 0)
555                 return (0);
556
557         if (vm->num_mem_segs >= VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS)
558                 return (E2BIG);
559
560         seg = &vm->mem_segs[vm->num_mem_segs];
561
562         if ((object = vmm_mem_alloc(vm->vmspace, gpa, len)) == NULL)
563                 return (ENOMEM);
564
565         seg->gpa = gpa;
566         seg->len = len;
567         seg->object = object;
568         seg->wired = FALSE;
569
570         vm->num_mem_segs++;
571
572         return (0);
573 }
574
575 static vm_paddr_t
576 vm_maxmem(struct vm *vm)
577 {
578         int i;
579         vm_paddr_t gpa, maxmem;
580
581         maxmem = 0;
582         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
583                 gpa = vm->mem_segs[i].gpa + vm->mem_segs[i].len;
584                 if (gpa > maxmem)
585                         maxmem = gpa;
586         }
587         return (maxmem);
588 }
589
590 static void
591 vm_gpa_unwire(struct vm *vm)
592 {
593         int i, rv;
594         struct mem_seg *seg;
595
596         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
597                 seg = &vm->mem_segs[i];
598                 if (!seg->wired)
599                         continue;
600
601                 rv = vm_map_unwire(&vm->vmspace->vm_map,
602                                    seg->gpa, seg->gpa + seg->len,
603                                    VM_MAP_WIRE_USER | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
604                 KASSERT(rv == KERN_SUCCESS, ("vm(%s) memory segment "
605                     "%#lx/%ld could not be unwired: %d",
606                     vm_name(vm), seg->gpa, seg->len, rv));
607
608                 seg->wired = FALSE;
609         }
610 }
611
612 static int
613 vm_gpa_wire(struct vm *vm)
614 {
615         int i, rv;
616         struct mem_seg *seg;
617
618         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
619                 seg = &vm->mem_segs[i];
620                 if (seg->wired)
621                         continue;
622
623                 /* XXX rlimits? */
624                 rv = vm_map_wire(&vm->vmspace->vm_map,
625                                  seg->gpa, seg->gpa + seg->len,
626                                  VM_MAP_WIRE_USER | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
627                 if (rv != KERN_SUCCESS)
628                         break;
629
630                 seg->wired = TRUE;
631         }
632
633         if (i < vm->num_mem_segs) {
634                 /*
635                  * Undo the wiring before returning an error.
636                  */
637                 vm_gpa_unwire(vm);
638                 return (EAGAIN);
639         }
640
641         return (0);
642 }
643
644 static void
645 vm_iommu_modify(struct vm *vm, boolean_t map)
646 {
647         int i, sz;
648         vm_paddr_t gpa, hpa;
649         struct mem_seg *seg;
650         void *vp, *cookie, *host_domain;
651
652         sz = PAGE_SIZE;
653         host_domain = iommu_host_domain();
654
655         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
656                 seg = &vm->mem_segs[i];
657                 KASSERT(seg->wired, ("vm(%s) memory segment %#lx/%ld not wired",
658                     vm_name(vm), seg->gpa, seg->len));
659
660                 gpa = seg->gpa;
661                 while (gpa < seg->gpa + seg->len) {
662                         vp = vm_gpa_hold(vm, gpa, PAGE_SIZE, VM_PROT_WRITE,
663                                          &cookie);
664                         KASSERT(vp != NULL, ("vm(%s) could not map gpa %#lx",
665                             vm_name(vm), gpa));
666
667                         vm_gpa_release(cookie);
668
669                         hpa = DMAP_TO_PHYS((uintptr_t)vp);
670                         if (map) {
671                                 iommu_create_mapping(vm->iommu, gpa, hpa, sz);
672                                 iommu_remove_mapping(host_domain, hpa, sz);
673                         } else {
674                                 iommu_remove_mapping(vm->iommu, gpa, sz);
675                                 iommu_create_mapping(host_domain, hpa, hpa, sz);
676                         }
677
678                         gpa += PAGE_SIZE;
679                 }
680         }
681
682         /*
683          * Invalidate the cached translations associated with the domain
684          * from which pages were removed.
685          */
686         if (map)
687                 iommu_invalidate_tlb(host_domain);
688         else
689                 iommu_invalidate_tlb(vm->iommu);
690 }
691
692 #define vm_iommu_unmap(vm)      vm_iommu_modify((vm), FALSE)
693 #define vm_iommu_map(vm)        vm_iommu_modify((vm), TRUE)
694
695 int
696 vm_unassign_pptdev(struct vm *vm, int bus, int slot, int func)
697 {
698         int error;
699
700         error = ppt_unassign_device(vm, bus, slot, func);
701         if (error)
702                 return (error);
703
704         if (ppt_assigned_devices(vm) == 0) {
705                 vm_iommu_unmap(vm);
706                 vm_gpa_unwire(vm);
707         }
708         return (0);
709 }
710
711 int
712 vm_assign_pptdev(struct vm *vm, int bus, int slot, int func)
713 {
714         int error;
715         vm_paddr_t maxaddr;
716
717         /*
718          * Virtual machines with pci passthru devices get special treatment:
719          * - the guest physical memory is wired
720          * - the iommu is programmed to do the 'gpa' to 'hpa' translation
721          *
722          * We need to do this before the first pci passthru device is attached.
723          */
724         if (ppt_assigned_devices(vm) == 0) {
725                 KASSERT(vm->iommu == NULL,
726                     ("vm_assign_pptdev: iommu must be NULL"));
727                 maxaddr = vm_maxmem(vm);
728                 vm->iommu = iommu_create_domain(maxaddr);
729
730                 error = vm_gpa_wire(vm);
731                 if (error)
732                         return (error);
733
734                 vm_iommu_map(vm);
735         }
736
737         error = ppt_assign_device(vm, bus, slot, func);
738         return (error);
739 }
740
741 void *
742 vm_gpa_hold(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len, int reqprot,
743             void **cookie)
744 {
745         int count, pageoff;
746         vm_page_t m;
747
748         pageoff = gpa & PAGE_MASK;
749         if (len > PAGE_SIZE - pageoff)
750                 panic("vm_gpa_hold: invalid gpa/len: 0x%016lx/%lu", gpa, len);
751
752         count = vm_fault_quick_hold_pages(&vm->vmspace->vm_map,
753             trunc_page(gpa), PAGE_SIZE, reqprot, &m, 1);
754
755         if (count == 1) {
756                 *cookie = m;
757                 return ((void *)(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) + pageoff));
758         } else {
759                 *cookie = NULL;
760                 return (NULL);
761         }
762 }
763
764 void
765 vm_gpa_release(void *cookie)
766 {
767         vm_page_t m = cookie;
768
769         vm_page_lock(m);
770         vm_page_unhold(m);
771         vm_page_unlock(m);
772 }
773
774 int
775 vm_gpabase2memseg(struct vm *vm, vm_paddr_t gpabase,
776                   struct vm_memory_segment *seg)
777 {
778         int i;
779
780         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
781                 if (gpabase == vm->mem_segs[i].gpa) {
782                         seg->gpa = vm->mem_segs[i].gpa;
783                         seg->len = vm->mem_segs[i].len;
784                         seg->wired = vm->mem_segs[i].wired;
785                         return (0);
786                 }
787         }
788         return (-1);
789 }
790
791 int
792 vm_get_memobj(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len,
793               vm_offset_t *offset, struct vm_object **object)
794 {
795         int i;
796         size_t seg_len;
797         vm_paddr_t seg_gpa;
798         vm_object_t seg_obj;
799
800         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
801                 if ((seg_obj = vm->mem_segs[i].object) == NULL)
802                         continue;
803
804                 seg_gpa = vm->mem_segs[i].gpa;
805                 seg_len = vm->mem_segs[i].len;
806
807                 if (gpa >= seg_gpa && gpa < seg_gpa + seg_len) {
808                         *offset = gpa - seg_gpa;
809                         *object = seg_obj;
810                         vm_object_reference(seg_obj);
811                         return (0);
812                 }
813         }
814
815         return (EINVAL);
816 }
817
818 int
819 vm_get_register(struct vm *vm, int vcpu, int reg, uint64_t *retval)
820 {
821
822         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
823                 return (EINVAL);
824
825         if (reg >= VM_REG_LAST)
826                 return (EINVAL);
827
828         return (VMGETREG(vm->cookie, vcpu, reg, retval));
829 }
830
831 int
832 vm_set_register(struct vm *vm, int vcpu, int reg, uint64_t val)
833 {
834
835         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
836                 return (EINVAL);
837
838         if (reg >= VM_REG_LAST)
839                 return (EINVAL);
840
841         return (VMSETREG(vm->cookie, vcpu, reg, val));
842 }
843
844 static boolean_t
845 is_descriptor_table(int reg)
846 {
847
848         switch (reg) {
849         case VM_REG_GUEST_IDTR:
850         case VM_REG_GUEST_GDTR:
851                 return (TRUE);
852         default:
853                 return (FALSE);
854         }
855 }
856
857 static boolean_t
858 is_segment_register(int reg)
859 {
860         
861         switch (reg) {
862         case VM_REG_GUEST_ES:
863         case VM_REG_GUEST_CS:
864         case VM_REG_GUEST_SS:
865         case VM_REG_GUEST_DS:
866         case VM_REG_GUEST_FS:
867         case VM_REG_GUEST_GS:
868         case VM_REG_GUEST_TR:
869         case VM_REG_GUEST_LDTR:
870                 return (TRUE);
871         default:
872                 return (FALSE);
873         }
874 }
875
876 int
877 vm_get_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
878                 struct seg_desc *desc)
879 {
880
881         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
882                 return (EINVAL);
883
884         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
885                 return (EINVAL);
886
887         return (VMGETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
888 }
889
890 int
891 vm_set_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
892                 struct seg_desc *desc)
893 {
894         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
895                 return (EINVAL);
896
897         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
898                 return (EINVAL);
899
900         return (VMSETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
901 }
902
903 static void
904 restore_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
905 {
906
907         /* flush host state to the pcb */
908         fpuexit(curthread);
909
910         /* restore guest FPU state */
911         fpu_stop_emulating();
912         fpurestore(vcpu->guestfpu);
913
914         /* restore guest XCR0 if XSAVE is enabled in the host */
915         if (rcr4() & CR4_XSAVE)
916                 load_xcr(0, vcpu->guest_xcr0);
917
918         /*
919          * The FPU is now "dirty" with the guest's state so turn on emulation
920          * to trap any access to the FPU by the host.
921          */
922         fpu_start_emulating();
923 }
924
925 static void
926 save_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
927 {
928
929         if ((rcr0() & CR0_TS) == 0)
930                 panic("fpu emulation not enabled in host!");
931
932         /* save guest XCR0 and restore host XCR0 */
933         if (rcr4() & CR4_XSAVE) {
934                 vcpu->guest_xcr0 = rxcr(0);
935                 load_xcr(0, vmm_get_host_xcr0());
936         }
937
938         /* save guest FPU state */
939         fpu_stop_emulating();
940         fpusave(vcpu->guestfpu);
941         fpu_start_emulating();
942 }
943
944 static VMM_STAT(VCPU_IDLE_TICKS, "number of ticks vcpu was idle");
945
946 static int
947 vcpu_set_state_locked(struct vcpu *vcpu, enum vcpu_state newstate,
948     bool from_idle)
949 {
950         int error;
951
952         vcpu_assert_locked(vcpu);
953
954         /*
955          * State transitions from the vmmdev_ioctl() must always begin from
956          * the VCPU_IDLE state. This guarantees that there is only a single
957          * ioctl() operating on a vcpu at any point.
958          */
959         if (from_idle) {
960                 while (vcpu->state != VCPU_IDLE)
961                         msleep_spin(&vcpu->state, &vcpu->mtx, "vmstat", hz);
962         } else {
963                 KASSERT(vcpu->state != VCPU_IDLE, ("invalid transition from "
964                     "vcpu idle state"));
965         }
966
967         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
968                 KASSERT(vcpu->hostcpu == curcpu, ("curcpu %d and hostcpu %d "
969                     "mismatch for running vcpu", curcpu, vcpu->hostcpu));
970         } else {
971                 KASSERT(vcpu->hostcpu == NOCPU, ("Invalid hostcpu %d for a "
972                     "vcpu that is not running", vcpu->hostcpu));
973         }
974
975         /*
976          * The following state transitions are allowed:
977          * IDLE -> FROZEN -> IDLE
978          * FROZEN -> RUNNING -> FROZEN
979          * FROZEN -> SLEEPING -> FROZEN
980          */
981         switch (vcpu->state) {
982         case VCPU_IDLE:
983         case VCPU_RUNNING:
984         case VCPU_SLEEPING:
985                 error = (newstate != VCPU_FROZEN);
986                 break;
987         case VCPU_FROZEN:
988                 error = (newstate == VCPU_FROZEN);
989                 break;
990         default:
991                 error = 1;
992                 break;
993         }
994
995         if (error)
996                 return (EBUSY);
997
998         vcpu->state = newstate;
999         if (newstate == VCPU_RUNNING)
1000                 vcpu->hostcpu = curcpu;
1001         else
1002                 vcpu->hostcpu = NOCPU;
1003
1004         if (newstate == VCPU_IDLE)
1005                 wakeup(&vcpu->state);
1006
1007         return (0);
1008 }
1009
1010 static void
1011 vcpu_require_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate)
1012 {
1013         int error;
1014
1015         if ((error = vcpu_set_state(vm, vcpuid, newstate, false)) != 0)
1016                 panic("Error %d setting state to %d\n", error, newstate);
1017 }
1018
1019 static void
1020 vcpu_require_state_locked(struct vcpu *vcpu, enum vcpu_state newstate)
1021 {
1022         int error;
1023
1024         if ((error = vcpu_set_state_locked(vcpu, newstate, false)) != 0)
1025                 panic("Error %d setting state to %d", error, newstate);
1026 }
1027
1028 static void
1029 vm_set_rendezvous_func(struct vm *vm, vm_rendezvous_func_t func)
1030 {
1031
1032         KASSERT(mtx_owned(&vm->rendezvous_mtx), ("rendezvous_mtx not locked"));
1033
1034         /*
1035          * Update 'rendezvous_func' and execute a write memory barrier to
1036          * ensure that it is visible across all host cpus. This is not needed
1037          * for correctness but it does ensure that all the vcpus will notice
1038          * that the rendezvous is requested immediately.
1039          */
1040         vm->rendezvous_func = func;
1041         wmb();
1042 }
1043
1044 #define RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, fmt)                                \
1045         do {                                                            \
1046                 if (vcpuid >= 0)                                        \
1047                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, fmt);                     \
1048                 else                                                    \
1049                         VM_CTR0(vm, fmt);                               \
1050         } while (0)
1051
1052 static void
1053 vm_handle_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid)
1054 {
1055
1056         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU),
1057             ("vm_handle_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
1058
1059         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
1060         while (vm->rendezvous_func != NULL) {
1061                 /* 'rendezvous_req_cpus' must be a subset of 'active_cpus' */
1062                 CPU_AND(&vm->rendezvous_req_cpus, &vm->active_cpus);
1063
1064                 if (vcpuid != -1 &&
1065                     CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_req_cpus) &&
1066                     !CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus)) {
1067                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Calling rendezvous func");
1068                         (*vm->rendezvous_func)(vm, vcpuid, vm->rendezvous_arg);
1069                         CPU_SET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus);
1070                 }
1071                 if (CPU_CMP(&vm->rendezvous_req_cpus,
1072                     &vm->rendezvous_done_cpus) == 0) {
1073                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous completed");
1074                         vm_set_rendezvous_func(vm, NULL);
1075                         wakeup(&vm->rendezvous_func);
1076                         break;
1077                 }
1078                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Wait for rendezvous completion");
1079                 mtx_sleep(&vm->rendezvous_func, &vm->rendezvous_mtx, 0,
1080                     "vmrndv", 0);
1081         }
1082         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
1083 }
1084
1085 /*
1086  * Emulate a guest 'hlt' by sleeping until the vcpu is ready to run.
1087  */
1088 static int
1089 vm_handle_hlt(struct vm *vm, int vcpuid, bool intr_disabled, bool *retu)
1090 {
1091         struct vcpu *vcpu;
1092         const char *wmesg;
1093         int error, t, vcpu_halted, vm_halted;
1094
1095         KASSERT(!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->halted_cpus), ("vcpu already halted"));
1096
1097         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1098         vcpu_halted = 0;
1099         vm_halted = 0;
1100
1101         /*
1102          * The typical way to halt a cpu is to execute: "sti; hlt"
1103          *
1104          * STI sets RFLAGS.IF to enable interrupts. However, the processor
1105          * remains in an "interrupt shadow" for an additional instruction
1106          * following the STI. This guarantees that "sti; hlt" sequence is
1107          * atomic and a pending interrupt will be recognized after the HLT.
1108          *
1109          * After the HLT emulation is done the vcpu is no longer in an
1110          * interrupt shadow and a pending interrupt can be injected on
1111          * the next entry into the guest.
1112          */
1113         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_INTR_SHADOW, 0);
1114         KASSERT(error == 0, ("%s: error %d clearing interrupt shadow",
1115             __func__, error));
1116
1117         vcpu_lock(vcpu);
1118         while (1) {
1119                 /*
1120                  * Do a final check for pending NMI or interrupts before
1121                  * really putting this thread to sleep. Also check for
1122                  * software events that would cause this vcpu to wakeup.
1123                  *
1124                  * These interrupts/events could have happened after the
1125                  * vcpu returned from VMRUN() and before it acquired the
1126                  * vcpu lock above.
1127                  */
1128                 if (vm->rendezvous_func != NULL || vm->suspend)
1129                         break;
1130                 if (vm_nmi_pending(vm, vcpuid))
1131                         break;
1132                 if (!intr_disabled) {
1133                         if (vm_extint_pending(vm, vcpuid) ||
1134                             vlapic_pending_intr(vcpu->vlapic, NULL)) {
1135                                 break;
1136                         }
1137                 }
1138
1139                 /* Don't go to sleep if the vcpu thread needs to yield */
1140                 if (vcpu_should_yield(vm, vcpuid))
1141                         break;
1142
1143                 /*
1144                  * Some Linux guests implement "halt" by having all vcpus
1145                  * execute HLT with interrupts disabled. 'halted_cpus' keeps
1146                  * track of the vcpus that have entered this state. When all
1147                  * vcpus enter the halted state the virtual machine is halted.
1148                  */
1149                 if (intr_disabled) {
1150                         wmesg = "vmhalt";
1151                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Halted");
1152                         if (!vcpu_halted && halt_detection_enabled) {
1153                                 vcpu_halted = 1;
1154                                 CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1155                         }
1156                         if (CPU_CMP(&vm->halted_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1157                                 vm_halted = 1;
1158                                 break;
1159                         }
1160                 } else {
1161                         wmesg = "vmidle";
1162                 }
1163
1164                 t = ticks;
1165                 vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_SLEEPING);
1166                 /*
1167                  * XXX msleep_spin() cannot be interrupted by signals so
1168                  * wake up periodically to check pending signals.
1169                  */
1170                 msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, wmesg, hz);
1171                 vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_FROZEN);
1172                 vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_IDLE_TICKS, ticks - t);
1173         }
1174
1175         if (vcpu_halted)
1176                 CPU_CLR_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1177
1178         vcpu_unlock(vcpu);
1179
1180         if (vm_halted)
1181                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_HALT);
1182
1183         return (0);
1184 }
1185
1186 static int
1187 vm_handle_paging(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1188 {
1189         int rv, ftype;
1190         struct vm_map *map;
1191         struct vcpu *vcpu;
1192         struct vm_exit *vme;
1193
1194         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1195         vme = &vcpu->exitinfo;
1196
1197         ftype = vme->u.paging.fault_type;
1198         KASSERT(ftype == VM_PROT_READ ||
1199             ftype == VM_PROT_WRITE || ftype == VM_PROT_EXECUTE,
1200             ("vm_handle_paging: invalid fault_type %d", ftype));
1201
1202         if (ftype == VM_PROT_READ || ftype == VM_PROT_WRITE) {
1203                 rv = pmap_emulate_accessed_dirty(vmspace_pmap(vm->vmspace),
1204                     vme->u.paging.gpa, ftype);
1205                 if (rv == 0)
1206                         goto done;
1207         }
1208
1209         map = &vm->vmspace->vm_map;
1210         rv = vm_fault(map, vme->u.paging.gpa, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
1211
1212         VCPU_CTR3(vm, vcpuid, "vm_handle_paging rv = %d, gpa = %#lx, "
1213             "ftype = %d", rv, vme->u.paging.gpa, ftype);
1214
1215         if (rv != KERN_SUCCESS)
1216                 return (EFAULT);
1217 done:
1218         /* restart execution at the faulting instruction */
1219         vme->inst_length = 0;
1220
1221         return (0);
1222 }
1223
1224 static int
1225 vm_handle_inst_emul(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1226 {
1227         struct vie *vie;
1228         struct vcpu *vcpu;
1229         struct vm_exit *vme;
1230         uint64_t gla, gpa;
1231         struct vm_guest_paging *paging;
1232         mem_region_read_t mread;
1233         mem_region_write_t mwrite;
1234         enum vm_cpu_mode cpu_mode;
1235         int cs_d, error;
1236
1237         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1238         vme = &vcpu->exitinfo;
1239
1240         gla = vme->u.inst_emul.gla;
1241         gpa = vme->u.inst_emul.gpa;
1242         cs_d = vme->u.inst_emul.cs_d;
1243         vie = &vme->u.inst_emul.vie;
1244         paging = &vme->u.inst_emul.paging;
1245         cpu_mode = paging->cpu_mode;
1246
1247         vie_init(vie);
1248
1249         /* Fetch, decode and emulate the faulting instruction */
1250         error = vmm_fetch_instruction(vm, vcpuid, paging, vme->rip,
1251             vme->inst_length, vie);
1252         if (error == 1)
1253                 return (0);             /* Resume guest to handle page fault */
1254         else if (error == -1)
1255                 return (EFAULT);
1256         else if (error != 0)
1257                 panic("%s: vmm_fetch_instruction error %d", __func__, error);
1258
1259         if (vmm_decode_instruction(vm, vcpuid, gla, cpu_mode, cs_d, vie) != 0)
1260                 return (EFAULT);
1261
1262         /* return to userland unless this is an in-kernel emulated device */
1263         if (gpa >= DEFAULT_APIC_BASE && gpa < DEFAULT_APIC_BASE + PAGE_SIZE) {
1264                 mread = lapic_mmio_read;
1265                 mwrite = lapic_mmio_write;
1266         } else if (gpa >= VIOAPIC_BASE && gpa < VIOAPIC_BASE + VIOAPIC_SIZE) {
1267                 mread = vioapic_mmio_read;
1268                 mwrite = vioapic_mmio_write;
1269         } else if (gpa >= VHPET_BASE && gpa < VHPET_BASE + VHPET_SIZE) {
1270                 mread = vhpet_mmio_read;
1271                 mwrite = vhpet_mmio_write;
1272         } else {
1273                 *retu = true;
1274                 return (0);
1275         }
1276
1277         error = vmm_emulate_instruction(vm, vcpuid, gpa, vie, paging,
1278             mread, mwrite, retu);
1279
1280         return (error);
1281 }
1282
1283 static int
1284 vm_handle_suspend(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1285 {
1286         int i, done;
1287         struct vcpu *vcpu;
1288
1289         done = 0;
1290         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1291
1292         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->suspended_cpus);
1293
1294         /*
1295          * Wait until all 'active_cpus' have suspended themselves.
1296          *
1297          * Since a VM may be suspended at any time including when one or
1298          * more vcpus are doing a rendezvous we need to call the rendezvous
1299          * handler while we are waiting to prevent a deadlock.
1300          */
1301         vcpu_lock(vcpu);
1302         while (1) {
1303                 if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1304                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "All vcpus suspended");
1305                         break;
1306                 }
1307
1308                 if (vm->rendezvous_func == NULL) {
1309                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Sleeping during suspend");
1310                         vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_SLEEPING);
1311                         msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, "vmsusp", hz);
1312                         vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_FROZEN);
1313                 } else {
1314                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous during suspend");
1315                         vcpu_unlock(vcpu);
1316                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1317                         vcpu_lock(vcpu);
1318                 }
1319         }
1320         vcpu_unlock(vcpu);
1321
1322         /*
1323          * Wakeup the other sleeping vcpus and return to userspace.
1324          */
1325         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
1326                 if (CPU_ISSET(i, &vm->suspended_cpus)) {
1327                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1328                 }
1329         }
1330
1331         *retu = true;
1332         return (0);
1333 }
1334
1335 int
1336 vm_suspend(struct vm *vm, enum vm_suspend_how how)
1337 {
1338         int i;
1339
1340         if (how <= VM_SUSPEND_NONE || how >= VM_SUSPEND_LAST)
1341                 return (EINVAL);
1342
1343         if (atomic_cmpset_int(&vm->suspend, 0, how) == 0) {
1344                 VM_CTR2(vm, "virtual machine already suspended %d/%d",
1345                     vm->suspend, how);
1346                 return (EALREADY);
1347         }
1348
1349         VM_CTR1(vm, "virtual machine successfully suspended %d", how);
1350
1351         /*
1352          * Notify all active vcpus that they are now suspended.
1353          */
1354         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
1355                 if (CPU_ISSET(i, &vm->active_cpus))
1356                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1357         }
1358
1359         return (0);
1360 }
1361
1362 void
1363 vm_exit_suspended(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1364 {
1365         struct vm_exit *vmexit;
1366
1367         KASSERT(vm->suspend > VM_SUSPEND_NONE && vm->suspend < VM_SUSPEND_LAST,
1368             ("vm_exit_suspended: invalid suspend type %d", vm->suspend));
1369
1370         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1371         vmexit->rip = rip;
1372         vmexit->inst_length = 0;
1373         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_SUSPENDED;
1374         vmexit->u.suspended.how = vm->suspend;
1375 }
1376
1377 void
1378 vm_exit_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1379 {
1380         struct vm_exit *vmexit;
1381
1382         KASSERT(vm->rendezvous_func != NULL, ("rendezvous not in progress"));
1383
1384         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1385         vmexit->rip = rip;
1386         vmexit->inst_length = 0;
1387         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_RENDEZVOUS;
1388         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_RENDEZVOUS, 1);
1389 }
1390
1391 void
1392 vm_exit_astpending(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1393 {
1394         struct vm_exit *vmexit;
1395
1396         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1397         vmexit->rip = rip;
1398         vmexit->inst_length = 0;
1399         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_BOGUS;
1400         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_ASTPENDING, 1);
1401 }
1402
1403 int
1404 vm_run(struct vm *vm, struct vm_run *vmrun)
1405 {
1406         int error, vcpuid;
1407         struct vcpu *vcpu;
1408         struct pcb *pcb;
1409         uint64_t tscval, rip;
1410         struct vm_exit *vme;
1411         bool retu, intr_disabled;
1412         pmap_t pmap;
1413         void *rptr, *sptr;
1414
1415         vcpuid = vmrun->cpuid;
1416
1417         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1418                 return (EINVAL);
1419
1420         if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
1421                 return (EINVAL);
1422
1423         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->suspended_cpus))
1424                 return (EINVAL);
1425
1426         rptr = &vm->rendezvous_func;
1427         sptr = &vm->suspend;
1428         pmap = vmspace_pmap(vm->vmspace);
1429         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1430         vme = &vcpu->exitinfo;
1431         rip = vmrun->rip;
1432 restart:
1433         critical_enter();
1434
1435         KASSERT(!CPU_ISSET(curcpu, &pmap->pm_active),
1436             ("vm_run: absurd pm_active"));
1437
1438         tscval = rdtsc();
1439
1440         pcb = PCPU_GET(curpcb);
1441         set_pcb_flags(pcb, PCB_FULL_IRET);
1442
1443         restore_guest_msrs(vm, vcpuid); 
1444         restore_guest_fpustate(vcpu);
1445
1446         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_RUNNING);
1447         error = VMRUN(vm->cookie, vcpuid, rip, pmap, rptr, sptr);
1448         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1449
1450         save_guest_fpustate(vcpu);
1451         restore_host_msrs(vm, vcpuid);
1452
1453         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_TOTAL_RUNTIME, rdtsc() - tscval);
1454
1455         critical_exit();
1456
1457         if (error == 0) {
1458                 retu = false;
1459                 switch (vme->exitcode) {
1460                 case VM_EXITCODE_SUSPENDED:
1461                         error = vm_handle_suspend(vm, vcpuid, &retu);
1462                         break;
1463                 case VM_EXITCODE_IOAPIC_EOI:
1464                         vioapic_process_eoi(vm, vcpuid,
1465                             vme->u.ioapic_eoi.vector);
1466                         break;
1467                 case VM_EXITCODE_RENDEZVOUS:
1468                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1469                         error = 0;
1470                         break;
1471                 case VM_EXITCODE_HLT:
1472                         intr_disabled = ((vme->u.hlt.rflags & PSL_I) == 0);
1473                         error = vm_handle_hlt(vm, vcpuid, intr_disabled, &retu);
1474                         break;
1475                 case VM_EXITCODE_PAGING:
1476                         error = vm_handle_paging(vm, vcpuid, &retu);
1477                         break;
1478                 case VM_EXITCODE_INST_EMUL:
1479                         error = vm_handle_inst_emul(vm, vcpuid, &retu);
1480                         break;
1481                 case VM_EXITCODE_INOUT:
1482                 case VM_EXITCODE_INOUT_STR:
1483                         error = vm_handle_inout(vm, vcpuid, vme, &retu);
1484                         break;
1485                 default:
1486                         retu = true;    /* handled in userland */
1487                         break;
1488                 }
1489         }
1490
1491         if (error == 0 && retu == false) {
1492                 rip = vme->rip + vme->inst_length;
1493                 goto restart;
1494         }
1495
1496         /* copy the exit information */
1497         bcopy(vme, &vmrun->vm_exit, sizeof(struct vm_exit));
1498         return (error);
1499 }
1500
1501 int
1502 vm_exit_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info)
1503 {
1504         struct vcpu *vcpu;
1505         int type, vector;
1506
1507         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1508                 return (EINVAL);
1509
1510         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1511
1512         if (info & VM_INTINFO_VALID) {
1513                 type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1514                 vector = info & 0xff;
1515                 if (type == VM_INTINFO_NMI && vector != IDT_NMI)
1516                         return (EINVAL);
1517                 if (type == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector >= 32)
1518                         return (EINVAL);
1519                 if (info & VM_INTINFO_RSVD)
1520                         return (EINVAL);
1521         } else {
1522                 info = 0;
1523         }
1524         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx)", __func__, info);
1525         vcpu->exitintinfo = info;
1526         return (0);
1527 }
1528
1529 enum exc_class {
1530         EXC_BENIGN,
1531         EXC_CONTRIBUTORY,
1532         EXC_PAGEFAULT
1533 };
1534
1535 #define IDT_VE  20      /* Virtualization Exception (Intel specific) */
1536
1537 static enum exc_class
1538 exception_class(uint64_t info)
1539 {
1540         int type, vector;
1541
1542         KASSERT(info & VM_INTINFO_VALID, ("intinfo must be valid: %#lx", info));
1543         type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1544         vector = info & 0xff;
1545
1546         /* Table 6-4, "Interrupt and Exception Classes", Intel SDM, Vol 3 */
1547         switch (type) {
1548         case VM_INTINFO_HWINTR:
1549         case VM_INTINFO_SWINTR:
1550         case VM_INTINFO_NMI:
1551                 return (EXC_BENIGN);
1552         default:
1553                 /*
1554                  * Hardware exception.
1555                  *
1556                  * SVM and VT-x use identical type values to represent NMI,
1557                  * hardware interrupt and software interrupt.
1558                  *
1559                  * SVM uses type '3' for all exceptions. VT-x uses type '3'
1560                  * for exceptions except #BP and #OF. #BP and #OF use a type
1561                  * value of '5' or '6'. Therefore we don't check for explicit
1562                  * values of 'type' to classify 'intinfo' into a hardware
1563                  * exception.
1564                  */
1565                 break;
1566         }
1567
1568         switch (vector) {
1569         case IDT_PF:
1570         case IDT_VE:
1571                 return (EXC_PAGEFAULT);
1572         case IDT_DE:
1573         case IDT_TS:
1574         case IDT_NP:
1575         case IDT_SS:
1576         case IDT_GP:
1577                 return (EXC_CONTRIBUTORY);
1578         default:
1579                 return (EXC_BENIGN);
1580         }
1581 }
1582
1583 static int
1584 nested_fault(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info1, uint64_t info2,
1585     uint64_t *retinfo)
1586 {
1587         enum exc_class exc1, exc2;
1588         int type1, vector1;
1589
1590         KASSERT(info1 & VM_INTINFO_VALID, ("info1 %#lx is not valid", info1));
1591         KASSERT(info2 & VM_INTINFO_VALID, ("info2 %#lx is not valid", info2));
1592
1593         /*
1594          * If an exception occurs while attempting to call the double-fault
1595          * handler the processor enters shutdown mode (aka triple fault).
1596          */
1597         type1 = info1 & VM_INTINFO_TYPE;
1598         vector1 = info1 & 0xff;
1599         if (type1 == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector1 == IDT_DF) {
1600                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "triple fault: info1(%#lx), info2(%#lx)",
1601                     info1, info2);
1602                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_TRIPLEFAULT);
1603                 *retinfo = 0;
1604                 return (0);
1605         }
1606
1607         /*
1608          * Table 6-5 "Conditions for Generating a Double Fault", Intel SDM, Vol3
1609          */
1610         exc1 = exception_class(info1);
1611         exc2 = exception_class(info2);
1612         if ((exc1 == EXC_CONTRIBUTORY && exc2 == EXC_CONTRIBUTORY) ||
1613             (exc1 == EXC_PAGEFAULT && exc2 != EXC_BENIGN)) {
1614                 /* Convert nested fault into a double fault. */
1615                 *retinfo = IDT_DF;
1616                 *retinfo |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1617                 *retinfo |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1618         } else {
1619                 /* Handle exceptions serially */
1620                 *retinfo = info2;
1621         }
1622         return (1);
1623 }
1624
1625 static uint64_t
1626 vcpu_exception_intinfo(struct vcpu *vcpu)
1627 {
1628         uint64_t info = 0;
1629
1630         if (vcpu->exception_pending) {
1631                 info = vcpu->exception.vector & 0xff;
1632                 info |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1633                 if (vcpu->exception.error_code_valid) {
1634                         info |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1635                         info |= (uint64_t)vcpu->exception.error_code << 32;
1636                 }
1637         }
1638         return (info);
1639 }
1640
1641 int
1642 vm_entry_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *retinfo)
1643 {
1644         struct vcpu *vcpu;
1645         uint64_t info1, info2;
1646         int valid;
1647
1648         KASSERT(vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU, ("invalid vcpu %d", vcpuid));
1649
1650         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1651
1652         info1 = vcpu->exitintinfo;
1653         vcpu->exitintinfo = 0;
1654
1655         info2 = 0;
1656         if (vcpu->exception_pending) {
1657                 info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1658                 vcpu->exception_pending = 0;
1659                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Exception %d delivered: %#lx",
1660                     vcpu->exception.vector, info2);
1661         }
1662
1663         if ((info1 & VM_INTINFO_VALID) && (info2 & VM_INTINFO_VALID)) {
1664                 valid = nested_fault(vm, vcpuid, info1, info2, retinfo);
1665         } else if (info1 & VM_INTINFO_VALID) {
1666                 *retinfo = info1;
1667                 valid = 1;
1668         } else if (info2 & VM_INTINFO_VALID) {
1669                 *retinfo = info2;
1670                 valid = 1;
1671         } else {
1672                 valid = 0;
1673         }
1674
1675         if (valid) {
1676                 VCPU_CTR4(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx), info2(%#lx), "
1677                     "retinfo(%#lx)", __func__, info1, info2, *retinfo);
1678         }
1679
1680         return (valid);
1681 }
1682
1683 int
1684 vm_get_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *info1, uint64_t *info2)
1685 {
1686         struct vcpu *vcpu;
1687
1688         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1689                 return (EINVAL);
1690
1691         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1692         *info1 = vcpu->exitintinfo;
1693         *info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1694         return (0);
1695 }
1696
1697 int
1698 vm_inject_exception(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_exception *exception)
1699 {
1700         struct vcpu *vcpu;
1701
1702         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1703                 return (EINVAL);
1704
1705         if (exception->vector < 0 || exception->vector >= 32)
1706                 return (EINVAL);
1707
1708         /*
1709          * A double fault exception should never be injected directly into
1710          * the guest. It is a derived exception that results from specific
1711          * combinations of nested faults.
1712          */
1713         if (exception->vector == IDT_DF)
1714                 return (EINVAL);
1715
1716         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1717
1718         if (vcpu->exception_pending) {
1719                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Unable to inject exception %d due to "
1720                     "pending exception %d", exception->vector,
1721                     vcpu->exception.vector);
1722                 return (EBUSY);
1723         }
1724
1725         vcpu->exception_pending = 1;
1726         vcpu->exception = *exception;
1727         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Exception %d pending", exception->vector);
1728         return (0);
1729 }
1730
1731 void
1732 vm_inject_fault(void *vmarg, int vcpuid, int vector, int errcode_valid,
1733     int errcode)
1734 {
1735         struct vm_exception exception;
1736         struct vm_exit *vmexit;
1737         struct vm *vm;
1738         int error;
1739
1740         vm = vmarg;
1741
1742         exception.vector = vector;
1743         exception.error_code = errcode;
1744         exception.error_code_valid = errcode_valid;
1745         error = vm_inject_exception(vm, vcpuid, &exception);
1746         KASSERT(error == 0, ("vm_inject_exception error %d", error));
1747
1748         /*
1749          * A fault-like exception allows the instruction to be restarted
1750          * after the exception handler returns.
1751          *
1752          * By setting the inst_length to 0 we ensure that the instruction
1753          * pointer remains at the faulting instruction.
1754          */
1755         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1756         vmexit->inst_length = 0;
1757 }
1758
1759 void
1760 vm_inject_pf(void *vmarg, int vcpuid, int error_code, uint64_t cr2)
1761 {
1762         struct vm *vm;
1763         int error;
1764
1765         vm = vmarg;
1766         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Injecting page fault: error_code %#x, cr2 %#lx",
1767             error_code, cr2);
1768
1769         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_CR2, cr2);
1770         KASSERT(error == 0, ("vm_set_register(cr2) error %d", error));
1771
1772         vm_inject_fault(vm, vcpuid, IDT_PF, 1, error_code);
1773 }
1774
1775 static VMM_STAT(VCPU_NMI_COUNT, "number of NMIs delivered to vcpu");
1776
1777 int
1778 vm_inject_nmi(struct vm *vm, int vcpuid)
1779 {
1780         struct vcpu *vcpu;
1781
1782         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1783                 return (EINVAL);
1784
1785         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1786
1787         vcpu->nmi_pending = 1;
1788         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
1789         return (0);
1790 }
1791
1792 int
1793 vm_nmi_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
1794 {
1795         struct vcpu *vcpu;
1796
1797         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1798                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1799
1800         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1801
1802         return (vcpu->nmi_pending);
1803 }
1804
1805 void
1806 vm_nmi_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
1807 {
1808         struct vcpu *vcpu;
1809
1810         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1811                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1812
1813         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1814
1815         if (vcpu->nmi_pending == 0)
1816                 panic("vm_nmi_clear: inconsistent nmi_pending state");
1817
1818         vcpu->nmi_pending = 0;
1819         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_NMI_COUNT, 1);
1820 }
1821
1822 static VMM_STAT(VCPU_EXTINT_COUNT, "number of ExtINTs delivered to vcpu");
1823
1824 int
1825 vm_inject_extint(struct vm *vm, int vcpuid)
1826 {
1827         struct vcpu *vcpu;
1828
1829         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1830                 return (EINVAL);
1831
1832         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1833
1834         vcpu->extint_pending = 1;
1835         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
1836         return (0);
1837 }
1838
1839 int
1840 vm_extint_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
1841 {
1842         struct vcpu *vcpu;
1843
1844         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1845                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1846
1847         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1848
1849         return (vcpu->extint_pending);
1850 }
1851
1852 void
1853 vm_extint_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
1854 {
1855         struct vcpu *vcpu;
1856
1857         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1858                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1859
1860         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1861
1862         if (vcpu->extint_pending == 0)
1863                 panic("vm_extint_clear: inconsistent extint_pending state");
1864
1865         vcpu->extint_pending = 0;
1866         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_EXTINT_COUNT, 1);
1867 }
1868
1869 int
1870 vm_get_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int *retval)
1871 {
1872         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
1873                 return (EINVAL);
1874
1875         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
1876                 return (EINVAL);
1877
1878         return (VMGETCAP(vm->cookie, vcpu, type, retval));
1879 }
1880
1881 int
1882 vm_set_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int val)
1883 {
1884         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
1885                 return (EINVAL);
1886
1887         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
1888                 return (EINVAL);
1889
1890         return (VMSETCAP(vm->cookie, vcpu, type, val));
1891 }
1892
1893 uint64_t *
1894 vm_guest_msrs(struct vm *vm, int cpu)
1895 {
1896         return (vm->vcpu[cpu].guest_msrs);
1897 }
1898
1899 struct vlapic *
1900 vm_lapic(struct vm *vm, int cpu)
1901 {
1902         return (vm->vcpu[cpu].vlapic);
1903 }
1904
1905 struct vioapic *
1906 vm_ioapic(struct vm *vm)
1907 {
1908
1909         return (vm->vioapic);
1910 }
1911
1912 struct vhpet *
1913 vm_hpet(struct vm *vm)
1914 {
1915
1916         return (vm->vhpet);
1917 }
1918
1919 boolean_t
1920 vmm_is_pptdev(int bus, int slot, int func)
1921 {
1922         int found, i, n;
1923         int b, s, f;
1924         char *val, *cp, *cp2;
1925
1926         /*
1927          * XXX
1928          * The length of an environment variable is limited to 128 bytes which
1929          * puts an upper limit on the number of passthru devices that may be
1930          * specified using a single environment variable.
1931          *
1932          * Work around this by scanning multiple environment variable
1933          * names instead of a single one - yuck!
1934          */
1935         const char *names[] = { "pptdevs", "pptdevs2", "pptdevs3", NULL };
1936
1937         /* set pptdevs="1/2/3 4/5/6 7/8/9 10/11/12" */
1938         found = 0;
1939         for (i = 0; names[i] != NULL && !found; i++) {
1940                 cp = val = getenv(names[i]);
1941                 while (cp != NULL && *cp != '\0') {
1942                         if ((cp2 = strchr(cp, ' ')) != NULL)
1943                                 *cp2 = '\0';
1944
1945                         n = sscanf(cp, "%d/%d/%d", &b, &s, &f);
1946                         if (n == 3 && bus == b && slot == s && func == f) {
1947                                 found = 1;
1948                                 break;
1949                         }
1950                 
1951                         if (cp2 != NULL)
1952                                 *cp2++ = ' ';
1953
1954                         cp = cp2;
1955                 }
1956                 freeenv(val);
1957         }
1958         return (found);
1959 }
1960
1961 void *
1962 vm_iommu_domain(struct vm *vm)
1963 {
1964
1965         return (vm->iommu);
1966 }
1967
1968 int
1969 vcpu_set_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate,
1970     bool from_idle)
1971 {
1972         int error;
1973         struct vcpu *vcpu;
1974
1975         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1976                 panic("vm_set_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1977
1978         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1979
1980         vcpu_lock(vcpu);
1981         error = vcpu_set_state_locked(vcpu, newstate, from_idle);
1982         vcpu_unlock(vcpu);
1983
1984         return (error);
1985 }
1986
1987 enum vcpu_state
1988 vcpu_get_state(struct vm *vm, int vcpuid, int *hostcpu)
1989 {
1990         struct vcpu *vcpu;
1991         enum vcpu_state state;
1992
1993         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1994                 panic("vm_get_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1995
1996         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1997
1998         vcpu_lock(vcpu);
1999         state = vcpu->state;
2000         if (hostcpu != NULL)
2001                 *hostcpu = vcpu->hostcpu;
2002         vcpu_unlock(vcpu);
2003
2004         return (state);
2005 }
2006
2007 int
2008 vm_activate_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
2009 {
2010
2011         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2012                 return (EINVAL);
2013
2014         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
2015                 return (EBUSY);
2016
2017         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "activated");
2018         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->active_cpus);
2019         return (0);
2020 }
2021
2022 cpuset_t
2023 vm_active_cpus(struct vm *vm)
2024 {
2025
2026         return (vm->active_cpus);
2027 }
2028
2029 cpuset_t
2030 vm_suspended_cpus(struct vm *vm)
2031 {
2032
2033         return (vm->suspended_cpus);
2034 }
2035
2036 void *
2037 vcpu_stats(struct vm *vm, int vcpuid)
2038 {
2039
2040         return (vm->vcpu[vcpuid].stats);
2041 }
2042
2043 int
2044 vm_get_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state *state)
2045 {
2046         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2047                 return (EINVAL);
2048
2049         *state = vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state;
2050
2051         return (0);
2052 }
2053
2054 int
2055 vm_set_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state state)
2056 {
2057         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2058                 return (EINVAL);
2059
2060         if (state >= X2APIC_STATE_LAST)
2061                 return (EINVAL);
2062
2063         vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state = state;
2064
2065         vlapic_set_x2apic_state(vm, vcpuid, state);
2066
2067         return (0);
2068 }
2069
2070 /*
2071  * This function is called to ensure that a vcpu "sees" a pending event
2072  * as soon as possible:
2073  * - If the vcpu thread is sleeping then it is woken up.
2074  * - If the vcpu is running on a different host_cpu then an IPI will be directed
2075  *   to the host_cpu to cause the vcpu to trap into the hypervisor.
2076  */
2077 void
2078 vcpu_notify_event(struct vm *vm, int vcpuid, bool lapic_intr)
2079 {
2080         int hostcpu;
2081         struct vcpu *vcpu;
2082
2083         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2084
2085         vcpu_lock(vcpu);
2086         hostcpu = vcpu->hostcpu;
2087         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
2088                 KASSERT(hostcpu != NOCPU, ("vcpu running on invalid hostcpu"));
2089                 if (hostcpu != curcpu) {
2090                         if (lapic_intr) {
2091                                 vlapic_post_intr(vcpu->vlapic, hostcpu,
2092                                     vmm_ipinum);
2093                         } else {
2094                                 ipi_cpu(hostcpu, vmm_ipinum);
2095                         }
2096                 } else {
2097                         /*
2098                          * If the 'vcpu' is running on 'curcpu' then it must
2099                          * be sending a notification to itself (e.g. SELF_IPI).
2100                          * The pending event will be picked up when the vcpu
2101                          * transitions back to guest context.
2102                          */
2103                 }
2104         } else {
2105                 KASSERT(hostcpu == NOCPU, ("vcpu state %d not consistent "
2106                     "with hostcpu %d", vcpu->state, hostcpu));
2107                 if (vcpu->state == VCPU_SLEEPING)
2108                         wakeup_one(vcpu);
2109         }
2110         vcpu_unlock(vcpu);
2111 }
2112
2113 struct vmspace *
2114 vm_get_vmspace(struct vm *vm)
2115 {
2116
2117         return (vm->vmspace);
2118 }
2119
2120 int
2121 vm_apicid2vcpuid(struct vm *vm, int apicid)
2122 {
2123         /*
2124          * XXX apic id is assumed to be numerically identical to vcpu id
2125          */
2126         return (apicid);
2127 }
2128
2129 void
2130 vm_smp_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, cpuset_t dest,
2131     vm_rendezvous_func_t func, void *arg)
2132 {
2133         int i;
2134
2135         /*
2136          * Enforce that this function is called without any locks
2137          */
2138         WITNESS_WARN(WARN_PANIC, NULL, "vm_smp_rendezvous");
2139         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU),
2140             ("vm_smp_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
2141
2142 restart:
2143         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
2144         if (vm->rendezvous_func != NULL) {
2145                 /*
2146                  * If a rendezvous is already in progress then we need to
2147                  * call the rendezvous handler in case this 'vcpuid' is one
2148                  * of the targets of the rendezvous.
2149                  */
2150                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous already in progress");
2151                 mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2152                 vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2153                 goto restart;
2154         }
2155         KASSERT(vm->rendezvous_func == NULL, ("vm_smp_rendezvous: previous "
2156             "rendezvous is still in progress"));
2157
2158         RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Initiating rendezvous");
2159         vm->rendezvous_req_cpus = dest;
2160         CPU_ZERO(&vm->rendezvous_done_cpus);
2161         vm->rendezvous_arg = arg;
2162         vm_set_rendezvous_func(vm, func);
2163         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2164
2165         /*
2166          * Wake up any sleeping vcpus and trigger a VM-exit in any running
2167          * vcpus so they handle the rendezvous as soon as possible.
2168          */
2169         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
2170                 if (CPU_ISSET(i, &dest))
2171                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
2172         }
2173
2174         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2175 }
2176
2177 struct vatpic *
2178 vm_atpic(struct vm *vm)
2179 {
2180         return (vm->vatpic);
2181 }
2182
2183 struct vatpit *
2184 vm_atpit(struct vm *vm)
2185 {
2186         return (vm->vatpit);
2187 }
2188
2189 enum vm_reg_name
2190 vm_segment_name(int seg)
2191 {
2192         static enum vm_reg_name seg_names[] = {
2193                 VM_REG_GUEST_ES,
2194                 VM_REG_GUEST_CS,
2195                 VM_REG_GUEST_SS,
2196                 VM_REG_GUEST_DS,
2197                 VM_REG_GUEST_FS,
2198                 VM_REG_GUEST_GS
2199         };
2200
2201         KASSERT(seg >= 0 && seg < nitems(seg_names),
2202             ("%s: invalid segment encoding %d", __func__, seg));
2203         return (seg_names[seg]);
2204 }
2205
2206 void
2207 vm_copy_teardown(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_copyinfo *copyinfo,
2208     int num_copyinfo)
2209 {
2210         int idx;
2211
2212         for (idx = 0; idx < num_copyinfo; idx++) {
2213                 if (copyinfo[idx].cookie != NULL)
2214                         vm_gpa_release(copyinfo[idx].cookie);
2215         }
2216         bzero(copyinfo, num_copyinfo * sizeof(struct vm_copyinfo));
2217 }
2218
2219 int
2220 vm_copy_setup(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_guest_paging *paging,
2221     uint64_t gla, size_t len, int prot, struct vm_copyinfo *copyinfo,
2222     int num_copyinfo)
2223 {
2224         int error, idx, nused;
2225         size_t n, off, remaining;
2226         void *hva, *cookie;
2227         uint64_t gpa;
2228
2229         bzero(copyinfo, sizeof(struct vm_copyinfo) * num_copyinfo);
2230
2231         nused = 0;
2232         remaining = len;
2233         while (remaining > 0) {
2234                 KASSERT(nused < num_copyinfo, ("insufficient vm_copyinfo"));
2235                 error = vmm_gla2gpa(vm, vcpuid, paging, gla, prot, &gpa);
2236                 if (error)
2237                         return (error);
2238                 off = gpa & PAGE_MASK;
2239                 n = min(remaining, PAGE_SIZE - off);
2240                 copyinfo[nused].gpa = gpa;
2241                 copyinfo[nused].len = n;
2242                 remaining -= n;
2243                 gla += n;
2244                 nused++;
2245         }
2246
2247         for (idx = 0; idx < nused; idx++) {
2248                 hva = vm_gpa_hold(vm, copyinfo[idx].gpa, copyinfo[idx].len,
2249                     prot, &cookie);
2250                 if (hva == NULL)
2251                         break;
2252                 copyinfo[idx].hva = hva;
2253                 copyinfo[idx].cookie = cookie;
2254         }
2255
2256         if (idx != nused) {
2257                 vm_copy_teardown(vm, vcpuid, copyinfo, num_copyinfo);
2258                 return (-1);
2259         } else {
2260                 return (0);
2261         }
2262 }
2263
2264 void
2265 vm_copyin(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_copyinfo *copyinfo, void *kaddr,
2266     size_t len)
2267 {
2268         char *dst;
2269         int idx;
2270         
2271         dst = kaddr;
2272         idx = 0;
2273         while (len > 0) {
2274                 bcopy(copyinfo[idx].hva, dst, copyinfo[idx].len);
2275                 len -= copyinfo[idx].len;
2276                 dst += copyinfo[idx].len;
2277                 idx++;
2278         }
2279 }
2280
2281 void
2282 vm_copyout(struct vm *vm, int vcpuid, const void *kaddr,
2283     struct vm_copyinfo *copyinfo, size_t len)
2284 {
2285         const char *src;
2286         int idx;
2287
2288         src = kaddr;
2289         idx = 0;
2290         while (len > 0) {
2291                 bcopy(src, copyinfo[idx].hva, copyinfo[idx].len);
2292                 len -= copyinfo[idx].len;
2293                 src += copyinfo[idx].len;
2294                 idx++;
2295         }
2296 }
2297
2298 /*
2299  * Return the amount of in-use and wired memory for the VM. Since
2300  * these are global stats, only return the values with for vCPU 0
2301  */
2302 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_RESIDENT);
2303 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_WIRED);
2304
2305 static void
2306 vm_get_rescnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2307 {
2308
2309         if (vcpu == 0) {
2310                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_RESIDENT,
2311                     PAGE_SIZE * vmspace_resident_count(vm->vmspace));
2312         }       
2313 }
2314
2315 static void
2316 vm_get_wiredcnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2317 {
2318
2319         if (vcpu == 0) {
2320                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_WIRED,
2321                     PAGE_SIZE * pmap_wired_count(vmspace_pmap(vm->vmspace)));
2322         }       
2323 }
2324
2325 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_RESIDENT, "Resident memory", vm_get_rescnt);
2326 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_WIRED, "Wired memory", vm_get_wiredcnt);