sys/amd64/vmm/vmm.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2011 NetApp, Inc.
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  *
  16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY NETAPP, INC ``AS IS'' AND
  17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL NETAPP, INC OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  26  * SUCH DAMAGE.
  27  *
  28  * $FreeBSD$
  29  */
  30
  31 #include <sys/cdefs.h>
  32 __FBSDID("$FreeBSD$");
  33
  34 #include <sys/param.h>
  35 #include <sys/systm.h>
  36 #include <sys/kernel.h>
  37 #include <sys/module.h>
  38 #include <sys/sysctl.h>
  39 #include <sys/malloc.h>
  40 #include <sys/pcpu.h>
  41 #include <sys/lock.h>
  42 #include <sys/mutex.h>
  43 #include <sys/proc.h>
  44 #include <sys/rwlock.h>
  45 #include <sys/sched.h>
  46 #include <sys/smp.h>
  47 #include <sys/systm.h>
  48
  49 #include <vm/vm.h>
  50 #include <vm/vm_object.h>
  51 #include <vm/vm_page.h>
  52 #include <vm/pmap.h>
  53 #include <vm/vm_map.h>
  54 #include <vm/vm_extern.h>
  55 #include <vm/vm_param.h>
  56
  57 #include <machine/cpu.h>
  58 #include <machine/pcb.h>
  59 #include <machine/smp.h>
  60 #include <machine/md_var.h>
  61 #include <x86/psl.h>
  62 #include <x86/apicreg.h>
  63
  64 #include <machine/vmm.h>
  65 #include <machine/vmm_dev.h>
  66 #include <machine/vmm_instruction_emul.h>
  67
  68 #include "vmm_ioport.h"
  69 #include "vmm_ktr.h"
  70 #include "vmm_host.h"
  71 #include "vmm_mem.h"
  72 #include "vmm_util.h"
  73 #include "vatpic.h"
  74 #include "vatpit.h"
  75 #include "vhpet.h"
  76 #include "vioapic.h"
  77 #include "vlapic.h"
  78 #include "vpmtmr.h"
  79 #include "vrtc.h"
  80 #include "vmm_stat.h"
  81 #include "vmm_lapic.h"
  82
  83 #include "io/ppt.h"
  84 #include "io/iommu.h"
  85
  86 struct vlapic;
  87
  88 /*
  89  * Initialization:
  90  * (a) allocated when vcpu is created
  91  * (i) initialized when vcpu is created and when it is reinitialized
  92  * (o) initialized the first time the vcpu is created
  93  * (x) initialized before use
  94  */
  95 struct vcpu {
  96         struct mtx      mtx;            /* (o) protects 'state' and 'hostcpu' */
  97         enum vcpu_state state;          /* (o) vcpu state */
  98         int             hostcpu;        /* (o) vcpu's host cpu */
  99         int             reqidle;        /* (i) request vcpu to idle */
 100         struct vlapic   *vlapic;        /* (i) APIC device model */
 101         enum x2apic_state x2apic_state; /* (i) APIC mode */
 102         uint64_t        exitintinfo;    /* (i) events pending at VM exit */
 103         int             nmi_pending;    /* (i) NMI pending */
 104         int             extint_pending; /* (i) INTR pending */
 105         int     exception_pending;      /* (i) exception pending */
 106         int     exc_vector;             /* (x) exception collateral */
 107         int     exc_errcode_valid;
 108         uint32_t exc_errcode;
 109         struct savefpu  *guestfpu;      /* (a,i) guest fpu state */
 110         uint64_t        guest_xcr0;     /* (i) guest %xcr0 register */
 111         void            *stats;         /* (a,i) statistics */
 112         struct vm_exit  exitinfo;       /* (x) exit reason and collateral */
 113         uint64_t        nextrip;        /* (x) next instruction to execute */
 114 };
 115
 116 #define vcpu_lock_initialized(v) mtx_initialized(&((v)->mtx))
 117 #define vcpu_lock_init(v)       mtx_init(&((v)->mtx), "vcpu lock", 0, MTX_SPIN)
 118 #define vcpu_lock(v)            mtx_lock_spin(&((v)->mtx))
 119 #define vcpu_unlock(v)          mtx_unlock_spin(&((v)->mtx))
 120 #define vcpu_assert_locked(v)   mtx_assert(&((v)->mtx), MA_OWNED)
 121
 122 struct mem_seg {
 123         size_t  len;
 124         bool    sysmem;
 125         struct vm_object *object;
 126 };
 127 #define VM_MAX_MEMSEGS  3
 128
 129 struct mem_map {
 130         vm_paddr_t      gpa;
 131         size_t          len;
 132         vm_ooffset_t    segoff;
 133         int             segid;
 134         int             prot;
 135         int             flags;
 136 };
 137 #define VM_MAX_MEMMAPS  4
 138
 139 /*
 140  * Initialization:
 141  * (o) initialized the first time the VM is created
 142  * (i) initialized when VM is created and when it is reinitialized
 143  * (x) initialized before use
 144  */
 145 struct vm {
 146         void            *cookie;                /* (i) cpu-specific data */
 147         void            *iommu;                 /* (x) iommu-specific data */
 148         struct vhpet    *vhpet;                 /* (i) virtual HPET */
 149         struct vioapic  *vioapic;               /* (i) virtual ioapic */
 150         struct vatpic   *vatpic;                /* (i) virtual atpic */
 151         struct vatpit   *vatpit;                /* (i) virtual atpit */
 152         struct vpmtmr   *vpmtmr;                /* (i) virtual ACPI PM timer */
 153         struct vrtc     *vrtc;                  /* (o) virtual RTC */
 154         volatile cpuset_t active_cpus;          /* (i) active vcpus */
 155         volatile cpuset_t debug_cpus;           /* (i) vcpus stopped for debug */
 156         int             suspend;                /* (i) stop VM execution */
 157         volatile cpuset_t suspended_cpus;       /* (i) suspended vcpus */
 158         volatile cpuset_t halted_cpus;          /* (x) cpus in a hard halt */
 159         cpuset_t        rendezvous_req_cpus;    /* (x) rendezvous requested */
 160         cpuset_t        rendezvous_done_cpus;   /* (x) rendezvous finished */
 161         void            *rendezvous_arg;        /* (x) rendezvous func/arg */
 162         vm_rendezvous_func_t rendezvous_func;
 163         struct mtx      rendezvous_mtx;         /* (o) rendezvous lock */
 164         struct mem_map  mem_maps[VM_MAX_MEMMAPS]; /* (i) guest address space */
 165         struct mem_seg  mem_segs[VM_MAX_MEMSEGS]; /* (o) guest memory regions */
 166         struct vmspace  *vmspace;               /* (o) guest's address space */
 167         char            name[VM_MAX_NAMELEN];   /* (o) virtual machine name */
 168         struct vcpu     vcpu[VM_MAXCPU];        /* (i) guest vcpus */
 169         /* The following describe the vm cpu topology */
 170         uint16_t        sockets;                /* (o) num of sockets */
 171         uint16_t        cores;                  /* (o) num of cores/socket */
 172         uint16_t        threads;                /* (o) num of threads/core */
 173         uint16_t        maxcpus;                /* (o) max pluggable cpus */
 174 };
 175
 176 static int vmm_initialized;
 177
 178 static struct vmm_ops *ops;
 179 #define VMM_INIT(num)   (ops != NULL ? (*ops->init)(num) : 0)
 180 #define VMM_CLEANUP()   (ops != NULL ? (*ops->cleanup)() : 0)
 181 #define VMM_RESUME()    (ops != NULL ? (*ops->resume)() : 0)
 182
 183 #define VMINIT(vm, pmap) (ops != NULL ? (*ops->vminit)(vm, pmap): NULL)
 184 #define VMRUN(vmi, vcpu, rip, pmap, evinfo) \
 185         (ops != NULL ? (*ops->vmrun)(vmi, vcpu, rip, pmap, evinfo) : ENXIO)
 186 #define VMCLEANUP(vmi)  (ops != NULL ? (*ops->vmcleanup)(vmi) : NULL)
 187 #define VMSPACE_ALLOC(min, max) \
 188         (ops != NULL ? (*ops->vmspace_alloc)(min, max) : NULL)
 189 #define VMSPACE_FREE(vmspace) \
 190         (ops != NULL ? (*ops->vmspace_free)(vmspace) : ENXIO)
 191 #define VMGETREG(vmi, vcpu, num, retval)                \
 192         (ops != NULL ? (*ops->vmgetreg)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
 193 #define VMSETREG(vmi, vcpu, num, val)           \
 194         (ops != NULL ? (*ops->vmsetreg)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
 195 #define VMGETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
 196         (ops != NULL ? (*ops->vmgetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
 197 #define VMSETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
 198         (ops != NULL ? (*ops->vmsetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
 199 #define VMGETCAP(vmi, vcpu, num, retval)        \
 200         (ops != NULL ? (*ops->vmgetcap)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
 201 #define VMSETCAP(vmi, vcpu, num, val)           \
 202         (ops != NULL ? (*ops->vmsetcap)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
 203 #define VLAPIC_INIT(vmi, vcpu)                  \
 204         (ops != NULL ? (*ops->vlapic_init)(vmi, vcpu) : NULL)
 205 #define VLAPIC_CLEANUP(vmi, vlapic)             \
 206         (ops != NULL ? (*ops->vlapic_cleanup)(vmi, vlapic) : NULL)
 207
 208 #define fpu_start_emulating()   load_cr0(rcr0() | CR0_TS)
 209 #define fpu_stop_emulating()    clts()
 210
 211 SDT_PROVIDER_DEFINE(vmm);
 212
 213 static MALLOC_DEFINE(M_VM, "vm", "vm");
 214
 215 /* statistics */
 216 static VMM_STAT(VCPU_TOTAL_RUNTIME, "vcpu total runtime");
 217
 218 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, vmm, CTLFLAG_RW, NULL, NULL);
 219
 220 /*
 221  * Halt the guest if all vcpus are executing a HLT instruction with
 222  * interrupts disabled.
 223  */
 224 static int halt_detection_enabled = 1;
 225 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, halt_detection, CTLFLAG_RDTUN,
 226     &halt_detection_enabled, 0,
 227     "Halt VM if all vcpus execute HLT with interrupts disabled");
 228
 229 static int vmm_ipinum;
 230 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, ipinum, CTLFLAG_RD, &vmm_ipinum, 0,
 231     "IPI vector used for vcpu notifications");
 232
 233 static int trace_guest_exceptions;
 234 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, trace_guest_exceptions, CTLFLAG_RDTUN,
 235     &trace_guest_exceptions, 0,
 236     "Trap into hypervisor on all guest exceptions and reflect them back");
 237
 238 static void vm_free_memmap(struct vm *vm, int ident);
 239 static bool sysmem_mapping(struct vm *vm, struct mem_map *mm);
 240 static void vcpu_notify_event_locked(struct vcpu *vcpu, bool lapic_intr);
 241
 242 #ifdef KTR
 243 static const char *
 244 vcpu_state2str(enum vcpu_state state)
 245 {
 246
 247         switch (state) {
 248         case VCPU_IDLE:
 249                 return ("idle");
 250         case VCPU_FROZEN:
 251                 return ("frozen");
 252         case VCPU_RUNNING:
 253                 return ("running");
 254         case VCPU_SLEEPING:
 255                 return ("sleeping");
 256         default:
 257                 return ("unknown");
 258         }
 259 }
 260 #endif
 261
 262 static void
 263 vcpu_cleanup(struct vm *vm, int i, bool destroy)
 264 {
 265         struct vcpu *vcpu = &vm->vcpu[i];
 266
 267         VLAPIC_CLEANUP(vm->cookie, vcpu->vlapic);
 268         if (destroy) {
 269                 vmm_stat_free(vcpu->stats);
 270                 fpu_save_area_free(vcpu->guestfpu);
 271         }
 272 }
 273
 274 static void
 275 vcpu_init(struct vm *vm, int vcpu_id, bool create)
 276 {
 277         struct vcpu *vcpu;
 278
 279         KASSERT(vcpu_id >= 0 && vcpu_id < vm->maxcpus,
 280             ("vcpu_init: invalid vcpu %d", vcpu_id));
 281
 282         vcpu = &vm->vcpu[vcpu_id];
 283
 284         if (create) {
 285                 KASSERT(!vcpu_lock_initialized(vcpu), ("vcpu %d already "
 286                     "initialized", vcpu_id));
 287                 vcpu_lock_init(vcpu);
 288                 vcpu->state = VCPU_IDLE;
 289                 vcpu->hostcpu = NOCPU;
 290                 vcpu->guestfpu = fpu_save_area_alloc();
 291                 vcpu->stats = vmm_stat_alloc();
 292         }
 293
 294         vcpu->vlapic = VLAPIC_INIT(vm->cookie, vcpu_id);
 295         vm_set_x2apic_state(vm, vcpu_id, X2APIC_DISABLED);
 296         vcpu->reqidle = 0;
 297         vcpu->exitintinfo = 0;
 298         vcpu->nmi_pending = 0;
 299         vcpu->extint_pending = 0;
 300         vcpu->exception_pending = 0;
 301         vcpu->guest_xcr0 = XFEATURE_ENABLED_X87;
 302         fpu_save_area_reset(vcpu->guestfpu);
 303         vmm_stat_init(vcpu->stats);
 304 }
 305
 306 int
 307 vcpu_trace_exceptions(struct vm *vm, int vcpuid)
 308 {
 309
 310         return (trace_guest_exceptions);
 311 }
 312
 313 struct vm_exit *
 314 vm_exitinfo(struct vm *vm, int cpuid)
 315 {
 316         struct vcpu *vcpu;
 317
 318         if (cpuid < 0 || cpuid >= vm->maxcpus)
 319                 panic("vm_exitinfo: invalid cpuid %d", cpuid);
 320
 321         vcpu = &vm->vcpu[cpuid];
 322
 323         return (&vcpu->exitinfo);
 324 }
 325
 326 static void
 327 vmm_resume(void)
 328 {
 329         VMM_RESUME();
 330 }
 331
 332 static int
 333 vmm_init(void)
 334 {
 335         int error;
 336
 337         vmm_host_state_init();
 338
 339         vmm_ipinum = lapic_ipi_alloc(pti ? &IDTVEC(justreturn1_pti) :
 340             &IDTVEC(justreturn));
 341         if (vmm_ipinum < 0)
 342                 vmm_ipinum = IPI_AST;
 343
 344         error = vmm_mem_init();
 345         if (error)
 346                 return (error);
 347
 348         if (vmm_is_intel())
 349                 ops = &vmm_ops_intel;
 350         else if (vmm_is_amd())
 351                 ops = &vmm_ops_amd;
 352         else
 353                 return (ENXIO);
 354
 355         vmm_resume_p = vmm_resume;
 356
 357         return (VMM_INIT(vmm_ipinum));
 358 }
 359
 360 static int
 361 vmm_handler(module_t mod, int what, void *arg)
 362 {
 363         int error;
 364
 365         switch (what) {
 366         case MOD_LOAD:
 367                 vmmdev_init();
 368                 error = vmm_init();
 369                 if (error == 0)
 370                         vmm_initialized = 1;
 371                 break;
 372         case MOD_UNLOAD:
 373                 error = vmmdev_cleanup();
 374                 if (error == 0) {
 375                         vmm_resume_p = NULL;
 376                         iommu_cleanup();
 377                         if (vmm_ipinum != IPI_AST)
 378                                 lapic_ipi_free(vmm_ipinum);
 379                         error = VMM_CLEANUP();
 380                         /*
 381                          * Something bad happened - prevent new
 382                          * VMs from being created
 383                          */
 384                         if (error)
 385                                 vmm_initialized = 0;
 386                 }
 387                 break;
 388         default:
 389                 error = 0;
 390                 break;
 391         }
 392         return (error);
 393 }
 394
 395 static moduledata_t vmm_kmod = {
 396         "vmm",
 397         vmm_handler,
 398         NULL
 399 };
 400
 401 /*
 402  * vmm initialization has the following dependencies:
 403  *
 404  * - VT-x initialization requires smp_rendezvous() and therefore must happen
 405  *   after SMP is fully functional (after SI_SUB_SMP).
 406  */
 407 DECLARE_MODULE(vmm, vmm_kmod, SI_SUB_SMP + 1, SI_ORDER_ANY);
 408 MODULE_VERSION(vmm, 1);
 409
 410 static void
 411 vm_init(struct vm *vm, bool create)
 412 {
 413         int i;
 414
 415         vm->cookie = VMINIT(vm, vmspace_pmap(vm->vmspace));
 416         vm->iommu = NULL;
 417         vm->vioapic = vioapic_init(vm);
 418         vm->vhpet = vhpet_init(vm);
 419         vm->vatpic = vatpic_init(vm);
 420         vm->vatpit = vatpit_init(vm);
 421         vm->vpmtmr = vpmtmr_init(vm);
 422         if (create)
 423                 vm->vrtc = vrtc_init(vm);
 424
 425         CPU_ZERO(&vm->active_cpus);
 426         CPU_ZERO(&vm->debug_cpus);
 427
 428         vm->suspend = 0;
 429         CPU_ZERO(&vm->suspended_cpus);
 430
 431         for (i = 0; i < vm->maxcpus; i++)
 432                 vcpu_init(vm, i, create);
 433 }
 434
 435 /*
 436  * The default CPU topology is a single thread per package.
 437  */
 438 u_int cores_per_package = 1;
 439 u_int threads_per_core = 1;
 440
 441 int
 442 vm_create(const char *name, struct vm **retvm)
 443 {
 444         struct vm *vm;
 445         struct vmspace *vmspace;
 446
 447         /*
 448          * If vmm.ko could not be successfully initialized then don't attempt
 449          * to create the virtual machine.
 450          */
 451         if (!vmm_initialized)
 452                 return (ENXIO);
 453
 454         if (name == NULL || strlen(name) >= VM_MAX_NAMELEN)
 455                 return (EINVAL);
 456
 457         vmspace = VMSPACE_ALLOC(0, VM_MAXUSER_ADDRESS);
 458         if (vmspace == NULL)
 459                 return (ENOMEM);
 460
 461         vm = malloc(sizeof(struct vm), M_VM, M_WAITOK | M_ZERO);
 462         strcpy(vm->name, name);
 463         vm->vmspace = vmspace;
 464         mtx_init(&vm->rendezvous_mtx, "vm rendezvous lock", 0, MTX_DEF);
 465
 466         vm->sockets = 1;
 467         vm->cores = cores_per_package;  /* XXX backwards compatibility */
 468         vm->threads = threads_per_core; /* XXX backwards compatibility */
 469         vm->maxcpus = VM_MAXCPU;        /* XXX temp to keep code working */
 470
 471         vm_init(vm, true);
 472
 473         *retvm = vm;
 474         return (0);
 475 }
 476
 477 void
 478 vm_get_topology(struct vm *vm, uint16_t *sockets, uint16_t *cores,
 479     uint16_t *threads, uint16_t *maxcpus)
 480 {
 481         *sockets = vm->sockets;
 482         *cores = vm->cores;
 483         *threads = vm->threads;
 484         *maxcpus = vm->maxcpus;
 485 }
 486
 487 uint16_t
 488 vm_get_maxcpus(struct vm *vm)
 489 {
 490         return (vm->maxcpus);
 491 }
 492
 493 int
 494 vm_set_topology(struct vm *vm, uint16_t sockets, uint16_t cores,
 495     uint16_t threads, uint16_t maxcpus)
 496 {
 497         if (maxcpus != 0)
 498                 return (EINVAL);        /* XXX remove when supported */
 499         if ((sockets * cores * threads) > vm->maxcpus)
 500                 return (EINVAL);
 501         /* XXX need to check sockets * cores * threads == vCPU, how? */
 502         vm->sockets = sockets;
 503         vm->cores = cores;
 504         vm->threads = threads;
 505         vm->maxcpus = VM_MAXCPU;        /* XXX temp to keep code working */
 506         return(0);
 507 }
 508
 509 static void
 510 vm_cleanup(struct vm *vm, bool destroy)
 511 {
 512         struct mem_map *mm;
 513         int i;
 514
 515         ppt_unassign_all(vm);
 516
 517         if (vm->iommu != NULL)
 518                 iommu_destroy_domain(vm->iommu);
 519
 520         if (destroy)
 521                 vrtc_cleanup(vm->vrtc);
 522         else
 523                 vrtc_reset(vm->vrtc);
 524         vpmtmr_cleanup(vm->vpmtmr);
 525         vatpit_cleanup(vm->vatpit);
 526         vhpet_cleanup(vm->vhpet);
 527         vatpic_cleanup(vm->vatpic);
 528         vioapic_cleanup(vm->vioapic);
 529
 530         for (i = 0; i < vm->maxcpus; i++)
 531                 vcpu_cleanup(vm, i, destroy);
 532
 533         VMCLEANUP(vm->cookie);
 534
 535         /*
 536          * System memory is removed from the guest address space only when
 537          * the VM is destroyed. This is because the mapping remains the same
 538          * across VM reset.
 539          *
 540          * Device memory can be relocated by the guest (e.g. using PCI BARs)
 541          * so those mappings are removed on a VM reset.
 542          */
 543         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 544                 mm = &vm->mem_maps[i];
 545                 if (destroy || !sysmem_mapping(vm, mm))
 546                         vm_free_memmap(vm, i);
 547         }
 548
 549         if (destroy) {
 550                 for (i = 0; i < VM_MAX_MEMSEGS; i++)
 551                         vm_free_memseg(vm, i);
 552
 553                 VMSPACE_FREE(vm->vmspace);
 554                 vm->vmspace = NULL;
 555         }
 556 }
 557
 558 void
 559 vm_destroy(struct vm *vm)
 560 {
 561         vm_cleanup(vm, true);
 562         free(vm, M_VM);
 563 }
 564
 565 int
 566 vm_reinit(struct vm *vm)
 567 {
 568         int error;
 569
 570         /*
 571          * A virtual machine can be reset only if all vcpus are suspended.
 572          */
 573         if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
 574                 vm_cleanup(vm, false);
 575                 vm_init(vm, false);
 576                 error = 0;
 577         } else {
 578                 error = EBUSY;
 579         }
 580
 581         return (error);
 582 }
 583
 584 const char *
 585 vm_name(struct vm *vm)
 586 {
 587         return (vm->name);
 588 }
 589
 590 int
 591 vm_map_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len, vm_paddr_t hpa)
 592 {
 593         vm_object_t obj;
 594
 595         if ((obj = vmm_mmio_alloc(vm->vmspace, gpa, len, hpa)) == NULL)
 596                 return (ENOMEM);
 597         else
 598                 return (0);
 599 }
 600
 601 int
 602 vm_unmap_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
 603 {
 604
 605         vmm_mmio_free(vm->vmspace, gpa, len);
 606         return (0);
 607 }
 608
 609 /*
 610  * Return 'true' if 'gpa' is allocated in the guest address space.
 611  *
 612  * This function is called in the context of a running vcpu which acts as
 613  * an implicit lock on 'vm->mem_maps[]'.
 614  */
 615 bool
 616 vm_mem_allocated(struct vm *vm, int vcpuid, vm_paddr_t gpa)
 617 {
 618         struct mem_map *mm;
 619         int i;
 620
 621 #ifdef INVARIANTS
 622         int hostcpu, state;
 623         state = vcpu_get_state(vm, vcpuid, &hostcpu);
 624         KASSERT(state == VCPU_RUNNING && hostcpu == curcpu,
 625             ("%s: invalid vcpu state %d/%d", __func__, state, hostcpu));
 626 #endif
 627
 628         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 629                 mm = &vm->mem_maps[i];
 630                 if (mm->len != 0 && gpa >= mm->gpa && gpa < mm->gpa + mm->len)
 631                         return (true);          /* 'gpa' is sysmem or devmem */
 632         }
 633
 634         if (ppt_is_mmio(vm, gpa))
 635                 return (true);                  /* 'gpa' is pci passthru mmio */
 636
 637         return (false);
 638 }
 639
 640 int
 641 vm_alloc_memseg(struct vm *vm, int ident, size_t len, bool sysmem)
 642 {
 643         struct mem_seg *seg;
 644         vm_object_t obj;
 645
 646         if (ident < 0 || ident >= VM_MAX_MEMSEGS)
 647                 return (EINVAL);
 648
 649         if (len == 0 || (len & PAGE_MASK))
 650                 return (EINVAL);
 651
 652         seg = &vm->mem_segs[ident];
 653         if (seg->object != NULL) {
 654                 if (seg->len == len && seg->sysmem == sysmem)
 655                         return (EEXIST);
 656                 else
 657                         return (EINVAL);
 658         }
 659
 660         obj = vm_object_allocate(OBJT_DEFAULT, len >> PAGE_SHIFT);
 661         if (obj == NULL)
 662                 return (ENOMEM);
 663
 664         seg->len = len;
 665         seg->object = obj;
 666         seg->sysmem = sysmem;
 667         return (0);
 668 }
 669
 670 int
 671 vm_get_memseg(struct vm *vm, int ident, size_t *len, bool *sysmem,
 672     vm_object_t *objptr)
 673 {
 674         struct mem_seg *seg;
 675
 676         if (ident < 0 || ident >= VM_MAX_MEMSEGS)
 677                 return (EINVAL);
 678
 679         seg = &vm->mem_segs[ident];
 680         if (len)
 681                 *len = seg->len;
 682         if (sysmem)
 683                 *sysmem = seg->sysmem;
 684         if (objptr)
 685                 *objptr = seg->object;
 686         return (0);
 687 }
 688
 689 void
 690 vm_free_memseg(struct vm *vm, int ident)
 691 {
 692         struct mem_seg *seg;
 693
 694         KASSERT(ident >= 0 && ident < VM_MAX_MEMSEGS,
 695             ("%s: invalid memseg ident %d", __func__, ident));
 696
 697         seg = &vm->mem_segs[ident];
 698         if (seg->object != NULL) {
 699                 vm_object_deallocate(seg->object);
 700                 bzero(seg, sizeof(struct mem_seg));
 701         }
 702 }
 703
 704 int
 705 vm_mmap_memseg(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, int segid, vm_ooffset_t first,
 706     size_t len, int prot, int flags)
 707 {
 708         struct mem_seg *seg;
 709         struct mem_map *m, *map;
 710         vm_ooffset_t last;
 711         int i, error;
 712
 713         if (prot == 0 || (prot & ~(VM_PROT_ALL)) != 0)
 714                 return (EINVAL);
 715
 716         if (flags & ~VM_MEMMAP_F_WIRED)
 717                 return (EINVAL);
 718
 719         if (segid < 0 || segid >= VM_MAX_MEMSEGS)
 720                 return (EINVAL);
 721
 722         seg = &vm->mem_segs[segid];
 723         if (seg->object == NULL)
 724                 return (EINVAL);
 725
 726         last = first + len;
 727         if (first < 0 || first >= last || last > seg->len)
 728                 return (EINVAL);
 729
 730         if ((gpa | first | last) & PAGE_MASK)
 731                 return (EINVAL);
 732
 733         map = NULL;
 734         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 735                 m = &vm->mem_maps[i];
 736                 if (m->len == 0) {
 737                         map = m;
 738                         break;
 739                 }
 740         }
 741
 742         if (map == NULL)
 743                 return (ENOSPC);
 744
 745         error = vm_map_find(&vm->vmspace->vm_map, seg->object, first, &gpa,
 746             len, 0, VMFS_NO_SPACE, prot, prot, 0);
 747         if (error != KERN_SUCCESS)
 748                 return (EFAULT);
 749
 750         vm_object_reference(seg->object);
 751
 752         if (flags & VM_MEMMAP_F_WIRED) {
 753                 error = vm_map_wire(&vm->vmspace->vm_map, gpa, gpa + len,
 754                     VM_MAP_WIRE_USER | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
 755                 if (error != KERN_SUCCESS) {
 756                         vm_map_remove(&vm->vmspace->vm_map, gpa, gpa + len);
 757                         return (error == KERN_RESOURCE_SHORTAGE ? ENOMEM :
 758                             EFAULT);
 759                 }
 760         }
 761
 762         map->gpa = gpa;
 763         map->len = len;
 764         map->segoff = first;
 765         map->segid = segid;
 766         map->prot = prot;
 767         map->flags = flags;
 768         return (0);
 769 }
 770
 771 int
 772 vm_mmap_getnext(struct vm *vm, vm_paddr_t *gpa, int *segid,
 773     vm_ooffset_t *segoff, size_t *len, int *prot, int *flags)
 774 {
 775         struct mem_map *mm, *mmnext;
 776         int i;
 777
 778         mmnext = NULL;
 779         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 780                 mm = &vm->mem_maps[i];
 781                 if (mm->len == 0 || mm->gpa < *gpa)
 782                         continue;
 783                 if (mmnext == NULL || mm->gpa < mmnext->gpa)
 784                         mmnext = mm;
 785         }
 786
 787         if (mmnext != NULL) {
 788                 *gpa = mmnext->gpa;
 789                 if (segid)
 790                         *segid = mmnext->segid;
 791                 if (segoff)
 792                         *segoff = mmnext->segoff;
 793                 if (len)
 794                         *len = mmnext->len;
 795                 if (prot)
 796                         *prot = mmnext->prot;
 797                 if (flags)
 798                         *flags = mmnext->flags;
 799                 return (0);
 800         } else {
 801                 return (ENOENT);
 802         }
 803 }
 804
 805 static void
 806 vm_free_memmap(struct vm *vm, int ident)
 807 {
 808         struct mem_map *mm;
 809         int error;
 810
 811         mm = &vm->mem_maps[ident];
 812         if (mm->len) {
 813                 error = vm_map_remove(&vm->vmspace->vm_map, mm->gpa,
 814                     mm->gpa + mm->len);
 815                 KASSERT(error == KERN_SUCCESS, ("%s: vm_map_remove error %d",
 816                     __func__, error));
 817                 bzero(mm, sizeof(struct mem_map));
 818         }
 819 }
 820
 821 static __inline bool
 822 sysmem_mapping(struct vm *vm, struct mem_map *mm)
 823 {
 824
 825         if (mm->len != 0 && vm->mem_segs[mm->segid].sysmem)
 826                 return (true);
 827         else
 828                 return (false);
 829 }
 830
 831 vm_paddr_t
 832 vmm_sysmem_maxaddr(struct vm *vm)
 833 {
 834         struct mem_map *mm;
 835         vm_paddr_t maxaddr;
 836         int i;
 837
 838         maxaddr = 0;
 839         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 840                 mm = &vm->mem_maps[i];
 841                 if (sysmem_mapping(vm, mm)) {
 842                         if (maxaddr < mm->gpa + mm->len)
 843                                 maxaddr = mm->gpa + mm->len;
 844                 }
 845         }
 846         return (maxaddr);
 847 }
 848
 849 static void
 850 vm_iommu_modify(struct vm *vm, bool map)
 851 {
 852         int i, sz;
 853         vm_paddr_t gpa, hpa;
 854         struct mem_map *mm;
 855         void *vp, *cookie, *host_domain;
 856
 857         sz = PAGE_SIZE;
 858         host_domain = iommu_host_domain();
 859
 860         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 861                 mm = &vm->mem_maps[i];
 862                 if (!sysmem_mapping(vm, mm))
 863                         continue;
 864
 865                 if (map) {
 866                         KASSERT((mm->flags & VM_MEMMAP_F_IOMMU) == 0,
 867                             ("iommu map found invalid memmap %#lx/%#lx/%#x",
 868                             mm->gpa, mm->len, mm->flags));
 869                         if ((mm->flags & VM_MEMMAP_F_WIRED) == 0)
 870                                 continue;
 871                         mm->flags |= VM_MEMMAP_F_IOMMU;
 872                 } else {
 873                         if ((mm->flags & VM_MEMMAP_F_IOMMU) == 0)
 874                                 continue;
 875                         mm->flags &= ~VM_MEMMAP_F_IOMMU;
 876                         KASSERT((mm->flags & VM_MEMMAP_F_WIRED) != 0,
 877                             ("iommu unmap found invalid memmap %#lx/%#lx/%#x",
 878                             mm->gpa, mm->len, mm->flags));
 879                 }
 880
 881                 gpa = mm->gpa;
 882                 while (gpa < mm->gpa + mm->len) {
 883                         vp = vm_gpa_hold(vm, -1, gpa, PAGE_SIZE, VM_PROT_WRITE,
 884                                          &cookie);
 885                         KASSERT(vp != NULL, ("vm(%s) could not map gpa %#lx",
 886                             vm_name(vm), gpa));
 887
 888                         vm_gpa_release(cookie);
 889
 890                         hpa = DMAP_TO_PHYS((uintptr_t)vp);
 891                         if (map) {
 892                                 iommu_create_mapping(vm->iommu, gpa, hpa, sz);
 893                                 iommu_remove_mapping(host_domain, hpa, sz);
 894                         } else {
 895                                 iommu_remove_mapping(vm->iommu, gpa, sz);
 896                                 iommu_create_mapping(host_domain, hpa, hpa, sz);
 897                         }
 898
 899                         gpa += PAGE_SIZE;
 900                 }
 901         }
 902
 903         /*
 904          * Invalidate the cached translations associated with the domain
 905          * from which pages were removed.
 906          */
 907         if (map)
 908                 iommu_invalidate_tlb(host_domain);
 909         else
 910                 iommu_invalidate_tlb(vm->iommu);
 911 }
 912
 913 #define vm_iommu_unmap(vm)      vm_iommu_modify((vm), false)
 914 #define vm_iommu_map(vm)        vm_iommu_modify((vm), true)
 915
 916 int
 917 vm_unassign_pptdev(struct vm *vm, int bus, int slot, int func)
 918 {
 919         int error;
 920
 921         error = ppt_unassign_device(vm, bus, slot, func);
 922         if (error)
 923                 return (error);
 924
 925         if (ppt_assigned_devices(vm) == 0)
 926                 vm_iommu_unmap(vm);
 927
 928         return (0);
 929 }
 930
 931 int
 932 vm_assign_pptdev(struct vm *vm, int bus, int slot, int func)
 933 {
 934         int error;
 935         vm_paddr_t maxaddr;
 936
 937         /* Set up the IOMMU to do the 'gpa' to 'hpa' translation */
 938         if (ppt_assigned_devices(vm) == 0) {
 939                 KASSERT(vm->iommu == NULL,
 940                     ("vm_assign_pptdev: iommu must be NULL"));
 941                 maxaddr = vmm_sysmem_maxaddr(vm);
 942                 vm->iommu = iommu_create_domain(maxaddr);
 943                 if (vm->iommu == NULL)
 944                         return (ENXIO);
 945                 vm_iommu_map(vm);
 946         }
 947
 948         error = ppt_assign_device(vm, bus, slot, func);
 949         return (error);
 950 }
 951
 952 void *
 953 vm_gpa_hold(struct vm *vm, int vcpuid, vm_paddr_t gpa, size_t len, int reqprot,
 954             void **cookie)
 955 {
 956         int i, count, pageoff;
 957         struct mem_map *mm;
 958         vm_page_t m;
 959 #ifdef INVARIANTS
 960         /*
 961          * All vcpus are frozen by ioctls that modify the memory map
 962          * (e.g. VM_MMAP_MEMSEG). Therefore 'vm->memmap[]' stability is
 963          * guaranteed if at least one vcpu is in the VCPU_FROZEN state.
 964          */
 965         int state;
 966         KASSERT(vcpuid >= -1 && vcpuid < vm->maxcpus, ("%s: invalid vcpuid %d",
 967             __func__, vcpuid));
 968         for (i = 0; i < vm->maxcpus; i++) {
 969                 if (vcpuid != -1 && vcpuid != i)
 970                         continue;
 971                 state = vcpu_get_state(vm, i, NULL);
 972                 KASSERT(state == VCPU_FROZEN, ("%s: invalid vcpu state %d",
 973                     __func__, state));
 974         }
 975 #endif
 976         pageoff = gpa & PAGE_MASK;
 977         if (len > PAGE_SIZE - pageoff)
 978                 panic("vm_gpa_hold: invalid gpa/len: 0x%016lx/%lu", gpa, len);
 979
 980         count = 0;
 981         for (i = 0; i < VM_MAX_MEMMAPS; i++) {
 982                 mm = &vm->mem_maps[i];
 983                 if (sysmem_mapping(vm, mm) && gpa >= mm->gpa &&
 984                     gpa < mm->gpa + mm->len) {
 985                         count = vm_fault_quick_hold_pages(&vm->vmspace->vm_map,
 986                             trunc_page(gpa), PAGE_SIZE, reqprot, &m, 1);
 987                         break;
 988                 }
 989         }
 990
 991         if (count == 1) {
 992                 *cookie = m;
 993                 return ((void *)(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) + pageoff));
 994         } else {
 995                 *cookie = NULL;
 996                 return (NULL);
 997         }
 998 }
 999
1000 void
1001 vm_gpa_release(void *cookie)
1002 {
1003         vm_page_t m = cookie;
1004
1005         vm_page_unwire(m, PQ_ACTIVE);
1006 }
1007
1008 int
1009 vm_get_register(struct vm *vm, int vcpu, int reg, uint64_t *retval)
1010 {
1011
1012         if (vcpu < 0 || vcpu >= vm->maxcpus)
1013                 return (EINVAL);
1014
1015         if (reg >= VM_REG_LAST)
1016                 return (EINVAL);
1017
1018         return (VMGETREG(vm->cookie, vcpu, reg, retval));
1019 }
1020
1021 int
1022 vm_set_register(struct vm *vm, int vcpuid, int reg, uint64_t val)
1023 {
1024         struct vcpu *vcpu;
1025         int error;
1026
1027         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
1028                 return (EINVAL);
1029
1030         if (reg >= VM_REG_LAST)
1031                 return (EINVAL);
1032
1033         error = VMSETREG(vm->cookie, vcpuid, reg, val);
1034         if (error || reg != VM_REG_GUEST_RIP)
1035                 return (error);
1036
1037         /* Set 'nextrip' to match the value of %rip */
1038         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Setting nextrip to %#lx", val);
1039         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1040         vcpu->nextrip = val;
1041         return (0);
1042 }
1043
1044 static bool
1045 is_descriptor_table(int reg)
1046 {
1047
1048         switch (reg) {
1049         case VM_REG_GUEST_IDTR:
1050         case VM_REG_GUEST_GDTR:
1051                 return (true);
1052         default:
1053                 return (false);
1054         }
1055 }
1056
1057 static bool
1058 is_segment_register(int reg)
1059 {
1060
1061         switch (reg) {
1062         case VM_REG_GUEST_ES:
1063         case VM_REG_GUEST_CS:
1064         case VM_REG_GUEST_SS:
1065         case VM_REG_GUEST_DS:
1066         case VM_REG_GUEST_FS:
1067         case VM_REG_GUEST_GS:
1068         case VM_REG_GUEST_TR:
1069         case VM_REG_GUEST_LDTR:
1070                 return (true);
1071         default:
1072                 return (false);
1073         }
1074 }
1075
1076 int
1077 vm_get_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
1078                 struct seg_desc *desc)
1079 {
1080
1081         if (vcpu < 0 || vcpu >= vm->maxcpus)
1082                 return (EINVAL);
1083
1084         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
1085                 return (EINVAL);
1086
1087         return (VMGETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
1088 }
1089
1090 int
1091 vm_set_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
1092                 struct seg_desc *desc)
1093 {
1094         if (vcpu < 0 || vcpu >= vm->maxcpus)
1095                 return (EINVAL);
1096
1097         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
1098                 return (EINVAL);
1099
1100         return (VMSETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
1101 }
1102
1103 static void
1104 restore_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
1105 {
1106
1107         /* flush host state to the pcb */
1108         fpuexit(curthread);
1109
1110         /* restore guest FPU state */
1111         fpu_stop_emulating();
1112         fpurestore(vcpu->guestfpu);
1113
1114         /* restore guest XCR0 if XSAVE is enabled in the host */
1115         if (rcr4() & CR4_XSAVE)
1116                 load_xcr(0, vcpu->guest_xcr0);
1117
1118         /*
1119          * The FPU is now "dirty" with the guest's state so turn on emulation
1120          * to trap any access to the FPU by the host.
1121          */
1122         fpu_start_emulating();
1123 }
1124
1125 static void
1126 save_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
1127 {
1128
1129         if ((rcr0() & CR0_TS) == 0)
1130                 panic("fpu emulation not enabled in host!");
1131
1132         /* save guest XCR0 and restore host XCR0 */
1133         if (rcr4() & CR4_XSAVE) {
1134                 vcpu->guest_xcr0 = rxcr(0);
1135                 load_xcr(0, vmm_get_host_xcr0());
1136         }
1137
1138         /* save guest FPU state */
1139         fpu_stop_emulating();
1140         fpusave(vcpu->guestfpu);
1141         fpu_start_emulating();
1142 }
1143
1144 static VMM_STAT(VCPU_IDLE_TICKS, "number of ticks vcpu was idle");
1145
1146 static int
1147 vcpu_set_state_locked(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate,
1148     bool from_idle)
1149 {
1150         struct vcpu *vcpu;
1151         int error;
1152
1153         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1154         vcpu_assert_locked(vcpu);
1155
1156         /*
1157          * State transitions from the vmmdev_ioctl() must always begin from
1158          * the VCPU_IDLE state. This guarantees that there is only a single
1159          * ioctl() operating on a vcpu at any point.
1160          */
1161         if (from_idle) {
1162                 while (vcpu->state != VCPU_IDLE) {
1163                         vcpu->reqidle = 1;
1164                         vcpu_notify_event_locked(vcpu, false);
1165                         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "vcpu state change from %s to "
1166                             "idle requested", vcpu_state2str(vcpu->state));
1167                         msleep_spin(&vcpu->state, &vcpu->mtx, "vmstat", hz);
1168                 }
1169         } else {
1170                 KASSERT(vcpu->state != VCPU_IDLE, ("invalid transition from "
1171                     "vcpu idle state"));
1172         }
1173
1174         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
1175                 KASSERT(vcpu->hostcpu == curcpu, ("curcpu %d and hostcpu %d "
1176                     "mismatch for running vcpu", curcpu, vcpu->hostcpu));
1177         } else {
1178                 KASSERT(vcpu->hostcpu == NOCPU, ("Invalid hostcpu %d for a "
1179                     "vcpu that is not running", vcpu->hostcpu));
1180         }
1181
1182         /*
1183          * The following state transitions are allowed:
1184          * IDLE -> FROZEN -> IDLE
1185          * FROZEN -> RUNNING -> FROZEN
1186          * FROZEN -> SLEEPING -> FROZEN
1187          */
1188         switch (vcpu->state) {
1189         case VCPU_IDLE:
1190         case VCPU_RUNNING:
1191         case VCPU_SLEEPING:
1192                 error = (newstate != VCPU_FROZEN);
1193                 break;
1194         case VCPU_FROZEN:
1195                 error = (newstate == VCPU_FROZEN);
1196                 break;
1197         default:
1198                 error = 1;
1199                 break;
1200         }
1201
1202         if (error)
1203                 return (EBUSY);
1204
1205         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "vcpu state changed from %s to %s",
1206             vcpu_state2str(vcpu->state), vcpu_state2str(newstate));
1207
1208         vcpu->state = newstate;
1209         if (newstate == VCPU_RUNNING)
1210                 vcpu->hostcpu = curcpu;
1211         else
1212                 vcpu->hostcpu = NOCPU;
1213
1214         if (newstate == VCPU_IDLE)
1215                 wakeup(&vcpu->state);
1216
1217         return (0);
1218 }
1219
1220 static void
1221 vcpu_require_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate)
1222 {
1223         int error;
1224
1225         if ((error = vcpu_set_state(vm, vcpuid, newstate, false)) != 0)
1226                 panic("Error %d setting state to %d\n", error, newstate);
1227 }
1228
1229 static void
1230 vcpu_require_state_locked(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate)
1231 {
1232         int error;
1233
1234         if ((error = vcpu_set_state_locked(vm, vcpuid, newstate, false)) != 0)
1235                 panic("Error %d setting state to %d", error, newstate);
1236 }
1237
1238 static void
1239 vm_set_rendezvous_func(struct vm *vm, vm_rendezvous_func_t func)
1240 {
1241
1242         KASSERT(mtx_owned(&vm->rendezvous_mtx), ("rendezvous_mtx not locked"));
1243
1244         /*
1245          * Update 'rendezvous_func' and execute a write memory barrier to
1246          * ensure that it is visible across all host cpus. This is not needed
1247          * for correctness but it does ensure that all the vcpus will notice
1248          * that the rendezvous is requested immediately.
1249          */
1250         vm->rendezvous_func = func;
1251         wmb();
1252 }
1253
1254 #define RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, fmt)                                \
1255         do {                                                            \
1256                 if (vcpuid >= 0)                                        \
1257                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, fmt);                     \
1258                 else                                                    \
1259                         VM_CTR0(vm, fmt);                               \
1260         } while (0)
1261
1262 static void
1263 vm_handle_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid)
1264 {
1265
1266         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < vm->maxcpus),
1267             ("vm_handle_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
1268
1269         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
1270         while (vm->rendezvous_func != NULL) {
1271                 /* 'rendezvous_req_cpus' must be a subset of 'active_cpus' */
1272                 CPU_AND(&vm->rendezvous_req_cpus, &vm->active_cpus);
1273
1274                 if (vcpuid != -1 &&
1275                     CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_req_cpus) &&
1276                     !CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus)) {
1277                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Calling rendezvous func");
1278                         (*vm->rendezvous_func)(vm, vcpuid, vm->rendezvous_arg);
1279                         CPU_SET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus);
1280                 }
1281                 if (CPU_CMP(&vm->rendezvous_req_cpus,
1282                     &vm->rendezvous_done_cpus) == 0) {
1283                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous completed");
1284                         vm_set_rendezvous_func(vm, NULL);
1285                         wakeup(&vm->rendezvous_func);
1286                         break;
1287                 }
1288                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Wait for rendezvous completion");
1289                 mtx_sleep(&vm->rendezvous_func, &vm->rendezvous_mtx, 0,
1290                     "vmrndv", 0);
1291         }
1292         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
1293 }
1294
1295 /*
1296  * Emulate a guest 'hlt' by sleeping until the vcpu is ready to run.
1297  */
1298 static int
1299 vm_handle_hlt(struct vm *vm, int vcpuid, bool intr_disabled, bool *retu)
1300 {
1301         struct vcpu *vcpu;
1302         const char *wmesg;
1303         int t, vcpu_halted, vm_halted;
1304
1305         KASSERT(!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->halted_cpus), ("vcpu already halted"));
1306
1307         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1308         vcpu_halted = 0;
1309         vm_halted = 0;
1310
1311         vcpu_lock(vcpu);
1312         while (1) {
1313                 /*
1314                  * Do a final check for pending NMI or interrupts before
1315                  * really putting this thread to sleep. Also check for
1316                  * software events that would cause this vcpu to wakeup.
1317                  *
1318                  * These interrupts/events could have happened after the
1319                  * vcpu returned from VMRUN() and before it acquired the
1320                  * vcpu lock above.
1321                  */
1322                 if (vm->rendezvous_func != NULL || vm->suspend || vcpu->reqidle)
1323                         break;
1324                 if (vm_nmi_pending(vm, vcpuid))
1325                         break;
1326                 if (!intr_disabled) {
1327                         if (vm_extint_pending(vm, vcpuid) ||
1328                             vlapic_pending_intr(vcpu->vlapic, NULL)) {
1329                                 break;
1330                         }
1331                 }
1332
1333                 /* Don't go to sleep if the vcpu thread needs to yield */
1334                 if (vcpu_should_yield(vm, vcpuid))
1335                         break;
1336
1337                 if (vcpu_debugged(vm, vcpuid))
1338                         break;
1339
1340                 /*
1341                  * Some Linux guests implement "halt" by having all vcpus
1342                  * execute HLT with interrupts disabled. 'halted_cpus' keeps
1343                  * track of the vcpus that have entered this state. When all
1344                  * vcpus enter the halted state the virtual machine is halted.
1345                  */
1346                 if (intr_disabled) {
1347                         wmesg = "vmhalt";
1348                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Halted");
1349                         if (!vcpu_halted && halt_detection_enabled) {
1350                                 vcpu_halted = 1;
1351                                 CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1352                         }
1353                         if (CPU_CMP(&vm->halted_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1354                                 vm_halted = 1;
1355                                 break;
1356                         }
1357                 } else {
1358                         wmesg = "vmidle";
1359                 }
1360
1361                 t = ticks;
1362                 vcpu_require_state_locked(vm, vcpuid, VCPU_SLEEPING);
1363                 /*
1364                  * XXX msleep_spin() cannot be interrupted by signals so
1365                  * wake up periodically to check pending signals.
1366                  */
1367                 msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, wmesg, hz);
1368                 vcpu_require_state_locked(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1369                 vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_IDLE_TICKS, ticks - t);
1370         }
1371
1372         if (vcpu_halted)
1373                 CPU_CLR_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1374
1375         vcpu_unlock(vcpu);
1376
1377         if (vm_halted)
1378                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_HALT);
1379
1380         return (0);
1381 }
1382
1383 static int
1384 vm_handle_paging(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1385 {
1386         int rv, ftype;
1387         struct vm_map *map;
1388         struct vcpu *vcpu;
1389         struct vm_exit *vme;
1390
1391         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1392         vme = &vcpu->exitinfo;
1393
1394         KASSERT(vme->inst_length == 0, ("%s: invalid inst_length %d",
1395             __func__, vme->inst_length));
1396
1397         ftype = vme->u.paging.fault_type;
1398         KASSERT(ftype == VM_PROT_READ ||
1399             ftype == VM_PROT_WRITE || ftype == VM_PROT_EXECUTE,
1400             ("vm_handle_paging: invalid fault_type %d", ftype));
1401
1402         if (ftype == VM_PROT_READ || ftype == VM_PROT_WRITE) {
1403                 rv = pmap_emulate_accessed_dirty(vmspace_pmap(vm->vmspace),
1404                     vme->u.paging.gpa, ftype);
1405                 if (rv == 0) {
1406                         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "%s bit emulation for gpa %#lx",
1407                             ftype == VM_PROT_READ ? "accessed" : "dirty",
1408                             vme->u.paging.gpa);
1409                         goto done;
1410                 }
1411         }
1412
1413         map = &vm->vmspace->vm_map;
1414         rv = vm_fault(map, vme->u.paging.gpa, ftype, VM_FAULT_NORMAL, NULL);
1415
1416         VCPU_CTR3(vm, vcpuid, "vm_handle_paging rv = %d, gpa = %#lx, "
1417             "ftype = %d", rv, vme->u.paging.gpa, ftype);
1418
1419         if (rv != KERN_SUCCESS)
1420                 return (EFAULT);
1421 done:
1422         return (0);
1423 }
1424
1425 static int
1426 vm_handle_inst_emul(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1427 {
1428         struct vie *vie;
1429         struct vcpu *vcpu;
1430         struct vm_exit *vme;
1431         uint64_t gla, gpa, cs_base;
1432         struct vm_guest_paging *paging;
1433         mem_region_read_t mread;
1434         mem_region_write_t mwrite;
1435         enum vm_cpu_mode cpu_mode;
1436         int cs_d, error, fault;
1437
1438         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1439         vme = &vcpu->exitinfo;
1440
1441         KASSERT(vme->inst_length == 0, ("%s: invalid inst_length %d",
1442             __func__, vme->inst_length));
1443
1444         gla = vme->u.inst_emul.gla;
1445         gpa = vme->u.inst_emul.gpa;
1446         cs_base = vme->u.inst_emul.cs_base;
1447         cs_d = vme->u.inst_emul.cs_d;
1448         vie = &vme->u.inst_emul.vie;
1449         paging = &vme->u.inst_emul.paging;
1450         cpu_mode = paging->cpu_mode;
1451
1452         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "inst_emul fault accessing gpa %#lx", gpa);
1453
1454         /* Fetch, decode and emulate the faulting instruction */
1455         if (vie->num_valid == 0) {
1456                 error = vmm_fetch_instruction(vm, vcpuid, paging, vme->rip +
1457                     cs_base, VIE_INST_SIZE, vie, &fault);
1458         } else {
1459                 /*
1460                  * The instruction bytes have already been copied into 'vie'
1461                  */
1462                 error = fault = 0;
1463         }
1464         if (error || fault)
1465                 return (error);
1466
1467         if (vmm_decode_instruction(vm, vcpuid, gla, cpu_mode, cs_d, vie) != 0) {
1468                 VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Error decoding instruction at %#lx",
1469                     vme->rip + cs_base);
1470                 *retu = true;       /* dump instruction bytes in userspace */
1471                 return (0);
1472         }
1473
1474         /*
1475          * Update 'nextrip' based on the length of the emulated instruction.
1476          */
1477         vme->inst_length = vie->num_processed;
1478         vcpu->nextrip += vie->num_processed;
1479         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "nextrip updated to %#lx after instruction "
1480             "decoding", vcpu->nextrip);
1481
1482         /* return to userland unless this is an in-kernel emulated device */
1483         if (gpa >= DEFAULT_APIC_BASE && gpa < DEFAULT_APIC_BASE + PAGE_SIZE) {
1484                 mread = lapic_mmio_read;
1485                 mwrite = lapic_mmio_write;
1486         } else if (gpa >= VIOAPIC_BASE && gpa < VIOAPIC_BASE + VIOAPIC_SIZE) {
1487                 mread = vioapic_mmio_read;
1488                 mwrite = vioapic_mmio_write;
1489         } else if (gpa >= VHPET_BASE && gpa < VHPET_BASE + VHPET_SIZE) {
1490                 mread = vhpet_mmio_read;
1491                 mwrite = vhpet_mmio_write;
1492         } else {
1493                 *retu = true;
1494                 return (0);
1495         }
1496
1497         error = vmm_emulate_instruction(vm, vcpuid, gpa, vie, paging,
1498             mread, mwrite, retu);
1499
1500         return (error);
1501 }
1502
1503 static int
1504 vm_handle_suspend(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1505 {
1506         int i, done;
1507         struct vcpu *vcpu;
1508
1509         done = 0;
1510         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1511
1512         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->suspended_cpus);
1513
1514         /*
1515          * Wait until all 'active_cpus' have suspended themselves.
1516          *
1517          * Since a VM may be suspended at any time including when one or
1518          * more vcpus are doing a rendezvous we need to call the rendezvous
1519          * handler while we are waiting to prevent a deadlock.
1520          */
1521         vcpu_lock(vcpu);
1522         while (1) {
1523                 if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1524                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "All vcpus suspended");
1525                         break;
1526                 }
1527
1528                 if (vm->rendezvous_func == NULL) {
1529                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Sleeping during suspend");
1530                         vcpu_require_state_locked(vm, vcpuid, VCPU_SLEEPING);
1531                         msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, "vmsusp", hz);
1532                         vcpu_require_state_locked(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1533                 } else {
1534                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous during suspend");
1535                         vcpu_unlock(vcpu);
1536                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1537                         vcpu_lock(vcpu);
1538                 }
1539         }
1540         vcpu_unlock(vcpu);
1541
1542         /*
1543          * Wakeup the other sleeping vcpus and return to userspace.
1544          */
1545         for (i = 0; i < vm->maxcpus; i++) {
1546                 if (CPU_ISSET(i, &vm->suspended_cpus)) {
1547                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1548                 }
1549         }
1550
1551         *retu = true;
1552         return (0);
1553 }
1554
1555 static int
1556 vm_handle_reqidle(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1557 {
1558         struct vcpu *vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1559
1560         vcpu_lock(vcpu);
1561         KASSERT(vcpu->reqidle, ("invalid vcpu reqidle %d", vcpu->reqidle));
1562         vcpu->reqidle = 0;
1563         vcpu_unlock(vcpu);
1564         *retu = true;
1565         return (0);
1566 }
1567
1568 int
1569 vm_suspend(struct vm *vm, enum vm_suspend_how how)
1570 {
1571         int i;
1572
1573         if (how <= VM_SUSPEND_NONE || how >= VM_SUSPEND_LAST)
1574                 return (EINVAL);
1575
1576         if (atomic_cmpset_int(&vm->suspend, 0, how) == 0) {
1577                 VM_CTR2(vm, "virtual machine already suspended %d/%d",
1578                     vm->suspend, how);
1579                 return (EALREADY);
1580         }
1581
1582         VM_CTR1(vm, "virtual machine successfully suspended %d", how);
1583
1584         /*
1585          * Notify all active vcpus that they are now suspended.
1586          */
1587         for (i = 0; i < vm->maxcpus; i++) {
1588                 if (CPU_ISSET(i, &vm->active_cpus))
1589                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1590         }
1591
1592         return (0);
1593 }
1594
1595 void
1596 vm_exit_suspended(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1597 {
1598         struct vm_exit *vmexit;
1599
1600         KASSERT(vm->suspend > VM_SUSPEND_NONE && vm->suspend < VM_SUSPEND_LAST,
1601             ("vm_exit_suspended: invalid suspend type %d", vm->suspend));
1602
1603         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1604         vmexit->rip = rip;
1605         vmexit->inst_length = 0;
1606         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_SUSPENDED;
1607         vmexit->u.suspended.how = vm->suspend;
1608 }
1609
1610 void
1611 vm_exit_debug(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1612 {
1613         struct vm_exit *vmexit;
1614
1615         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1616         vmexit->rip = rip;
1617         vmexit->inst_length = 0;
1618         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_DEBUG;
1619 }
1620
1621 void
1622 vm_exit_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1623 {
1624         struct vm_exit *vmexit;
1625
1626         KASSERT(vm->rendezvous_func != NULL, ("rendezvous not in progress"));
1627
1628         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1629         vmexit->rip = rip;
1630         vmexit->inst_length = 0;
1631         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_RENDEZVOUS;
1632         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_RENDEZVOUS, 1);
1633 }
1634
1635 void
1636 vm_exit_reqidle(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1637 {
1638         struct vm_exit *vmexit;
1639
1640         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1641         vmexit->rip = rip;
1642         vmexit->inst_length = 0;
1643         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_REQIDLE;
1644         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_REQIDLE, 1);
1645 }
1646
1647 void
1648 vm_exit_astpending(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1649 {
1650         struct vm_exit *vmexit;
1651
1652         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1653         vmexit->rip = rip;
1654         vmexit->inst_length = 0;
1655         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_BOGUS;
1656         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_ASTPENDING, 1);
1657 }
1658
1659 int
1660 vm_run(struct vm *vm, struct vm_run *vmrun)
1661 {
1662         struct vm_eventinfo evinfo;
1663         int error, vcpuid;
1664         struct vcpu *vcpu;
1665         struct pcb *pcb;
1666         uint64_t tscval;
1667         struct vm_exit *vme;
1668         bool retu, intr_disabled;
1669         pmap_t pmap;
1670
1671         vcpuid = vmrun->cpuid;
1672
1673         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
1674                 return (EINVAL);
1675
1676         if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
1677                 return (EINVAL);
1678
1679         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->suspended_cpus))
1680                 return (EINVAL);
1681
1682         pmap = vmspace_pmap(vm->vmspace);
1683         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1684         vme = &vcpu->exitinfo;
1685         evinfo.rptr = &vm->rendezvous_func;
1686         evinfo.sptr = &vm->suspend;
1687         evinfo.iptr = &vcpu->reqidle;
1688 restart:
1689         critical_enter();
1690
1691         KASSERT(!CPU_ISSET(curcpu, &pmap->pm_active),
1692             ("vm_run: absurd pm_active"));
1693
1694         tscval = rdtsc();
1695
1696         pcb = PCPU_GET(curpcb);
1697         set_pcb_flags(pcb, PCB_FULL_IRET);
1698
1699         restore_guest_fpustate(vcpu);
1700
1701         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_RUNNING);
1702         error = VMRUN(vm->cookie, vcpuid, vcpu->nextrip, pmap, &evinfo);
1703         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1704
1705         save_guest_fpustate(vcpu);
1706
1707         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_TOTAL_RUNTIME, rdtsc() - tscval);
1708
1709         critical_exit();
1710
1711         if (error == 0) {
1712                 retu = false;
1713                 vcpu->nextrip = vme->rip + vme->inst_length;
1714                 switch (vme->exitcode) {
1715                 case VM_EXITCODE_REQIDLE:
1716                         error = vm_handle_reqidle(vm, vcpuid, &retu);
1717                         break;
1718                 case VM_EXITCODE_SUSPENDED:
1719                         error = vm_handle_suspend(vm, vcpuid, &retu);
1720                         break;
1721                 case VM_EXITCODE_IOAPIC_EOI:
1722                         vioapic_process_eoi(vm, vcpuid,
1723                             vme->u.ioapic_eoi.vector);
1724                         break;
1725                 case VM_EXITCODE_RENDEZVOUS:
1726                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1727                         error = 0;
1728                         break;
1729                 case VM_EXITCODE_HLT:
1730                         intr_disabled = ((vme->u.hlt.rflags & PSL_I) == 0);
1731                         error = vm_handle_hlt(vm, vcpuid, intr_disabled, &retu);
1732                         break;
1733                 case VM_EXITCODE_PAGING:
1734                         error = vm_handle_paging(vm, vcpuid, &retu);
1735                         break;
1736                 case VM_EXITCODE_INST_EMUL:
1737                         error = vm_handle_inst_emul(vm, vcpuid, &retu);
1738                         break;
1739                 case VM_EXITCODE_INOUT:
1740                 case VM_EXITCODE_INOUT_STR:
1741                         error = vm_handle_inout(vm, vcpuid, vme, &retu);
1742                         break;
1743                 case VM_EXITCODE_MONITOR:
1744                 case VM_EXITCODE_MWAIT:
1745                 case VM_EXITCODE_VMINSN:
1746                         vm_inject_ud(vm, vcpuid);
1747                         break;
1748                 default:
1749                         retu = true;    /* handled in userland */
1750                         break;
1751                 }
1752         }
1753
1754         if (error == 0 && retu == false)
1755                 goto restart;
1756
1757         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "retu %d/%d", error, vme->exitcode);
1758
1759         /* copy the exit information */
1760         bcopy(vme, &vmrun->vm_exit, sizeof(struct vm_exit));
1761         return (error);
1762 }
1763
1764 int
1765 vm_restart_instruction(void *arg, int vcpuid)
1766 {
1767         struct vm *vm;
1768         struct vcpu *vcpu;
1769         enum vcpu_state state;
1770         uint64_t rip;
1771         int error;
1772
1773         vm = arg;
1774         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
1775                 return (EINVAL);
1776
1777         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1778         state = vcpu_get_state(vm, vcpuid, NULL);
1779         if (state == VCPU_RUNNING) {
1780                 /*
1781                  * When a vcpu is "running" the next instruction is determined
1782                  * by adding 'rip' and 'inst_length' in the vcpu's 'exitinfo'.
1783                  * Thus setting 'inst_length' to zero will cause the current
1784                  * instruction to be restarted.
1785                  */
1786                 vcpu->exitinfo.inst_length = 0;
1787                 VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "restarting instruction at %#lx by "
1788                     "setting inst_length to zero", vcpu->exitinfo.rip);
1789         } else if (state == VCPU_FROZEN) {
1790                 /*
1791                  * When a vcpu is "frozen" it is outside the critical section
1792                  * around VMRUN() and 'nextrip' points to the next instruction.
1793                  * Thus instruction restart is achieved by setting 'nextrip'
1794                  * to the vcpu's %rip.
1795                  */
1796                 error = vm_get_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_RIP, &rip);
1797                 KASSERT(!error, ("%s: error %d getting rip", __func__, error));
1798                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "restarting instruction by updating "
1799                     "nextrip from %#lx to %#lx", vcpu->nextrip, rip);
1800                 vcpu->nextrip = rip;
1801         } else {
1802                 panic("%s: invalid state %d", __func__, state);
1803         }
1804         return (0);
1805 }
1806
1807 int
1808 vm_exit_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info)
1809 {
1810         struct vcpu *vcpu;
1811         int type, vector;
1812
1813         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
1814                 return (EINVAL);
1815
1816         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1817
1818         if (info & VM_INTINFO_VALID) {
1819                 type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1820                 vector = info & 0xff;
1821                 if (type == VM_INTINFO_NMI && vector != IDT_NMI)
1822                         return (EINVAL);
1823                 if (type == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector >= 32)
1824                         return (EINVAL);
1825                 if (info & VM_INTINFO_RSVD)
1826                         return (EINVAL);
1827         } else {
1828                 info = 0;
1829         }
1830         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx)", __func__, info);
1831         vcpu->exitintinfo = info;
1832         return (0);
1833 }
1834
1835 enum exc_class {
1836         EXC_BENIGN,
1837         EXC_CONTRIBUTORY,
1838         EXC_PAGEFAULT
1839 };
1840
1841 #define IDT_VE  20      /* Virtualization Exception (Intel specific) */
1842
1843 static enum exc_class
1844 exception_class(uint64_t info)
1845 {
1846         int type, vector;
1847
1848         KASSERT(info & VM_INTINFO_VALID, ("intinfo must be valid: %#lx", info));
1849         type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1850         vector = info & 0xff;
1851
1852         /* Table 6-4, "Interrupt and Exception Classes", Intel SDM, Vol 3 */
1853         switch (type) {
1854         case VM_INTINFO_HWINTR:
1855         case VM_INTINFO_SWINTR:
1856         case VM_INTINFO_NMI:
1857                 return (EXC_BENIGN);
1858         default:
1859                 /*
1860                  * Hardware exception.
1861                  *
1862                  * SVM and VT-x use identical type values to represent NMI,
1863                  * hardware interrupt and software interrupt.
1864                  *
1865                  * SVM uses type '3' for all exceptions. VT-x uses type '3'
1866                  * for exceptions except #BP and #OF. #BP and #OF use a type
1867                  * value of '5' or '6'. Therefore we don't check for explicit
1868                  * values of 'type' to classify 'intinfo' into a hardware
1869                  * exception.
1870                  */
1871                 break;
1872         }
1873
1874         switch (vector) {
1875         case IDT_PF:
1876         case IDT_VE:
1877                 return (EXC_PAGEFAULT);
1878         case IDT_DE:
1879         case IDT_TS:
1880         case IDT_NP:
1881         case IDT_SS:
1882         case IDT_GP:
1883                 return (EXC_CONTRIBUTORY);
1884         default:
1885                 return (EXC_BENIGN);
1886         }
1887 }
1888
1889 static int
1890 nested_fault(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info1, uint64_t info2,
1891     uint64_t *retinfo)
1892 {
1893         enum exc_class exc1, exc2;
1894         int type1, vector1;
1895
1896         KASSERT(info1 & VM_INTINFO_VALID, ("info1 %#lx is not valid", info1));
1897         KASSERT(info2 & VM_INTINFO_VALID, ("info2 %#lx is not valid", info2));
1898
1899         /*
1900          * If an exception occurs while attempting to call the double-fault
1901          * handler the processor enters shutdown mode (aka triple fault).
1902          */
1903         type1 = info1 & VM_INTINFO_TYPE;
1904         vector1 = info1 & 0xff;
1905         if (type1 == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector1 == IDT_DF) {
1906                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "triple fault: info1(%#lx), info2(%#lx)",
1907                     info1, info2);
1908                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_TRIPLEFAULT);
1909                 *retinfo = 0;
1910                 return (0);
1911         }
1912
1913         /*
1914          * Table 6-5 "Conditions for Generating a Double Fault", Intel SDM, Vol3
1915          */
1916         exc1 = exception_class(info1);
1917         exc2 = exception_class(info2);
1918         if ((exc1 == EXC_CONTRIBUTORY && exc2 == EXC_CONTRIBUTORY) ||
1919             (exc1 == EXC_PAGEFAULT && exc2 != EXC_BENIGN)) {
1920                 /* Convert nested fault into a double fault. */
1921                 *retinfo = IDT_DF;
1922                 *retinfo |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1923                 *retinfo |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1924         } else {
1925                 /* Handle exceptions serially */
1926                 *retinfo = info2;
1927         }
1928         return (1);
1929 }
1930
1931 static uint64_t
1932 vcpu_exception_intinfo(struct vcpu *vcpu)
1933 {
1934         uint64_t info = 0;
1935
1936         if (vcpu->exception_pending) {
1937                 info = vcpu->exc_vector & 0xff;
1938                 info |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1939                 if (vcpu->exc_errcode_valid) {
1940                         info |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1941                         info |= (uint64_t)vcpu->exc_errcode << 32;
1942                 }
1943         }
1944         return (info);
1945 }
1946
1947 int
1948 vm_entry_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *retinfo)
1949 {
1950         struct vcpu *vcpu;
1951         uint64_t info1, info2;
1952         int valid;
1953
1954         KASSERT(vcpuid >= 0 &&
1955             vcpuid < vm->maxcpus, ("invalid vcpu %d", vcpuid));
1956
1957         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1958
1959         info1 = vcpu->exitintinfo;
1960         vcpu->exitintinfo = 0;
1961
1962         info2 = 0;
1963         if (vcpu->exception_pending) {
1964                 info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1965                 vcpu->exception_pending = 0;
1966                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Exception %d delivered: %#lx",
1967                     vcpu->exc_vector, info2);
1968         }
1969
1970         if ((info1 & VM_INTINFO_VALID) && (info2 & VM_INTINFO_VALID)) {
1971                 valid = nested_fault(vm, vcpuid, info1, info2, retinfo);
1972         } else if (info1 & VM_INTINFO_VALID) {
1973                 *retinfo = info1;
1974                 valid = 1;
1975         } else if (info2 & VM_INTINFO_VALID) {
1976                 *retinfo = info2;
1977                 valid = 1;
1978         } else {
1979                 valid = 0;
1980         }
1981
1982         if (valid) {
1983                 VCPU_CTR4(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx), info2(%#lx), "
1984                     "retinfo(%#lx)", __func__, info1, info2, *retinfo);
1985         }
1986
1987         return (valid);
1988 }
1989
1990 int
1991 vm_get_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *info1, uint64_t *info2)
1992 {
1993         struct vcpu *vcpu;
1994
1995         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
1996                 return (EINVAL);
1997
1998         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1999         *info1 = vcpu->exitintinfo;
2000         *info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
2001         return (0);
2002 }
2003
2004 int
2005 vm_inject_exception(struct vm *vm, int vcpuid, int vector, int errcode_valid,
2006     uint32_t errcode, int restart_instruction)
2007 {
2008         struct vcpu *vcpu;
2009         uint64_t regval;
2010         int error;
2011
2012         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2013                 return (EINVAL);
2014
2015         if (vector < 0 || vector >= 32)
2016                 return (EINVAL);
2017
2018         /*
2019          * A double fault exception should never be injected directly into
2020          * the guest. It is a derived exception that results from specific
2021          * combinations of nested faults.
2022          */
2023         if (vector == IDT_DF)
2024                 return (EINVAL);
2025
2026         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2027
2028         if (vcpu->exception_pending) {
2029                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Unable to inject exception %d due to "
2030                     "pending exception %d", vector, vcpu->exc_vector);
2031                 return (EBUSY);
2032         }
2033
2034         if (errcode_valid) {
2035                 /*
2036                  * Exceptions don't deliver an error code in real mode.
2037                  */
2038                 error = vm_get_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_CR0, &regval);
2039                 KASSERT(!error, ("%s: error %d getting CR0", __func__, error));
2040                 if (!(regval & CR0_PE))
2041                         errcode_valid = 0;
2042         }
2043
2044         /*
2045          * From section 26.6.1 "Interruptibility State" in Intel SDM:
2046          *
2047          * Event blocking by "STI" or "MOV SS" is cleared after guest executes
2048          * one instruction or incurs an exception.
2049          */
2050         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_INTR_SHADOW, 0);
2051         KASSERT(error == 0, ("%s: error %d clearing interrupt shadow",
2052             __func__, error));
2053
2054         if (restart_instruction)
2055                 vm_restart_instruction(vm, vcpuid);
2056
2057         vcpu->exception_pending = 1;
2058         vcpu->exc_vector = vector;
2059         vcpu->exc_errcode = errcode;
2060         vcpu->exc_errcode_valid = errcode_valid;
2061         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Exception %d pending", vector);
2062         return (0);
2063 }
2064
2065 void
2066 vm_inject_fault(void *vmarg, int vcpuid, int vector, int errcode_valid,
2067     int errcode)
2068 {
2069         struct vm *vm;
2070         int error, restart_instruction;
2071
2072         vm = vmarg;
2073         restart_instruction = 1;
2074
2075         error = vm_inject_exception(vm, vcpuid, vector, errcode_valid,
2076             errcode, restart_instruction);
2077         KASSERT(error == 0, ("vm_inject_exception error %d", error));
2078 }
2079
2080 void
2081 vm_inject_pf(void *vmarg, int vcpuid, int error_code, uint64_t cr2)
2082 {
2083         struct vm *vm;
2084         int error;
2085
2086         vm = vmarg;
2087         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Injecting page fault: error_code %#x, cr2 %#lx",
2088             error_code, cr2);
2089
2090         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_CR2, cr2);
2091         KASSERT(error == 0, ("vm_set_register(cr2) error %d", error));
2092
2093         vm_inject_fault(vm, vcpuid, IDT_PF, 1, error_code);
2094 }
2095
2096 static VMM_STAT(VCPU_NMI_COUNT, "number of NMIs delivered to vcpu");
2097
2098 int
2099 vm_inject_nmi(struct vm *vm, int vcpuid)
2100 {
2101         struct vcpu *vcpu;
2102
2103         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2104                 return (EINVAL);
2105
2106         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2107
2108         vcpu->nmi_pending = 1;
2109         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
2110         return (0);
2111 }
2112
2113 int
2114 vm_nmi_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
2115 {
2116         struct vcpu *vcpu;
2117
2118         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2119                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2120
2121         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2122
2123         return (vcpu->nmi_pending);
2124 }
2125
2126 void
2127 vm_nmi_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
2128 {
2129         struct vcpu *vcpu;
2130
2131         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2132                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2133
2134         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2135
2136         if (vcpu->nmi_pending == 0)
2137                 panic("vm_nmi_clear: inconsistent nmi_pending state");
2138
2139         vcpu->nmi_pending = 0;
2140         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_NMI_COUNT, 1);
2141 }
2142
2143 static VMM_STAT(VCPU_EXTINT_COUNT, "number of ExtINTs delivered to vcpu");
2144
2145 int
2146 vm_inject_extint(struct vm *vm, int vcpuid)
2147 {
2148         struct vcpu *vcpu;
2149
2150         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2151                 return (EINVAL);
2152
2153         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2154
2155         vcpu->extint_pending = 1;
2156         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
2157         return (0);
2158 }
2159
2160 int
2161 vm_extint_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
2162 {
2163         struct vcpu *vcpu;
2164
2165         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2166                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2167
2168         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2169
2170         return (vcpu->extint_pending);
2171 }
2172
2173 void
2174 vm_extint_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
2175 {
2176         struct vcpu *vcpu;
2177
2178         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2179                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2180
2181         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2182
2183         if (vcpu->extint_pending == 0)
2184                 panic("vm_extint_clear: inconsistent extint_pending state");
2185
2186         vcpu->extint_pending = 0;
2187         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_EXTINT_COUNT, 1);
2188 }
2189
2190 int
2191 vm_get_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int *retval)
2192 {
2193         if (vcpu < 0 || vcpu >= vm->maxcpus)
2194                 return (EINVAL);
2195
2196         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
2197                 return (EINVAL);
2198
2199         return (VMGETCAP(vm->cookie, vcpu, type, retval));
2200 }
2201
2202 int
2203 vm_set_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int val)
2204 {
2205         if (vcpu < 0 || vcpu >= vm->maxcpus)
2206                 return (EINVAL);
2207
2208         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
2209                 return (EINVAL);
2210
2211         return (VMSETCAP(vm->cookie, vcpu, type, val));
2212 }
2213
2214 struct vlapic *
2215 vm_lapic(struct vm *vm, int cpu)
2216 {
2217         return (vm->vcpu[cpu].vlapic);
2218 }
2219
2220 struct vioapic *
2221 vm_ioapic(struct vm *vm)
2222 {
2223
2224         return (vm->vioapic);
2225 }
2226
2227 struct vhpet *
2228 vm_hpet(struct vm *vm)
2229 {
2230
2231         return (vm->vhpet);
2232 }
2233
2234 bool
2235 vmm_is_pptdev(int bus, int slot, int func)
2236 {
2237         int b, f, i, n, s;
2238         char *val, *cp, *cp2;
2239         bool found;
2240
2241         /*
2242          * XXX
2243          * The length of an environment variable is limited to 128 bytes which
2244          * puts an upper limit on the number of passthru devices that may be
2245          * specified using a single environment variable.
2246          *
2247          * Work around this by scanning multiple environment variable
2248          * names instead of a single one - yuck!
2249          */
2250         const char *names[] = { "pptdevs", "pptdevs2", "pptdevs3", NULL };
2251
2252         /* set pptdevs="1/2/3 4/5/6 7/8/9 10/11/12" */
2253         found = false;
2254         for (i = 0; names[i] != NULL && !found; i++) {
2255                 cp = val = kern_getenv(names[i]);
2256                 while (cp != NULL && *cp != '\0') {
2257                         if ((cp2 = strchr(cp, ' ')) != NULL)
2258                                 *cp2 = '\0';
2259
2260                         n = sscanf(cp, "%d/%d/%d", &b, &s, &f);
2261                         if (n == 3 && bus == b && slot == s && func == f) {
2262                                 found = true;
2263                                 break;
2264                         }
2265
2266                         if (cp2 != NULL)
2267                                 *cp2++ = ' ';
2268
2269                         cp = cp2;
2270                 }
2271                 freeenv(val);
2272         }
2273         return (found);
2274 }
2275
2276 void *
2277 vm_iommu_domain(struct vm *vm)
2278 {
2279
2280         return (vm->iommu);
2281 }
2282
2283 int
2284 vcpu_set_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate,
2285     bool from_idle)
2286 {
2287         int error;
2288         struct vcpu *vcpu;
2289
2290         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2291                 panic("vm_set_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2292
2293         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2294
2295         vcpu_lock(vcpu);
2296         error = vcpu_set_state_locked(vm, vcpuid, newstate, from_idle);
2297         vcpu_unlock(vcpu);
2298
2299         return (error);
2300 }
2301
2302 enum vcpu_state
2303 vcpu_get_state(struct vm *vm, int vcpuid, int *hostcpu)
2304 {
2305         struct vcpu *vcpu;
2306         enum vcpu_state state;
2307
2308         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2309                 panic("vm_get_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2310
2311         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2312
2313         vcpu_lock(vcpu);
2314         state = vcpu->state;
2315         if (hostcpu != NULL)
2316                 *hostcpu = vcpu->hostcpu;
2317         vcpu_unlock(vcpu);
2318
2319         return (state);
2320 }
2321
2322 int
2323 vm_activate_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
2324 {
2325
2326         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2327                 return (EINVAL);
2328
2329         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
2330                 return (EBUSY);
2331
2332         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "activated");
2333         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->active_cpus);
2334         return (0);
2335 }
2336
2337 int
2338 vm_suspend_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
2339 {
2340         int i;
2341
2342         if (vcpuid < -1 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2343                 return (EINVAL);
2344
2345         if (vcpuid == -1) {
2346                 vm->debug_cpus = vm->active_cpus;
2347                 for (i = 0; i < vm->maxcpus; i++) {
2348                         if (CPU_ISSET(i, &vm->active_cpus))
2349                                 vcpu_notify_event(vm, i, false);
2350                 }
2351         } else {
2352                 if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
2353                         return (EINVAL);
2354
2355                 CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->debug_cpus);
2356                 vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
2357         }
2358         return (0);
2359 }
2360
2361 int
2362 vm_resume_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
2363 {
2364
2365         if (vcpuid < -1 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2366                 return (EINVAL);
2367
2368         if (vcpuid == -1) {
2369                 CPU_ZERO(&vm->debug_cpus);
2370         } else {
2371                 if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->debug_cpus))
2372                         return (EINVAL);
2373
2374                 CPU_CLR_ATOMIC(vcpuid, &vm->debug_cpus);
2375         }
2376         return (0);
2377 }
2378
2379 int
2380 vcpu_debugged(struct vm *vm, int vcpuid)
2381 {
2382
2383         return (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->debug_cpus));
2384 }
2385
2386 cpuset_t
2387 vm_active_cpus(struct vm *vm)
2388 {
2389
2390         return (vm->active_cpus);
2391 }
2392
2393 cpuset_t
2394 vm_debug_cpus(struct vm *vm)
2395 {
2396
2397         return (vm->debug_cpus);
2398 }
2399
2400 cpuset_t
2401 vm_suspended_cpus(struct vm *vm)
2402 {
2403
2404         return (vm->suspended_cpus);
2405 }
2406
2407 void *
2408 vcpu_stats(struct vm *vm, int vcpuid)
2409 {
2410
2411         return (vm->vcpu[vcpuid].stats);
2412 }
2413
2414 int
2415 vm_get_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state *state)
2416 {
2417         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2418                 return (EINVAL);
2419
2420         *state = vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state;
2421
2422         return (0);
2423 }
2424
2425 int
2426 vm_set_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state state)
2427 {
2428         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2429                 return (EINVAL);
2430
2431         if (state >= X2APIC_STATE_LAST)
2432                 return (EINVAL);
2433
2434         vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state = state;
2435
2436         vlapic_set_x2apic_state(vm, vcpuid, state);
2437
2438         return (0);
2439 }
2440
2441 /*
2442  * This function is called to ensure that a vcpu "sees" a pending event
2443  * as soon as possible:
2444  * - If the vcpu thread is sleeping then it is woken up.
2445  * - If the vcpu is running on a different host_cpu then an IPI will be directed
2446  *   to the host_cpu to cause the vcpu to trap into the hypervisor.
2447  */
2448 static void
2449 vcpu_notify_event_locked(struct vcpu *vcpu, bool lapic_intr)
2450 {
2451         int hostcpu;
2452
2453         hostcpu = vcpu->hostcpu;
2454         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
2455                 KASSERT(hostcpu != NOCPU, ("vcpu running on invalid hostcpu"));
2456                 if (hostcpu != curcpu) {
2457                         if (lapic_intr) {
2458                                 vlapic_post_intr(vcpu->vlapic, hostcpu,
2459                                     vmm_ipinum);
2460                         } else {
2461                                 ipi_cpu(hostcpu, vmm_ipinum);
2462                         }
2463                 } else {
2464                         /*
2465                          * If the 'vcpu' is running on 'curcpu' then it must
2466                          * be sending a notification to itself (e.g. SELF_IPI).
2467                          * The pending event will be picked up when the vcpu
2468                          * transitions back to guest context.
2469                          */
2470                 }
2471         } else {
2472                 KASSERT(hostcpu == NOCPU, ("vcpu state %d not consistent "
2473                     "with hostcpu %d", vcpu->state, hostcpu));
2474                 if (vcpu->state == VCPU_SLEEPING)
2475                         wakeup_one(vcpu);
2476         }
2477 }
2478
2479 void
2480 vcpu_notify_event(struct vm *vm, int vcpuid, bool lapic_intr)
2481 {
2482         struct vcpu *vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2483
2484         vcpu_lock(vcpu);
2485         vcpu_notify_event_locked(vcpu, lapic_intr);
2486         vcpu_unlock(vcpu);
2487 }
2488
2489 struct vmspace *
2490 vm_get_vmspace(struct vm *vm)
2491 {
2492
2493         return (vm->vmspace);
2494 }
2495
2496 int
2497 vm_apicid2vcpuid(struct vm *vm, int apicid)
2498 {
2499         /*
2500          * XXX apic id is assumed to be numerically identical to vcpu id
2501          */
2502         return (apicid);
2503 }
2504
2505 void
2506 vm_smp_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, cpuset_t dest,
2507     vm_rendezvous_func_t func, void *arg)
2508 {
2509         int i;
2510
2511         /*
2512          * Enforce that this function is called without any locks
2513          */
2514         WITNESS_WARN(WARN_PANIC, NULL, "vm_smp_rendezvous");
2515         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < vm->maxcpus),
2516             ("vm_smp_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
2517
2518 restart:
2519         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
2520         if (vm->rendezvous_func != NULL) {
2521                 /*
2522                  * If a rendezvous is already in progress then we need to
2523                  * call the rendezvous handler in case this 'vcpuid' is one
2524                  * of the targets of the rendezvous.
2525                  */
2526                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous already in progress");
2527                 mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2528                 vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2529                 goto restart;
2530         }
2531         KASSERT(vm->rendezvous_func == NULL, ("vm_smp_rendezvous: previous "
2532             "rendezvous is still in progress"));
2533
2534         RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Initiating rendezvous");
2535         vm->rendezvous_req_cpus = dest;
2536         CPU_ZERO(&vm->rendezvous_done_cpus);
2537         vm->rendezvous_arg = arg;
2538         vm_set_rendezvous_func(vm, func);
2539         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2540
2541         /*
2542          * Wake up any sleeping vcpus and trigger a VM-exit in any running
2543          * vcpus so they handle the rendezvous as soon as possible.
2544          */
2545         for (i = 0; i < vm->maxcpus; i++) {
2546                 if (CPU_ISSET(i, &dest))
2547                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
2548         }
2549
2550         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2551 }
2552
2553 struct vatpic *
2554 vm_atpic(struct vm *vm)
2555 {
2556         return (vm->vatpic);
2557 }
2558
2559 struct vatpit *
2560 vm_atpit(struct vm *vm)
2561 {
2562         return (vm->vatpit);
2563 }
2564
2565 struct vpmtmr *
2566 vm_pmtmr(struct vm *vm)
2567 {
2568
2569         return (vm->vpmtmr);
2570 }
2571
2572 struct vrtc *
2573 vm_rtc(struct vm *vm)
2574 {
2575
2576         return (vm->vrtc);
2577 }
2578
2579 enum vm_reg_name
2580 vm_segment_name(int seg)
2581 {
2582         static enum vm_reg_name seg_names[] = {
2583                 VM_REG_GUEST_ES,
2584                 VM_REG_GUEST_CS,
2585                 VM_REG_GUEST_SS,
2586                 VM_REG_GUEST_DS,
2587                 VM_REG_GUEST_FS,
2588                 VM_REG_GUEST_GS
2589         };
2590
2591         KASSERT(seg >= 0 && seg < nitems(seg_names),
2592             ("%s: invalid segment encoding %d", __func__, seg));
2593         return (seg_names[seg]);
2594 }
2595
2596 void
2597 vm_copy_teardown(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_copyinfo *copyinfo,
2598     int num_copyinfo)
2599 {
2600         int idx;
2601
2602         for (idx = 0; idx < num_copyinfo; idx++) {
2603                 if (copyinfo[idx].cookie != NULL)
2604                         vm_gpa_release(copyinfo[idx].cookie);
2605         }
2606         bzero(copyinfo, num_copyinfo * sizeof(struct vm_copyinfo));
2607 }
2608
2609 int
2610 vm_copy_setup(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_guest_paging *paging,
2611     uint64_t gla, size_t len, int prot, struct vm_copyinfo *copyinfo,
2612     int num_copyinfo, int *fault)
2613 {
2614         int error, idx, nused;
2615         size_t n, off, remaining;
2616         void *hva, *cookie;
2617         uint64_t gpa;
2618
2619         bzero(copyinfo, sizeof(struct vm_copyinfo) * num_copyinfo);
2620
2621         nused = 0;
2622         remaining = len;
2623         while (remaining > 0) {
2624                 KASSERT(nused < num_copyinfo, ("insufficient vm_copyinfo"));
2625                 error = vm_gla2gpa(vm, vcpuid, paging, gla, prot, &gpa, fault);
2626                 if (error || *fault)
2627                         return (error);
2628                 off = gpa & PAGE_MASK;
2629                 n = min(remaining, PAGE_SIZE - off);
2630                 copyinfo[nused].gpa = gpa;
2631                 copyinfo[nused].len = n;
2632                 remaining -= n;
2633                 gla += n;
2634                 nused++;
2635         }
2636
2637         for (idx = 0; idx < nused; idx++) {
2638                 hva = vm_gpa_hold(vm, vcpuid, copyinfo[idx].gpa,
2639                     copyinfo[idx].len, prot, &cookie);
2640                 if (hva == NULL)
2641                         break;
2642                 copyinfo[idx].hva = hva;
2643                 copyinfo[idx].cookie = cookie;
2644         }
2645
2646         if (idx != nused) {
2647                 vm_copy_teardown(vm, vcpuid, copyinfo, num_copyinfo);
2648                 return (EFAULT);
2649         } else {
2650                 *fault = 0;
2651                 return (0);
2652         }
2653 }
2654
2655 void
2656 vm_copyin(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_copyinfo *copyinfo, void *kaddr,
2657     size_t len)
2658 {
2659         char *dst;
2660         int idx;
2661
2662         dst = kaddr;
2663         idx = 0;
2664         while (len > 0) {
2665                 bcopy(copyinfo[idx].hva, dst, copyinfo[idx].len);
2666                 len -= copyinfo[idx].len;
2667                 dst += copyinfo[idx].len;
2668                 idx++;
2669         }
2670 }
2671
2672 void
2673 vm_copyout(struct vm *vm, int vcpuid, const void *kaddr,
2674     struct vm_copyinfo *copyinfo, size_t len)
2675 {
2676         const char *src;
2677         int idx;
2678
2679         src = kaddr;
2680         idx = 0;
2681         while (len > 0) {
2682                 bcopy(src, copyinfo[idx].hva, copyinfo[idx].len);
2683                 len -= copyinfo[idx].len;
2684                 src += copyinfo[idx].len;
2685                 idx++;
2686         }
2687 }
2688
2689 /*
2690  * Return the amount of in-use and wired memory for the VM. Since
2691  * these are global stats, only return the values with for vCPU 0
2692  */
2693 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_RESIDENT);
2694 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_WIRED);
2695
2696 static void
2697 vm_get_rescnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2698 {
2699
2700         if (vcpu == 0) {
2701                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_RESIDENT,
2702                     PAGE_SIZE * vmspace_resident_count(vm->vmspace));
2703         }
2704 }
2705
2706 static void
2707 vm_get_wiredcnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2708 {
2709
2710         if (vcpu == 0) {
2711                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_WIRED,
2712                     PAGE_SIZE * pmap_wired_count(vmspace_pmap(vm->vmspace)));
2713         }
2714 }
2715
2716 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_RESIDENT, "Resident memory", vm_get_rescnt);
2717 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_WIRED, "Wired memory", vm_get_wiredcnt);