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 #define RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, fmt)                                \
1239         do {                                                            \
1240                 if (vcpuid >= 0)                                        \
1241                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, fmt);                     \
1242                 else                                                    \
1243                         VM_CTR0(vm, fmt);                               \
1244         } while (0)
1245
1246 static void
1247 vm_handle_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid)
1248 {
1249
1250         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < vm->maxcpus),
1251             ("vm_handle_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
1252
1253         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
1254         while (vm->rendezvous_func != NULL) {
1255                 /* 'rendezvous_req_cpus' must be a subset of 'active_cpus' */
1256                 CPU_AND(&vm->rendezvous_req_cpus, &vm->active_cpus);
1257
1258                 if (vcpuid != -1 &&
1259                     CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_req_cpus) &&
1260                     !CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus)) {
1261                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Calling rendezvous func");
1262                         (*vm->rendezvous_func)(vm, vcpuid, vm->rendezvous_arg);
1263                         CPU_SET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus);
1264                 }
1265                 if (CPU_CMP(&vm->rendezvous_req_cpus,
1266                     &vm->rendezvous_done_cpus) == 0) {
1267                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous completed");
1268                         vm->rendezvous_func = NULL;
1269                         wakeup(&vm->rendezvous_func);
1270                         break;
1271                 }
1272                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Wait for rendezvous completion");
1273                 mtx_sleep(&vm->rendezvous_func, &vm->rendezvous_mtx, 0,
1274                     "vmrndv", 0);
1275         }
1276         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
1277 }
1278
1279 /*
1280  * Emulate a guest 'hlt' by sleeping until the vcpu is ready to run.
1281  */
1282 static int
1283 vm_handle_hlt(struct vm *vm, int vcpuid, bool intr_disabled, bool *retu)
1284 {
1285         struct vcpu *vcpu;
1286         const char *wmesg;
1287         int t, vcpu_halted, vm_halted;
1288
1289         KASSERT(!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->halted_cpus), ("vcpu already halted"));
1290
1291         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1292         vcpu_halted = 0;
1293         vm_halted = 0;
1294
1295         vcpu_lock(vcpu);
1296         while (1) {
1297                 /*
1298                  * Do a final check for pending NMI or interrupts before
1299                  * really putting this thread to sleep. Also check for
1300                  * software events that would cause this vcpu to wakeup.
1301                  *
1302                  * These interrupts/events could have happened after the
1303                  * vcpu returned from VMRUN() and before it acquired the
1304                  * vcpu lock above.
1305                  */
1306                 if (vm->rendezvous_func != NULL || vm->suspend || vcpu->reqidle)
1307                         break;
1308                 if (vm_nmi_pending(vm, vcpuid))
1309                         break;
1310                 if (!intr_disabled) {
1311                         if (vm_extint_pending(vm, vcpuid) ||
1312                             vlapic_pending_intr(vcpu->vlapic, NULL)) {
1313                                 break;
1314                         }
1315                 }
1316
1317                 /* Don't go to sleep if the vcpu thread needs to yield */
1318                 if (vcpu_should_yield(vm, vcpuid))
1319                         break;
1320
1321                 if (vcpu_debugged(vm, vcpuid))
1322                         break;
1323
1324                 /*
1325                  * Some Linux guests implement "halt" by having all vcpus
1326                  * execute HLT with interrupts disabled. 'halted_cpus' keeps
1327                  * track of the vcpus that have entered this state. When all
1328                  * vcpus enter the halted state the virtual machine is halted.
1329                  */
1330                 if (intr_disabled) {
1331                         wmesg = "vmhalt";
1332                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Halted");
1333                         if (!vcpu_halted && halt_detection_enabled) {
1334                                 vcpu_halted = 1;
1335                                 CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1336                         }
1337                         if (CPU_CMP(&vm->halted_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1338                                 vm_halted = 1;
1339                                 break;
1340                         }
1341                 } else {
1342                         wmesg = "vmidle";
1343                 }
1344
1345                 t = ticks;
1346                 vcpu_require_state_locked(vm, vcpuid, VCPU_SLEEPING);
1347                 /*
1348                  * XXX msleep_spin() cannot be interrupted by signals so
1349                  * wake up periodically to check pending signals.
1350                  */
1351                 msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, wmesg, hz);
1352                 vcpu_require_state_locked(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1353                 vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_IDLE_TICKS, ticks - t);
1354         }
1355
1356         if (vcpu_halted)
1357                 CPU_CLR_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1358
1359         vcpu_unlock(vcpu);
1360
1361         if (vm_halted)
1362                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_HALT);
1363
1364         return (0);
1365 }
1366
1367 static int
1368 vm_handle_paging(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1369 {
1370         int rv, ftype;
1371         struct vm_map *map;
1372         struct vcpu *vcpu;
1373         struct vm_exit *vme;
1374
1375         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1376         vme = &vcpu->exitinfo;
1377
1378         KASSERT(vme->inst_length == 0, ("%s: invalid inst_length %d",
1379             __func__, vme->inst_length));
1380
1381         ftype = vme->u.paging.fault_type;
1382         KASSERT(ftype == VM_PROT_READ ||
1383             ftype == VM_PROT_WRITE || ftype == VM_PROT_EXECUTE,
1384             ("vm_handle_paging: invalid fault_type %d", ftype));
1385
1386         if (ftype == VM_PROT_READ || ftype == VM_PROT_WRITE) {
1387                 rv = pmap_emulate_accessed_dirty(vmspace_pmap(vm->vmspace),
1388                     vme->u.paging.gpa, ftype);
1389                 if (rv == 0) {
1390                         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "%s bit emulation for gpa %#lx",
1391                             ftype == VM_PROT_READ ? "accessed" : "dirty",
1392                             vme->u.paging.gpa);
1393                         goto done;
1394                 }
1395         }
1396
1397         map = &vm->vmspace->vm_map;
1398         rv = vm_fault(map, vme->u.paging.gpa, ftype, VM_FAULT_NORMAL, NULL);
1399
1400         VCPU_CTR3(vm, vcpuid, "vm_handle_paging rv = %d, gpa = %#lx, "
1401             "ftype = %d", rv, vme->u.paging.gpa, ftype);
1402
1403         if (rv != KERN_SUCCESS)
1404                 return (EFAULT);
1405 done:
1406         return (0);
1407 }
1408
1409 static int
1410 vm_handle_inst_emul(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1411 {
1412         struct vie *vie;
1413         struct vcpu *vcpu;
1414         struct vm_exit *vme;
1415         uint64_t gla, gpa, cs_base;
1416         struct vm_guest_paging *paging;
1417         mem_region_read_t mread;
1418         mem_region_write_t mwrite;
1419         enum vm_cpu_mode cpu_mode;
1420         int cs_d, error, fault;
1421
1422         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1423         vme = &vcpu->exitinfo;
1424
1425         KASSERT(vme->inst_length == 0, ("%s: invalid inst_length %d",
1426             __func__, vme->inst_length));
1427
1428         gla = vme->u.inst_emul.gla;
1429         gpa = vme->u.inst_emul.gpa;
1430         cs_base = vme->u.inst_emul.cs_base;
1431         cs_d = vme->u.inst_emul.cs_d;
1432         vie = &vme->u.inst_emul.vie;
1433         paging = &vme->u.inst_emul.paging;
1434         cpu_mode = paging->cpu_mode;
1435
1436         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "inst_emul fault accessing gpa %#lx", gpa);
1437
1438         /* Fetch, decode and emulate the faulting instruction */
1439         if (vie->num_valid == 0) {
1440                 error = vmm_fetch_instruction(vm, vcpuid, paging, vme->rip +
1441                     cs_base, VIE_INST_SIZE, vie, &fault);
1442         } else {
1443                 /*
1444                  * The instruction bytes have already been copied into 'vie'
1445                  */
1446                 error = fault = 0;
1447         }
1448         if (error || fault)
1449                 return (error);
1450
1451         if (vmm_decode_instruction(vm, vcpuid, gla, cpu_mode, cs_d, vie) != 0) {
1452                 VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Error decoding instruction at %#lx",
1453                     vme->rip + cs_base);
1454                 *retu = true;       /* dump instruction bytes in userspace */
1455                 return (0);
1456         }
1457
1458         /*
1459          * Update 'nextrip' based on the length of the emulated instruction.
1460          */
1461         vme->inst_length = vie->num_processed;
1462         vcpu->nextrip += vie->num_processed;
1463         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "nextrip updated to %#lx after instruction "
1464             "decoding", vcpu->nextrip);
1465
1466         /* return to userland unless this is an in-kernel emulated device */
1467         if (gpa >= DEFAULT_APIC_BASE && gpa < DEFAULT_APIC_BASE + PAGE_SIZE) {
1468                 mread = lapic_mmio_read;
1469                 mwrite = lapic_mmio_write;
1470         } else if (gpa >= VIOAPIC_BASE && gpa < VIOAPIC_BASE + VIOAPIC_SIZE) {
1471                 mread = vioapic_mmio_read;
1472                 mwrite = vioapic_mmio_write;
1473         } else if (gpa >= VHPET_BASE && gpa < VHPET_BASE + VHPET_SIZE) {
1474                 mread = vhpet_mmio_read;
1475                 mwrite = vhpet_mmio_write;
1476         } else {
1477                 *retu = true;
1478                 return (0);
1479         }
1480
1481         error = vmm_emulate_instruction(vm, vcpuid, gpa, vie, paging,
1482             mread, mwrite, retu);
1483
1484         return (error);
1485 }
1486
1487 static int
1488 vm_handle_suspend(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1489 {
1490         int i, done;
1491         struct vcpu *vcpu;
1492
1493         done = 0;
1494         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1495
1496         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->suspended_cpus);
1497
1498         /*
1499          * Wait until all 'active_cpus' have suspended themselves.
1500          *
1501          * Since a VM may be suspended at any time including when one or
1502          * more vcpus are doing a rendezvous we need to call the rendezvous
1503          * handler while we are waiting to prevent a deadlock.
1504          */
1505         vcpu_lock(vcpu);
1506         while (1) {
1507                 if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1508                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "All vcpus suspended");
1509                         break;
1510                 }
1511
1512                 if (vm->rendezvous_func == NULL) {
1513                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Sleeping during suspend");
1514                         vcpu_require_state_locked(vm, vcpuid, VCPU_SLEEPING);
1515                         msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, "vmsusp", hz);
1516                         vcpu_require_state_locked(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1517                 } else {
1518                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous during suspend");
1519                         vcpu_unlock(vcpu);
1520                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1521                         vcpu_lock(vcpu);
1522                 }
1523         }
1524         vcpu_unlock(vcpu);
1525
1526         /*
1527          * Wakeup the other sleeping vcpus and return to userspace.
1528          */
1529         for (i = 0; i < vm->maxcpus; i++) {
1530                 if (CPU_ISSET(i, &vm->suspended_cpus)) {
1531                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1532                 }
1533         }
1534
1535         *retu = true;
1536         return (0);
1537 }
1538
1539 static int
1540 vm_handle_reqidle(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1541 {
1542         struct vcpu *vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1543
1544         vcpu_lock(vcpu);
1545         KASSERT(vcpu->reqidle, ("invalid vcpu reqidle %d", vcpu->reqidle));
1546         vcpu->reqidle = 0;
1547         vcpu_unlock(vcpu);
1548         *retu = true;
1549         return (0);
1550 }
1551
1552 int
1553 vm_suspend(struct vm *vm, enum vm_suspend_how how)
1554 {
1555         int i;
1556
1557         if (how <= VM_SUSPEND_NONE || how >= VM_SUSPEND_LAST)
1558                 return (EINVAL);
1559
1560         if (atomic_cmpset_int(&vm->suspend, 0, how) == 0) {
1561                 VM_CTR2(vm, "virtual machine already suspended %d/%d",
1562                     vm->suspend, how);
1563                 return (EALREADY);
1564         }
1565
1566         VM_CTR1(vm, "virtual machine successfully suspended %d", how);
1567
1568         /*
1569          * Notify all active vcpus that they are now suspended.
1570          */
1571         for (i = 0; i < vm->maxcpus; i++) {
1572                 if (CPU_ISSET(i, &vm->active_cpus))
1573                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1574         }
1575
1576         return (0);
1577 }
1578
1579 void
1580 vm_exit_suspended(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1581 {
1582         struct vm_exit *vmexit;
1583
1584         KASSERT(vm->suspend > VM_SUSPEND_NONE && vm->suspend < VM_SUSPEND_LAST,
1585             ("vm_exit_suspended: invalid suspend type %d", vm->suspend));
1586
1587         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1588         vmexit->rip = rip;
1589         vmexit->inst_length = 0;
1590         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_SUSPENDED;
1591         vmexit->u.suspended.how = vm->suspend;
1592 }
1593
1594 void
1595 vm_exit_debug(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1596 {
1597         struct vm_exit *vmexit;
1598
1599         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1600         vmexit->rip = rip;
1601         vmexit->inst_length = 0;
1602         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_DEBUG;
1603 }
1604
1605 void
1606 vm_exit_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1607 {
1608         struct vm_exit *vmexit;
1609
1610         KASSERT(vm->rendezvous_func != NULL, ("rendezvous not in progress"));
1611
1612         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1613         vmexit->rip = rip;
1614         vmexit->inst_length = 0;
1615         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_RENDEZVOUS;
1616         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_RENDEZVOUS, 1);
1617 }
1618
1619 void
1620 vm_exit_reqidle(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1621 {
1622         struct vm_exit *vmexit;
1623
1624         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1625         vmexit->rip = rip;
1626         vmexit->inst_length = 0;
1627         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_REQIDLE;
1628         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_REQIDLE, 1);
1629 }
1630
1631 void
1632 vm_exit_astpending(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1633 {
1634         struct vm_exit *vmexit;
1635
1636         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1637         vmexit->rip = rip;
1638         vmexit->inst_length = 0;
1639         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_BOGUS;
1640         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_ASTPENDING, 1);
1641 }
1642
1643 int
1644 vm_run(struct vm *vm, struct vm_run *vmrun)
1645 {
1646         struct vm_eventinfo evinfo;
1647         int error, vcpuid;
1648         struct vcpu *vcpu;
1649         struct pcb *pcb;
1650         uint64_t tscval;
1651         struct vm_exit *vme;
1652         bool retu, intr_disabled;
1653         pmap_t pmap;
1654
1655         vcpuid = vmrun->cpuid;
1656
1657         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
1658                 return (EINVAL);
1659
1660         if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
1661                 return (EINVAL);
1662
1663         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->suspended_cpus))
1664                 return (EINVAL);
1665
1666         pmap = vmspace_pmap(vm->vmspace);
1667         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1668         vme = &vcpu->exitinfo;
1669         evinfo.rptr = &vm->rendezvous_func;
1670         evinfo.sptr = &vm->suspend;
1671         evinfo.iptr = &vcpu->reqidle;
1672 restart:
1673         critical_enter();
1674
1675         KASSERT(!CPU_ISSET(curcpu, &pmap->pm_active),
1676             ("vm_run: absurd pm_active"));
1677
1678         tscval = rdtsc();
1679
1680         pcb = PCPU_GET(curpcb);
1681         set_pcb_flags(pcb, PCB_FULL_IRET);
1682
1683         restore_guest_fpustate(vcpu);
1684
1685         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_RUNNING);
1686         error = VMRUN(vm->cookie, vcpuid, vcpu->nextrip, pmap, &evinfo);
1687         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1688
1689         save_guest_fpustate(vcpu);
1690
1691         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_TOTAL_RUNTIME, rdtsc() - tscval);
1692
1693         critical_exit();
1694
1695         if (error == 0) {
1696                 retu = false;
1697                 vcpu->nextrip = vme->rip + vme->inst_length;
1698                 switch (vme->exitcode) {
1699                 case VM_EXITCODE_REQIDLE:
1700                         error = vm_handle_reqidle(vm, vcpuid, &retu);
1701                         break;
1702                 case VM_EXITCODE_SUSPENDED:
1703                         error = vm_handle_suspend(vm, vcpuid, &retu);
1704                         break;
1705                 case VM_EXITCODE_IOAPIC_EOI:
1706                         vioapic_process_eoi(vm, vcpuid,
1707                             vme->u.ioapic_eoi.vector);
1708                         break;
1709                 case VM_EXITCODE_RENDEZVOUS:
1710                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1711                         error = 0;
1712                         break;
1713                 case VM_EXITCODE_HLT:
1714                         intr_disabled = ((vme->u.hlt.rflags & PSL_I) == 0);
1715                         error = vm_handle_hlt(vm, vcpuid, intr_disabled, &retu);
1716                         break;
1717                 case VM_EXITCODE_PAGING:
1718                         error = vm_handle_paging(vm, vcpuid, &retu);
1719                         break;
1720                 case VM_EXITCODE_INST_EMUL:
1721                         error = vm_handle_inst_emul(vm, vcpuid, &retu);
1722                         break;
1723                 case VM_EXITCODE_INOUT:
1724                 case VM_EXITCODE_INOUT_STR:
1725                         error = vm_handle_inout(vm, vcpuid, vme, &retu);
1726                         break;
1727                 case VM_EXITCODE_MONITOR:
1728                 case VM_EXITCODE_MWAIT:
1729                 case VM_EXITCODE_VMINSN:
1730                         vm_inject_ud(vm, vcpuid);
1731                         break;
1732                 default:
1733                         retu = true;    /* handled in userland */
1734                         break;
1735                 }
1736         }
1737
1738         if (error == 0 && retu == false)
1739                 goto restart;
1740
1741         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "retu %d/%d", error, vme->exitcode);
1742
1743         /* copy the exit information */
1744         bcopy(vme, &vmrun->vm_exit, sizeof(struct vm_exit));
1745         return (error);
1746 }
1747
1748 int
1749 vm_restart_instruction(void *arg, int vcpuid)
1750 {
1751         struct vm *vm;
1752         struct vcpu *vcpu;
1753         enum vcpu_state state;
1754         uint64_t rip;
1755         int error;
1756
1757         vm = arg;
1758         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
1759                 return (EINVAL);
1760
1761         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1762         state = vcpu_get_state(vm, vcpuid, NULL);
1763         if (state == VCPU_RUNNING) {
1764                 /*
1765                  * When a vcpu is "running" the next instruction is determined
1766                  * by adding 'rip' and 'inst_length' in the vcpu's 'exitinfo'.
1767                  * Thus setting 'inst_length' to zero will cause the current
1768                  * instruction to be restarted.
1769                  */
1770                 vcpu->exitinfo.inst_length = 0;
1771                 VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "restarting instruction at %#lx by "
1772                     "setting inst_length to zero", vcpu->exitinfo.rip);
1773         } else if (state == VCPU_FROZEN) {
1774                 /*
1775                  * When a vcpu is "frozen" it is outside the critical section
1776                  * around VMRUN() and 'nextrip' points to the next instruction.
1777                  * Thus instruction restart is achieved by setting 'nextrip'
1778                  * to the vcpu's %rip.
1779                  */
1780                 error = vm_get_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_RIP, &rip);
1781                 KASSERT(!error, ("%s: error %d getting rip", __func__, error));
1782                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "restarting instruction by updating "
1783                     "nextrip from %#lx to %#lx", vcpu->nextrip, rip);
1784                 vcpu->nextrip = rip;
1785         } else {
1786                 panic("%s: invalid state %d", __func__, state);
1787         }
1788         return (0);
1789 }
1790
1791 int
1792 vm_exit_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info)
1793 {
1794         struct vcpu *vcpu;
1795         int type, vector;
1796
1797         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
1798                 return (EINVAL);
1799
1800         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1801
1802         if (info & VM_INTINFO_VALID) {
1803                 type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1804                 vector = info & 0xff;
1805                 if (type == VM_INTINFO_NMI && vector != IDT_NMI)
1806                         return (EINVAL);
1807                 if (type == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector >= 32)
1808                         return (EINVAL);
1809                 if (info & VM_INTINFO_RSVD)
1810                         return (EINVAL);
1811         } else {
1812                 info = 0;
1813         }
1814         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx)", __func__, info);
1815         vcpu->exitintinfo = info;
1816         return (0);
1817 }
1818
1819 enum exc_class {
1820         EXC_BENIGN,
1821         EXC_CONTRIBUTORY,
1822         EXC_PAGEFAULT
1823 };
1824
1825 #define IDT_VE  20      /* Virtualization Exception (Intel specific) */
1826
1827 static enum exc_class
1828 exception_class(uint64_t info)
1829 {
1830         int type, vector;
1831
1832         KASSERT(info & VM_INTINFO_VALID, ("intinfo must be valid: %#lx", info));
1833         type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1834         vector = info & 0xff;
1835
1836         /* Table 6-4, "Interrupt and Exception Classes", Intel SDM, Vol 3 */
1837         switch (type) {
1838         case VM_INTINFO_HWINTR:
1839         case VM_INTINFO_SWINTR:
1840         case VM_INTINFO_NMI:
1841                 return (EXC_BENIGN);
1842         default:
1843                 /*
1844                  * Hardware exception.
1845                  *
1846                  * SVM and VT-x use identical type values to represent NMI,
1847                  * hardware interrupt and software interrupt.
1848                  *
1849                  * SVM uses type '3' for all exceptions. VT-x uses type '3'
1850                  * for exceptions except #BP and #OF. #BP and #OF use a type
1851                  * value of '5' or '6'. Therefore we don't check for explicit
1852                  * values of 'type' to classify 'intinfo' into a hardware
1853                  * exception.
1854                  */
1855                 break;
1856         }
1857
1858         switch (vector) {
1859         case IDT_PF:
1860         case IDT_VE:
1861                 return (EXC_PAGEFAULT);
1862         case IDT_DE:
1863         case IDT_TS:
1864         case IDT_NP:
1865         case IDT_SS:
1866         case IDT_GP:
1867                 return (EXC_CONTRIBUTORY);
1868         default:
1869                 return (EXC_BENIGN);
1870         }
1871 }
1872
1873 static int
1874 nested_fault(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info1, uint64_t info2,
1875     uint64_t *retinfo)
1876 {
1877         enum exc_class exc1, exc2;
1878         int type1, vector1;
1879
1880         KASSERT(info1 & VM_INTINFO_VALID, ("info1 %#lx is not valid", info1));
1881         KASSERT(info2 & VM_INTINFO_VALID, ("info2 %#lx is not valid", info2));
1882
1883         /*
1884          * If an exception occurs while attempting to call the double-fault
1885          * handler the processor enters shutdown mode (aka triple fault).
1886          */
1887         type1 = info1 & VM_INTINFO_TYPE;
1888         vector1 = info1 & 0xff;
1889         if (type1 == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector1 == IDT_DF) {
1890                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "triple fault: info1(%#lx), info2(%#lx)",
1891                     info1, info2);
1892                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_TRIPLEFAULT);
1893                 *retinfo = 0;
1894                 return (0);
1895         }
1896
1897         /*
1898          * Table 6-5 "Conditions for Generating a Double Fault", Intel SDM, Vol3
1899          */
1900         exc1 = exception_class(info1);
1901         exc2 = exception_class(info2);
1902         if ((exc1 == EXC_CONTRIBUTORY && exc2 == EXC_CONTRIBUTORY) ||
1903             (exc1 == EXC_PAGEFAULT && exc2 != EXC_BENIGN)) {
1904                 /* Convert nested fault into a double fault. */
1905                 *retinfo = IDT_DF;
1906                 *retinfo |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1907                 *retinfo |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1908         } else {
1909                 /* Handle exceptions serially */
1910                 *retinfo = info2;
1911         }
1912         return (1);
1913 }
1914
1915 static uint64_t
1916 vcpu_exception_intinfo(struct vcpu *vcpu)
1917 {
1918         uint64_t info = 0;
1919
1920         if (vcpu->exception_pending) {
1921                 info = vcpu->exc_vector & 0xff;
1922                 info |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1923                 if (vcpu->exc_errcode_valid) {
1924                         info |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1925                         info |= (uint64_t)vcpu->exc_errcode << 32;
1926                 }
1927         }
1928         return (info);
1929 }
1930
1931 int
1932 vm_entry_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *retinfo)
1933 {
1934         struct vcpu *vcpu;
1935         uint64_t info1, info2;
1936         int valid;
1937
1938         KASSERT(vcpuid >= 0 &&
1939             vcpuid < vm->maxcpus, ("invalid vcpu %d", vcpuid));
1940
1941         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1942
1943         info1 = vcpu->exitintinfo;
1944         vcpu->exitintinfo = 0;
1945
1946         info2 = 0;
1947         if (vcpu->exception_pending) {
1948                 info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1949                 vcpu->exception_pending = 0;
1950                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Exception %d delivered: %#lx",
1951                     vcpu->exc_vector, info2);
1952         }
1953
1954         if ((info1 & VM_INTINFO_VALID) && (info2 & VM_INTINFO_VALID)) {
1955                 valid = nested_fault(vm, vcpuid, info1, info2, retinfo);
1956         } else if (info1 & VM_INTINFO_VALID) {
1957                 *retinfo = info1;
1958                 valid = 1;
1959         } else if (info2 & VM_INTINFO_VALID) {
1960                 *retinfo = info2;
1961                 valid = 1;
1962         } else {
1963                 valid = 0;
1964         }
1965
1966         if (valid) {
1967                 VCPU_CTR4(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx), info2(%#lx), "
1968                     "retinfo(%#lx)", __func__, info1, info2, *retinfo);
1969         }
1970
1971         return (valid);
1972 }
1973
1974 int
1975 vm_get_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *info1, uint64_t *info2)
1976 {
1977         struct vcpu *vcpu;
1978
1979         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
1980                 return (EINVAL);
1981
1982         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1983         *info1 = vcpu->exitintinfo;
1984         *info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1985         return (0);
1986 }
1987
1988 int
1989 vm_inject_exception(struct vm *vm, int vcpuid, int vector, int errcode_valid,
1990     uint32_t errcode, int restart_instruction)
1991 {
1992         struct vcpu *vcpu;
1993         uint64_t regval;
1994         int error;
1995
1996         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
1997                 return (EINVAL);
1998
1999         if (vector < 0 || vector >= 32)
2000                 return (EINVAL);
2001
2002         /*
2003          * A double fault exception should never be injected directly into
2004          * the guest. It is a derived exception that results from specific
2005          * combinations of nested faults.
2006          */
2007         if (vector == IDT_DF)
2008                 return (EINVAL);
2009
2010         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2011
2012         if (vcpu->exception_pending) {
2013                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Unable to inject exception %d due to "
2014                     "pending exception %d", vector, vcpu->exc_vector);
2015                 return (EBUSY);
2016         }
2017
2018         if (errcode_valid) {
2019                 /*
2020                  * Exceptions don't deliver an error code in real mode.
2021                  */
2022                 error = vm_get_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_CR0, &regval);
2023                 KASSERT(!error, ("%s: error %d getting CR0", __func__, error));
2024                 if (!(regval & CR0_PE))
2025                         errcode_valid = 0;
2026         }
2027
2028         /*
2029          * From section 26.6.1 "Interruptibility State" in Intel SDM:
2030          *
2031          * Event blocking by "STI" or "MOV SS" is cleared after guest executes
2032          * one instruction or incurs an exception.
2033          */
2034         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_INTR_SHADOW, 0);
2035         KASSERT(error == 0, ("%s: error %d clearing interrupt shadow",
2036             __func__, error));
2037
2038         if (restart_instruction)
2039                 vm_restart_instruction(vm, vcpuid);
2040
2041         vcpu->exception_pending = 1;
2042         vcpu->exc_vector = vector;
2043         vcpu->exc_errcode = errcode;
2044         vcpu->exc_errcode_valid = errcode_valid;
2045         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Exception %d pending", vector);
2046         return (0);
2047 }
2048
2049 void
2050 vm_inject_fault(void *vmarg, int vcpuid, int vector, int errcode_valid,
2051     int errcode)
2052 {
2053         struct vm *vm;
2054         int error, restart_instruction;
2055
2056         vm = vmarg;
2057         restart_instruction = 1;
2058
2059         error = vm_inject_exception(vm, vcpuid, vector, errcode_valid,
2060             errcode, restart_instruction);
2061         KASSERT(error == 0, ("vm_inject_exception error %d", error));
2062 }
2063
2064 void
2065 vm_inject_pf(void *vmarg, int vcpuid, int error_code, uint64_t cr2)
2066 {
2067         struct vm *vm;
2068         int error;
2069
2070         vm = vmarg;
2071         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Injecting page fault: error_code %#x, cr2 %#lx",
2072             error_code, cr2);
2073
2074         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_CR2, cr2);
2075         KASSERT(error == 0, ("vm_set_register(cr2) error %d", error));
2076
2077         vm_inject_fault(vm, vcpuid, IDT_PF, 1, error_code);
2078 }
2079
2080 static VMM_STAT(VCPU_NMI_COUNT, "number of NMIs delivered to vcpu");
2081
2082 int
2083 vm_inject_nmi(struct vm *vm, int vcpuid)
2084 {
2085         struct vcpu *vcpu;
2086
2087         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2088                 return (EINVAL);
2089
2090         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2091
2092         vcpu->nmi_pending = 1;
2093         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
2094         return (0);
2095 }
2096
2097 int
2098 vm_nmi_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
2099 {
2100         struct vcpu *vcpu;
2101
2102         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2103                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2104
2105         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2106
2107         return (vcpu->nmi_pending);
2108 }
2109
2110 void
2111 vm_nmi_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
2112 {
2113         struct vcpu *vcpu;
2114
2115         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2116                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2117
2118         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2119
2120         if (vcpu->nmi_pending == 0)
2121                 panic("vm_nmi_clear: inconsistent nmi_pending state");
2122
2123         vcpu->nmi_pending = 0;
2124         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_NMI_COUNT, 1);
2125 }
2126
2127 static VMM_STAT(VCPU_EXTINT_COUNT, "number of ExtINTs delivered to vcpu");
2128
2129 int
2130 vm_inject_extint(struct vm *vm, int vcpuid)
2131 {
2132         struct vcpu *vcpu;
2133
2134         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2135                 return (EINVAL);
2136
2137         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2138
2139         vcpu->extint_pending = 1;
2140         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
2141         return (0);
2142 }
2143
2144 int
2145 vm_extint_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
2146 {
2147         struct vcpu *vcpu;
2148
2149         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2150                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2151
2152         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2153
2154         return (vcpu->extint_pending);
2155 }
2156
2157 void
2158 vm_extint_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
2159 {
2160         struct vcpu *vcpu;
2161
2162         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2163                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2164
2165         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2166
2167         if (vcpu->extint_pending == 0)
2168                 panic("vm_extint_clear: inconsistent extint_pending state");
2169
2170         vcpu->extint_pending = 0;
2171         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_EXTINT_COUNT, 1);
2172 }
2173
2174 int
2175 vm_get_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int *retval)
2176 {
2177         if (vcpu < 0 || vcpu >= vm->maxcpus)
2178                 return (EINVAL);
2179
2180         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
2181                 return (EINVAL);
2182
2183         return (VMGETCAP(vm->cookie, vcpu, type, retval));
2184 }
2185
2186 int
2187 vm_set_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int val)
2188 {
2189         if (vcpu < 0 || vcpu >= vm->maxcpus)
2190                 return (EINVAL);
2191
2192         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
2193                 return (EINVAL);
2194
2195         return (VMSETCAP(vm->cookie, vcpu, type, val));
2196 }
2197
2198 struct vlapic *
2199 vm_lapic(struct vm *vm, int cpu)
2200 {
2201         return (vm->vcpu[cpu].vlapic);
2202 }
2203
2204 struct vioapic *
2205 vm_ioapic(struct vm *vm)
2206 {
2207
2208         return (vm->vioapic);
2209 }
2210
2211 struct vhpet *
2212 vm_hpet(struct vm *vm)
2213 {
2214
2215         return (vm->vhpet);
2216 }
2217
2218 bool
2219 vmm_is_pptdev(int bus, int slot, int func)
2220 {
2221         int b, f, i, n, s;
2222         char *val, *cp, *cp2;
2223         bool found;
2224
2225         /*
2226          * XXX
2227          * The length of an environment variable is limited to 128 bytes which
2228          * puts an upper limit on the number of passthru devices that may be
2229          * specified using a single environment variable.
2230          *
2231          * Work around this by scanning multiple environment variable
2232          * names instead of a single one - yuck!
2233          */
2234         const char *names[] = { "pptdevs", "pptdevs2", "pptdevs3", NULL };
2235
2236         /* set pptdevs="1/2/3 4/5/6 7/8/9 10/11/12" */
2237         found = false;
2238         for (i = 0; names[i] != NULL && !found; i++) {
2239                 cp = val = kern_getenv(names[i]);
2240                 while (cp != NULL && *cp != '\0') {
2241                         if ((cp2 = strchr(cp, ' ')) != NULL)
2242                                 *cp2 = '\0';
2243
2244                         n = sscanf(cp, "%d/%d/%d", &b, &s, &f);
2245                         if (n == 3 && bus == b && slot == s && func == f) {
2246                                 found = true;
2247                                 break;
2248                         }
2249
2250                         if (cp2 != NULL)
2251                                 *cp2++ = ' ';
2252
2253                         cp = cp2;
2254                 }
2255                 freeenv(val);
2256         }
2257         return (found);
2258 }
2259
2260 void *
2261 vm_iommu_domain(struct vm *vm)
2262 {
2263
2264         return (vm->iommu);
2265 }
2266
2267 int
2268 vcpu_set_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate,
2269     bool from_idle)
2270 {
2271         int error;
2272         struct vcpu *vcpu;
2273
2274         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2275                 panic("vm_set_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2276
2277         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2278
2279         vcpu_lock(vcpu);
2280         error = vcpu_set_state_locked(vm, vcpuid, newstate, from_idle);
2281         vcpu_unlock(vcpu);
2282
2283         return (error);
2284 }
2285
2286 enum vcpu_state
2287 vcpu_get_state(struct vm *vm, int vcpuid, int *hostcpu)
2288 {
2289         struct vcpu *vcpu;
2290         enum vcpu_state state;
2291
2292         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2293                 panic("vm_get_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2294
2295         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2296
2297         vcpu_lock(vcpu);
2298         state = vcpu->state;
2299         if (hostcpu != NULL)
2300                 *hostcpu = vcpu->hostcpu;
2301         vcpu_unlock(vcpu);
2302
2303         return (state);
2304 }
2305
2306 int
2307 vm_activate_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
2308 {
2309
2310         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2311                 return (EINVAL);
2312
2313         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
2314                 return (EBUSY);
2315
2316         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "activated");
2317         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->active_cpus);
2318         return (0);
2319 }
2320
2321 int
2322 vm_suspend_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
2323 {
2324         int i;
2325
2326         if (vcpuid < -1 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2327                 return (EINVAL);
2328
2329         if (vcpuid == -1) {
2330                 vm->debug_cpus = vm->active_cpus;
2331                 for (i = 0; i < vm->maxcpus; i++) {
2332                         if (CPU_ISSET(i, &vm->active_cpus))
2333                                 vcpu_notify_event(vm, i, false);
2334                 }
2335         } else {
2336                 if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
2337                         return (EINVAL);
2338
2339                 CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->debug_cpus);
2340                 vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
2341         }
2342         return (0);
2343 }
2344
2345 int
2346 vm_resume_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
2347 {
2348
2349         if (vcpuid < -1 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2350                 return (EINVAL);
2351
2352         if (vcpuid == -1) {
2353                 CPU_ZERO(&vm->debug_cpus);
2354         } else {
2355                 if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->debug_cpus))
2356                         return (EINVAL);
2357
2358                 CPU_CLR_ATOMIC(vcpuid, &vm->debug_cpus);
2359         }
2360         return (0);
2361 }
2362
2363 int
2364 vcpu_debugged(struct vm *vm, int vcpuid)
2365 {
2366
2367         return (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->debug_cpus));
2368 }
2369
2370 cpuset_t
2371 vm_active_cpus(struct vm *vm)
2372 {
2373
2374         return (vm->active_cpus);
2375 }
2376
2377 cpuset_t
2378 vm_debug_cpus(struct vm *vm)
2379 {
2380
2381         return (vm->debug_cpus);
2382 }
2383
2384 cpuset_t
2385 vm_suspended_cpus(struct vm *vm)
2386 {
2387
2388         return (vm->suspended_cpus);
2389 }
2390
2391 void *
2392 vcpu_stats(struct vm *vm, int vcpuid)
2393 {
2394
2395         return (vm->vcpu[vcpuid].stats);
2396 }
2397
2398 int
2399 vm_get_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state *state)
2400 {
2401         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2402                 return (EINVAL);
2403
2404         *state = vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state;
2405
2406         return (0);
2407 }
2408
2409 int
2410 vm_set_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state state)
2411 {
2412         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= vm->maxcpus)
2413                 return (EINVAL);
2414
2415         if (state >= X2APIC_STATE_LAST)
2416                 return (EINVAL);
2417
2418         vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state = state;
2419
2420         vlapic_set_x2apic_state(vm, vcpuid, state);
2421
2422         return (0);
2423 }
2424
2425 /*
2426  * This function is called to ensure that a vcpu "sees" a pending event
2427  * as soon as possible:
2428  * - If the vcpu thread is sleeping then it is woken up.
2429  * - If the vcpu is running on a different host_cpu then an IPI will be directed
2430  *   to the host_cpu to cause the vcpu to trap into the hypervisor.
2431  */
2432 static void
2433 vcpu_notify_event_locked(struct vcpu *vcpu, bool lapic_intr)
2434 {
2435         int hostcpu;
2436
2437         hostcpu = vcpu->hostcpu;
2438         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
2439                 KASSERT(hostcpu != NOCPU, ("vcpu running on invalid hostcpu"));
2440                 if (hostcpu != curcpu) {
2441                         if (lapic_intr) {
2442                                 vlapic_post_intr(vcpu->vlapic, hostcpu,
2443                                     vmm_ipinum);
2444                         } else {
2445                                 ipi_cpu(hostcpu, vmm_ipinum);
2446                         }
2447                 } else {
2448                         /*
2449                          * If the 'vcpu' is running on 'curcpu' then it must
2450                          * be sending a notification to itself (e.g. SELF_IPI).
2451                          * The pending event will be picked up when the vcpu
2452                          * transitions back to guest context.
2453                          */
2454                 }
2455         } else {
2456                 KASSERT(hostcpu == NOCPU, ("vcpu state %d not consistent "
2457                     "with hostcpu %d", vcpu->state, hostcpu));
2458                 if (vcpu->state == VCPU_SLEEPING)
2459                         wakeup_one(vcpu);
2460         }
2461 }
2462
2463 void
2464 vcpu_notify_event(struct vm *vm, int vcpuid, bool lapic_intr)
2465 {
2466         struct vcpu *vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2467
2468         vcpu_lock(vcpu);
2469         vcpu_notify_event_locked(vcpu, lapic_intr);
2470         vcpu_unlock(vcpu);
2471 }
2472
2473 struct vmspace *
2474 vm_get_vmspace(struct vm *vm)
2475 {
2476
2477         return (vm->vmspace);
2478 }
2479
2480 int
2481 vm_apicid2vcpuid(struct vm *vm, int apicid)
2482 {
2483         /*
2484          * XXX apic id is assumed to be numerically identical to vcpu id
2485          */
2486         return (apicid);
2487 }
2488
2489 void
2490 vm_smp_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, cpuset_t dest,
2491     vm_rendezvous_func_t func, void *arg)
2492 {
2493         int i;
2494
2495         /*
2496          * Enforce that this function is called without any locks
2497          */
2498         WITNESS_WARN(WARN_PANIC, NULL, "vm_smp_rendezvous");
2499         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < vm->maxcpus),
2500             ("vm_smp_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
2501
2502 restart:
2503         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
2504         if (vm->rendezvous_func != NULL) {
2505                 /*
2506                  * If a rendezvous is already in progress then we need to
2507                  * call the rendezvous handler in case this 'vcpuid' is one
2508                  * of the targets of the rendezvous.
2509                  */
2510                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous already in progress");
2511                 mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2512                 vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2513                 goto restart;
2514         }
2515         KASSERT(vm->rendezvous_func == NULL, ("vm_smp_rendezvous: previous "
2516             "rendezvous is still in progress"));
2517
2518         RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Initiating rendezvous");
2519         vm->rendezvous_req_cpus = dest;
2520         CPU_ZERO(&vm->rendezvous_done_cpus);
2521         vm->rendezvous_arg = arg;
2522         vm->rendezvous_func = func;
2523         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2524
2525         /*
2526          * Wake up any sleeping vcpus and trigger a VM-exit in any running
2527          * vcpus so they handle the rendezvous as soon as possible.
2528          */
2529         for (i = 0; i < vm->maxcpus; i++) {
2530                 if (CPU_ISSET(i, &dest))
2531                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
2532         }
2533
2534         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2535 }
2536
2537 struct vatpic *
2538 vm_atpic(struct vm *vm)
2539 {
2540         return (vm->vatpic);
2541 }
2542
2543 struct vatpit *
2544 vm_atpit(struct vm *vm)
2545 {
2546         return (vm->vatpit);
2547 }
2548
2549 struct vpmtmr *
2550 vm_pmtmr(struct vm *vm)
2551 {
2552
2553         return (vm->vpmtmr);
2554 }
2555
2556 struct vrtc *
2557 vm_rtc(struct vm *vm)
2558 {
2559
2560         return (vm->vrtc);
2561 }
2562
2563 enum vm_reg_name
2564 vm_segment_name(int seg)
2565 {
2566         static enum vm_reg_name seg_names[] = {
2567                 VM_REG_GUEST_ES,
2568                 VM_REG_GUEST_CS,
2569                 VM_REG_GUEST_SS,
2570                 VM_REG_GUEST_DS,
2571                 VM_REG_GUEST_FS,
2572                 VM_REG_GUEST_GS
2573         };
2574
2575         KASSERT(seg >= 0 && seg < nitems(seg_names),
2576             ("%s: invalid segment encoding %d", __func__, seg));
2577         return (seg_names[seg]);
2578 }
2579
2580 void
2581 vm_copy_teardown(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_copyinfo *copyinfo,
2582     int num_copyinfo)
2583 {
2584         int idx;
2585
2586         for (idx = 0; idx < num_copyinfo; idx++) {
2587                 if (copyinfo[idx].cookie != NULL)
2588                         vm_gpa_release(copyinfo[idx].cookie);
2589         }
2590         bzero(copyinfo, num_copyinfo * sizeof(struct vm_copyinfo));
2591 }
2592
2593 int
2594 vm_copy_setup(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_guest_paging *paging,
2595     uint64_t gla, size_t len, int prot, struct vm_copyinfo *copyinfo,
2596     int num_copyinfo, int *fault)
2597 {
2598         int error, idx, nused;
2599         size_t n, off, remaining;
2600         void *hva, *cookie;
2601         uint64_t gpa;
2602
2603         bzero(copyinfo, sizeof(struct vm_copyinfo) * num_copyinfo);
2604
2605         nused = 0;
2606         remaining = len;
2607         while (remaining > 0) {
2608                 KASSERT(nused < num_copyinfo, ("insufficient vm_copyinfo"));
2609                 error = vm_gla2gpa(vm, vcpuid, paging, gla, prot, &gpa, fault);
2610                 if (error || *fault)
2611                         return (error);
2612                 off = gpa & PAGE_MASK;
2613                 n = min(remaining, PAGE_SIZE - off);
2614                 copyinfo[nused].gpa = gpa;
2615                 copyinfo[nused].len = n;
2616                 remaining -= n;
2617                 gla += n;
2618                 nused++;
2619         }
2620
2621         for (idx = 0; idx < nused; idx++) {
2622                 hva = vm_gpa_hold(vm, vcpuid, copyinfo[idx].gpa,
2623                     copyinfo[idx].len, prot, &cookie);
2624                 if (hva == NULL)
2625                         break;
2626                 copyinfo[idx].hva = hva;
2627                 copyinfo[idx].cookie = cookie;
2628         }
2629
2630         if (idx != nused) {
2631                 vm_copy_teardown(vm, vcpuid, copyinfo, num_copyinfo);
2632                 return (EFAULT);
2633         } else {
2634                 *fault = 0;
2635                 return (0);
2636         }
2637 }
2638
2639 void
2640 vm_copyin(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_copyinfo *copyinfo, void *kaddr,
2641     size_t len)
2642 {
2643         char *dst;
2644         int idx;
2645
2646         dst = kaddr;
2647         idx = 0;
2648         while (len > 0) {
2649                 bcopy(copyinfo[idx].hva, dst, copyinfo[idx].len);
2650                 len -= copyinfo[idx].len;
2651                 dst += copyinfo[idx].len;
2652                 idx++;
2653         }
2654 }
2655
2656 void
2657 vm_copyout(struct vm *vm, int vcpuid, const void *kaddr,
2658     struct vm_copyinfo *copyinfo, size_t len)
2659 {
2660         const char *src;
2661         int idx;
2662
2663         src = kaddr;
2664         idx = 0;
2665         while (len > 0) {
2666                 bcopy(src, copyinfo[idx].hva, copyinfo[idx].len);
2667                 len -= copyinfo[idx].len;
2668                 src += copyinfo[idx].len;
2669                 idx++;
2670         }
2671 }
2672
2673 /*
2674  * Return the amount of in-use and wired memory for the VM. Since
2675  * these are global stats, only return the values with for vCPU 0
2676  */
2677 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_RESIDENT);
2678 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_WIRED);
2679
2680 static void
2681 vm_get_rescnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2682 {
2683
2684         if (vcpu == 0) {
2685                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_RESIDENT,
2686                     PAGE_SIZE * vmspace_resident_count(vm->vmspace));
2687         }
2688 }
2689
2690 static void
2691 vm_get_wiredcnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2692 {
2693
2694         if (vcpu == 0) {
2695                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_WIRED,
2696                     PAGE_SIZE * pmap_wired_count(vmspace_pmap(vm->vmspace)));
2697         }
2698 }
2699
2700 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_RESIDENT, "Resident memory", vm_get_rescnt);
2701 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_WIRED, "Wired memory", vm_get_wiredcnt);