]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/amd64/vmm/vmm.c
Move the ACPI PM timer emulation into vmm.ko.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / amd64 / vmm / vmm.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2011 NetApp, Inc.
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
12  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY NETAPP, INC ``AS IS'' AND
15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL NETAPP, INC OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
24  * SUCH DAMAGE.
25  *
26  * $FreeBSD$
27  */
28
29 #include <sys/cdefs.h>
30 __FBSDID("$FreeBSD$");
31
32 #include <sys/param.h>
33 #include <sys/systm.h>
34 #include <sys/kernel.h>
35 #include <sys/module.h>
36 #include <sys/sysctl.h>
37 #include <sys/malloc.h>
38 #include <sys/pcpu.h>
39 #include <sys/lock.h>
40 #include <sys/mutex.h>
41 #include <sys/proc.h>
42 #include <sys/rwlock.h>
43 #include <sys/sched.h>
44 #include <sys/smp.h>
45 #include <sys/systm.h>
46
47 #include <vm/vm.h>
48 #include <vm/vm_object.h>
49 #include <vm/vm_page.h>
50 #include <vm/pmap.h>
51 #include <vm/vm_map.h>
52 #include <vm/vm_extern.h>
53 #include <vm/vm_param.h>
54
55 #include <machine/cpu.h>
56 #include <machine/vm.h>
57 #include <machine/pcb.h>
58 #include <machine/smp.h>
59 #include <x86/psl.h>
60 #include <x86/apicreg.h>
61 #include <machine/vmparam.h>
62
63 #include <machine/vmm.h>
64 #include <machine/vmm_dev.h>
65 #include <machine/vmm_instruction_emul.h>
66
67 #include "vmm_ioport.h"
68 #include "vmm_ktr.h"
69 #include "vmm_host.h"
70 #include "vmm_mem.h"
71 #include "vmm_util.h"
72 #include "vatpic.h"
73 #include "vatpit.h"
74 #include "vhpet.h"
75 #include "vioapic.h"
76 #include "vlapic.h"
77 #include "vpmtmr.h"
78 #include "vmm_ipi.h"
79 #include "vmm_stat.h"
80 #include "vmm_lapic.h"
81
82 #include "io/ppt.h"
83 #include "io/iommu.h"
84
85 struct vlapic;
86
87 /*
88  * Initialization:
89  * (a) allocated when vcpu is created
90  * (i) initialized when vcpu is created and when it is reinitialized
91  * (o) initialized the first time the vcpu is created
92  * (x) initialized before use
93  */
94 struct vcpu {
95         struct mtx      mtx;            /* (o) protects 'state' and 'hostcpu' */
96         enum vcpu_state state;          /* (o) vcpu state */
97         int             hostcpu;        /* (o) vcpu's host cpu */
98         struct vlapic   *vlapic;        /* (i) APIC device model */
99         enum x2apic_state x2apic_state; /* (i) APIC mode */
100         uint64_t        exitintinfo;    /* (i) events pending at VM exit */
101         int             nmi_pending;    /* (i) NMI pending */
102         int             extint_pending; /* (i) INTR pending */
103         struct vm_exception exception;  /* (x) exception collateral */
104         int     exception_pending;      /* (i) exception pending */
105         struct savefpu  *guestfpu;      /* (a,i) guest fpu state */
106         uint64_t        guest_xcr0;     /* (i) guest %xcr0 register */
107         void            *stats;         /* (a,i) statistics */
108         struct vm_exit  exitinfo;       /* (x) exit reason and collateral */
109 };
110
111 #define vcpu_lock_initialized(v) mtx_initialized(&((v)->mtx))
112 #define vcpu_lock_init(v)       mtx_init(&((v)->mtx), "vcpu lock", 0, MTX_SPIN)
113 #define vcpu_lock(v)            mtx_lock_spin(&((v)->mtx))
114 #define vcpu_unlock(v)          mtx_unlock_spin(&((v)->mtx))
115 #define vcpu_assert_locked(v)   mtx_assert(&((v)->mtx), MA_OWNED)
116
117 struct mem_seg {
118         vm_paddr_t      gpa;
119         size_t          len;
120         boolean_t       wired;
121         vm_object_t     object;
122 };
123 #define VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS  2
124
125 /*
126  * Initialization:
127  * (o) initialized the first time the VM is created
128  * (i) initialized when VM is created and when it is reinitialized
129  * (x) initialized before use
130  */
131 struct vm {
132         void            *cookie;                /* (i) cpu-specific data */
133         void            *iommu;                 /* (x) iommu-specific data */
134         struct vhpet    *vhpet;                 /* (i) virtual HPET */
135         struct vioapic  *vioapic;               /* (i) virtual ioapic */
136         struct vatpic   *vatpic;                /* (i) virtual atpic */
137         struct vatpit   *vatpit;                /* (i) virtual atpit */
138         struct vpmtmr   *vpmtmr;                /* (i) virtual ACPI PM timer */
139         volatile cpuset_t active_cpus;          /* (i) active vcpus */
140         int             suspend;                /* (i) stop VM execution */
141         volatile cpuset_t suspended_cpus;       /* (i) suspended vcpus */
142         volatile cpuset_t halted_cpus;          /* (x) cpus in a hard halt */
143         cpuset_t        rendezvous_req_cpus;    /* (x) rendezvous requested */
144         cpuset_t        rendezvous_done_cpus;   /* (x) rendezvous finished */
145         void            *rendezvous_arg;        /* (x) rendezvous func/arg */
146         vm_rendezvous_func_t rendezvous_func;
147         struct mtx      rendezvous_mtx;         /* (o) rendezvous lock */
148         int             num_mem_segs;           /* (o) guest memory segments */
149         struct mem_seg  mem_segs[VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS];
150         struct vmspace  *vmspace;               /* (o) guest's address space */
151         char            name[VM_MAX_NAMELEN];   /* (o) virtual machine name */
152         struct vcpu     vcpu[VM_MAXCPU];        /* (i) guest vcpus */
153 };
154
155 static int vmm_initialized;
156
157 static struct vmm_ops *ops;
158 #define VMM_INIT(num)   (ops != NULL ? (*ops->init)(num) : 0)
159 #define VMM_CLEANUP()   (ops != NULL ? (*ops->cleanup)() : 0)
160 #define VMM_RESUME()    (ops != NULL ? (*ops->resume)() : 0)
161
162 #define VMINIT(vm, pmap) (ops != NULL ? (*ops->vminit)(vm, pmap): NULL)
163 #define VMRUN(vmi, vcpu, rip, pmap, rptr, sptr) \
164         (ops != NULL ? (*ops->vmrun)(vmi, vcpu, rip, pmap, rptr, sptr) : ENXIO)
165 #define VMCLEANUP(vmi)  (ops != NULL ? (*ops->vmcleanup)(vmi) : NULL)
166 #define VMSPACE_ALLOC(min, max) \
167         (ops != NULL ? (*ops->vmspace_alloc)(min, max) : NULL)
168 #define VMSPACE_FREE(vmspace) \
169         (ops != NULL ? (*ops->vmspace_free)(vmspace) : ENXIO)
170 #define VMGETREG(vmi, vcpu, num, retval)                \
171         (ops != NULL ? (*ops->vmgetreg)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
172 #define VMSETREG(vmi, vcpu, num, val)           \
173         (ops != NULL ? (*ops->vmsetreg)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
174 #define VMGETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
175         (ops != NULL ? (*ops->vmgetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
176 #define VMSETDESC(vmi, vcpu, num, desc)         \
177         (ops != NULL ? (*ops->vmsetdesc)(vmi, vcpu, num, desc) : ENXIO)
178 #define VMGETCAP(vmi, vcpu, num, retval)        \
179         (ops != NULL ? (*ops->vmgetcap)(vmi, vcpu, num, retval) : ENXIO)
180 #define VMSETCAP(vmi, vcpu, num, val)           \
181         (ops != NULL ? (*ops->vmsetcap)(vmi, vcpu, num, val) : ENXIO)
182 #define VLAPIC_INIT(vmi, vcpu)                  \
183         (ops != NULL ? (*ops->vlapic_init)(vmi, vcpu) : NULL)
184 #define VLAPIC_CLEANUP(vmi, vlapic)             \
185         (ops != NULL ? (*ops->vlapic_cleanup)(vmi, vlapic) : NULL)
186
187 #define fpu_start_emulating()   load_cr0(rcr0() | CR0_TS)
188 #define fpu_stop_emulating()    clts()
189
190 static MALLOC_DEFINE(M_VM, "vm", "vm");
191
192 /* statistics */
193 static VMM_STAT(VCPU_TOTAL_RUNTIME, "vcpu total runtime");
194
195 SYSCTL_NODE(_hw, OID_AUTO, vmm, CTLFLAG_RW, NULL, NULL);
196
197 /*
198  * Halt the guest if all vcpus are executing a HLT instruction with
199  * interrupts disabled.
200  */
201 static int halt_detection_enabled = 1;
202 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, halt_detection, CTLFLAG_RDTUN,
203     &halt_detection_enabled, 0,
204     "Halt VM if all vcpus execute HLT with interrupts disabled");
205
206 static int vmm_ipinum;
207 SYSCTL_INT(_hw_vmm, OID_AUTO, ipinum, CTLFLAG_RD, &vmm_ipinum, 0,
208     "IPI vector used for vcpu notifications");
209
210 static void
211 vcpu_cleanup(struct vm *vm, int i, bool destroy)
212 {
213         struct vcpu *vcpu = &vm->vcpu[i];
214
215         VLAPIC_CLEANUP(vm->cookie, vcpu->vlapic);
216         if (destroy) {
217                 vmm_stat_free(vcpu->stats);     
218                 fpu_save_area_free(vcpu->guestfpu);
219         }
220 }
221
222 static void
223 vcpu_init(struct vm *vm, int vcpu_id, bool create)
224 {
225         struct vcpu *vcpu;
226
227         KASSERT(vcpu_id >= 0 && vcpu_id < VM_MAXCPU,
228             ("vcpu_init: invalid vcpu %d", vcpu_id));
229           
230         vcpu = &vm->vcpu[vcpu_id];
231
232         if (create) {
233                 KASSERT(!vcpu_lock_initialized(vcpu), ("vcpu %d already "
234                     "initialized", vcpu_id));
235                 vcpu_lock_init(vcpu);
236                 vcpu->state = VCPU_IDLE;
237                 vcpu->hostcpu = NOCPU;
238                 vcpu->guestfpu = fpu_save_area_alloc();
239                 vcpu->stats = vmm_stat_alloc();
240         }
241
242         vcpu->vlapic = VLAPIC_INIT(vm->cookie, vcpu_id);
243         vm_set_x2apic_state(vm, vcpu_id, X2APIC_DISABLED);
244         vcpu->exitintinfo = 0;
245         vcpu->nmi_pending = 0;
246         vcpu->extint_pending = 0;
247         vcpu->exception_pending = 0;
248         vcpu->guest_xcr0 = XFEATURE_ENABLED_X87;
249         fpu_save_area_reset(vcpu->guestfpu);
250         vmm_stat_init(vcpu->stats);
251 }
252
253 struct vm_exit *
254 vm_exitinfo(struct vm *vm, int cpuid)
255 {
256         struct vcpu *vcpu;
257
258         if (cpuid < 0 || cpuid >= VM_MAXCPU)
259                 panic("vm_exitinfo: invalid cpuid %d", cpuid);
260
261         vcpu = &vm->vcpu[cpuid];
262
263         return (&vcpu->exitinfo);
264 }
265
266 static void
267 vmm_resume(void)
268 {
269         VMM_RESUME();
270 }
271
272 static int
273 vmm_init(void)
274 {
275         int error;
276
277         vmm_host_state_init();
278
279         vmm_ipinum = vmm_ipi_alloc();
280         if (vmm_ipinum == 0)
281                 vmm_ipinum = IPI_AST;
282
283         error = vmm_mem_init();
284         if (error)
285                 return (error);
286         
287         if (vmm_is_intel())
288                 ops = &vmm_ops_intel;
289         else if (vmm_is_amd())
290                 ops = &vmm_ops_amd;
291         else
292                 return (ENXIO);
293
294         vmm_resume_p = vmm_resume;
295
296         return (VMM_INIT(vmm_ipinum));
297 }
298
299 static int
300 vmm_handler(module_t mod, int what, void *arg)
301 {
302         int error;
303
304         switch (what) {
305         case MOD_LOAD:
306                 vmmdev_init();
307                 if (ppt_avail_devices() > 0)
308                         iommu_init();
309                 error = vmm_init();
310                 if (error == 0)
311                         vmm_initialized = 1;
312                 break;
313         case MOD_UNLOAD:
314                 error = vmmdev_cleanup();
315                 if (error == 0) {
316                         vmm_resume_p = NULL;
317                         iommu_cleanup();
318                         if (vmm_ipinum != IPI_AST)
319                                 vmm_ipi_free(vmm_ipinum);
320                         error = VMM_CLEANUP();
321                         /*
322                          * Something bad happened - prevent new
323                          * VMs from being created
324                          */
325                         if (error)
326                                 vmm_initialized = 0;
327                 }
328                 break;
329         default:
330                 error = 0;
331                 break;
332         }
333         return (error);
334 }
335
336 static moduledata_t vmm_kmod = {
337         "vmm",
338         vmm_handler,
339         NULL
340 };
341
342 /*
343  * vmm initialization has the following dependencies:
344  *
345  * - iommu initialization must happen after the pci passthru driver has had
346  *   a chance to attach to any passthru devices (after SI_SUB_CONFIGURE).
347  *
348  * - VT-x initialization requires smp_rendezvous() and therefore must happen
349  *   after SMP is fully functional (after SI_SUB_SMP).
350  */
351 DECLARE_MODULE(vmm, vmm_kmod, SI_SUB_SMP + 1, SI_ORDER_ANY);
352 MODULE_VERSION(vmm, 1);
353
354 static void
355 vm_init(struct vm *vm, bool create)
356 {
357         int i;
358
359         vm->cookie = VMINIT(vm, vmspace_pmap(vm->vmspace));
360         vm->iommu = NULL;
361         vm->vioapic = vioapic_init(vm);
362         vm->vhpet = vhpet_init(vm);
363         vm->vatpic = vatpic_init(vm);
364         vm->vatpit = vatpit_init(vm);
365         vm->vpmtmr = vpmtmr_init(vm);
366
367         CPU_ZERO(&vm->active_cpus);
368
369         vm->suspend = 0;
370         CPU_ZERO(&vm->suspended_cpus);
371
372         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++)
373                 vcpu_init(vm, i, create);
374 }
375
376 int
377 vm_create(const char *name, struct vm **retvm)
378 {
379         struct vm *vm;
380         struct vmspace *vmspace;
381
382         /*
383          * If vmm.ko could not be successfully initialized then don't attempt
384          * to create the virtual machine.
385          */
386         if (!vmm_initialized)
387                 return (ENXIO);
388
389         if (name == NULL || strlen(name) >= VM_MAX_NAMELEN)
390                 return (EINVAL);
391
392         vmspace = VMSPACE_ALLOC(VM_MIN_ADDRESS, VM_MAXUSER_ADDRESS);
393         if (vmspace == NULL)
394                 return (ENOMEM);
395
396         vm = malloc(sizeof(struct vm), M_VM, M_WAITOK | M_ZERO);
397         strcpy(vm->name, name);
398         vm->num_mem_segs = 0;
399         vm->vmspace = vmspace;
400         mtx_init(&vm->rendezvous_mtx, "vm rendezvous lock", 0, MTX_DEF);
401
402         vm_init(vm, true);
403
404         *retvm = vm;
405         return (0);
406 }
407
408 static void
409 vm_free_mem_seg(struct vm *vm, struct mem_seg *seg)
410 {
411
412         if (seg->object != NULL)
413                 vmm_mem_free(vm->vmspace, seg->gpa, seg->len);
414
415         bzero(seg, sizeof(*seg));
416 }
417
418 static void
419 vm_cleanup(struct vm *vm, bool destroy)
420 {
421         int i;
422
423         ppt_unassign_all(vm);
424
425         if (vm->iommu != NULL)
426                 iommu_destroy_domain(vm->iommu);
427
428         vpmtmr_cleanup(vm->vpmtmr);
429         vatpit_cleanup(vm->vatpit);
430         vhpet_cleanup(vm->vhpet);
431         vatpic_cleanup(vm->vatpic);
432         vioapic_cleanup(vm->vioapic);
433
434         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++)
435                 vcpu_cleanup(vm, i, destroy);
436
437         VMCLEANUP(vm->cookie);
438
439         if (destroy) {
440                 for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++)
441                         vm_free_mem_seg(vm, &vm->mem_segs[i]);
442
443                 vm->num_mem_segs = 0;
444
445                 VMSPACE_FREE(vm->vmspace);
446                 vm->vmspace = NULL;
447         }
448 }
449
450 void
451 vm_destroy(struct vm *vm)
452 {
453         vm_cleanup(vm, true);
454         free(vm, M_VM);
455 }
456
457 int
458 vm_reinit(struct vm *vm)
459 {
460         int error;
461
462         /*
463          * A virtual machine can be reset only if all vcpus are suspended.
464          */
465         if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
466                 vm_cleanup(vm, false);
467                 vm_init(vm, false);
468                 error = 0;
469         } else {
470                 error = EBUSY;
471         }
472
473         return (error);
474 }
475
476 const char *
477 vm_name(struct vm *vm)
478 {
479         return (vm->name);
480 }
481
482 int
483 vm_map_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len, vm_paddr_t hpa)
484 {
485         vm_object_t obj;
486
487         if ((obj = vmm_mmio_alloc(vm->vmspace, gpa, len, hpa)) == NULL)
488                 return (ENOMEM);
489         else
490                 return (0);
491 }
492
493 int
494 vm_unmap_mmio(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
495 {
496
497         vmm_mmio_free(vm->vmspace, gpa, len);
498         return (0);
499 }
500
501 boolean_t
502 vm_mem_allocated(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa)
503 {
504         int i;
505         vm_paddr_t gpabase, gpalimit;
506
507         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
508                 gpabase = vm->mem_segs[i].gpa;
509                 gpalimit = gpabase + vm->mem_segs[i].len;
510                 if (gpa >= gpabase && gpa < gpalimit)
511                         return (TRUE);          /* 'gpa' is regular memory */
512         }
513
514         if (ppt_is_mmio(vm, gpa))
515                 return (TRUE);                  /* 'gpa' is pci passthru mmio */
516
517         return (FALSE);
518 }
519
520 int
521 vm_malloc(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len)
522 {
523         int available, allocated;
524         struct mem_seg *seg;
525         vm_object_t object;
526         vm_paddr_t g;
527
528         if ((gpa & PAGE_MASK) || (len & PAGE_MASK) || len == 0)
529                 return (EINVAL);
530         
531         available = allocated = 0;
532         g = gpa;
533         while (g < gpa + len) {
534                 if (vm_mem_allocated(vm, g))
535                         allocated++;
536                 else
537                         available++;
538
539                 g += PAGE_SIZE;
540         }
541
542         /*
543          * If there are some allocated and some available pages in the address
544          * range then it is an error.
545          */
546         if (allocated && available)
547                 return (EINVAL);
548
549         /*
550          * If the entire address range being requested has already been
551          * allocated then there isn't anything more to do.
552          */
553         if (allocated && available == 0)
554                 return (0);
555
556         if (vm->num_mem_segs >= VM_MAX_MEMORY_SEGMENTS)
557                 return (E2BIG);
558
559         seg = &vm->mem_segs[vm->num_mem_segs];
560
561         if ((object = vmm_mem_alloc(vm->vmspace, gpa, len)) == NULL)
562                 return (ENOMEM);
563
564         seg->gpa = gpa;
565         seg->len = len;
566         seg->object = object;
567         seg->wired = FALSE;
568
569         vm->num_mem_segs++;
570
571         return (0);
572 }
573
574 static vm_paddr_t
575 vm_maxmem(struct vm *vm)
576 {
577         int i;
578         vm_paddr_t gpa, maxmem;
579
580         maxmem = 0;
581         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
582                 gpa = vm->mem_segs[i].gpa + vm->mem_segs[i].len;
583                 if (gpa > maxmem)
584                         maxmem = gpa;
585         }
586         return (maxmem);
587 }
588
589 static void
590 vm_gpa_unwire(struct vm *vm)
591 {
592         int i, rv;
593         struct mem_seg *seg;
594
595         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
596                 seg = &vm->mem_segs[i];
597                 if (!seg->wired)
598                         continue;
599
600                 rv = vm_map_unwire(&vm->vmspace->vm_map,
601                                    seg->gpa, seg->gpa + seg->len,
602                                    VM_MAP_WIRE_USER | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
603                 KASSERT(rv == KERN_SUCCESS, ("vm(%s) memory segment "
604                     "%#lx/%ld could not be unwired: %d",
605                     vm_name(vm), seg->gpa, seg->len, rv));
606
607                 seg->wired = FALSE;
608         }
609 }
610
611 static int
612 vm_gpa_wire(struct vm *vm)
613 {
614         int i, rv;
615         struct mem_seg *seg;
616
617         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
618                 seg = &vm->mem_segs[i];
619                 if (seg->wired)
620                         continue;
621
622                 /* XXX rlimits? */
623                 rv = vm_map_wire(&vm->vmspace->vm_map,
624                                  seg->gpa, seg->gpa + seg->len,
625                                  VM_MAP_WIRE_USER | VM_MAP_WIRE_NOHOLES);
626                 if (rv != KERN_SUCCESS)
627                         break;
628
629                 seg->wired = TRUE;
630         }
631
632         if (i < vm->num_mem_segs) {
633                 /*
634                  * Undo the wiring before returning an error.
635                  */
636                 vm_gpa_unwire(vm);
637                 return (EAGAIN);
638         }
639
640         return (0);
641 }
642
643 static void
644 vm_iommu_modify(struct vm *vm, boolean_t map)
645 {
646         int i, sz;
647         vm_paddr_t gpa, hpa;
648         struct mem_seg *seg;
649         void *vp, *cookie, *host_domain;
650
651         sz = PAGE_SIZE;
652         host_domain = iommu_host_domain();
653
654         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
655                 seg = &vm->mem_segs[i];
656                 KASSERT(seg->wired, ("vm(%s) memory segment %#lx/%ld not wired",
657                     vm_name(vm), seg->gpa, seg->len));
658
659                 gpa = seg->gpa;
660                 while (gpa < seg->gpa + seg->len) {
661                         vp = vm_gpa_hold(vm, gpa, PAGE_SIZE, VM_PROT_WRITE,
662                                          &cookie);
663                         KASSERT(vp != NULL, ("vm(%s) could not map gpa %#lx",
664                             vm_name(vm), gpa));
665
666                         vm_gpa_release(cookie);
667
668                         hpa = DMAP_TO_PHYS((uintptr_t)vp);
669                         if (map) {
670                                 iommu_create_mapping(vm->iommu, gpa, hpa, sz);
671                                 iommu_remove_mapping(host_domain, hpa, sz);
672                         } else {
673                                 iommu_remove_mapping(vm->iommu, gpa, sz);
674                                 iommu_create_mapping(host_domain, hpa, hpa, sz);
675                         }
676
677                         gpa += PAGE_SIZE;
678                 }
679         }
680
681         /*
682          * Invalidate the cached translations associated with the domain
683          * from which pages were removed.
684          */
685         if (map)
686                 iommu_invalidate_tlb(host_domain);
687         else
688                 iommu_invalidate_tlb(vm->iommu);
689 }
690
691 #define vm_iommu_unmap(vm)      vm_iommu_modify((vm), FALSE)
692 #define vm_iommu_map(vm)        vm_iommu_modify((vm), TRUE)
693
694 int
695 vm_unassign_pptdev(struct vm *vm, int bus, int slot, int func)
696 {
697         int error;
698
699         error = ppt_unassign_device(vm, bus, slot, func);
700         if (error)
701                 return (error);
702
703         if (ppt_assigned_devices(vm) == 0) {
704                 vm_iommu_unmap(vm);
705                 vm_gpa_unwire(vm);
706         }
707         return (0);
708 }
709
710 int
711 vm_assign_pptdev(struct vm *vm, int bus, int slot, int func)
712 {
713         int error;
714         vm_paddr_t maxaddr;
715
716         /*
717          * Virtual machines with pci passthru devices get special treatment:
718          * - the guest physical memory is wired
719          * - the iommu is programmed to do the 'gpa' to 'hpa' translation
720          *
721          * We need to do this before the first pci passthru device is attached.
722          */
723         if (ppt_assigned_devices(vm) == 0) {
724                 KASSERT(vm->iommu == NULL,
725                     ("vm_assign_pptdev: iommu must be NULL"));
726                 maxaddr = vm_maxmem(vm);
727                 vm->iommu = iommu_create_domain(maxaddr);
728
729                 error = vm_gpa_wire(vm);
730                 if (error)
731                         return (error);
732
733                 vm_iommu_map(vm);
734         }
735
736         error = ppt_assign_device(vm, bus, slot, func);
737         return (error);
738 }
739
740 void *
741 vm_gpa_hold(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len, int reqprot,
742             void **cookie)
743 {
744         int count, pageoff;
745         vm_page_t m;
746
747         pageoff = gpa & PAGE_MASK;
748         if (len > PAGE_SIZE - pageoff)
749                 panic("vm_gpa_hold: invalid gpa/len: 0x%016lx/%lu", gpa, len);
750
751         count = vm_fault_quick_hold_pages(&vm->vmspace->vm_map,
752             trunc_page(gpa), PAGE_SIZE, reqprot, &m, 1);
753
754         if (count == 1) {
755                 *cookie = m;
756                 return ((void *)(PHYS_TO_DMAP(VM_PAGE_TO_PHYS(m)) + pageoff));
757         } else {
758                 *cookie = NULL;
759                 return (NULL);
760         }
761 }
762
763 void
764 vm_gpa_release(void *cookie)
765 {
766         vm_page_t m = cookie;
767
768         vm_page_lock(m);
769         vm_page_unhold(m);
770         vm_page_unlock(m);
771 }
772
773 int
774 vm_gpabase2memseg(struct vm *vm, vm_paddr_t gpabase,
775                   struct vm_memory_segment *seg)
776 {
777         int i;
778
779         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
780                 if (gpabase == vm->mem_segs[i].gpa) {
781                         seg->gpa = vm->mem_segs[i].gpa;
782                         seg->len = vm->mem_segs[i].len;
783                         seg->wired = vm->mem_segs[i].wired;
784                         return (0);
785                 }
786         }
787         return (-1);
788 }
789
790 int
791 vm_get_memobj(struct vm *vm, vm_paddr_t gpa, size_t len,
792               vm_offset_t *offset, struct vm_object **object)
793 {
794         int i;
795         size_t seg_len;
796         vm_paddr_t seg_gpa;
797         vm_object_t seg_obj;
798
799         for (i = 0; i < vm->num_mem_segs; i++) {
800                 if ((seg_obj = vm->mem_segs[i].object) == NULL)
801                         continue;
802
803                 seg_gpa = vm->mem_segs[i].gpa;
804                 seg_len = vm->mem_segs[i].len;
805
806                 if (gpa >= seg_gpa && gpa < seg_gpa + seg_len) {
807                         *offset = gpa - seg_gpa;
808                         *object = seg_obj;
809                         vm_object_reference(seg_obj);
810                         return (0);
811                 }
812         }
813
814         return (EINVAL);
815 }
816
817 int
818 vm_get_register(struct vm *vm, int vcpu, int reg, uint64_t *retval)
819 {
820
821         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
822                 return (EINVAL);
823
824         if (reg >= VM_REG_LAST)
825                 return (EINVAL);
826
827         return (VMGETREG(vm->cookie, vcpu, reg, retval));
828 }
829
830 int
831 vm_set_register(struct vm *vm, int vcpu, int reg, uint64_t val)
832 {
833
834         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
835                 return (EINVAL);
836
837         if (reg >= VM_REG_LAST)
838                 return (EINVAL);
839
840         return (VMSETREG(vm->cookie, vcpu, reg, val));
841 }
842
843 static boolean_t
844 is_descriptor_table(int reg)
845 {
846
847         switch (reg) {
848         case VM_REG_GUEST_IDTR:
849         case VM_REG_GUEST_GDTR:
850                 return (TRUE);
851         default:
852                 return (FALSE);
853         }
854 }
855
856 static boolean_t
857 is_segment_register(int reg)
858 {
859         
860         switch (reg) {
861         case VM_REG_GUEST_ES:
862         case VM_REG_GUEST_CS:
863         case VM_REG_GUEST_SS:
864         case VM_REG_GUEST_DS:
865         case VM_REG_GUEST_FS:
866         case VM_REG_GUEST_GS:
867         case VM_REG_GUEST_TR:
868         case VM_REG_GUEST_LDTR:
869                 return (TRUE);
870         default:
871                 return (FALSE);
872         }
873 }
874
875 int
876 vm_get_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
877                 struct seg_desc *desc)
878 {
879
880         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
881                 return (EINVAL);
882
883         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
884                 return (EINVAL);
885
886         return (VMGETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
887 }
888
889 int
890 vm_set_seg_desc(struct vm *vm, int vcpu, int reg,
891                 struct seg_desc *desc)
892 {
893         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
894                 return (EINVAL);
895
896         if (!is_segment_register(reg) && !is_descriptor_table(reg))
897                 return (EINVAL);
898
899         return (VMSETDESC(vm->cookie, vcpu, reg, desc));
900 }
901
902 static void
903 restore_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
904 {
905
906         /* flush host state to the pcb */
907         fpuexit(curthread);
908
909         /* restore guest FPU state */
910         fpu_stop_emulating();
911         fpurestore(vcpu->guestfpu);
912
913         /* restore guest XCR0 if XSAVE is enabled in the host */
914         if (rcr4() & CR4_XSAVE)
915                 load_xcr(0, vcpu->guest_xcr0);
916
917         /*
918          * The FPU is now "dirty" with the guest's state so turn on emulation
919          * to trap any access to the FPU by the host.
920          */
921         fpu_start_emulating();
922 }
923
924 static void
925 save_guest_fpustate(struct vcpu *vcpu)
926 {
927
928         if ((rcr0() & CR0_TS) == 0)
929                 panic("fpu emulation not enabled in host!");
930
931         /* save guest XCR0 and restore host XCR0 */
932         if (rcr4() & CR4_XSAVE) {
933                 vcpu->guest_xcr0 = rxcr(0);
934                 load_xcr(0, vmm_get_host_xcr0());
935         }
936
937         /* save guest FPU state */
938         fpu_stop_emulating();
939         fpusave(vcpu->guestfpu);
940         fpu_start_emulating();
941 }
942
943 static VMM_STAT(VCPU_IDLE_TICKS, "number of ticks vcpu was idle");
944
945 static int
946 vcpu_set_state_locked(struct vcpu *vcpu, enum vcpu_state newstate,
947     bool from_idle)
948 {
949         int error;
950
951         vcpu_assert_locked(vcpu);
952
953         /*
954          * State transitions from the vmmdev_ioctl() must always begin from
955          * the VCPU_IDLE state. This guarantees that there is only a single
956          * ioctl() operating on a vcpu at any point.
957          */
958         if (from_idle) {
959                 while (vcpu->state != VCPU_IDLE)
960                         msleep_spin(&vcpu->state, &vcpu->mtx, "vmstat", hz);
961         } else {
962                 KASSERT(vcpu->state != VCPU_IDLE, ("invalid transition from "
963                     "vcpu idle state"));
964         }
965
966         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
967                 KASSERT(vcpu->hostcpu == curcpu, ("curcpu %d and hostcpu %d "
968                     "mismatch for running vcpu", curcpu, vcpu->hostcpu));
969         } else {
970                 KASSERT(vcpu->hostcpu == NOCPU, ("Invalid hostcpu %d for a "
971                     "vcpu that is not running", vcpu->hostcpu));
972         }
973
974         /*
975          * The following state transitions are allowed:
976          * IDLE -> FROZEN -> IDLE
977          * FROZEN -> RUNNING -> FROZEN
978          * FROZEN -> SLEEPING -> FROZEN
979          */
980         switch (vcpu->state) {
981         case VCPU_IDLE:
982         case VCPU_RUNNING:
983         case VCPU_SLEEPING:
984                 error = (newstate != VCPU_FROZEN);
985                 break;
986         case VCPU_FROZEN:
987                 error = (newstate == VCPU_FROZEN);
988                 break;
989         default:
990                 error = 1;
991                 break;
992         }
993
994         if (error)
995                 return (EBUSY);
996
997         vcpu->state = newstate;
998         if (newstate == VCPU_RUNNING)
999                 vcpu->hostcpu = curcpu;
1000         else
1001                 vcpu->hostcpu = NOCPU;
1002
1003         if (newstate == VCPU_IDLE)
1004                 wakeup(&vcpu->state);
1005
1006         return (0);
1007 }
1008
1009 static void
1010 vcpu_require_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate)
1011 {
1012         int error;
1013
1014         if ((error = vcpu_set_state(vm, vcpuid, newstate, false)) != 0)
1015                 panic("Error %d setting state to %d\n", error, newstate);
1016 }
1017
1018 static void
1019 vcpu_require_state_locked(struct vcpu *vcpu, enum vcpu_state newstate)
1020 {
1021         int error;
1022
1023         if ((error = vcpu_set_state_locked(vcpu, newstate, false)) != 0)
1024                 panic("Error %d setting state to %d", error, newstate);
1025 }
1026
1027 static void
1028 vm_set_rendezvous_func(struct vm *vm, vm_rendezvous_func_t func)
1029 {
1030
1031         KASSERT(mtx_owned(&vm->rendezvous_mtx), ("rendezvous_mtx not locked"));
1032
1033         /*
1034          * Update 'rendezvous_func' and execute a write memory barrier to
1035          * ensure that it is visible across all host cpus. This is not needed
1036          * for correctness but it does ensure that all the vcpus will notice
1037          * that the rendezvous is requested immediately.
1038          */
1039         vm->rendezvous_func = func;
1040         wmb();
1041 }
1042
1043 #define RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, fmt)                                \
1044         do {                                                            \
1045                 if (vcpuid >= 0)                                        \
1046                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, fmt);                     \
1047                 else                                                    \
1048                         VM_CTR0(vm, fmt);                               \
1049         } while (0)
1050
1051 static void
1052 vm_handle_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid)
1053 {
1054
1055         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU),
1056             ("vm_handle_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
1057
1058         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
1059         while (vm->rendezvous_func != NULL) {
1060                 /* 'rendezvous_req_cpus' must be a subset of 'active_cpus' */
1061                 CPU_AND(&vm->rendezvous_req_cpus, &vm->active_cpus);
1062
1063                 if (vcpuid != -1 &&
1064                     CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_req_cpus) &&
1065                     !CPU_ISSET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus)) {
1066                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Calling rendezvous func");
1067                         (*vm->rendezvous_func)(vm, vcpuid, vm->rendezvous_arg);
1068                         CPU_SET(vcpuid, &vm->rendezvous_done_cpus);
1069                 }
1070                 if (CPU_CMP(&vm->rendezvous_req_cpus,
1071                     &vm->rendezvous_done_cpus) == 0) {
1072                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous completed");
1073                         vm_set_rendezvous_func(vm, NULL);
1074                         wakeup(&vm->rendezvous_func);
1075                         break;
1076                 }
1077                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Wait for rendezvous completion");
1078                 mtx_sleep(&vm->rendezvous_func, &vm->rendezvous_mtx, 0,
1079                     "vmrndv", 0);
1080         }
1081         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
1082 }
1083
1084 /*
1085  * Emulate a guest 'hlt' by sleeping until the vcpu is ready to run.
1086  */
1087 static int
1088 vm_handle_hlt(struct vm *vm, int vcpuid, bool intr_disabled, bool *retu)
1089 {
1090         struct vcpu *vcpu;
1091         const char *wmesg;
1092         int error, t, vcpu_halted, vm_halted;
1093
1094         KASSERT(!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->halted_cpus), ("vcpu already halted"));
1095
1096         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1097         vcpu_halted = 0;
1098         vm_halted = 0;
1099
1100         /*
1101          * The typical way to halt a cpu is to execute: "sti; hlt"
1102          *
1103          * STI sets RFLAGS.IF to enable interrupts. However, the processor
1104          * remains in an "interrupt shadow" for an additional instruction
1105          * following the STI. This guarantees that "sti; hlt" sequence is
1106          * atomic and a pending interrupt will be recognized after the HLT.
1107          *
1108          * After the HLT emulation is done the vcpu is no longer in an
1109          * interrupt shadow and a pending interrupt can be injected on
1110          * the next entry into the guest.
1111          */
1112         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_INTR_SHADOW, 0);
1113         KASSERT(error == 0, ("%s: error %d clearing interrupt shadow",
1114             __func__, error));
1115
1116         vcpu_lock(vcpu);
1117         while (1) {
1118                 /*
1119                  * Do a final check for pending NMI or interrupts before
1120                  * really putting this thread to sleep. Also check for
1121                  * software events that would cause this vcpu to wakeup.
1122                  *
1123                  * These interrupts/events could have happened after the
1124                  * vcpu returned from VMRUN() and before it acquired the
1125                  * vcpu lock above.
1126                  */
1127                 if (vm->rendezvous_func != NULL || vm->suspend)
1128                         break;
1129                 if (vm_nmi_pending(vm, vcpuid))
1130                         break;
1131                 if (!intr_disabled) {
1132                         if (vm_extint_pending(vm, vcpuid) ||
1133                             vlapic_pending_intr(vcpu->vlapic, NULL)) {
1134                                 break;
1135                         }
1136                 }
1137
1138                 /* Don't go to sleep if the vcpu thread needs to yield */
1139                 if (vcpu_should_yield(vm, vcpuid))
1140                         break;
1141
1142                 /*
1143                  * Some Linux guests implement "halt" by having all vcpus
1144                  * execute HLT with interrupts disabled. 'halted_cpus' keeps
1145                  * track of the vcpus that have entered this state. When all
1146                  * vcpus enter the halted state the virtual machine is halted.
1147                  */
1148                 if (intr_disabled) {
1149                         wmesg = "vmhalt";
1150                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Halted");
1151                         if (!vcpu_halted && halt_detection_enabled) {
1152                                 vcpu_halted = 1;
1153                                 CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1154                         }
1155                         if (CPU_CMP(&vm->halted_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1156                                 vm_halted = 1;
1157                                 break;
1158                         }
1159                 } else {
1160                         wmesg = "vmidle";
1161                 }
1162
1163                 t = ticks;
1164                 vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_SLEEPING);
1165                 /*
1166                  * XXX msleep_spin() cannot be interrupted by signals so
1167                  * wake up periodically to check pending signals.
1168                  */
1169                 msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, wmesg, hz);
1170                 vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_FROZEN);
1171                 vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_IDLE_TICKS, ticks - t);
1172         }
1173
1174         if (vcpu_halted)
1175                 CPU_CLR_ATOMIC(vcpuid, &vm->halted_cpus);
1176
1177         vcpu_unlock(vcpu);
1178
1179         if (vm_halted)
1180                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_HALT);
1181
1182         return (0);
1183 }
1184
1185 static int
1186 vm_handle_paging(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1187 {
1188         int rv, ftype;
1189         struct vm_map *map;
1190         struct vcpu *vcpu;
1191         struct vm_exit *vme;
1192
1193         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1194         vme = &vcpu->exitinfo;
1195
1196         ftype = vme->u.paging.fault_type;
1197         KASSERT(ftype == VM_PROT_READ ||
1198             ftype == VM_PROT_WRITE || ftype == VM_PROT_EXECUTE,
1199             ("vm_handle_paging: invalid fault_type %d", ftype));
1200
1201         if (ftype == VM_PROT_READ || ftype == VM_PROT_WRITE) {
1202                 rv = pmap_emulate_accessed_dirty(vmspace_pmap(vm->vmspace),
1203                     vme->u.paging.gpa, ftype);
1204                 if (rv == 0) {
1205                         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "%s bit emulation for gpa %#lx",
1206                             ftype == VM_PROT_READ ? "accessed" : "dirty",
1207                             vme->u.paging.gpa);
1208                         goto done;
1209                 }
1210         }
1211
1212         map = &vm->vmspace->vm_map;
1213         rv = vm_fault(map, vme->u.paging.gpa, ftype, VM_FAULT_NORMAL);
1214
1215         VCPU_CTR3(vm, vcpuid, "vm_handle_paging rv = %d, gpa = %#lx, "
1216             "ftype = %d", rv, vme->u.paging.gpa, ftype);
1217
1218         if (rv != KERN_SUCCESS)
1219                 return (EFAULT);
1220 done:
1221         /* restart execution at the faulting instruction */
1222         vme->inst_length = 0;
1223
1224         return (0);
1225 }
1226
1227 static int
1228 vm_handle_inst_emul(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1229 {
1230         struct vie *vie;
1231         struct vcpu *vcpu;
1232         struct vm_exit *vme;
1233         uint64_t gla, gpa;
1234         struct vm_guest_paging *paging;
1235         mem_region_read_t mread;
1236         mem_region_write_t mwrite;
1237         enum vm_cpu_mode cpu_mode;
1238         int cs_d, error, length;
1239
1240         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1241         vme = &vcpu->exitinfo;
1242
1243         gla = vme->u.inst_emul.gla;
1244         gpa = vme->u.inst_emul.gpa;
1245         cs_d = vme->u.inst_emul.cs_d;
1246         vie = &vme->u.inst_emul.vie;
1247         paging = &vme->u.inst_emul.paging;
1248         cpu_mode = paging->cpu_mode;
1249
1250         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "inst_emul fault accessing gpa %#lx", gpa);
1251
1252         /* Fetch, decode and emulate the faulting instruction */
1253         if (vie->num_valid == 0) {
1254                 /*
1255                  * If the instruction length is not known then assume a
1256                  * maximum size instruction.
1257                  */
1258                 length = vme->inst_length ? vme->inst_length : VIE_INST_SIZE;
1259                 error = vmm_fetch_instruction(vm, vcpuid, paging, vme->rip,
1260                     length, vie);
1261         } else {
1262                 /*
1263                  * The instruction bytes have already been copied into 'vie'
1264                  */
1265                 error = 0;
1266         }
1267         if (error == 1)
1268                 return (0);             /* Resume guest to handle page fault */
1269         else if (error == -1)
1270                 return (EFAULT);
1271         else if (error != 0)
1272                 panic("%s: vmm_fetch_instruction error %d", __func__, error);
1273
1274         if (vmm_decode_instruction(vm, vcpuid, gla, cpu_mode, cs_d, vie) != 0)
1275                 return (EFAULT);
1276
1277         /*
1278          * If the instruction length is not specified the update it now.
1279          */
1280         if (vme->inst_length == 0)
1281                 vme->inst_length = vie->num_processed;
1282  
1283         /* return to userland unless this is an in-kernel emulated device */
1284         if (gpa >= DEFAULT_APIC_BASE && gpa < DEFAULT_APIC_BASE + PAGE_SIZE) {
1285                 mread = lapic_mmio_read;
1286                 mwrite = lapic_mmio_write;
1287         } else if (gpa >= VIOAPIC_BASE && gpa < VIOAPIC_BASE + VIOAPIC_SIZE) {
1288                 mread = vioapic_mmio_read;
1289                 mwrite = vioapic_mmio_write;
1290         } else if (gpa >= VHPET_BASE && gpa < VHPET_BASE + VHPET_SIZE) {
1291                 mread = vhpet_mmio_read;
1292                 mwrite = vhpet_mmio_write;
1293         } else {
1294                 *retu = true;
1295                 return (0);
1296         }
1297
1298         error = vmm_emulate_instruction(vm, vcpuid, gpa, vie, paging,
1299             mread, mwrite, retu);
1300
1301         return (error);
1302 }
1303
1304 static int
1305 vm_handle_suspend(struct vm *vm, int vcpuid, bool *retu)
1306 {
1307         int i, done;
1308         struct vcpu *vcpu;
1309
1310         done = 0;
1311         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1312
1313         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->suspended_cpus);
1314
1315         /*
1316          * Wait until all 'active_cpus' have suspended themselves.
1317          *
1318          * Since a VM may be suspended at any time including when one or
1319          * more vcpus are doing a rendezvous we need to call the rendezvous
1320          * handler while we are waiting to prevent a deadlock.
1321          */
1322         vcpu_lock(vcpu);
1323         while (1) {
1324                 if (CPU_CMP(&vm->suspended_cpus, &vm->active_cpus) == 0) {
1325                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "All vcpus suspended");
1326                         break;
1327                 }
1328
1329                 if (vm->rendezvous_func == NULL) {
1330                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Sleeping during suspend");
1331                         vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_SLEEPING);
1332                         msleep_spin(vcpu, &vcpu->mtx, "vmsusp", hz);
1333                         vcpu_require_state_locked(vcpu, VCPU_FROZEN);
1334                 } else {
1335                         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous during suspend");
1336                         vcpu_unlock(vcpu);
1337                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1338                         vcpu_lock(vcpu);
1339                 }
1340         }
1341         vcpu_unlock(vcpu);
1342
1343         /*
1344          * Wakeup the other sleeping vcpus and return to userspace.
1345          */
1346         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
1347                 if (CPU_ISSET(i, &vm->suspended_cpus)) {
1348                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1349                 }
1350         }
1351
1352         *retu = true;
1353         return (0);
1354 }
1355
1356 int
1357 vm_suspend(struct vm *vm, enum vm_suspend_how how)
1358 {
1359         int i;
1360
1361         if (how <= VM_SUSPEND_NONE || how >= VM_SUSPEND_LAST)
1362                 return (EINVAL);
1363
1364         if (atomic_cmpset_int(&vm->suspend, 0, how) == 0) {
1365                 VM_CTR2(vm, "virtual machine already suspended %d/%d",
1366                     vm->suspend, how);
1367                 return (EALREADY);
1368         }
1369
1370         VM_CTR1(vm, "virtual machine successfully suspended %d", how);
1371
1372         /*
1373          * Notify all active vcpus that they are now suspended.
1374          */
1375         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
1376                 if (CPU_ISSET(i, &vm->active_cpus))
1377                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
1378         }
1379
1380         return (0);
1381 }
1382
1383 void
1384 vm_exit_suspended(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1385 {
1386         struct vm_exit *vmexit;
1387
1388         KASSERT(vm->suspend > VM_SUSPEND_NONE && vm->suspend < VM_SUSPEND_LAST,
1389             ("vm_exit_suspended: invalid suspend type %d", vm->suspend));
1390
1391         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1392         vmexit->rip = rip;
1393         vmexit->inst_length = 0;
1394         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_SUSPENDED;
1395         vmexit->u.suspended.how = vm->suspend;
1396 }
1397
1398 void
1399 vm_exit_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1400 {
1401         struct vm_exit *vmexit;
1402
1403         KASSERT(vm->rendezvous_func != NULL, ("rendezvous not in progress"));
1404
1405         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1406         vmexit->rip = rip;
1407         vmexit->inst_length = 0;
1408         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_RENDEZVOUS;
1409         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_RENDEZVOUS, 1);
1410 }
1411
1412 void
1413 vm_exit_astpending(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t rip)
1414 {
1415         struct vm_exit *vmexit;
1416
1417         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1418         vmexit->rip = rip;
1419         vmexit->inst_length = 0;
1420         vmexit->exitcode = VM_EXITCODE_BOGUS;
1421         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VMEXIT_ASTPENDING, 1);
1422 }
1423
1424 int
1425 vm_run(struct vm *vm, struct vm_run *vmrun)
1426 {
1427         int error, vcpuid;
1428         struct vcpu *vcpu;
1429         struct pcb *pcb;
1430         uint64_t tscval, rip;
1431         struct vm_exit *vme;
1432         bool retu, intr_disabled;
1433         pmap_t pmap;
1434         void *rptr, *sptr;
1435
1436         vcpuid = vmrun->cpuid;
1437
1438         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1439                 return (EINVAL);
1440
1441         if (!CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
1442                 return (EINVAL);
1443
1444         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->suspended_cpus))
1445                 return (EINVAL);
1446
1447         rptr = &vm->rendezvous_func;
1448         sptr = &vm->suspend;
1449         pmap = vmspace_pmap(vm->vmspace);
1450         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1451         vme = &vcpu->exitinfo;
1452         rip = vmrun->rip;
1453 restart:
1454         critical_enter();
1455
1456         KASSERT(!CPU_ISSET(curcpu, &pmap->pm_active),
1457             ("vm_run: absurd pm_active"));
1458
1459         tscval = rdtsc();
1460
1461         pcb = PCPU_GET(curpcb);
1462         set_pcb_flags(pcb, PCB_FULL_IRET);
1463
1464         restore_guest_fpustate(vcpu);
1465
1466         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_RUNNING);
1467         error = VMRUN(vm->cookie, vcpuid, rip, pmap, rptr, sptr);
1468         vcpu_require_state(vm, vcpuid, VCPU_FROZEN);
1469
1470         save_guest_fpustate(vcpu);
1471
1472         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_TOTAL_RUNTIME, rdtsc() - tscval);
1473
1474         critical_exit();
1475
1476         if (error == 0) {
1477                 retu = false;
1478                 switch (vme->exitcode) {
1479                 case VM_EXITCODE_SUSPENDED:
1480                         error = vm_handle_suspend(vm, vcpuid, &retu);
1481                         break;
1482                 case VM_EXITCODE_IOAPIC_EOI:
1483                         vioapic_process_eoi(vm, vcpuid,
1484                             vme->u.ioapic_eoi.vector);
1485                         break;
1486                 case VM_EXITCODE_RENDEZVOUS:
1487                         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
1488                         error = 0;
1489                         break;
1490                 case VM_EXITCODE_HLT:
1491                         intr_disabled = ((vme->u.hlt.rflags & PSL_I) == 0);
1492                         error = vm_handle_hlt(vm, vcpuid, intr_disabled, &retu);
1493                         break;
1494                 case VM_EXITCODE_PAGING:
1495                         error = vm_handle_paging(vm, vcpuid, &retu);
1496                         break;
1497                 case VM_EXITCODE_INST_EMUL:
1498                         error = vm_handle_inst_emul(vm, vcpuid, &retu);
1499                         break;
1500                 case VM_EXITCODE_INOUT:
1501                 case VM_EXITCODE_INOUT_STR:
1502                         error = vm_handle_inout(vm, vcpuid, vme, &retu);
1503                         break;
1504                 case VM_EXITCODE_MONITOR:
1505                 case VM_EXITCODE_MWAIT:
1506                         vm_inject_ud(vm, vcpuid);
1507                         break;
1508                 default:
1509                         retu = true;    /* handled in userland */
1510                         break;
1511                 }
1512         }
1513
1514         if (error == 0 && retu == false) {
1515                 rip = vme->rip + vme->inst_length;
1516                 goto restart;
1517         }
1518
1519         /* copy the exit information */
1520         bcopy(vme, &vmrun->vm_exit, sizeof(struct vm_exit));
1521         return (error);
1522 }
1523
1524 int
1525 vm_exit_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info)
1526 {
1527         struct vcpu *vcpu;
1528         int type, vector;
1529
1530         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1531                 return (EINVAL);
1532
1533         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1534
1535         if (info & VM_INTINFO_VALID) {
1536                 type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1537                 vector = info & 0xff;
1538                 if (type == VM_INTINFO_NMI && vector != IDT_NMI)
1539                         return (EINVAL);
1540                 if (type == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector >= 32)
1541                         return (EINVAL);
1542                 if (info & VM_INTINFO_RSVD)
1543                         return (EINVAL);
1544         } else {
1545                 info = 0;
1546         }
1547         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx)", __func__, info);
1548         vcpu->exitintinfo = info;
1549         return (0);
1550 }
1551
1552 enum exc_class {
1553         EXC_BENIGN,
1554         EXC_CONTRIBUTORY,
1555         EXC_PAGEFAULT
1556 };
1557
1558 #define IDT_VE  20      /* Virtualization Exception (Intel specific) */
1559
1560 static enum exc_class
1561 exception_class(uint64_t info)
1562 {
1563         int type, vector;
1564
1565         KASSERT(info & VM_INTINFO_VALID, ("intinfo must be valid: %#lx", info));
1566         type = info & VM_INTINFO_TYPE;
1567         vector = info & 0xff;
1568
1569         /* Table 6-4, "Interrupt and Exception Classes", Intel SDM, Vol 3 */
1570         switch (type) {
1571         case VM_INTINFO_HWINTR:
1572         case VM_INTINFO_SWINTR:
1573         case VM_INTINFO_NMI:
1574                 return (EXC_BENIGN);
1575         default:
1576                 /*
1577                  * Hardware exception.
1578                  *
1579                  * SVM and VT-x use identical type values to represent NMI,
1580                  * hardware interrupt and software interrupt.
1581                  *
1582                  * SVM uses type '3' for all exceptions. VT-x uses type '3'
1583                  * for exceptions except #BP and #OF. #BP and #OF use a type
1584                  * value of '5' or '6'. Therefore we don't check for explicit
1585                  * values of 'type' to classify 'intinfo' into a hardware
1586                  * exception.
1587                  */
1588                 break;
1589         }
1590
1591         switch (vector) {
1592         case IDT_PF:
1593         case IDT_VE:
1594                 return (EXC_PAGEFAULT);
1595         case IDT_DE:
1596         case IDT_TS:
1597         case IDT_NP:
1598         case IDT_SS:
1599         case IDT_GP:
1600                 return (EXC_CONTRIBUTORY);
1601         default:
1602                 return (EXC_BENIGN);
1603         }
1604 }
1605
1606 static int
1607 nested_fault(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t info1, uint64_t info2,
1608     uint64_t *retinfo)
1609 {
1610         enum exc_class exc1, exc2;
1611         int type1, vector1;
1612
1613         KASSERT(info1 & VM_INTINFO_VALID, ("info1 %#lx is not valid", info1));
1614         KASSERT(info2 & VM_INTINFO_VALID, ("info2 %#lx is not valid", info2));
1615
1616         /*
1617          * If an exception occurs while attempting to call the double-fault
1618          * handler the processor enters shutdown mode (aka triple fault).
1619          */
1620         type1 = info1 & VM_INTINFO_TYPE;
1621         vector1 = info1 & 0xff;
1622         if (type1 == VM_INTINFO_HWEXCEPTION && vector1 == IDT_DF) {
1623                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "triple fault: info1(%#lx), info2(%#lx)",
1624                     info1, info2);
1625                 vm_suspend(vm, VM_SUSPEND_TRIPLEFAULT);
1626                 *retinfo = 0;
1627                 return (0);
1628         }
1629
1630         /*
1631          * Table 6-5 "Conditions for Generating a Double Fault", Intel SDM, Vol3
1632          */
1633         exc1 = exception_class(info1);
1634         exc2 = exception_class(info2);
1635         if ((exc1 == EXC_CONTRIBUTORY && exc2 == EXC_CONTRIBUTORY) ||
1636             (exc1 == EXC_PAGEFAULT && exc2 != EXC_BENIGN)) {
1637                 /* Convert nested fault into a double fault. */
1638                 *retinfo = IDT_DF;
1639                 *retinfo |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1640                 *retinfo |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1641         } else {
1642                 /* Handle exceptions serially */
1643                 *retinfo = info2;
1644         }
1645         return (1);
1646 }
1647
1648 static uint64_t
1649 vcpu_exception_intinfo(struct vcpu *vcpu)
1650 {
1651         uint64_t info = 0;
1652
1653         if (vcpu->exception_pending) {
1654                 info = vcpu->exception.vector & 0xff;
1655                 info |= VM_INTINFO_VALID | VM_INTINFO_HWEXCEPTION;
1656                 if (vcpu->exception.error_code_valid) {
1657                         info |= VM_INTINFO_DEL_ERRCODE;
1658                         info |= (uint64_t)vcpu->exception.error_code << 32;
1659                 }
1660         }
1661         return (info);
1662 }
1663
1664 int
1665 vm_entry_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *retinfo)
1666 {
1667         struct vcpu *vcpu;
1668         uint64_t info1, info2;
1669         int valid;
1670
1671         KASSERT(vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU, ("invalid vcpu %d", vcpuid));
1672
1673         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1674
1675         info1 = vcpu->exitintinfo;
1676         vcpu->exitintinfo = 0;
1677
1678         info2 = 0;
1679         if (vcpu->exception_pending) {
1680                 info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1681                 vcpu->exception_pending = 0;
1682                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Exception %d delivered: %#lx",
1683                     vcpu->exception.vector, info2);
1684         }
1685
1686         if ((info1 & VM_INTINFO_VALID) && (info2 & VM_INTINFO_VALID)) {
1687                 valid = nested_fault(vm, vcpuid, info1, info2, retinfo);
1688         } else if (info1 & VM_INTINFO_VALID) {
1689                 *retinfo = info1;
1690                 valid = 1;
1691         } else if (info2 & VM_INTINFO_VALID) {
1692                 *retinfo = info2;
1693                 valid = 1;
1694         } else {
1695                 valid = 0;
1696         }
1697
1698         if (valid) {
1699                 VCPU_CTR4(vm, vcpuid, "%s: info1(%#lx), info2(%#lx), "
1700                     "retinfo(%#lx)", __func__, info1, info2, *retinfo);
1701         }
1702
1703         return (valid);
1704 }
1705
1706 int
1707 vm_get_intinfo(struct vm *vm, int vcpuid, uint64_t *info1, uint64_t *info2)
1708 {
1709         struct vcpu *vcpu;
1710
1711         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1712                 return (EINVAL);
1713
1714         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1715         *info1 = vcpu->exitintinfo;
1716         *info2 = vcpu_exception_intinfo(vcpu);
1717         return (0);
1718 }
1719
1720 int
1721 vm_inject_exception(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_exception *exception)
1722 {
1723         struct vcpu *vcpu;
1724
1725         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1726                 return (EINVAL);
1727
1728         if (exception->vector < 0 || exception->vector >= 32)
1729                 return (EINVAL);
1730
1731         /*
1732          * A double fault exception should never be injected directly into
1733          * the guest. It is a derived exception that results from specific
1734          * combinations of nested faults.
1735          */
1736         if (exception->vector == IDT_DF)
1737                 return (EINVAL);
1738
1739         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1740
1741         if (vcpu->exception_pending) {
1742                 VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Unable to inject exception %d due to "
1743                     "pending exception %d", exception->vector,
1744                     vcpu->exception.vector);
1745                 return (EBUSY);
1746         }
1747
1748         vcpu->exception_pending = 1;
1749         vcpu->exception = *exception;
1750         VCPU_CTR1(vm, vcpuid, "Exception %d pending", exception->vector);
1751         return (0);
1752 }
1753
1754 void
1755 vm_inject_fault(void *vmarg, int vcpuid, int vector, int errcode_valid,
1756     int errcode)
1757 {
1758         struct vm_exception exception;
1759         struct vm_exit *vmexit;
1760         struct vm *vm;
1761         int error;
1762
1763         vm = vmarg;
1764
1765         exception.vector = vector;
1766         exception.error_code = errcode;
1767         exception.error_code_valid = errcode_valid;
1768         error = vm_inject_exception(vm, vcpuid, &exception);
1769         KASSERT(error == 0, ("vm_inject_exception error %d", error));
1770
1771         /*
1772          * A fault-like exception allows the instruction to be restarted
1773          * after the exception handler returns.
1774          *
1775          * By setting the inst_length to 0 we ensure that the instruction
1776          * pointer remains at the faulting instruction.
1777          */
1778         vmexit = vm_exitinfo(vm, vcpuid);
1779         vmexit->inst_length = 0;
1780 }
1781
1782 void
1783 vm_inject_pf(void *vmarg, int vcpuid, int error_code, uint64_t cr2)
1784 {
1785         struct vm *vm;
1786         int error;
1787
1788         vm = vmarg;
1789         VCPU_CTR2(vm, vcpuid, "Injecting page fault: error_code %#x, cr2 %#lx",
1790             error_code, cr2);
1791
1792         error = vm_set_register(vm, vcpuid, VM_REG_GUEST_CR2, cr2);
1793         KASSERT(error == 0, ("vm_set_register(cr2) error %d", error));
1794
1795         vm_inject_fault(vm, vcpuid, IDT_PF, 1, error_code);
1796 }
1797
1798 static VMM_STAT(VCPU_NMI_COUNT, "number of NMIs delivered to vcpu");
1799
1800 int
1801 vm_inject_nmi(struct vm *vm, int vcpuid)
1802 {
1803         struct vcpu *vcpu;
1804
1805         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1806                 return (EINVAL);
1807
1808         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1809
1810         vcpu->nmi_pending = 1;
1811         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
1812         return (0);
1813 }
1814
1815 int
1816 vm_nmi_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
1817 {
1818         struct vcpu *vcpu;
1819
1820         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1821                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1822
1823         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1824
1825         return (vcpu->nmi_pending);
1826 }
1827
1828 void
1829 vm_nmi_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
1830 {
1831         struct vcpu *vcpu;
1832
1833         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1834                 panic("vm_nmi_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1835
1836         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1837
1838         if (vcpu->nmi_pending == 0)
1839                 panic("vm_nmi_clear: inconsistent nmi_pending state");
1840
1841         vcpu->nmi_pending = 0;
1842         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_NMI_COUNT, 1);
1843 }
1844
1845 static VMM_STAT(VCPU_EXTINT_COUNT, "number of ExtINTs delivered to vcpu");
1846
1847 int
1848 vm_inject_extint(struct vm *vm, int vcpuid)
1849 {
1850         struct vcpu *vcpu;
1851
1852         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1853                 return (EINVAL);
1854
1855         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1856
1857         vcpu->extint_pending = 1;
1858         vcpu_notify_event(vm, vcpuid, false);
1859         return (0);
1860 }
1861
1862 int
1863 vm_extint_pending(struct vm *vm, int vcpuid)
1864 {
1865         struct vcpu *vcpu;
1866
1867         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1868                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1869
1870         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1871
1872         return (vcpu->extint_pending);
1873 }
1874
1875 void
1876 vm_extint_clear(struct vm *vm, int vcpuid)
1877 {
1878         struct vcpu *vcpu;
1879
1880         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1881                 panic("vm_extint_pending: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1882
1883         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1884
1885         if (vcpu->extint_pending == 0)
1886                 panic("vm_extint_clear: inconsistent extint_pending state");
1887
1888         vcpu->extint_pending = 0;
1889         vmm_stat_incr(vm, vcpuid, VCPU_EXTINT_COUNT, 1);
1890 }
1891
1892 int
1893 vm_get_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int *retval)
1894 {
1895         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
1896                 return (EINVAL);
1897
1898         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
1899                 return (EINVAL);
1900
1901         return (VMGETCAP(vm->cookie, vcpu, type, retval));
1902 }
1903
1904 int
1905 vm_set_capability(struct vm *vm, int vcpu, int type, int val)
1906 {
1907         if (vcpu < 0 || vcpu >= VM_MAXCPU)
1908                 return (EINVAL);
1909
1910         if (type < 0 || type >= VM_CAP_MAX)
1911                 return (EINVAL);
1912
1913         return (VMSETCAP(vm->cookie, vcpu, type, val));
1914 }
1915
1916 struct vlapic *
1917 vm_lapic(struct vm *vm, int cpu)
1918 {
1919         return (vm->vcpu[cpu].vlapic);
1920 }
1921
1922 struct vioapic *
1923 vm_ioapic(struct vm *vm)
1924 {
1925
1926         return (vm->vioapic);
1927 }
1928
1929 struct vhpet *
1930 vm_hpet(struct vm *vm)
1931 {
1932
1933         return (vm->vhpet);
1934 }
1935
1936 boolean_t
1937 vmm_is_pptdev(int bus, int slot, int func)
1938 {
1939         int found, i, n;
1940         int b, s, f;
1941         char *val, *cp, *cp2;
1942
1943         /*
1944          * XXX
1945          * The length of an environment variable is limited to 128 bytes which
1946          * puts an upper limit on the number of passthru devices that may be
1947          * specified using a single environment variable.
1948          *
1949          * Work around this by scanning multiple environment variable
1950          * names instead of a single one - yuck!
1951          */
1952         const char *names[] = { "pptdevs", "pptdevs2", "pptdevs3", NULL };
1953
1954         /* set pptdevs="1/2/3 4/5/6 7/8/9 10/11/12" */
1955         found = 0;
1956         for (i = 0; names[i] != NULL && !found; i++) {
1957                 cp = val = kern_getenv(names[i]);
1958                 while (cp != NULL && *cp != '\0') {
1959                         if ((cp2 = strchr(cp, ' ')) != NULL)
1960                                 *cp2 = '\0';
1961
1962                         n = sscanf(cp, "%d/%d/%d", &b, &s, &f);
1963                         if (n == 3 && bus == b && slot == s && func == f) {
1964                                 found = 1;
1965                                 break;
1966                         }
1967                 
1968                         if (cp2 != NULL)
1969                                 *cp2++ = ' ';
1970
1971                         cp = cp2;
1972                 }
1973                 freeenv(val);
1974         }
1975         return (found);
1976 }
1977
1978 void *
1979 vm_iommu_domain(struct vm *vm)
1980 {
1981
1982         return (vm->iommu);
1983 }
1984
1985 int
1986 vcpu_set_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum vcpu_state newstate,
1987     bool from_idle)
1988 {
1989         int error;
1990         struct vcpu *vcpu;
1991
1992         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
1993                 panic("vm_set_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
1994
1995         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
1996
1997         vcpu_lock(vcpu);
1998         error = vcpu_set_state_locked(vcpu, newstate, from_idle);
1999         vcpu_unlock(vcpu);
2000
2001         return (error);
2002 }
2003
2004 enum vcpu_state
2005 vcpu_get_state(struct vm *vm, int vcpuid, int *hostcpu)
2006 {
2007         struct vcpu *vcpu;
2008         enum vcpu_state state;
2009
2010         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2011                 panic("vm_get_run_state: invalid vcpuid %d", vcpuid);
2012
2013         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2014
2015         vcpu_lock(vcpu);
2016         state = vcpu->state;
2017         if (hostcpu != NULL)
2018                 *hostcpu = vcpu->hostcpu;
2019         vcpu_unlock(vcpu);
2020
2021         return (state);
2022 }
2023
2024 int
2025 vm_activate_cpu(struct vm *vm, int vcpuid)
2026 {
2027
2028         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2029                 return (EINVAL);
2030
2031         if (CPU_ISSET(vcpuid, &vm->active_cpus))
2032                 return (EBUSY);
2033
2034         VCPU_CTR0(vm, vcpuid, "activated");
2035         CPU_SET_ATOMIC(vcpuid, &vm->active_cpus);
2036         return (0);
2037 }
2038
2039 cpuset_t
2040 vm_active_cpus(struct vm *vm)
2041 {
2042
2043         return (vm->active_cpus);
2044 }
2045
2046 cpuset_t
2047 vm_suspended_cpus(struct vm *vm)
2048 {
2049
2050         return (vm->suspended_cpus);
2051 }
2052
2053 void *
2054 vcpu_stats(struct vm *vm, int vcpuid)
2055 {
2056
2057         return (vm->vcpu[vcpuid].stats);
2058 }
2059
2060 int
2061 vm_get_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state *state)
2062 {
2063         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2064                 return (EINVAL);
2065
2066         *state = vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state;
2067
2068         return (0);
2069 }
2070
2071 int
2072 vm_set_x2apic_state(struct vm *vm, int vcpuid, enum x2apic_state state)
2073 {
2074         if (vcpuid < 0 || vcpuid >= VM_MAXCPU)
2075                 return (EINVAL);
2076
2077         if (state >= X2APIC_STATE_LAST)
2078                 return (EINVAL);
2079
2080         vm->vcpu[vcpuid].x2apic_state = state;
2081
2082         vlapic_set_x2apic_state(vm, vcpuid, state);
2083
2084         return (0);
2085 }
2086
2087 /*
2088  * This function is called to ensure that a vcpu "sees" a pending event
2089  * as soon as possible:
2090  * - If the vcpu thread is sleeping then it is woken up.
2091  * - If the vcpu is running on a different host_cpu then an IPI will be directed
2092  *   to the host_cpu to cause the vcpu to trap into the hypervisor.
2093  */
2094 void
2095 vcpu_notify_event(struct vm *vm, int vcpuid, bool lapic_intr)
2096 {
2097         int hostcpu;
2098         struct vcpu *vcpu;
2099
2100         vcpu = &vm->vcpu[vcpuid];
2101
2102         vcpu_lock(vcpu);
2103         hostcpu = vcpu->hostcpu;
2104         if (vcpu->state == VCPU_RUNNING) {
2105                 KASSERT(hostcpu != NOCPU, ("vcpu running on invalid hostcpu"));
2106                 if (hostcpu != curcpu) {
2107                         if (lapic_intr) {
2108                                 vlapic_post_intr(vcpu->vlapic, hostcpu,
2109                                     vmm_ipinum);
2110                         } else {
2111                                 ipi_cpu(hostcpu, vmm_ipinum);
2112                         }
2113                 } else {
2114                         /*
2115                          * If the 'vcpu' is running on 'curcpu' then it must
2116                          * be sending a notification to itself (e.g. SELF_IPI).
2117                          * The pending event will be picked up when the vcpu
2118                          * transitions back to guest context.
2119                          */
2120                 }
2121         } else {
2122                 KASSERT(hostcpu == NOCPU, ("vcpu state %d not consistent "
2123                     "with hostcpu %d", vcpu->state, hostcpu));
2124                 if (vcpu->state == VCPU_SLEEPING)
2125                         wakeup_one(vcpu);
2126         }
2127         vcpu_unlock(vcpu);
2128 }
2129
2130 struct vmspace *
2131 vm_get_vmspace(struct vm *vm)
2132 {
2133
2134         return (vm->vmspace);
2135 }
2136
2137 int
2138 vm_apicid2vcpuid(struct vm *vm, int apicid)
2139 {
2140         /*
2141          * XXX apic id is assumed to be numerically identical to vcpu id
2142          */
2143         return (apicid);
2144 }
2145
2146 void
2147 vm_smp_rendezvous(struct vm *vm, int vcpuid, cpuset_t dest,
2148     vm_rendezvous_func_t func, void *arg)
2149 {
2150         int i;
2151
2152         /*
2153          * Enforce that this function is called without any locks
2154          */
2155         WITNESS_WARN(WARN_PANIC, NULL, "vm_smp_rendezvous");
2156         KASSERT(vcpuid == -1 || (vcpuid >= 0 && vcpuid < VM_MAXCPU),
2157             ("vm_smp_rendezvous: invalid vcpuid %d", vcpuid));
2158
2159 restart:
2160         mtx_lock(&vm->rendezvous_mtx);
2161         if (vm->rendezvous_func != NULL) {
2162                 /*
2163                  * If a rendezvous is already in progress then we need to
2164                  * call the rendezvous handler in case this 'vcpuid' is one
2165                  * of the targets of the rendezvous.
2166                  */
2167                 RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Rendezvous already in progress");
2168                 mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2169                 vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2170                 goto restart;
2171         }
2172         KASSERT(vm->rendezvous_func == NULL, ("vm_smp_rendezvous: previous "
2173             "rendezvous is still in progress"));
2174
2175         RENDEZVOUS_CTR0(vm, vcpuid, "Initiating rendezvous");
2176         vm->rendezvous_req_cpus = dest;
2177         CPU_ZERO(&vm->rendezvous_done_cpus);
2178         vm->rendezvous_arg = arg;
2179         vm_set_rendezvous_func(vm, func);
2180         mtx_unlock(&vm->rendezvous_mtx);
2181
2182         /*
2183          * Wake up any sleeping vcpus and trigger a VM-exit in any running
2184          * vcpus so they handle the rendezvous as soon as possible.
2185          */
2186         for (i = 0; i < VM_MAXCPU; i++) {
2187                 if (CPU_ISSET(i, &dest))
2188                         vcpu_notify_event(vm, i, false);
2189         }
2190
2191         vm_handle_rendezvous(vm, vcpuid);
2192 }
2193
2194 struct vatpic *
2195 vm_atpic(struct vm *vm)
2196 {
2197         return (vm->vatpic);
2198 }
2199
2200 struct vatpit *
2201 vm_atpit(struct vm *vm)
2202 {
2203         return (vm->vatpit);
2204 }
2205
2206 struct vpmtmr *
2207 vm_pmtmr(struct vm *vm)
2208 {
2209
2210         return (vm->vpmtmr);
2211 }
2212
2213 enum vm_reg_name
2214 vm_segment_name(int seg)
2215 {
2216         static enum vm_reg_name seg_names[] = {
2217                 VM_REG_GUEST_ES,
2218                 VM_REG_GUEST_CS,
2219                 VM_REG_GUEST_SS,
2220                 VM_REG_GUEST_DS,
2221                 VM_REG_GUEST_FS,
2222                 VM_REG_GUEST_GS
2223         };
2224
2225         KASSERT(seg >= 0 && seg < nitems(seg_names),
2226             ("%s: invalid segment encoding %d", __func__, seg));
2227         return (seg_names[seg]);
2228 }
2229
2230 void
2231 vm_copy_teardown(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_copyinfo *copyinfo,
2232     int num_copyinfo)
2233 {
2234         int idx;
2235
2236         for (idx = 0; idx < num_copyinfo; idx++) {
2237                 if (copyinfo[idx].cookie != NULL)
2238                         vm_gpa_release(copyinfo[idx].cookie);
2239         }
2240         bzero(copyinfo, num_copyinfo * sizeof(struct vm_copyinfo));
2241 }
2242
2243 int
2244 vm_copy_setup(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_guest_paging *paging,
2245     uint64_t gla, size_t len, int prot, struct vm_copyinfo *copyinfo,
2246     int num_copyinfo)
2247 {
2248         int error, idx, nused;
2249         size_t n, off, remaining;
2250         void *hva, *cookie;
2251         uint64_t gpa;
2252
2253         bzero(copyinfo, sizeof(struct vm_copyinfo) * num_copyinfo);
2254
2255         nused = 0;
2256         remaining = len;
2257         while (remaining > 0) {
2258                 KASSERT(nused < num_copyinfo, ("insufficient vm_copyinfo"));
2259                 error = vmm_gla2gpa(vm, vcpuid, paging, gla, prot, &gpa);
2260                 if (error)
2261                         return (error);
2262                 off = gpa & PAGE_MASK;
2263                 n = min(remaining, PAGE_SIZE - off);
2264                 copyinfo[nused].gpa = gpa;
2265                 copyinfo[nused].len = n;
2266                 remaining -= n;
2267                 gla += n;
2268                 nused++;
2269         }
2270
2271         for (idx = 0; idx < nused; idx++) {
2272                 hva = vm_gpa_hold(vm, copyinfo[idx].gpa, copyinfo[idx].len,
2273                     prot, &cookie);
2274                 if (hva == NULL)
2275                         break;
2276                 copyinfo[idx].hva = hva;
2277                 copyinfo[idx].cookie = cookie;
2278         }
2279
2280         if (idx != nused) {
2281                 vm_copy_teardown(vm, vcpuid, copyinfo, num_copyinfo);
2282                 return (-1);
2283         } else {
2284                 return (0);
2285         }
2286 }
2287
2288 void
2289 vm_copyin(struct vm *vm, int vcpuid, struct vm_copyinfo *copyinfo, void *kaddr,
2290     size_t len)
2291 {
2292         char *dst;
2293         int idx;
2294         
2295         dst = kaddr;
2296         idx = 0;
2297         while (len > 0) {
2298                 bcopy(copyinfo[idx].hva, dst, copyinfo[idx].len);
2299                 len -= copyinfo[idx].len;
2300                 dst += copyinfo[idx].len;
2301                 idx++;
2302         }
2303 }
2304
2305 void
2306 vm_copyout(struct vm *vm, int vcpuid, const void *kaddr,
2307     struct vm_copyinfo *copyinfo, size_t len)
2308 {
2309         const char *src;
2310         int idx;
2311
2312         src = kaddr;
2313         idx = 0;
2314         while (len > 0) {
2315                 bcopy(src, copyinfo[idx].hva, copyinfo[idx].len);
2316                 len -= copyinfo[idx].len;
2317                 src += copyinfo[idx].len;
2318                 idx++;
2319         }
2320 }
2321
2322 /*
2323  * Return the amount of in-use and wired memory for the VM. Since
2324  * these are global stats, only return the values with for vCPU 0
2325  */
2326 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_RESIDENT);
2327 VMM_STAT_DECLARE(VMM_MEM_WIRED);
2328
2329 static void
2330 vm_get_rescnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2331 {
2332
2333         if (vcpu == 0) {
2334                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_RESIDENT,
2335                     PAGE_SIZE * vmspace_resident_count(vm->vmspace));
2336         }       
2337 }
2338
2339 static void
2340 vm_get_wiredcnt(struct vm *vm, int vcpu, struct vmm_stat_type *stat)
2341 {
2342
2343         if (vcpu == 0) {
2344                 vmm_stat_set(vm, vcpu, VMM_MEM_WIRED,
2345                     PAGE_SIZE * pmap_wired_count(vmspace_pmap(vm->vmspace)));
2346         }       
2347 }
2348
2349 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_RESIDENT, "Resident memory", vm_get_rescnt);
2350 VMM_STAT_FUNC(VMM_MEM_WIRED, "Wired memory", vm_get_wiredcnt);