sys/x86/iommu/intel_idpgtbl.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2013 The FreeBSD Foundation
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This software was developed by Konstantin Belousov <kib@FreeBSD.org>
   6  * under sponsorship from the FreeBSD Foundation.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  18  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  19  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  20  * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  21  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  22  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  23  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  24  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  25  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27  * SUCH DAMAGE.
  28  */
  29
  30 #include <sys/cdefs.h>
  31 __FBSDID("$FreeBSD$");
  32
  33 #include <sys/param.h>
  34 #include <sys/systm.h>
  35 #include <sys/malloc.h>
  36 #include <sys/bus.h>
  37 #include <sys/interrupt.h>
  38 #include <sys/kernel.h>
  39 #include <sys/ktr.h>
  40 #include <sys/lock.h>
  41 #include <sys/memdesc.h>
  42 #include <sys/mutex.h>
  43 #include <sys/proc.h>
  44 #include <sys/rwlock.h>
  45 #include <sys/rman.h>
  46 #include <sys/sf_buf.h>
  47 #include <sys/sysctl.h>
  48 #include <sys/taskqueue.h>
  49 #include <sys/tree.h>
  50 #include <sys/uio.h>
  51 #include <sys/vmem.h>
  52 #include <vm/vm.h>
  53 #include <vm/vm_extern.h>
  54 #include <vm/vm_kern.h>
  55 #include <vm/vm_object.h>
  56 #include <vm/vm_page.h>
  57 #include <vm/vm_pager.h>
  58 #include <vm/vm_map.h>
  59 #include <machine/atomic.h>
  60 #include <machine/bus.h>
  61 #include <machine/cpu.h>
  62 #include <machine/md_var.h>
  63 #include <machine/specialreg.h>
  64 #include <x86/include/busdma_impl.h>
  65 #include <x86/iommu/intel_reg.h>
  66 #include <x86/iommu/busdma_dmar.h>
  67 #include <x86/iommu/intel_dmar.h>
  68
  69 static int domain_unmap_buf_locked(struct dmar_domain *domain,
  70     dmar_gaddr_t base, dmar_gaddr_t size, int flags);
  71
  72 /*
  73  * The cache of the identity mapping page tables for the DMARs.  Using
  74  * the cache saves significant amount of memory for page tables by
  75  * reusing the page tables, since usually DMARs are identical and have
  76  * the same capabilities.  Still, cache records the information needed
  77  * to match DMAR capabilities and page table format, to correctly
  78  * handle different DMARs.
  79  */
  80
  81 struct idpgtbl {
  82         dmar_gaddr_t maxaddr;   /* Page table covers the guest address
  83                                    range [0..maxaddr) */
  84         int pglvl;              /* Total page table levels ignoring
  85                                    superpages */
  86         int leaf;               /* The last materialized page table
  87                                    level, it is non-zero if superpages
  88                                    are supported */
  89         vm_object_t pgtbl_obj;  /* The page table pages */
  90         LIST_ENTRY(idpgtbl) link;
  91 };
  92
  93 static struct sx idpgtbl_lock;
  94 SX_SYSINIT(idpgtbl, &idpgtbl_lock, "idpgtbl");
  95 static LIST_HEAD(, idpgtbl) idpgtbls = LIST_HEAD_INITIALIZER(idpgtbls);
  96 static MALLOC_DEFINE(M_DMAR_IDPGTBL, "dmar_idpgtbl",
  97     "Intel DMAR Identity mappings cache elements");
  98
  99 /*
 100  * Build the next level of the page tables for the identity mapping.
 101  * - lvl is the level to build;
 102  * - idx is the index of the page table page in the pgtbl_obj, which is
 103  *   being allocated filled now;
 104  * - addr is the starting address in the bus address space which is
 105  *   mapped by the page table page.
 106  */
 107 static void
 108 domain_idmap_nextlvl(struct idpgtbl *tbl, int lvl, vm_pindex_t idx,
 109     dmar_gaddr_t addr)
 110 {
 111         vm_page_t m1;
 112         dmar_pte_t *pte;
 113         struct sf_buf *sf;
 114         dmar_gaddr_t f, pg_sz;
 115         vm_pindex_t base;
 116         int i;
 117
 118         VM_OBJECT_ASSERT_LOCKED(tbl->pgtbl_obj);
 119         if (addr >= tbl->maxaddr)
 120                 return;
 121         (void)dmar_pgalloc(tbl->pgtbl_obj, idx, DMAR_PGF_OBJL | DMAR_PGF_WAITOK |
 122             DMAR_PGF_ZERO);
 123         base = idx * DMAR_NPTEPG + 1; /* Index of the first child page of idx */
 124         pg_sz = pglvl_page_size(tbl->pglvl, lvl);
 125         if (lvl != tbl->leaf) {
 126                 for (i = 0, f = addr; i < DMAR_NPTEPG; i++, f += pg_sz)
 127                         domain_idmap_nextlvl(tbl, lvl + 1, base + i, f);
 128         }
 129         VM_OBJECT_WUNLOCK(tbl->pgtbl_obj);
 130         pte = dmar_map_pgtbl(tbl->pgtbl_obj, idx, DMAR_PGF_WAITOK, &sf);
 131         if (lvl == tbl->leaf) {
 132                 for (i = 0, f = addr; i < DMAR_NPTEPG; i++, f += pg_sz) {
 133                         if (f >= tbl->maxaddr)
 134                                 break;
 135                         pte[i].pte = (DMAR_PTE_ADDR_MASK & f) |
 136                             DMAR_PTE_R | DMAR_PTE_W;
 137                 }
 138         } else {
 139                 for (i = 0, f = addr; i < DMAR_NPTEPG; i++, f += pg_sz) {
 140                         if (f >= tbl->maxaddr)
 141                                 break;
 142                         m1 = dmar_pgalloc(tbl->pgtbl_obj, base + i,
 143                             DMAR_PGF_NOALLOC);
 144                         KASSERT(m1 != NULL, ("lost page table page"));
 145                         pte[i].pte = (DMAR_PTE_ADDR_MASK &
 146                             VM_PAGE_TO_PHYS(m1)) | DMAR_PTE_R | DMAR_PTE_W;
 147                 }
 148         }
 149         /* domain_get_idmap_pgtbl flushes CPU cache if needed. */
 150         dmar_unmap_pgtbl(sf);
 151         VM_OBJECT_WLOCK(tbl->pgtbl_obj);
 152 }
 153
 154 /*
 155  * Find a ready and compatible identity-mapping page table in the
 156  * cache. If not found, populate the identity-mapping page table for
 157  * the context, up to the maxaddr. The maxaddr byte is allowed to be
 158  * not mapped, which is aligned with the definition of Maxmem as the
 159  * highest usable physical address + 1.  If superpages are used, the
 160  * maxaddr is typically mapped.
 161  */
 162 vm_object_t
 163 domain_get_idmap_pgtbl(struct dmar_domain *domain, dmar_gaddr_t maxaddr)
 164 {
 165         struct dmar_unit *unit;
 166         struct idpgtbl *tbl;
 167         vm_object_t res;
 168         vm_page_t m;
 169         int leaf, i;
 170
 171         leaf = 0; /* silence gcc */
 172
 173         /*
 174          * First, determine where to stop the paging structures.
 175          */
 176         for (i = 0; i < domain->pglvl; i++) {
 177                 if (i == domain->pglvl - 1 || domain_is_sp_lvl(domain, i)) {
 178                         leaf = i;
 179                         break;
 180                 }
 181         }
 182
 183         /*
 184          * Search the cache for a compatible page table.  Qualified
 185          * page table must map up to maxaddr, its level must be
 186          * supported by the DMAR and leaf should be equal to the
 187          * calculated value.  The later restriction could be lifted
 188          * but I believe it is currently impossible to have any
 189          * deviations for existing hardware.
 190          */
 191         sx_slock(&idpgtbl_lock);
 192         LIST_FOREACH(tbl, &idpgtbls, link) {
 193                 if (tbl->maxaddr >= maxaddr &&
 194                     dmar_pglvl_supported(domain->dmar, tbl->pglvl) &&
 195                     tbl->leaf == leaf) {
 196                         res = tbl->pgtbl_obj;
 197                         vm_object_reference(res);
 198                         sx_sunlock(&idpgtbl_lock);
 199                         domain->pglvl = tbl->pglvl; /* XXXKIB ? */
 200                         goto end;
 201                 }
 202         }
 203
 204         /*
 205          * Not found in cache, relock the cache into exclusive mode to
 206          * be able to add element, and recheck cache again after the
 207          * relock.
 208          */
 209         sx_sunlock(&idpgtbl_lock);
 210         sx_xlock(&idpgtbl_lock);
 211         LIST_FOREACH(tbl, &idpgtbls, link) {
 212                 if (tbl->maxaddr >= maxaddr &&
 213                     dmar_pglvl_supported(domain->dmar, tbl->pglvl) &&
 214                     tbl->leaf == leaf) {
 215                         res = tbl->pgtbl_obj;
 216                         vm_object_reference(res);
 217                         sx_xunlock(&idpgtbl_lock);
 218                         domain->pglvl = tbl->pglvl; /* XXXKIB ? */
 219                         return (res);
 220                 }
 221         }
 222
 223         /*
 224          * Still not found, create new page table.
 225          */
 226         tbl = malloc(sizeof(*tbl), M_DMAR_IDPGTBL, M_WAITOK);
 227         tbl->pglvl = domain->pglvl;
 228         tbl->leaf = leaf;
 229         tbl->maxaddr = maxaddr;
 230         tbl->pgtbl_obj = vm_pager_allocate(OBJT_PHYS, NULL,
 231             IDX_TO_OFF(pglvl_max_pages(tbl->pglvl)), 0, 0, NULL);
 232         VM_OBJECT_WLOCK(tbl->pgtbl_obj);
 233         domain_idmap_nextlvl(tbl, 0, 0, 0);
 234         VM_OBJECT_WUNLOCK(tbl->pgtbl_obj);
 235         LIST_INSERT_HEAD(&idpgtbls, tbl, link);
 236         res = tbl->pgtbl_obj;
 237         vm_object_reference(res);
 238         sx_xunlock(&idpgtbl_lock);
 239
 240 end:
 241         /*
 242          * Table was found or created.
 243          *
 244          * If DMAR does not snoop paging structures accesses, flush
 245          * CPU cache to memory.  Note that dmar_unmap_pgtbl() coherent
 246          * argument was possibly invalid at the time of the identity
 247          * page table creation, since DMAR which was passed at the
 248          * time of creation could be coherent, while current DMAR is
 249          * not.
 250          *
 251          * If DMAR cannot look into the chipset write buffer, flush it
 252          * as well.
 253          */
 254         unit = domain->dmar;
 255         if (!DMAR_IS_COHERENT(unit)) {
 256                 VM_OBJECT_WLOCK(res);
 257                 for (m = vm_page_lookup(res, 0); m != NULL;
 258                      m = vm_page_next(m))
 259                         pmap_invalidate_cache_pages(&m, 1);
 260                 VM_OBJECT_WUNLOCK(res);
 261         }
 262         if ((unit->hw_cap & DMAR_CAP_RWBF) != 0) {
 263                 DMAR_LOCK(unit);
 264                 dmar_flush_write_bufs(unit);
 265                 DMAR_UNLOCK(unit);
 266         }
 267
 268         return (res);
 269 }
 270
 271 /*
 272  * Return a reference to the identity mapping page table to the cache.
 273  */
 274 void
 275 put_idmap_pgtbl(vm_object_t obj)
 276 {
 277         struct idpgtbl *tbl, *tbl1;
 278         vm_object_t rmobj;
 279
 280         sx_slock(&idpgtbl_lock);
 281         KASSERT(obj->ref_count >= 2, ("lost cache reference"));
 282         vm_object_deallocate(obj);
 283
 284         /*
 285          * Cache always owns one last reference on the page table object.
 286          * If there is an additional reference, object must stay.
 287          */
 288         if (obj->ref_count > 1) {
 289                 sx_sunlock(&idpgtbl_lock);
 290                 return;
 291         }
 292
 293         /*
 294          * Cache reference is the last, remove cache element and free
 295          * page table object, returning the page table pages to the
 296          * system.
 297          */
 298         sx_sunlock(&idpgtbl_lock);
 299         sx_xlock(&idpgtbl_lock);
 300         LIST_FOREACH_SAFE(tbl, &idpgtbls, link, tbl1) {
 301                 rmobj = tbl->pgtbl_obj;
 302                 if (rmobj->ref_count == 1) {
 303                         LIST_REMOVE(tbl, link);
 304                         atomic_subtract_int(&dmar_tbl_pagecnt,
 305                             rmobj->resident_page_count);
 306                         vm_object_deallocate(rmobj);
 307                         free(tbl, M_DMAR_IDPGTBL);
 308                 }
 309         }
 310         sx_xunlock(&idpgtbl_lock);
 311 }
 312
 313 /*
 314  * The core routines to map and unmap host pages at the given guest
 315  * address.  Support superpages.
 316  */
 317
 318 /*
 319  * Index of the pte for the guest address base in the page table at
 320  * the level lvl.
 321  */
 322 static int
 323 domain_pgtbl_pte_off(struct dmar_domain *domain, dmar_gaddr_t base, int lvl)
 324 {
 325
 326         base >>= DMAR_PAGE_SHIFT + (domain->pglvl - lvl - 1) *
 327             DMAR_NPTEPGSHIFT;
 328         return (base & DMAR_PTEMASK);
 329 }
 330
 331 /*
 332  * Returns the page index of the page table page in the page table
 333  * object, which maps the given address base at the page table level
 334  * lvl.
 335  */
 336 static vm_pindex_t
 337 domain_pgtbl_get_pindex(struct dmar_domain *domain, dmar_gaddr_t base, int lvl)
 338 {
 339         vm_pindex_t idx, pidx;
 340         int i;
 341
 342         KASSERT(lvl >= 0 && lvl < domain->pglvl,
 343             ("wrong lvl %p %d", domain, lvl));
 344
 345         for (pidx = idx = 0, i = 0; i < lvl; i++, pidx = idx) {
 346                 idx = domain_pgtbl_pte_off(domain, base, i) +
 347                     pidx * DMAR_NPTEPG + 1;
 348         }
 349         return (idx);
 350 }
 351
 352 static dmar_pte_t *
 353 domain_pgtbl_map_pte(struct dmar_domain *domain, dmar_gaddr_t base, int lvl,
 354     int flags, vm_pindex_t *idxp, struct sf_buf **sf)
 355 {
 356         vm_page_t m;
 357         struct sf_buf *sfp;
 358         dmar_pte_t *pte, *ptep;
 359         vm_pindex_t idx, idx1;
 360
 361         DMAR_DOMAIN_ASSERT_PGLOCKED(domain);
 362         KASSERT((flags & DMAR_PGF_OBJL) != 0, ("lost PGF_OBJL"));
 363
 364         idx = domain_pgtbl_get_pindex(domain, base, lvl);
 365         if (*sf != NULL && idx == *idxp) {
 366                 pte = (dmar_pte_t *)sf_buf_kva(*sf);
 367         } else {
 368                 if (*sf != NULL)
 369                         dmar_unmap_pgtbl(*sf);
 370                 *idxp = idx;
 371 retry:
 372                 pte = dmar_map_pgtbl(domain->pgtbl_obj, idx, flags, sf);
 373                 if (pte == NULL) {
 374                         KASSERT(lvl > 0,
 375                             ("lost root page table page %p", domain));
 376                         /*
 377                          * Page table page does not exist, allocate
 378                          * it and create a pte in the preceeding page level
 379                          * to reference the allocated page table page.
 380                          */
 381                         m = dmar_pgalloc(domain->pgtbl_obj, idx, flags |
 382                             DMAR_PGF_ZERO);
 383                         if (m == NULL)
 384                                 return (NULL);
 385
 386                         /*
 387                          * Prevent potential free while pgtbl_obj is
 388                          * unlocked in the recursive call to
 389                          * domain_pgtbl_map_pte(), if other thread did
 390                          * pte write and clean while the lock is
 391                          * dropped.
 392                          */
 393                         m->wire_count++;
 394
 395                         sfp = NULL;
 396                         ptep = domain_pgtbl_map_pte(domain, base, lvl - 1,
 397                             flags, &idx1, &sfp);
 398                         if (ptep == NULL) {
 399                                 KASSERT(m->pindex != 0,
 400                                     ("loosing root page %p", domain));
 401                                 m->wire_count--;
 402                                 dmar_pgfree(domain->pgtbl_obj, m->pindex,
 403                                     flags);
 404                                 return (NULL);
 405                         }
 406                         dmar_pte_store(&ptep->pte, DMAR_PTE_R | DMAR_PTE_W |
 407                             VM_PAGE_TO_PHYS(m));
 408                         dmar_flush_pte_to_ram(domain->dmar, ptep);
 409                         sf_buf_page(sfp)->wire_count += 1;
 410                         m->wire_count--;
 411                         dmar_unmap_pgtbl(sfp);
 412                         /* Only executed once. */
 413                         goto retry;
 414                 }
 415         }
 416         pte += domain_pgtbl_pte_off(domain, base, lvl);
 417         return (pte);
 418 }
 419
 420 static int
 421 domain_map_buf_locked(struct dmar_domain *domain, dmar_gaddr_t base,
 422     dmar_gaddr_t size, vm_page_t *ma, uint64_t pflags, int flags)
 423 {
 424         dmar_pte_t *pte;
 425         struct sf_buf *sf;
 426         dmar_gaddr_t pg_sz, base1, size1;
 427         vm_pindex_t pi, c, idx, run_sz;
 428         int lvl;
 429         bool superpage;
 430
 431         DMAR_DOMAIN_ASSERT_PGLOCKED(domain);
 432
 433         base1 = base;
 434         size1 = size;
 435         flags |= DMAR_PGF_OBJL;
 436         TD_PREP_PINNED_ASSERT;
 437
 438         for (sf = NULL, pi = 0; size > 0; base += pg_sz, size -= pg_sz,
 439             pi += run_sz) {
 440                 for (lvl = 0, c = 0, superpage = false;; lvl++) {
 441                         pg_sz = domain_page_size(domain, lvl);
 442                         run_sz = pg_sz >> DMAR_PAGE_SHIFT;
 443                         if (lvl == domain->pglvl - 1)
 444                                 break;
 445                         /*
 446                          * Check if the current base suitable for the
 447                          * superpage mapping.  First, verify the level.
 448                          */
 449                         if (!domain_is_sp_lvl(domain, lvl))
 450                                 continue;
 451                         /*
 452                          * Next, look at the size of the mapping and
 453                          * alignment of both guest and host addresses.
 454                          */
 455                         if (size < pg_sz || (base & (pg_sz - 1)) != 0 ||
 456                             (VM_PAGE_TO_PHYS(ma[pi]) & (pg_sz - 1)) != 0)
 457                                 continue;
 458                         /* All passed, check host pages contiguouty. */
 459                         if (c == 0) {
 460                                 for (c = 1; c < run_sz; c++) {
 461                                         if (VM_PAGE_TO_PHYS(ma[pi + c]) !=
 462                                             VM_PAGE_TO_PHYS(ma[pi + c - 1]) +
 463                                             PAGE_SIZE)
 464                                                 break;
 465                                 }
 466                         }
 467                         if (c >= run_sz) {
 468                                 superpage = true;
 469                                 break;
 470                         }
 471                 }
 472                 KASSERT(size >= pg_sz,
 473                     ("mapping loop overflow %p %jx %jx %jx", domain,
 474                     (uintmax_t)base, (uintmax_t)size, (uintmax_t)pg_sz));
 475                 KASSERT(pg_sz > 0, ("pg_sz 0 lvl %d", lvl));
 476                 pte = domain_pgtbl_map_pte(domain, base, lvl, flags, &idx, &sf);
 477                 if (pte == NULL) {
 478                         KASSERT((flags & DMAR_PGF_WAITOK) == 0,
 479                             ("failed waitable pte alloc %p", domain));
 480                         if (sf != NULL)
 481                                 dmar_unmap_pgtbl(sf);
 482                         domain_unmap_buf_locked(domain, base1, base - base1,
 483                             flags);
 484                         TD_PINNED_ASSERT;
 485                         return (ENOMEM);
 486                 }
 487                 dmar_pte_store(&pte->pte, VM_PAGE_TO_PHYS(ma[pi]) | pflags |
 488                     (superpage ? DMAR_PTE_SP : 0));
 489                 dmar_flush_pte_to_ram(domain->dmar, pte);
 490                 sf_buf_page(sf)->wire_count += 1;
 491         }
 492         if (sf != NULL)
 493                 dmar_unmap_pgtbl(sf);
 494         TD_PINNED_ASSERT;
 495         return (0);
 496 }
 497
 498 int
 499 domain_map_buf(struct dmar_domain *domain, dmar_gaddr_t base, dmar_gaddr_t size,
 500     vm_page_t *ma, uint64_t pflags, int flags)
 501 {
 502         struct dmar_unit *unit;
 503         int error;
 504
 505         unit = domain->dmar;
 506
 507         KASSERT((domain->flags & DMAR_DOMAIN_IDMAP) == 0,
 508             ("modifying idmap pagetable domain %p", domain));
 509         KASSERT((base & DMAR_PAGE_MASK) == 0,
 510             ("non-aligned base %p %jx %jx", domain, (uintmax_t)base,
 511             (uintmax_t)size));
 512         KASSERT((size & DMAR_PAGE_MASK) == 0,
 513             ("non-aligned size %p %jx %jx", domain, (uintmax_t)base,
 514             (uintmax_t)size));
 515         KASSERT(size > 0, ("zero size %p %jx %jx", domain, (uintmax_t)base,
 516             (uintmax_t)size));
 517         KASSERT(base < (1ULL << domain->agaw),
 518             ("base too high %p %jx %jx agaw %d", domain, (uintmax_t)base,
 519             (uintmax_t)size, domain->agaw));
 520         KASSERT(base + size < (1ULL << domain->agaw),
 521             ("end too high %p %jx %jx agaw %d", domain, (uintmax_t)base,
 522             (uintmax_t)size, domain->agaw));
 523         KASSERT(base + size > base,
 524             ("size overflow %p %jx %jx", domain, (uintmax_t)base,
 525             (uintmax_t)size));
 526         KASSERT((pflags & (DMAR_PTE_R | DMAR_PTE_W)) != 0,
 527             ("neither read nor write %jx", (uintmax_t)pflags));
 528         KASSERT((pflags & ~(DMAR_PTE_R | DMAR_PTE_W | DMAR_PTE_SNP |
 529             DMAR_PTE_TM)) == 0,
 530             ("invalid pte flags %jx", (uintmax_t)pflags));
 531         KASSERT((pflags & DMAR_PTE_SNP) == 0 ||
 532             (unit->hw_ecap & DMAR_ECAP_SC) != 0,
 533             ("PTE_SNP for dmar without snoop control %p %jx",
 534             domain, (uintmax_t)pflags));
 535         KASSERT((pflags & DMAR_PTE_TM) == 0 ||
 536             (unit->hw_ecap & DMAR_ECAP_DI) != 0,
 537             ("PTE_TM for dmar without DIOTLB %p %jx",
 538             domain, (uintmax_t)pflags));
 539         KASSERT((flags & ~DMAR_PGF_WAITOK) == 0, ("invalid flags %x", flags));
 540
 541         DMAR_DOMAIN_PGLOCK(domain);
 542         error = domain_map_buf_locked(domain, base, size, ma, pflags, flags);
 543         DMAR_DOMAIN_PGUNLOCK(domain);
 544         if (error != 0)
 545                 return (error);
 546
 547         if ((unit->hw_cap & DMAR_CAP_CM) != 0)
 548                 domain_flush_iotlb_sync(domain, base, size);
 549         else if ((unit->hw_cap & DMAR_CAP_RWBF) != 0) {
 550                 /* See 11.1 Write Buffer Flushing. */
 551                 DMAR_LOCK(unit);
 552                 dmar_flush_write_bufs(unit);
 553                 DMAR_UNLOCK(unit);
 554         }
 555         return (0);
 556 }
 557
 558 static void domain_unmap_clear_pte(struct dmar_domain *domain,
 559     dmar_gaddr_t base, int lvl, int flags, dmar_pte_t *pte,
 560     struct sf_buf **sf, bool free_fs);
 561
 562 static void
 563 domain_free_pgtbl_pde(struct dmar_domain *domain, dmar_gaddr_t base,
 564     int lvl, int flags)
 565 {
 566         struct sf_buf *sf;
 567         dmar_pte_t *pde;
 568         vm_pindex_t idx;
 569
 570         sf = NULL;
 571         pde = domain_pgtbl_map_pte(domain, base, lvl, flags, &idx, &sf);
 572         domain_unmap_clear_pte(domain, base, lvl, flags, pde, &sf, true);
 573 }
 574
 575 static void
 576 domain_unmap_clear_pte(struct dmar_domain *domain, dmar_gaddr_t base, int lvl,
 577     int flags, dmar_pte_t *pte, struct sf_buf **sf, bool free_sf)
 578 {
 579         vm_page_t m;
 580
 581         dmar_pte_clear(&pte->pte);
 582         dmar_flush_pte_to_ram(domain->dmar, pte);
 583         m = sf_buf_page(*sf);
 584         if (free_sf) {
 585                 dmar_unmap_pgtbl(*sf);
 586                 *sf = NULL;
 587         }
 588         m->wire_count--;
 589         if (m->wire_count != 0)
 590                 return;
 591         KASSERT(lvl != 0,
 592             ("lost reference (lvl) on root pg domain %p base %jx lvl %d",
 593             domain, (uintmax_t)base, lvl));
 594         KASSERT(m->pindex != 0,
 595             ("lost reference (idx) on root pg domain %p base %jx lvl %d",
 596             domain, (uintmax_t)base, lvl));
 597         dmar_pgfree(domain->pgtbl_obj, m->pindex, flags);
 598         domain_free_pgtbl_pde(domain, base, lvl - 1, flags);
 599 }
 600
 601 /*
 602  * Assumes that the unmap is never partial.
 603  */
 604 static int
 605 domain_unmap_buf_locked(struct dmar_domain *domain, dmar_gaddr_t base,
 606     dmar_gaddr_t size, int flags)
 607 {
 608         dmar_pte_t *pte;
 609         struct sf_buf *sf;
 610         vm_pindex_t idx;
 611         dmar_gaddr_t pg_sz;
 612         int lvl;
 613
 614         DMAR_DOMAIN_ASSERT_PGLOCKED(domain);
 615         if (size == 0)
 616                 return (0);
 617
 618         KASSERT((domain->flags & DMAR_DOMAIN_IDMAP) == 0,
 619             ("modifying idmap pagetable domain %p", domain));
 620         KASSERT((base & DMAR_PAGE_MASK) == 0,
 621             ("non-aligned base %p %jx %jx", domain, (uintmax_t)base,
 622             (uintmax_t)size));
 623         KASSERT((size & DMAR_PAGE_MASK) == 0,
 624             ("non-aligned size %p %jx %jx", domain, (uintmax_t)base,
 625             (uintmax_t)size));
 626         KASSERT(base < (1ULL << domain->agaw),
 627             ("base too high %p %jx %jx agaw %d", domain, (uintmax_t)base,
 628             (uintmax_t)size, domain->agaw));
 629         KASSERT(base + size < (1ULL << domain->agaw),
 630             ("end too high %p %jx %jx agaw %d", domain, (uintmax_t)base,
 631             (uintmax_t)size, domain->agaw));
 632         KASSERT(base + size > base,
 633             ("size overflow %p %jx %jx", domain, (uintmax_t)base,
 634             (uintmax_t)size));
 635         KASSERT((flags & ~DMAR_PGF_WAITOK) == 0, ("invalid flags %x", flags));
 636
 637         pg_sz = 0; /* silence gcc */
 638         flags |= DMAR_PGF_OBJL;
 639         TD_PREP_PINNED_ASSERT;
 640
 641         for (sf = NULL; size > 0; base += pg_sz, size -= pg_sz) {
 642                 for (lvl = 0; lvl < domain->pglvl; lvl++) {
 643                         if (lvl != domain->pglvl - 1 &&
 644                             !domain_is_sp_lvl(domain, lvl))
 645                                 continue;
 646                         pg_sz = domain_page_size(domain, lvl);
 647                         if (pg_sz > size)
 648                                 continue;
 649                         pte = domain_pgtbl_map_pte(domain, base, lvl, flags,
 650                             &idx, &sf);
 651                         KASSERT(pte != NULL,
 652                             ("sleeping or page missed %p %jx %d 0x%x",
 653                             domain, (uintmax_t)base, lvl, flags));
 654                         if ((pte->pte & DMAR_PTE_SP) != 0 ||
 655                             lvl == domain->pglvl - 1) {
 656                                 domain_unmap_clear_pte(domain, base, lvl,
 657                                     flags, pte, &sf, false);
 658                                 break;
 659                         }
 660                 }
 661                 KASSERT(size >= pg_sz,
 662                     ("unmapping loop overflow %p %jx %jx %jx", domain,
 663                     (uintmax_t)base, (uintmax_t)size, (uintmax_t)pg_sz));
 664         }
 665         if (sf != NULL)
 666                 dmar_unmap_pgtbl(sf);
 667         /*
 668          * See 11.1 Write Buffer Flushing for an explanation why RWBF
 669          * can be ignored there.
 670          */
 671
 672         TD_PINNED_ASSERT;
 673         return (0);
 674 }
 675
 676 int
 677 domain_unmap_buf(struct dmar_domain *domain, dmar_gaddr_t base,
 678     dmar_gaddr_t size, int flags)
 679 {
 680         int error;
 681
 682         DMAR_DOMAIN_PGLOCK(domain);
 683         error = domain_unmap_buf_locked(domain, base, size, flags);
 684         DMAR_DOMAIN_PGUNLOCK(domain);
 685         return (error);
 686 }
 687
 688 int
 689 domain_alloc_pgtbl(struct dmar_domain *domain)
 690 {
 691         vm_page_t m;
 692
 693         KASSERT(domain->pgtbl_obj == NULL,
 694             ("already initialized %p", domain));
 695
 696         domain->pgtbl_obj = vm_pager_allocate(OBJT_PHYS, NULL,
 697             IDX_TO_OFF(pglvl_max_pages(domain->pglvl)), 0, 0, NULL);
 698         DMAR_DOMAIN_PGLOCK(domain);
 699         m = dmar_pgalloc(domain->pgtbl_obj, 0, DMAR_PGF_WAITOK |
 700             DMAR_PGF_ZERO | DMAR_PGF_OBJL);
 701         /* No implicit free of the top level page table page. */
 702         m->wire_count = 1;
 703         DMAR_DOMAIN_PGUNLOCK(domain);
 704         DMAR_LOCK(domain->dmar);
 705         domain->flags |= DMAR_DOMAIN_PGTBL_INITED;
 706         DMAR_UNLOCK(domain->dmar);
 707         return (0);
 708 }
 709
 710 void
 711 domain_free_pgtbl(struct dmar_domain *domain)
 712 {
 713         vm_object_t obj;
 714         vm_page_t m;
 715
 716         obj = domain->pgtbl_obj;
 717         if (obj == NULL) {
 718                 KASSERT((domain->dmar->hw_ecap & DMAR_ECAP_PT) != 0 &&
 719                     (domain->flags & DMAR_DOMAIN_IDMAP) != 0,
 720                     ("lost pagetable object domain %p", domain));
 721                 return;
 722         }
 723         DMAR_DOMAIN_ASSERT_PGLOCKED(domain);
 724         domain->pgtbl_obj = NULL;
 725
 726         if ((domain->flags & DMAR_DOMAIN_IDMAP) != 0) {
 727                 put_idmap_pgtbl(obj);
 728                 domain->flags &= ~DMAR_DOMAIN_IDMAP;
 729                 return;
 730         }
 731
 732         /* Obliterate wire_counts */
 733         VM_OBJECT_ASSERT_WLOCKED(obj);
 734         for (m = vm_page_lookup(obj, 0); m != NULL; m = vm_page_next(m))
 735                 m->wire_count = 0;
 736         VM_OBJECT_WUNLOCK(obj);
 737         vm_object_deallocate(obj);
 738 }
 739
 740 static inline uint64_t
 741 domain_wait_iotlb_flush(struct dmar_unit *unit, uint64_t wt, int iro)
 742 {
 743         uint64_t iotlbr;
 744
 745         dmar_write8(unit, iro + DMAR_IOTLB_REG_OFF, DMAR_IOTLB_IVT |
 746             DMAR_IOTLB_DR | DMAR_IOTLB_DW | wt);
 747         for (;;) {
 748                 iotlbr = dmar_read8(unit, iro + DMAR_IOTLB_REG_OFF);
 749                 if ((iotlbr & DMAR_IOTLB_IVT) == 0)
 750                         break;
 751                 cpu_spinwait();
 752         }
 753         return (iotlbr);
 754 }
 755
 756 void
 757 domain_flush_iotlb_sync(struct dmar_domain *domain, dmar_gaddr_t base,
 758     dmar_gaddr_t size)
 759 {
 760         struct dmar_unit *unit;
 761         dmar_gaddr_t isize;
 762         uint64_t iotlbr;
 763         int am, iro;
 764
 765         unit = domain->dmar;
 766         KASSERT(!unit->qi_enabled, ("dmar%d: sync iotlb flush call",
 767             unit->unit));
 768         iro = DMAR_ECAP_IRO(unit->hw_ecap) * 16;
 769         DMAR_LOCK(unit);
 770         if ((unit->hw_cap & DMAR_CAP_PSI) == 0 || size > 2 * 1024 * 1024) {
 771                 iotlbr = domain_wait_iotlb_flush(unit, DMAR_IOTLB_IIRG_DOM |
 772                     DMAR_IOTLB_DID(domain->domain), iro);
 773                 KASSERT((iotlbr & DMAR_IOTLB_IAIG_MASK) !=
 774                     DMAR_IOTLB_IAIG_INVLD,
 775                     ("dmar%d: invalidation failed %jx", unit->unit,
 776                     (uintmax_t)iotlbr));
 777         } else {
 778                 for (; size > 0; base += isize, size -= isize) {
 779                         am = calc_am(unit, base, size, &isize);
 780                         dmar_write8(unit, iro, base | am);
 781                         iotlbr = domain_wait_iotlb_flush(unit,
 782                             DMAR_IOTLB_IIRG_PAGE |
 783                             DMAR_IOTLB_DID(domain->domain), iro);
 784                         KASSERT((iotlbr & DMAR_IOTLB_IAIG_MASK) !=
 785                             DMAR_IOTLB_IAIG_INVLD,
 786                             ("dmar%d: PSI invalidation failed "
 787                             "iotlbr 0x%jx base 0x%jx size 0x%jx am %d",
 788                             unit->unit, (uintmax_t)iotlbr,
 789                             (uintmax_t)base, (uintmax_t)size, am));
 790                         /*
 791                          * Any non-page granularity covers whole guest
 792                          * address space for the domain.
 793                          */
 794                         if ((iotlbr & DMAR_IOTLB_IAIG_MASK) !=
 795                             DMAR_IOTLB_IAIG_PAGE)
 796                                 break;
 797                 }
 798         }
 799         DMAR_UNLOCK(unit);
 800 }