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