xref: /linux/virt/kvm/vfio.c (revision 37744feebc086908fd89760650f458ab19071750)
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
2 /*
3  * VFIO-KVM bridge pseudo device
4  *
5  * Copyright (C) 2013 Red Hat, Inc.  All rights reserved.
6  *     Author: Alex Williamson <alex.williamson@redhat.com>
7  */
8 
9 #include <linux/errno.h>
10 #include <linux/file.h>
11 #include <linux/kvm_host.h>
12 #include <linux/list.h>
13 #include <linux/module.h>
14 #include <linux/mutex.h>
15 #include <linux/slab.h>
16 #include <linux/uaccess.h>
17 #include <linux/vfio.h>
18 #include "vfio.h"
19 
20 #ifdef CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU
21 #include <asm/kvm_ppc.h>
22 #endif
23 
24 struct kvm_vfio_group {
25 	struct list_head node;
26 	struct vfio_group *vfio_group;
27 };
28 
29 struct kvm_vfio {
30 	struct list_head group_list;
31 	struct mutex lock;
32 	bool noncoherent;
33 };
34 
35 static struct vfio_group *kvm_vfio_group_get_external_user(struct file *filep)
36 {
37 	struct vfio_group *vfio_group;
38 	struct vfio_group *(*fn)(struct file *);
39 
40 	fn = symbol_get(vfio_group_get_external_user);
41 	if (!fn)
42 		return ERR_PTR(-EINVAL);
43 
44 	vfio_group = fn(filep);
45 
46 	symbol_put(vfio_group_get_external_user);
47 
48 	return vfio_group;
49 }
50 
51 static bool kvm_vfio_external_group_match_file(struct vfio_group *group,
52 					       struct file *filep)
53 {
54 	bool ret, (*fn)(struct vfio_group *, struct file *);
55 
56 	fn = symbol_get(vfio_external_group_match_file);
57 	if (!fn)
58 		return false;
59 
60 	ret = fn(group, filep);
61 
62 	symbol_put(vfio_external_group_match_file);
63 
64 	return ret;
65 }
66 
67 static void kvm_vfio_group_put_external_user(struct vfio_group *vfio_group)
68 {
69 	void (*fn)(struct vfio_group *);
70 
71 	fn = symbol_get(vfio_group_put_external_user);
72 	if (!fn)
73 		return;
74 
75 	fn(vfio_group);
76 
77 	symbol_put(vfio_group_put_external_user);
78 }
79 
80 static void kvm_vfio_group_set_kvm(struct vfio_group *group, struct kvm *kvm)
81 {
82 	void (*fn)(struct vfio_group *, struct kvm *);
83 
84 	fn = symbol_get(vfio_group_set_kvm);
85 	if (!fn)
86 		return;
87 
88 	fn(group, kvm);
89 
90 	symbol_put(vfio_group_set_kvm);
91 }
92 
93 static bool kvm_vfio_group_is_coherent(struct vfio_group *vfio_group)
94 {
95 	long (*fn)(struct vfio_group *, unsigned long);
96 	long ret;
97 
98 	fn = symbol_get(vfio_external_check_extension);
99 	if (!fn)
100 		return false;
101 
102 	ret = fn(vfio_group, VFIO_DMA_CC_IOMMU);
103 
104 	symbol_put(vfio_external_check_extension);
105 
106 	return ret > 0;
107 }
108 
109 #ifdef CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU
110 static int kvm_vfio_external_user_iommu_id(struct vfio_group *vfio_group)
111 {
112 	int (*fn)(struct vfio_group *);
113 	int ret = -EINVAL;
114 
115 	fn = symbol_get(vfio_external_user_iommu_id);
116 	if (!fn)
117 		return ret;
118 
119 	ret = fn(vfio_group);
120 
121 	symbol_put(vfio_external_user_iommu_id);
122 
123 	return ret;
124 }
125 
126 static struct iommu_group *kvm_vfio_group_get_iommu_group(
127 		struct vfio_group *group)
128 {
129 	int group_id = kvm_vfio_external_user_iommu_id(group);
130 
131 	if (group_id < 0)
132 		return NULL;
133 
134 	return iommu_group_get_by_id(group_id);
135 }
136 
137 static void kvm_spapr_tce_release_vfio_group(struct kvm *kvm,
138 		struct vfio_group *vfio_group)
139 {
140 	struct iommu_group *grp = kvm_vfio_group_get_iommu_group(vfio_group);
141 
142 	if (WARN_ON_ONCE(!grp))
143 		return;
144 
145 	kvm_spapr_tce_release_iommu_group(kvm, grp);
146 	iommu_group_put(grp);
147 }
148 #endif
149 
150 /*
151  * Groups can use the same or different IOMMU domains.  If the same then
152  * adding a new group may change the coherency of groups we've previously
153  * been told about.  We don't want to care about any of that so we retest
154  * each group and bail as soon as we find one that's noncoherent.  This
155  * means we only ever [un]register_noncoherent_dma once for the whole device.
156  */
157 static void kvm_vfio_update_coherency(struct kvm_device *dev)
158 {
159 	struct kvm_vfio *kv = dev->private;
160 	bool noncoherent = false;
161 	struct kvm_vfio_group *kvg;
162 
163 	mutex_lock(&kv->lock);
164 
165 	list_for_each_entry(kvg, &kv->group_list, node) {
166 		if (!kvm_vfio_group_is_coherent(kvg->vfio_group)) {
167 			noncoherent = true;
168 			break;
169 		}
170 	}
171 
172 	if (noncoherent != kv->noncoherent) {
173 		kv->noncoherent = noncoherent;
174 
175 		if (kv->noncoherent)
176 			kvm_arch_register_noncoherent_dma(dev->kvm);
177 		else
178 			kvm_arch_unregister_noncoherent_dma(dev->kvm);
179 	}
180 
181 	mutex_unlock(&kv->lock);
182 }
183 
184 static int kvm_vfio_set_group(struct kvm_device *dev, long attr, u64 arg)
185 {
186 	struct kvm_vfio *kv = dev->private;
187 	struct vfio_group *vfio_group;
188 	struct kvm_vfio_group *kvg;
189 	int32_t __user *argp = (int32_t __user *)(unsigned long)arg;
190 	struct fd f;
191 	int32_t fd;
192 	int ret;
193 
194 	switch (attr) {
195 	case KVM_DEV_VFIO_GROUP_ADD:
196 		if (get_user(fd, argp))
197 			return -EFAULT;
198 
199 		f = fdget(fd);
200 		if (!f.file)
201 			return -EBADF;
202 
203 		vfio_group = kvm_vfio_group_get_external_user(f.file);
204 		fdput(f);
205 
206 		if (IS_ERR(vfio_group))
207 			return PTR_ERR(vfio_group);
208 
209 		mutex_lock(&kv->lock);
210 
211 		list_for_each_entry(kvg, &kv->group_list, node) {
212 			if (kvg->vfio_group == vfio_group) {
213 				mutex_unlock(&kv->lock);
214 				kvm_vfio_group_put_external_user(vfio_group);
215 				return -EEXIST;
216 			}
217 		}
218 
219 		kvg = kzalloc(sizeof(*kvg), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
220 		if (!kvg) {
221 			mutex_unlock(&kv->lock);
222 			kvm_vfio_group_put_external_user(vfio_group);
223 			return -ENOMEM;
224 		}
225 
226 		list_add_tail(&kvg->node, &kv->group_list);
227 		kvg->vfio_group = vfio_group;
228 
229 		kvm_arch_start_assignment(dev->kvm);
230 
231 		mutex_unlock(&kv->lock);
232 
233 		kvm_vfio_group_set_kvm(vfio_group, dev->kvm);
234 
235 		kvm_vfio_update_coherency(dev);
236 
237 		return 0;
238 
239 	case KVM_DEV_VFIO_GROUP_DEL:
240 		if (get_user(fd, argp))
241 			return -EFAULT;
242 
243 		f = fdget(fd);
244 		if (!f.file)
245 			return -EBADF;
246 
247 		ret = -ENOENT;
248 
249 		mutex_lock(&kv->lock);
250 
251 		list_for_each_entry(kvg, &kv->group_list, node) {
252 			if (!kvm_vfio_external_group_match_file(kvg->vfio_group,
253 								f.file))
254 				continue;
255 
256 			list_del(&kvg->node);
257 			kvm_arch_end_assignment(dev->kvm);
258 #ifdef CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU
259 			kvm_spapr_tce_release_vfio_group(dev->kvm,
260 							 kvg->vfio_group);
261 #endif
262 			kvm_vfio_group_set_kvm(kvg->vfio_group, NULL);
263 			kvm_vfio_group_put_external_user(kvg->vfio_group);
264 			kfree(kvg);
265 			ret = 0;
266 			break;
267 		}
268 
269 		mutex_unlock(&kv->lock);
270 
271 		fdput(f);
272 
273 		kvm_vfio_update_coherency(dev);
274 
275 		return ret;
276 
277 #ifdef CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU
278 	case KVM_DEV_VFIO_GROUP_SET_SPAPR_TCE: {
279 		struct kvm_vfio_spapr_tce param;
280 		struct kvm_vfio *kv = dev->private;
281 		struct vfio_group *vfio_group;
282 		struct kvm_vfio_group *kvg;
283 		struct fd f;
284 		struct iommu_group *grp;
285 
286 		if (copy_from_user(&param, (void __user *)arg,
287 				sizeof(struct kvm_vfio_spapr_tce)))
288 			return -EFAULT;
289 
290 		f = fdget(param.groupfd);
291 		if (!f.file)
292 			return -EBADF;
293 
294 		vfio_group = kvm_vfio_group_get_external_user(f.file);
295 		fdput(f);
296 
297 		if (IS_ERR(vfio_group))
298 			return PTR_ERR(vfio_group);
299 
300 		grp = kvm_vfio_group_get_iommu_group(vfio_group);
301 		if (WARN_ON_ONCE(!grp)) {
302 			kvm_vfio_group_put_external_user(vfio_group);
303 			return -EIO;
304 		}
305 
306 		ret = -ENOENT;
307 
308 		mutex_lock(&kv->lock);
309 
310 		list_for_each_entry(kvg, &kv->group_list, node) {
311 			if (kvg->vfio_group != vfio_group)
312 				continue;
313 
314 			ret = kvm_spapr_tce_attach_iommu_group(dev->kvm,
315 					param.tablefd, grp);
316 			break;
317 		}
318 
319 		mutex_unlock(&kv->lock);
320 
321 		iommu_group_put(grp);
322 		kvm_vfio_group_put_external_user(vfio_group);
323 
324 		return ret;
325 	}
326 #endif /* CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU */
327 	}
328 
329 	return -ENXIO;
330 }
331 
332 static int kvm_vfio_set_attr(struct kvm_device *dev,
333 			     struct kvm_device_attr *attr)
334 {
335 	switch (attr->group) {
336 	case KVM_DEV_VFIO_GROUP:
337 		return kvm_vfio_set_group(dev, attr->attr, attr->addr);
338 	}
339 
340 	return -ENXIO;
341 }
342 
343 static int kvm_vfio_has_attr(struct kvm_device *dev,
344 			     struct kvm_device_attr *attr)
345 {
346 	switch (attr->group) {
347 	case KVM_DEV_VFIO_GROUP:
348 		switch (attr->attr) {
349 		case KVM_DEV_VFIO_GROUP_ADD:
350 		case KVM_DEV_VFIO_GROUP_DEL:
351 #ifdef CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU
352 		case KVM_DEV_VFIO_GROUP_SET_SPAPR_TCE:
353 #endif
354 			return 0;
355 		}
356 
357 		break;
358 	}
359 
360 	return -ENXIO;
361 }
362 
363 static void kvm_vfio_destroy(struct kvm_device *dev)
364 {
365 	struct kvm_vfio *kv = dev->private;
366 	struct kvm_vfio_group *kvg, *tmp;
367 
368 	list_for_each_entry_safe(kvg, tmp, &kv->group_list, node) {
369 #ifdef CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU
370 		kvm_spapr_tce_release_vfio_group(dev->kvm, kvg->vfio_group);
371 #endif
372 		kvm_vfio_group_set_kvm(kvg->vfio_group, NULL);
373 		kvm_vfio_group_put_external_user(kvg->vfio_group);
374 		list_del(&kvg->node);
375 		kfree(kvg);
376 		kvm_arch_end_assignment(dev->kvm);
377 	}
378 
379 	kvm_vfio_update_coherency(dev);
380 
381 	kfree(kv);
382 	kfree(dev); /* alloc by kvm_ioctl_create_device, free by .destroy */
383 }
384 
385 static int kvm_vfio_create(struct kvm_device *dev, u32 type);
386 
387 static struct kvm_device_ops kvm_vfio_ops = {
388 	.name = "kvm-vfio",
389 	.create = kvm_vfio_create,
390 	.destroy = kvm_vfio_destroy,
391 	.set_attr = kvm_vfio_set_attr,
392 	.has_attr = kvm_vfio_has_attr,
393 };
394 
395 static int kvm_vfio_create(struct kvm_device *dev, u32 type)
396 {
397 	struct kvm_device *tmp;
398 	struct kvm_vfio *kv;
399 
400 	/* Only one VFIO "device" per VM */
401 	list_for_each_entry(tmp, &dev->kvm->devices, vm_node)
402 		if (tmp->ops == &kvm_vfio_ops)
403 			return -EBUSY;
404 
405 	kv = kzalloc(sizeof(*kv), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
406 	if (!kv)
407 		return -ENOMEM;
408 
409 	INIT_LIST_HEAD(&kv->group_list);
410 	mutex_init(&kv->lock);
411 
412 	dev->private = kv;
413 
414 	return 0;
415 }
416 
417 int kvm_vfio_ops_init(void)
418 {
419 	return kvm_register_device_ops(&kvm_vfio_ops, KVM_DEV_TYPE_VFIO);
420 }
421 
422 void kvm_vfio_ops_exit(void)
423 {
424 	kvm_unregister_device_ops(KVM_DEV_TYPE_VFIO);
425 }
426