xref: /linux/virt/kvm/vfio.c (revision 63307d015b91e626c97bb82e88054af3d0b74643)
1 /*
2  * VFIO-KVM bridge pseudo device
3  *
4  * Copyright (C) 2013 Red Hat, Inc.  All rights reserved.
5  *     Author: Alex Williamson <alex.williamson@redhat.com>
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
9  * published by the Free Software Foundation.
10  */
11 
12 #include <linux/errno.h>
13 #include <linux/file.h>
14 #include <linux/kvm_host.h>
15 #include <linux/list.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/mutex.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include <linux/uaccess.h>
20 #include <linux/vfio.h>
21 #include "vfio.h"
22 
23 #ifdef CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU
24 #include <asm/kvm_ppc.h>
25 #endif
26 
27 struct kvm_vfio_group {
28 	struct list_head node;
29 	struct vfio_group *vfio_group;
30 };
31 
32 struct kvm_vfio {
33 	struct list_head group_list;
34 	struct mutex lock;
35 	bool noncoherent;
36 };
37 
38 static struct vfio_group *kvm_vfio_group_get_external_user(struct file *filep)
39 {
40 	struct vfio_group *vfio_group;
41 	struct vfio_group *(*fn)(struct file *);
42 
43 	fn = symbol_get(vfio_group_get_external_user);
44 	if (!fn)
45 		return ERR_PTR(-EINVAL);
46 
47 	vfio_group = fn(filep);
48 
49 	symbol_put(vfio_group_get_external_user);
50 
51 	return vfio_group;
52 }
53 
54 static bool kvm_vfio_external_group_match_file(struct vfio_group *group,
55 					       struct file *filep)
56 {
57 	bool ret, (*fn)(struct vfio_group *, struct file *);
58 
59 	fn = symbol_get(vfio_external_group_match_file);
60 	if (!fn)
61 		return false;
62 
63 	ret = fn(group, filep);
64 
65 	symbol_put(vfio_external_group_match_file);
66 
67 	return ret;
68 }
69 
70 static void kvm_vfio_group_put_external_user(struct vfio_group *vfio_group)
71 {
72 	void (*fn)(struct vfio_group *);
73 
74 	fn = symbol_get(vfio_group_put_external_user);
75 	if (!fn)
76 		return;
77 
78 	fn(vfio_group);
79 
80 	symbol_put(vfio_group_put_external_user);
81 }
82 
83 static void kvm_vfio_group_set_kvm(struct vfio_group *group, struct kvm *kvm)
84 {
85 	void (*fn)(struct vfio_group *, struct kvm *);
86 
87 	fn = symbol_get(vfio_group_set_kvm);
88 	if (!fn)
89 		return;
90 
91 	fn(group, kvm);
92 
93 	symbol_put(vfio_group_set_kvm);
94 }
95 
96 static bool kvm_vfio_group_is_coherent(struct vfio_group *vfio_group)
97 {
98 	long (*fn)(struct vfio_group *, unsigned long);
99 	long ret;
100 
101 	fn = symbol_get(vfio_external_check_extension);
102 	if (!fn)
103 		return false;
104 
105 	ret = fn(vfio_group, VFIO_DMA_CC_IOMMU);
106 
107 	symbol_put(vfio_external_check_extension);
108 
109 	return ret > 0;
110 }
111 
112 #ifdef CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU
113 static int kvm_vfio_external_user_iommu_id(struct vfio_group *vfio_group)
114 {
115 	int (*fn)(struct vfio_group *);
116 	int ret = -EINVAL;
117 
118 	fn = symbol_get(vfio_external_user_iommu_id);
119 	if (!fn)
120 		return ret;
121 
122 	ret = fn(vfio_group);
123 
124 	symbol_put(vfio_external_user_iommu_id);
125 
126 	return ret;
127 }
128 
129 static struct iommu_group *kvm_vfio_group_get_iommu_group(
130 		struct vfio_group *group)
131 {
132 	int group_id = kvm_vfio_external_user_iommu_id(group);
133 
134 	if (group_id < 0)
135 		return NULL;
136 
137 	return iommu_group_get_by_id(group_id);
138 }
139 
140 static void kvm_spapr_tce_release_vfio_group(struct kvm *kvm,
141 		struct vfio_group *vfio_group)
142 {
143 	struct iommu_group *grp = kvm_vfio_group_get_iommu_group(vfio_group);
144 
145 	if (WARN_ON_ONCE(!grp))
146 		return;
147 
148 	kvm_spapr_tce_release_iommu_group(kvm, grp);
149 	iommu_group_put(grp);
150 }
151 #endif
152 
153 /*
154  * Groups can use the same or different IOMMU domains.  If the same then
155  * adding a new group may change the coherency of groups we've previously
156  * been told about.  We don't want to care about any of that so we retest
157  * each group and bail as soon as we find one that's noncoherent.  This
158  * means we only ever [un]register_noncoherent_dma once for the whole device.
159  */
160 static void kvm_vfio_update_coherency(struct kvm_device *dev)
161 {
162 	struct kvm_vfio *kv = dev->private;
163 	bool noncoherent = false;
164 	struct kvm_vfio_group *kvg;
165 
166 	mutex_lock(&kv->lock);
167 
168 	list_for_each_entry(kvg, &kv->group_list, node) {
169 		if (!kvm_vfio_group_is_coherent(kvg->vfio_group)) {
170 			noncoherent = true;
171 			break;
172 		}
173 	}
174 
175 	if (noncoherent != kv->noncoherent) {
176 		kv->noncoherent = noncoherent;
177 
178 		if (kv->noncoherent)
179 			kvm_arch_register_noncoherent_dma(dev->kvm);
180 		else
181 			kvm_arch_unregister_noncoherent_dma(dev->kvm);
182 	}
183 
184 	mutex_unlock(&kv->lock);
185 }
186 
187 static int kvm_vfio_set_group(struct kvm_device *dev, long attr, u64 arg)
188 {
189 	struct kvm_vfio *kv = dev->private;
190 	struct vfio_group *vfio_group;
191 	struct kvm_vfio_group *kvg;
192 	int32_t __user *argp = (int32_t __user *)(unsigned long)arg;
193 	struct fd f;
194 	int32_t fd;
195 	int ret;
196 
197 	switch (attr) {
198 	case KVM_DEV_VFIO_GROUP_ADD:
199 		if (get_user(fd, argp))
200 			return -EFAULT;
201 
202 		f = fdget(fd);
203 		if (!f.file)
204 			return -EBADF;
205 
206 		vfio_group = kvm_vfio_group_get_external_user(f.file);
207 		fdput(f);
208 
209 		if (IS_ERR(vfio_group))
210 			return PTR_ERR(vfio_group);
211 
212 		mutex_lock(&kv->lock);
213 
214 		list_for_each_entry(kvg, &kv->group_list, node) {
215 			if (kvg->vfio_group == vfio_group) {
216 				mutex_unlock(&kv->lock);
217 				kvm_vfio_group_put_external_user(vfio_group);
218 				return -EEXIST;
219 			}
220 		}
221 
222 		kvg = kzalloc(sizeof(*kvg), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
223 		if (!kvg) {
224 			mutex_unlock(&kv->lock);
225 			kvm_vfio_group_put_external_user(vfio_group);
226 			return -ENOMEM;
227 		}
228 
229 		list_add_tail(&kvg->node, &kv->group_list);
230 		kvg->vfio_group = vfio_group;
231 
232 		kvm_arch_start_assignment(dev->kvm);
233 
234 		mutex_unlock(&kv->lock);
235 
236 		kvm_vfio_group_set_kvm(vfio_group, dev->kvm);
237 
238 		kvm_vfio_update_coherency(dev);
239 
240 		return 0;
241 
242 	case KVM_DEV_VFIO_GROUP_DEL:
243 		if (get_user(fd, argp))
244 			return -EFAULT;
245 
246 		f = fdget(fd);
247 		if (!f.file)
248 			return -EBADF;
249 
250 		ret = -ENOENT;
251 
252 		mutex_lock(&kv->lock);
253 
254 		list_for_each_entry(kvg, &kv->group_list, node) {
255 			if (!kvm_vfio_external_group_match_file(kvg->vfio_group,
256 								f.file))
257 				continue;
258 
259 			list_del(&kvg->node);
260 			kvm_arch_end_assignment(dev->kvm);
261 #ifdef CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU
262 			kvm_spapr_tce_release_vfio_group(dev->kvm,
263 							 kvg->vfio_group);
264 #endif
265 			kvm_vfio_group_set_kvm(kvg->vfio_group, NULL);
266 			kvm_vfio_group_put_external_user(kvg->vfio_group);
267 			kfree(kvg);
268 			ret = 0;
269 			break;
270 		}
271 
272 		mutex_unlock(&kv->lock);
273 
274 		fdput(f);
275 
276 		kvm_vfio_update_coherency(dev);
277 
278 		return ret;
279 
280 #ifdef CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU
281 	case KVM_DEV_VFIO_GROUP_SET_SPAPR_TCE: {
282 		struct kvm_vfio_spapr_tce param;
283 		struct kvm_vfio *kv = dev->private;
284 		struct vfio_group *vfio_group;
285 		struct kvm_vfio_group *kvg;
286 		struct fd f;
287 		struct iommu_group *grp;
288 
289 		if (copy_from_user(&param, (void __user *)arg,
290 				sizeof(struct kvm_vfio_spapr_tce)))
291 			return -EFAULT;
292 
293 		f = fdget(param.groupfd);
294 		if (!f.file)
295 			return -EBADF;
296 
297 		vfio_group = kvm_vfio_group_get_external_user(f.file);
298 		fdput(f);
299 
300 		if (IS_ERR(vfio_group))
301 			return PTR_ERR(vfio_group);
302 
303 		grp = kvm_vfio_group_get_iommu_group(vfio_group);
304 		if (WARN_ON_ONCE(!grp)) {
305 			kvm_vfio_group_put_external_user(vfio_group);
306 			return -EIO;
307 		}
308 
309 		ret = -ENOENT;
310 
311 		mutex_lock(&kv->lock);
312 
313 		list_for_each_entry(kvg, &kv->group_list, node) {
314 			if (kvg->vfio_group != vfio_group)
315 				continue;
316 
317 			ret = kvm_spapr_tce_attach_iommu_group(dev->kvm,
318 					param.tablefd, grp);
319 			break;
320 		}
321 
322 		mutex_unlock(&kv->lock);
323 
324 		iommu_group_put(grp);
325 		kvm_vfio_group_put_external_user(vfio_group);
326 
327 		return ret;
328 	}
329 #endif /* CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU */
330 	}
331 
332 	return -ENXIO;
333 }
334 
335 static int kvm_vfio_set_attr(struct kvm_device *dev,
336 			     struct kvm_device_attr *attr)
337 {
338 	switch (attr->group) {
339 	case KVM_DEV_VFIO_GROUP:
340 		return kvm_vfio_set_group(dev, attr->attr, attr->addr);
341 	}
342 
343 	return -ENXIO;
344 }
345 
346 static int kvm_vfio_has_attr(struct kvm_device *dev,
347 			     struct kvm_device_attr *attr)
348 {
349 	switch (attr->group) {
350 	case KVM_DEV_VFIO_GROUP:
351 		switch (attr->attr) {
352 		case KVM_DEV_VFIO_GROUP_ADD:
353 		case KVM_DEV_VFIO_GROUP_DEL:
354 #ifdef CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU
355 		case KVM_DEV_VFIO_GROUP_SET_SPAPR_TCE:
356 #endif
357 			return 0;
358 		}
359 
360 		break;
361 	}
362 
363 	return -ENXIO;
364 }
365 
366 static void kvm_vfio_destroy(struct kvm_device *dev)
367 {
368 	struct kvm_vfio *kv = dev->private;
369 	struct kvm_vfio_group *kvg, *tmp;
370 
371 	list_for_each_entry_safe(kvg, tmp, &kv->group_list, node) {
372 #ifdef CONFIG_SPAPR_TCE_IOMMU
373 		kvm_spapr_tce_release_vfio_group(dev->kvm, kvg->vfio_group);
374 #endif
375 		kvm_vfio_group_set_kvm(kvg->vfio_group, NULL);
376 		kvm_vfio_group_put_external_user(kvg->vfio_group);
377 		list_del(&kvg->node);
378 		kfree(kvg);
379 		kvm_arch_end_assignment(dev->kvm);
380 	}
381 
382 	kvm_vfio_update_coherency(dev);
383 
384 	kfree(kv);
385 	kfree(dev); /* alloc by kvm_ioctl_create_device, free by .destroy */
386 }
387 
388 static int kvm_vfio_create(struct kvm_device *dev, u32 type);
389 
390 static struct kvm_device_ops kvm_vfio_ops = {
391 	.name = "kvm-vfio",
392 	.create = kvm_vfio_create,
393 	.destroy = kvm_vfio_destroy,
394 	.set_attr = kvm_vfio_set_attr,
395 	.has_attr = kvm_vfio_has_attr,
396 };
397 
398 static int kvm_vfio_create(struct kvm_device *dev, u32 type)
399 {
400 	struct kvm_device *tmp;
401 	struct kvm_vfio *kv;
402 
403 	/* Only one VFIO "device" per VM */
404 	list_for_each_entry(tmp, &dev->kvm->devices, vm_node)
405 		if (tmp->ops == &kvm_vfio_ops)
406 			return -EBUSY;
407 
408 	kv = kzalloc(sizeof(*kv), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
409 	if (!kv)
410 		return -ENOMEM;
411 
412 	INIT_LIST_HEAD(&kv->group_list);
413 	mutex_init(&kv->lock);
414 
415 	dev->private = kv;
416 
417 	return 0;
418 }
419 
420 int kvm_vfio_ops_init(void)
421 {
422 	return kvm_register_device_ops(&kvm_vfio_ops, KVM_DEV_TYPE_VFIO);
423 }
424 
425 void kvm_vfio_ops_exit(void)
426 {
427 	kvm_unregister_device_ops(KVM_DEV_TYPE_VFIO);
428 }
429