]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - virt/kvm/arm/vgic.c
0e84292c2197afe84f4b9730f11cea4666217798
[karo-tx-linux.git] / virt / kvm / arm / vgic.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
3  * Author: Marc Zyngier <marc.zyngier@arm.com>
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
6  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
7  * published by the Free Software Foundation.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA
17  */
18
19 #include <linux/cpu.h>
20 #include <linux/kvm.h>
21 #include <linux/kvm_host.h>
22 #include <linux/interrupt.h>
23 #include <linux/io.h>
24 #include <linux/of.h>
25 #include <linux/of_address.h>
26 #include <linux/of_irq.h>
27 #include <linux/uaccess.h>
28
29 #include <linux/irqchip/arm-gic.h>
30
31 #include <asm/kvm_emulate.h>
32 #include <asm/kvm_arm.h>
33 #include <asm/kvm_mmu.h>
34
35 /*
36  * How the whole thing works (courtesy of Christoffer Dall):
37  *
38  * - At any time, the dist->irq_pending_on_cpu is the oracle that knows if
39  *   something is pending on the CPU interface.
40  * - Interrupts that are pending on the distributor are stored on the
41  *   vgic.irq_pending vgic bitmap (this bitmap is updated by both user land
42  *   ioctls and guest mmio ops, and other in-kernel peripherals such as the
43  *   arch. timers).
44  * - Every time the bitmap changes, the irq_pending_on_cpu oracle is
45  *   recalculated
46  * - To calculate the oracle, we need info for each cpu from
47  *   compute_pending_for_cpu, which considers:
48  *   - PPI: dist->irq_pending & dist->irq_enable
49  *   - SPI: dist->irq_pending & dist->irq_enable & dist->irq_spi_target
50  *   - irq_spi_target is a 'formatted' version of the GICD_ITARGETSRn
51  *     registers, stored on each vcpu. We only keep one bit of
52  *     information per interrupt, making sure that only one vcpu can
53  *     accept the interrupt.
54  * - If any of the above state changes, we must recalculate the oracle.
55  * - The same is true when injecting an interrupt, except that we only
56  *   consider a single interrupt at a time. The irq_spi_cpu array
57  *   contains the target CPU for each SPI.
58  *
59  * The handling of level interrupts adds some extra complexity. We
60  * need to track when the interrupt has been EOIed, so we can sample
61  * the 'line' again. This is achieved as such:
62  *
63  * - When a level interrupt is moved onto a vcpu, the corresponding
64  *   bit in irq_queued is set. As long as this bit is set, the line
65  *   will be ignored for further interrupts. The interrupt is injected
66  *   into the vcpu with the GICH_LR_EOI bit set (generate a
67  *   maintenance interrupt on EOI).
68  * - When the interrupt is EOIed, the maintenance interrupt fires,
69  *   and clears the corresponding bit in irq_queued. This allows the
70  *   interrupt line to be sampled again.
71  * - Note that level-triggered interrupts can also be set to pending from
72  *   writes to GICD_ISPENDRn and lowering the external input line does not
73  *   cause the interrupt to become inactive in such a situation.
74  *   Conversely, writes to GICD_ICPENDRn do not cause the interrupt to become
75  *   inactive as long as the external input line is held high.
76  */
77
78 #include "vgic.h"
79
80 static void vgic_retire_disabled_irqs(struct kvm_vcpu *vcpu);
81 static void vgic_retire_lr(int lr_nr, int irq, struct kvm_vcpu *vcpu);
82 static struct vgic_lr vgic_get_lr(const struct kvm_vcpu *vcpu, int lr);
83 static void vgic_set_lr(struct kvm_vcpu *vcpu, int lr, struct vgic_lr lr_desc);
84
85 static const struct vgic_ops *vgic_ops;
86 static const struct vgic_params *vgic;
87
88 static void add_sgi_source(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq, int source)
89 {
90         vcpu->kvm->arch.vgic.vm_ops.add_sgi_source(vcpu, irq, source);
91 }
92
93 static bool queue_sgi(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
94 {
95         return vcpu->kvm->arch.vgic.vm_ops.queue_sgi(vcpu, irq);
96 }
97
98 int kvm_vgic_map_resources(struct kvm *kvm)
99 {
100         return kvm->arch.vgic.vm_ops.map_resources(kvm, vgic);
101 }
102
103 /*
104  * struct vgic_bitmap contains a bitmap made of unsigned longs, but
105  * extracts u32s out of them.
106  *
107  * This does not work on 64-bit BE systems, because the bitmap access
108  * will store two consecutive 32-bit words with the higher-addressed
109  * register's bits at the lower index and the lower-addressed register's
110  * bits at the higher index.
111  *
112  * Therefore, swizzle the register index when accessing the 32-bit word
113  * registers to access the right register's value.
114  */
115 #if defined(CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN) && BITS_PER_LONG == 64
116 #define REG_OFFSET_SWIZZLE      1
117 #else
118 #define REG_OFFSET_SWIZZLE      0
119 #endif
120
121 static int vgic_init_bitmap(struct vgic_bitmap *b, int nr_cpus, int nr_irqs)
122 {
123         int nr_longs;
124
125         nr_longs = nr_cpus + BITS_TO_LONGS(nr_irqs - VGIC_NR_PRIVATE_IRQS);
126
127         b->private = kzalloc(sizeof(unsigned long) * nr_longs, GFP_KERNEL);
128         if (!b->private)
129                 return -ENOMEM;
130
131         b->shared = b->private + nr_cpus;
132
133         return 0;
134 }
135
136 static void vgic_free_bitmap(struct vgic_bitmap *b)
137 {
138         kfree(b->private);
139         b->private = NULL;
140         b->shared = NULL;
141 }
142
143 /*
144  * Call this function to convert a u64 value to an unsigned long * bitmask
145  * in a way that works on both 32-bit and 64-bit LE and BE platforms.
146  *
147  * Warning: Calling this function may modify *val.
148  */
149 static unsigned long *u64_to_bitmask(u64 *val)
150 {
151 #if defined(CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN) && BITS_PER_LONG == 32
152         *val = (*val >> 32) | (*val << 32);
153 #endif
154         return (unsigned long *)val;
155 }
156
157 u32 *vgic_bitmap_get_reg(struct vgic_bitmap *x, int cpuid, u32 offset)
158 {
159         offset >>= 2;
160         if (!offset)
161                 return (u32 *)(x->private + cpuid) + REG_OFFSET_SWIZZLE;
162         else
163                 return (u32 *)(x->shared) + ((offset - 1) ^ REG_OFFSET_SWIZZLE);
164 }
165
166 static int vgic_bitmap_get_irq_val(struct vgic_bitmap *x,
167                                    int cpuid, int irq)
168 {
169         if (irq < VGIC_NR_PRIVATE_IRQS)
170                 return test_bit(irq, x->private + cpuid);
171
172         return test_bit(irq - VGIC_NR_PRIVATE_IRQS, x->shared);
173 }
174
175 void vgic_bitmap_set_irq_val(struct vgic_bitmap *x, int cpuid,
176                              int irq, int val)
177 {
178         unsigned long *reg;
179
180         if (irq < VGIC_NR_PRIVATE_IRQS) {
181                 reg = x->private + cpuid;
182         } else {
183                 reg = x->shared;
184                 irq -= VGIC_NR_PRIVATE_IRQS;
185         }
186
187         if (val)
188                 set_bit(irq, reg);
189         else
190                 clear_bit(irq, reg);
191 }
192
193 static unsigned long *vgic_bitmap_get_cpu_map(struct vgic_bitmap *x, int cpuid)
194 {
195         return x->private + cpuid;
196 }
197
198 unsigned long *vgic_bitmap_get_shared_map(struct vgic_bitmap *x)
199 {
200         return x->shared;
201 }
202
203 static int vgic_init_bytemap(struct vgic_bytemap *x, int nr_cpus, int nr_irqs)
204 {
205         int size;
206
207         size  = nr_cpus * VGIC_NR_PRIVATE_IRQS;
208         size += nr_irqs - VGIC_NR_PRIVATE_IRQS;
209
210         x->private = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
211         if (!x->private)
212                 return -ENOMEM;
213
214         x->shared = x->private + nr_cpus * VGIC_NR_PRIVATE_IRQS / sizeof(u32);
215         return 0;
216 }
217
218 static void vgic_free_bytemap(struct vgic_bytemap *b)
219 {
220         kfree(b->private);
221         b->private = NULL;
222         b->shared = NULL;
223 }
224
225 u32 *vgic_bytemap_get_reg(struct vgic_bytemap *x, int cpuid, u32 offset)
226 {
227         u32 *reg;
228
229         if (offset < VGIC_NR_PRIVATE_IRQS) {
230                 reg = x->private;
231                 offset += cpuid * VGIC_NR_PRIVATE_IRQS;
232         } else {
233                 reg = x->shared;
234                 offset -= VGIC_NR_PRIVATE_IRQS;
235         }
236
237         return reg + (offset / sizeof(u32));
238 }
239
240 #define VGIC_CFG_LEVEL  0
241 #define VGIC_CFG_EDGE   1
242
243 static bool vgic_irq_is_edge(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
244 {
245         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
246         int irq_val;
247
248         irq_val = vgic_bitmap_get_irq_val(&dist->irq_cfg, vcpu->vcpu_id, irq);
249         return irq_val == VGIC_CFG_EDGE;
250 }
251
252 static int vgic_irq_is_enabled(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
253 {
254         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
255
256         return vgic_bitmap_get_irq_val(&dist->irq_enabled, vcpu->vcpu_id, irq);
257 }
258
259 static int vgic_irq_is_queued(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
260 {
261         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
262
263         return vgic_bitmap_get_irq_val(&dist->irq_queued, vcpu->vcpu_id, irq);
264 }
265
266 static void vgic_irq_set_queued(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
267 {
268         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
269
270         vgic_bitmap_set_irq_val(&dist->irq_queued, vcpu->vcpu_id, irq, 1);
271 }
272
273 static void vgic_irq_clear_queued(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
274 {
275         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
276
277         vgic_bitmap_set_irq_val(&dist->irq_queued, vcpu->vcpu_id, irq, 0);
278 }
279
280 static int vgic_dist_irq_get_level(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
281 {
282         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
283
284         return vgic_bitmap_get_irq_val(&dist->irq_level, vcpu->vcpu_id, irq);
285 }
286
287 static void vgic_dist_irq_set_level(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
288 {
289         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
290
291         vgic_bitmap_set_irq_val(&dist->irq_level, vcpu->vcpu_id, irq, 1);
292 }
293
294 static void vgic_dist_irq_clear_level(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
295 {
296         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
297
298         vgic_bitmap_set_irq_val(&dist->irq_level, vcpu->vcpu_id, irq, 0);
299 }
300
301 static int vgic_dist_irq_soft_pend(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
302 {
303         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
304
305         return vgic_bitmap_get_irq_val(&dist->irq_soft_pend, vcpu->vcpu_id, irq);
306 }
307
308 static void vgic_dist_irq_clear_soft_pend(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
309 {
310         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
311
312         vgic_bitmap_set_irq_val(&dist->irq_soft_pend, vcpu->vcpu_id, irq, 0);
313 }
314
315 static int vgic_dist_irq_is_pending(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
316 {
317         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
318
319         return vgic_bitmap_get_irq_val(&dist->irq_pending, vcpu->vcpu_id, irq);
320 }
321
322 void vgic_dist_irq_set_pending(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
323 {
324         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
325
326         vgic_bitmap_set_irq_val(&dist->irq_pending, vcpu->vcpu_id, irq, 1);
327 }
328
329 void vgic_dist_irq_clear_pending(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
330 {
331         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
332
333         vgic_bitmap_set_irq_val(&dist->irq_pending, vcpu->vcpu_id, irq, 0);
334 }
335
336 static void vgic_cpu_irq_set(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
337 {
338         if (irq < VGIC_NR_PRIVATE_IRQS)
339                 set_bit(irq, vcpu->arch.vgic_cpu.pending_percpu);
340         else
341                 set_bit(irq - VGIC_NR_PRIVATE_IRQS,
342                         vcpu->arch.vgic_cpu.pending_shared);
343 }
344
345 void vgic_cpu_irq_clear(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
346 {
347         if (irq < VGIC_NR_PRIVATE_IRQS)
348                 clear_bit(irq, vcpu->arch.vgic_cpu.pending_percpu);
349         else
350                 clear_bit(irq - VGIC_NR_PRIVATE_IRQS,
351                           vcpu->arch.vgic_cpu.pending_shared);
352 }
353
354 static bool vgic_can_sample_irq(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
355 {
356         return vgic_irq_is_edge(vcpu, irq) || !vgic_irq_is_queued(vcpu, irq);
357 }
358
359 /**
360  * vgic_reg_access - access vgic register
361  * @mmio:   pointer to the data describing the mmio access
362  * @reg:    pointer to the virtual backing of vgic distributor data
363  * @offset: least significant 2 bits used for word offset
364  * @mode:   ACCESS_ mode (see defines above)
365  *
366  * Helper to make vgic register access easier using one of the access
367  * modes defined for vgic register access
368  * (read,raz,write-ignored,setbit,clearbit,write)
369  */
370 void vgic_reg_access(struct kvm_exit_mmio *mmio, u32 *reg,
371                      phys_addr_t offset, int mode)
372 {
373         int word_offset = (offset & 3) * 8;
374         u32 mask = (1UL << (mmio->len * 8)) - 1;
375         u32 regval;
376
377         /*
378          * Any alignment fault should have been delivered to the guest
379          * directly (ARM ARM B3.12.7 "Prioritization of aborts").
380          */
381
382         if (reg) {
383                 regval = *reg;
384         } else {
385                 BUG_ON(mode != (ACCESS_READ_RAZ | ACCESS_WRITE_IGNORED));
386                 regval = 0;
387         }
388
389         if (mmio->is_write) {
390                 u32 data = mmio_data_read(mmio, mask) << word_offset;
391                 switch (ACCESS_WRITE_MASK(mode)) {
392                 case ACCESS_WRITE_IGNORED:
393                         return;
394
395                 case ACCESS_WRITE_SETBIT:
396                         regval |= data;
397                         break;
398
399                 case ACCESS_WRITE_CLEARBIT:
400                         regval &= ~data;
401                         break;
402
403                 case ACCESS_WRITE_VALUE:
404                         regval = (regval & ~(mask << word_offset)) | data;
405                         break;
406                 }
407                 *reg = regval;
408         } else {
409                 switch (ACCESS_READ_MASK(mode)) {
410                 case ACCESS_READ_RAZ:
411                         regval = 0;
412                         /* fall through */
413
414                 case ACCESS_READ_VALUE:
415                         mmio_data_write(mmio, mask, regval >> word_offset);
416                 }
417         }
418 }
419
420 bool handle_mmio_raz_wi(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_exit_mmio *mmio,
421                         phys_addr_t offset)
422 {
423         vgic_reg_access(mmio, NULL, offset,
424                         ACCESS_READ_RAZ | ACCESS_WRITE_IGNORED);
425         return false;
426 }
427
428 bool vgic_handle_enable_reg(struct kvm *kvm, struct kvm_exit_mmio *mmio,
429                             phys_addr_t offset, int vcpu_id, int access)
430 {
431         u32 *reg;
432         int mode = ACCESS_READ_VALUE | access;
433         struct kvm_vcpu *target_vcpu = kvm_get_vcpu(kvm, vcpu_id);
434
435         reg = vgic_bitmap_get_reg(&kvm->arch.vgic.irq_enabled, vcpu_id, offset);
436         vgic_reg_access(mmio, reg, offset, mode);
437         if (mmio->is_write) {
438                 if (access & ACCESS_WRITE_CLEARBIT) {
439                         if (offset < 4) /* Force SGI enabled */
440                                 *reg |= 0xffff;
441                         vgic_retire_disabled_irqs(target_vcpu);
442                 }
443                 vgic_update_state(kvm);
444                 return true;
445         }
446
447         return false;
448 }
449
450 bool vgic_handle_set_pending_reg(struct kvm *kvm,
451                                  struct kvm_exit_mmio *mmio,
452                                  phys_addr_t offset, int vcpu_id)
453 {
454         u32 *reg, orig;
455         u32 level_mask;
456         int mode = ACCESS_READ_VALUE | ACCESS_WRITE_SETBIT;
457         struct vgic_dist *dist = &kvm->arch.vgic;
458
459         reg = vgic_bitmap_get_reg(&dist->irq_cfg, vcpu_id, offset);
460         level_mask = (~(*reg));
461
462         /* Mark both level and edge triggered irqs as pending */
463         reg = vgic_bitmap_get_reg(&dist->irq_pending, vcpu_id, offset);
464         orig = *reg;
465         vgic_reg_access(mmio, reg, offset, mode);
466
467         if (mmio->is_write) {
468                 /* Set the soft-pending flag only for level-triggered irqs */
469                 reg = vgic_bitmap_get_reg(&dist->irq_soft_pend,
470                                           vcpu_id, offset);
471                 vgic_reg_access(mmio, reg, offset, mode);
472                 *reg &= level_mask;
473
474                 /* Ignore writes to SGIs */
475                 if (offset < 2) {
476                         *reg &= ~0xffff;
477                         *reg |= orig & 0xffff;
478                 }
479
480                 vgic_update_state(kvm);
481                 return true;
482         }
483
484         return false;
485 }
486
487 bool vgic_handle_clear_pending_reg(struct kvm *kvm,
488                                    struct kvm_exit_mmio *mmio,
489                                    phys_addr_t offset, int vcpu_id)
490 {
491         u32 *level_active;
492         u32 *reg, orig;
493         int mode = ACCESS_READ_VALUE | ACCESS_WRITE_CLEARBIT;
494         struct vgic_dist *dist = &kvm->arch.vgic;
495
496         reg = vgic_bitmap_get_reg(&dist->irq_pending, vcpu_id, offset);
497         orig = *reg;
498         vgic_reg_access(mmio, reg, offset, mode);
499         if (mmio->is_write) {
500                 /* Re-set level triggered level-active interrupts */
501                 level_active = vgic_bitmap_get_reg(&dist->irq_level,
502                                           vcpu_id, offset);
503                 reg = vgic_bitmap_get_reg(&dist->irq_pending, vcpu_id, offset);
504                 *reg |= *level_active;
505
506                 /* Ignore writes to SGIs */
507                 if (offset < 2) {
508                         *reg &= ~0xffff;
509                         *reg |= orig & 0xffff;
510                 }
511
512                 /* Clear soft-pending flags */
513                 reg = vgic_bitmap_get_reg(&dist->irq_soft_pend,
514                                           vcpu_id, offset);
515                 vgic_reg_access(mmio, reg, offset, mode);
516
517                 vgic_update_state(kvm);
518                 return true;
519         }
520         return false;
521 }
522
523 static u32 vgic_cfg_expand(u16 val)
524 {
525         u32 res = 0;
526         int i;
527
528         /*
529          * Turn a 16bit value like abcd...mnop into a 32bit word
530          * a0b0c0d0...m0n0o0p0, which is what the HW cfg register is.
531          */
532         for (i = 0; i < 16; i++)
533                 res |= ((val >> i) & VGIC_CFG_EDGE) << (2 * i + 1);
534
535         return res;
536 }
537
538 static u16 vgic_cfg_compress(u32 val)
539 {
540         u16 res = 0;
541         int i;
542
543         /*
544          * Turn a 32bit word a0b0c0d0...m0n0o0p0 into 16bit value like
545          * abcd...mnop which is what we really care about.
546          */
547         for (i = 0; i < 16; i++)
548                 res |= ((val >> (i * 2 + 1)) & VGIC_CFG_EDGE) << i;
549
550         return res;
551 }
552
553 /*
554  * The distributor uses 2 bits per IRQ for the CFG register, but the
555  * LSB is always 0. As such, we only keep the upper bit, and use the
556  * two above functions to compress/expand the bits
557  */
558 bool vgic_handle_cfg_reg(u32 *reg, struct kvm_exit_mmio *mmio,
559                          phys_addr_t offset)
560 {
561         u32 val;
562
563         if (offset & 4)
564                 val = *reg >> 16;
565         else
566                 val = *reg & 0xffff;
567
568         val = vgic_cfg_expand(val);
569         vgic_reg_access(mmio, &val, offset,
570                         ACCESS_READ_VALUE | ACCESS_WRITE_VALUE);
571         if (mmio->is_write) {
572                 if (offset < 8) {
573                         *reg = ~0U; /* Force PPIs/SGIs to 1 */
574                         return false;
575                 }
576
577                 val = vgic_cfg_compress(val);
578                 if (offset & 4) {
579                         *reg &= 0xffff;
580                         *reg |= val << 16;
581                 } else {
582                         *reg &= 0xffff << 16;
583                         *reg |= val;
584                 }
585         }
586
587         return false;
588 }
589
590 /**
591  * vgic_unqueue_irqs - move pending IRQs from LRs to the distributor
592  * @vgic_cpu: Pointer to the vgic_cpu struct holding the LRs
593  *
594  * Move any pending IRQs that have already been assigned to LRs back to the
595  * emulated distributor state so that the complete emulated state can be read
596  * from the main emulation structures without investigating the LRs.
597  *
598  * Note that IRQs in the active state in the LRs get their pending state moved
599  * to the distributor but the active state stays in the LRs, because we don't
600  * track the active state on the distributor side.
601  */
602 void vgic_unqueue_irqs(struct kvm_vcpu *vcpu)
603 {
604         struct vgic_cpu *vgic_cpu = &vcpu->arch.vgic_cpu;
605         int i;
606
607         for_each_set_bit(i, vgic_cpu->lr_used, vgic_cpu->nr_lr) {
608                 struct vgic_lr lr = vgic_get_lr(vcpu, i);
609
610                 /*
611                  * There are three options for the state bits:
612                  *
613                  * 01: pending
614                  * 10: active
615                  * 11: pending and active
616                  *
617                  * If the LR holds only an active interrupt (not pending) then
618                  * just leave it alone.
619                  */
620                 if ((lr.state & LR_STATE_MASK) == LR_STATE_ACTIVE)
621                         continue;
622
623                 /*
624                  * Reestablish the pending state on the distributor and the
625                  * CPU interface.  It may have already been pending, but that
626                  * is fine, then we are only setting a few bits that were
627                  * already set.
628                  */
629                 vgic_dist_irq_set_pending(vcpu, lr.irq);
630                 if (lr.irq < VGIC_NR_SGIS)
631                         add_sgi_source(vcpu, lr.irq, lr.source);
632                 lr.state &= ~LR_STATE_PENDING;
633                 vgic_set_lr(vcpu, i, lr);
634
635                 /*
636                  * If there's no state left on the LR (it could still be
637                  * active), then the LR does not hold any useful info and can
638                  * be marked as free for other use.
639                  */
640                 if (!(lr.state & LR_STATE_MASK)) {
641                         vgic_retire_lr(i, lr.irq, vcpu);
642                         vgic_irq_clear_queued(vcpu, lr.irq);
643                 }
644
645                 /* Finally update the VGIC state. */
646                 vgic_update_state(vcpu->kvm);
647         }
648 }
649
650 const
651 struct kvm_mmio_range *vgic_find_range(const struct kvm_mmio_range *ranges,
652                                        struct kvm_exit_mmio *mmio,
653                                        phys_addr_t offset)
654 {
655         const struct kvm_mmio_range *r = ranges;
656
657         while (r->len) {
658                 if (offset >= r->base &&
659                     (offset + mmio->len) <= (r->base + r->len))
660                         return r;
661                 r++;
662         }
663
664         return NULL;
665 }
666
667 static bool vgic_validate_access(const struct vgic_dist *dist,
668                                  const struct kvm_mmio_range *range,
669                                  unsigned long offset)
670 {
671         int irq;
672
673         if (!range->bits_per_irq)
674                 return true;    /* Not an irq-based access */
675
676         irq = offset * 8 / range->bits_per_irq;
677         if (irq >= dist->nr_irqs)
678                 return false;
679
680         return true;
681 }
682
683 /*
684  * Call the respective handler function for the given range.
685  * We split up any 64 bit accesses into two consecutive 32 bit
686  * handler calls and merge the result afterwards.
687  * We do this in a little endian fashion regardless of the host's
688  * or guest's endianness, because the GIC is always LE and the rest of
689  * the code (vgic_reg_access) also puts it in a LE fashion already.
690  * At this point we have already identified the handle function, so
691  * range points to that one entry and offset is relative to this.
692  */
693 static bool call_range_handler(struct kvm_vcpu *vcpu,
694                                struct kvm_exit_mmio *mmio,
695                                unsigned long offset,
696                                const struct kvm_mmio_range *range)
697 {
698         u32 *data32 = (void *)mmio->data;
699         struct kvm_exit_mmio mmio32;
700         bool ret;
701
702         if (likely(mmio->len <= 4))
703                 return range->handle_mmio(vcpu, mmio, offset);
704
705         /*
706          * Any access bigger than 4 bytes (that we currently handle in KVM)
707          * is actually 8 bytes long, caused by a 64-bit access
708          */
709
710         mmio32.len = 4;
711         mmio32.is_write = mmio->is_write;
712
713         mmio32.phys_addr = mmio->phys_addr + 4;
714         if (mmio->is_write)
715                 *(u32 *)mmio32.data = data32[1];
716         ret = range->handle_mmio(vcpu, &mmio32, offset + 4);
717         if (!mmio->is_write)
718                 data32[1] = *(u32 *)mmio32.data;
719
720         mmio32.phys_addr = mmio->phys_addr;
721         if (mmio->is_write)
722                 *(u32 *)mmio32.data = data32[0];
723         ret |= range->handle_mmio(vcpu, &mmio32, offset);
724         if (!mmio->is_write)
725                 data32[0] = *(u32 *)mmio32.data;
726
727         return ret;
728 }
729
730 /**
731  * vgic_handle_mmio_range - handle an in-kernel MMIO access
732  * @vcpu:       pointer to the vcpu performing the access
733  * @run:        pointer to the kvm_run structure
734  * @mmio:       pointer to the data describing the access
735  * @ranges:     array of MMIO ranges in a given region
736  * @mmio_base:  base address of that region
737  *
738  * returns true if the MMIO access could be performed
739  */
740 bool vgic_handle_mmio_range(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run,
741                             struct kvm_exit_mmio *mmio,
742                             const struct kvm_mmio_range *ranges,
743                             unsigned long mmio_base)
744 {
745         const struct kvm_mmio_range *range;
746         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
747         bool updated_state;
748         unsigned long offset;
749
750         offset = mmio->phys_addr - mmio_base;
751         range = vgic_find_range(ranges, mmio, offset);
752         if (unlikely(!range || !range->handle_mmio)) {
753                 pr_warn("Unhandled access %d %08llx %d\n",
754                         mmio->is_write, mmio->phys_addr, mmio->len);
755                 return false;
756         }
757
758         spin_lock(&vcpu->kvm->arch.vgic.lock);
759         offset -= range->base;
760         if (vgic_validate_access(dist, range, offset)) {
761                 updated_state = call_range_handler(vcpu, mmio, offset, range);
762         } else {
763                 if (!mmio->is_write)
764                         memset(mmio->data, 0, mmio->len);
765                 updated_state = false;
766         }
767         spin_unlock(&vcpu->kvm->arch.vgic.lock);
768         kvm_prepare_mmio(run, mmio);
769         kvm_handle_mmio_return(vcpu, run);
770
771         if (updated_state)
772                 vgic_kick_vcpus(vcpu->kvm);
773
774         return true;
775 }
776
777 /**
778  * vgic_handle_mmio - handle an in-kernel MMIO access for the GIC emulation
779  * @vcpu:      pointer to the vcpu performing the access
780  * @run:       pointer to the kvm_run structure
781  * @mmio:      pointer to the data describing the access
782  *
783  * returns true if the MMIO access has been performed in kernel space,
784  * and false if it needs to be emulated in user space.
785  * Calls the actual handling routine for the selected VGIC model.
786  */
787 bool vgic_handle_mmio(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_run *run,
788                       struct kvm_exit_mmio *mmio)
789 {
790         if (!irqchip_in_kernel(vcpu->kvm))
791                 return false;
792
793         /*
794          * This will currently call either vgic_v2_handle_mmio() or
795          * vgic_v3_handle_mmio(), which in turn will call
796          * vgic_handle_mmio_range() defined above.
797          */
798         return vcpu->kvm->arch.vgic.vm_ops.handle_mmio(vcpu, run, mmio);
799 }
800
801 static int vgic_nr_shared_irqs(struct vgic_dist *dist)
802 {
803         return dist->nr_irqs - VGIC_NR_PRIVATE_IRQS;
804 }
805
806 static int compute_pending_for_cpu(struct kvm_vcpu *vcpu)
807 {
808         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
809         unsigned long *pending, *enabled, *pend_percpu, *pend_shared;
810         unsigned long pending_private, pending_shared;
811         int nr_shared = vgic_nr_shared_irqs(dist);
812         int vcpu_id;
813
814         vcpu_id = vcpu->vcpu_id;
815         pend_percpu = vcpu->arch.vgic_cpu.pending_percpu;
816         pend_shared = vcpu->arch.vgic_cpu.pending_shared;
817
818         pending = vgic_bitmap_get_cpu_map(&dist->irq_pending, vcpu_id);
819         enabled = vgic_bitmap_get_cpu_map(&dist->irq_enabled, vcpu_id);
820         bitmap_and(pend_percpu, pending, enabled, VGIC_NR_PRIVATE_IRQS);
821
822         pending = vgic_bitmap_get_shared_map(&dist->irq_pending);
823         enabled = vgic_bitmap_get_shared_map(&dist->irq_enabled);
824         bitmap_and(pend_shared, pending, enabled, nr_shared);
825         bitmap_and(pend_shared, pend_shared,
826                    vgic_bitmap_get_shared_map(&dist->irq_spi_target[vcpu_id]),
827                    nr_shared);
828
829         pending_private = find_first_bit(pend_percpu, VGIC_NR_PRIVATE_IRQS);
830         pending_shared = find_first_bit(pend_shared, nr_shared);
831         return (pending_private < VGIC_NR_PRIVATE_IRQS ||
832                 pending_shared < vgic_nr_shared_irqs(dist));
833 }
834
835 /*
836  * Update the interrupt state and determine which CPUs have pending
837  * interrupts. Must be called with distributor lock held.
838  */
839 void vgic_update_state(struct kvm *kvm)
840 {
841         struct vgic_dist *dist = &kvm->arch.vgic;
842         struct kvm_vcpu *vcpu;
843         int c;
844
845         if (!dist->enabled) {
846                 set_bit(0, dist->irq_pending_on_cpu);
847                 return;
848         }
849
850         kvm_for_each_vcpu(c, vcpu, kvm) {
851                 if (compute_pending_for_cpu(vcpu)) {
852                         pr_debug("CPU%d has pending interrupts\n", c);
853                         set_bit(c, dist->irq_pending_on_cpu);
854                 }
855         }
856 }
857
858 static struct vgic_lr vgic_get_lr(const struct kvm_vcpu *vcpu, int lr)
859 {
860         return vgic_ops->get_lr(vcpu, lr);
861 }
862
863 static void vgic_set_lr(struct kvm_vcpu *vcpu, int lr,
864                                struct vgic_lr vlr)
865 {
866         vgic_ops->set_lr(vcpu, lr, vlr);
867 }
868
869 static void vgic_sync_lr_elrsr(struct kvm_vcpu *vcpu, int lr,
870                                struct vgic_lr vlr)
871 {
872         vgic_ops->sync_lr_elrsr(vcpu, lr, vlr);
873 }
874
875 static inline u64 vgic_get_elrsr(struct kvm_vcpu *vcpu)
876 {
877         return vgic_ops->get_elrsr(vcpu);
878 }
879
880 static inline u64 vgic_get_eisr(struct kvm_vcpu *vcpu)
881 {
882         return vgic_ops->get_eisr(vcpu);
883 }
884
885 static inline u32 vgic_get_interrupt_status(struct kvm_vcpu *vcpu)
886 {
887         return vgic_ops->get_interrupt_status(vcpu);
888 }
889
890 static inline void vgic_enable_underflow(struct kvm_vcpu *vcpu)
891 {
892         vgic_ops->enable_underflow(vcpu);
893 }
894
895 static inline void vgic_disable_underflow(struct kvm_vcpu *vcpu)
896 {
897         vgic_ops->disable_underflow(vcpu);
898 }
899
900 void vgic_get_vmcr(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vgic_vmcr *vmcr)
901 {
902         vgic_ops->get_vmcr(vcpu, vmcr);
903 }
904
905 void vgic_set_vmcr(struct kvm_vcpu *vcpu, struct vgic_vmcr *vmcr)
906 {
907         vgic_ops->set_vmcr(vcpu, vmcr);
908 }
909
910 static inline void vgic_enable(struct kvm_vcpu *vcpu)
911 {
912         vgic_ops->enable(vcpu);
913 }
914
915 static void vgic_retire_lr(int lr_nr, int irq, struct kvm_vcpu *vcpu)
916 {
917         struct vgic_cpu *vgic_cpu = &vcpu->arch.vgic_cpu;
918         struct vgic_lr vlr = vgic_get_lr(vcpu, lr_nr);
919
920         vlr.state = 0;
921         vgic_set_lr(vcpu, lr_nr, vlr);
922         clear_bit(lr_nr, vgic_cpu->lr_used);
923         vgic_cpu->vgic_irq_lr_map[irq] = LR_EMPTY;
924 }
925
926 /*
927  * An interrupt may have been disabled after being made pending on the
928  * CPU interface (the classic case is a timer running while we're
929  * rebooting the guest - the interrupt would kick as soon as the CPU
930  * interface gets enabled, with deadly consequences).
931  *
932  * The solution is to examine already active LRs, and check the
933  * interrupt is still enabled. If not, just retire it.
934  */
935 static void vgic_retire_disabled_irqs(struct kvm_vcpu *vcpu)
936 {
937         struct vgic_cpu *vgic_cpu = &vcpu->arch.vgic_cpu;
938         int lr;
939
940         for_each_set_bit(lr, vgic_cpu->lr_used, vgic->nr_lr) {
941                 struct vgic_lr vlr = vgic_get_lr(vcpu, lr);
942
943                 if (!vgic_irq_is_enabled(vcpu, vlr.irq)) {
944                         vgic_retire_lr(lr, vlr.irq, vcpu);
945                         if (vgic_irq_is_queued(vcpu, vlr.irq))
946                                 vgic_irq_clear_queued(vcpu, vlr.irq);
947                 }
948         }
949 }
950
951 /*
952  * Queue an interrupt to a CPU virtual interface. Return true on success,
953  * or false if it wasn't possible to queue it.
954  * sgi_source must be zero for any non-SGI interrupts.
955  */
956 bool vgic_queue_irq(struct kvm_vcpu *vcpu, u8 sgi_source_id, int irq)
957 {
958         struct vgic_cpu *vgic_cpu = &vcpu->arch.vgic_cpu;
959         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
960         struct vgic_lr vlr;
961         int lr;
962
963         /* Sanitize the input... */
964         BUG_ON(sgi_source_id & ~7);
965         BUG_ON(sgi_source_id && irq >= VGIC_NR_SGIS);
966         BUG_ON(irq >= dist->nr_irqs);
967
968         kvm_debug("Queue IRQ%d\n", irq);
969
970         lr = vgic_cpu->vgic_irq_lr_map[irq];
971
972         /* Do we have an active interrupt for the same CPUID? */
973         if (lr != LR_EMPTY) {
974                 vlr = vgic_get_lr(vcpu, lr);
975                 if (vlr.source == sgi_source_id) {
976                         kvm_debug("LR%d piggyback for IRQ%d\n", lr, vlr.irq);
977                         BUG_ON(!test_bit(lr, vgic_cpu->lr_used));
978                         vlr.state |= LR_STATE_PENDING;
979                         vgic_set_lr(vcpu, lr, vlr);
980                         return true;
981                 }
982         }
983
984         /* Try to use another LR for this interrupt */
985         lr = find_first_zero_bit((unsigned long *)vgic_cpu->lr_used,
986                                vgic->nr_lr);
987         if (lr >= vgic->nr_lr)
988                 return false;
989
990         kvm_debug("LR%d allocated for IRQ%d %x\n", lr, irq, sgi_source_id);
991         vgic_cpu->vgic_irq_lr_map[irq] = lr;
992         set_bit(lr, vgic_cpu->lr_used);
993
994         vlr.irq = irq;
995         vlr.source = sgi_source_id;
996         vlr.state = LR_STATE_PENDING;
997         if (!vgic_irq_is_edge(vcpu, irq))
998                 vlr.state |= LR_EOI_INT;
999
1000         vgic_set_lr(vcpu, lr, vlr);
1001
1002         return true;
1003 }
1004
1005 static bool vgic_queue_hwirq(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq)
1006 {
1007         if (!vgic_can_sample_irq(vcpu, irq))
1008                 return true; /* level interrupt, already queued */
1009
1010         if (vgic_queue_irq(vcpu, 0, irq)) {
1011                 if (vgic_irq_is_edge(vcpu, irq)) {
1012                         vgic_dist_irq_clear_pending(vcpu, irq);
1013                         vgic_cpu_irq_clear(vcpu, irq);
1014                 } else {
1015                         vgic_irq_set_queued(vcpu, irq);
1016                 }
1017
1018                 return true;
1019         }
1020
1021         return false;
1022 }
1023
1024 /*
1025  * Fill the list registers with pending interrupts before running the
1026  * guest.
1027  */
1028 static void __kvm_vgic_flush_hwstate(struct kvm_vcpu *vcpu)
1029 {
1030         struct vgic_cpu *vgic_cpu = &vcpu->arch.vgic_cpu;
1031         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
1032         int i, vcpu_id;
1033         int overflow = 0;
1034
1035         vcpu_id = vcpu->vcpu_id;
1036
1037         /*
1038          * We may not have any pending interrupt, or the interrupts
1039          * may have been serviced from another vcpu. In all cases,
1040          * move along.
1041          */
1042         if (!kvm_vgic_vcpu_pending_irq(vcpu)) {
1043                 pr_debug("CPU%d has no pending interrupt\n", vcpu_id);
1044                 goto epilog;
1045         }
1046
1047         /* SGIs */
1048         for_each_set_bit(i, vgic_cpu->pending_percpu, VGIC_NR_SGIS) {
1049                 if (!queue_sgi(vcpu, i))
1050                         overflow = 1;
1051         }
1052
1053         /* PPIs */
1054         for_each_set_bit_from(i, vgic_cpu->pending_percpu, VGIC_NR_PRIVATE_IRQS) {
1055                 if (!vgic_queue_hwirq(vcpu, i))
1056                         overflow = 1;
1057         }
1058
1059         /* SPIs */
1060         for_each_set_bit(i, vgic_cpu->pending_shared, vgic_nr_shared_irqs(dist)) {
1061                 if (!vgic_queue_hwirq(vcpu, i + VGIC_NR_PRIVATE_IRQS))
1062                         overflow = 1;
1063         }
1064
1065 epilog:
1066         if (overflow) {
1067                 vgic_enable_underflow(vcpu);
1068         } else {
1069                 vgic_disable_underflow(vcpu);
1070                 /*
1071                  * We're about to run this VCPU, and we've consumed
1072                  * everything the distributor had in store for
1073                  * us. Claim we don't have anything pending. We'll
1074                  * adjust that if needed while exiting.
1075                  */
1076                 clear_bit(vcpu_id, dist->irq_pending_on_cpu);
1077         }
1078 }
1079
1080 static bool vgic_process_maintenance(struct kvm_vcpu *vcpu)
1081 {
1082         u32 status = vgic_get_interrupt_status(vcpu);
1083         bool level_pending = false;
1084
1085         kvm_debug("STATUS = %08x\n", status);
1086
1087         if (status & INT_STATUS_EOI) {
1088                 /*
1089                  * Some level interrupts have been EOIed. Clear their
1090                  * active bit.
1091                  */
1092                 u64 eisr = vgic_get_eisr(vcpu);
1093                 unsigned long *eisr_ptr = u64_to_bitmask(&eisr);
1094                 int lr;
1095
1096                 for_each_set_bit(lr, eisr_ptr, vgic->nr_lr) {
1097                         struct vgic_lr vlr = vgic_get_lr(vcpu, lr);
1098                         WARN_ON(vgic_irq_is_edge(vcpu, vlr.irq));
1099
1100                         vgic_irq_clear_queued(vcpu, vlr.irq);
1101                         WARN_ON(vlr.state & LR_STATE_MASK);
1102                         vlr.state = 0;
1103                         vgic_set_lr(vcpu, lr, vlr);
1104
1105                         /*
1106                          * If the IRQ was EOIed it was also ACKed and we we
1107                          * therefore assume we can clear the soft pending
1108                          * state (should it had been set) for this interrupt.
1109                          *
1110                          * Note: if the IRQ soft pending state was set after
1111                          * the IRQ was acked, it actually shouldn't be
1112                          * cleared, but we have no way of knowing that unless
1113                          * we start trapping ACKs when the soft-pending state
1114                          * is set.
1115                          */
1116                         vgic_dist_irq_clear_soft_pend(vcpu, vlr.irq);
1117
1118                         /* Any additional pending interrupt? */
1119                         if (vgic_dist_irq_get_level(vcpu, vlr.irq)) {
1120                                 vgic_cpu_irq_set(vcpu, vlr.irq);
1121                                 level_pending = true;
1122                         } else {
1123                                 vgic_dist_irq_clear_pending(vcpu, vlr.irq);
1124                                 vgic_cpu_irq_clear(vcpu, vlr.irq);
1125                         }
1126
1127                         /*
1128                          * Despite being EOIed, the LR may not have
1129                          * been marked as empty.
1130                          */
1131                         vgic_sync_lr_elrsr(vcpu, lr, vlr);
1132                 }
1133         }
1134
1135         if (status & INT_STATUS_UNDERFLOW)
1136                 vgic_disable_underflow(vcpu);
1137
1138         return level_pending;
1139 }
1140
1141 /*
1142  * Sync back the VGIC state after a guest run. The distributor lock is
1143  * needed so we don't get preempted in the middle of the state processing.
1144  */
1145 static void __kvm_vgic_sync_hwstate(struct kvm_vcpu *vcpu)
1146 {
1147         struct vgic_cpu *vgic_cpu = &vcpu->arch.vgic_cpu;
1148         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
1149         u64 elrsr;
1150         unsigned long *elrsr_ptr;
1151         int lr, pending;
1152         bool level_pending;
1153
1154         level_pending = vgic_process_maintenance(vcpu);
1155         elrsr = vgic_get_elrsr(vcpu);
1156         elrsr_ptr = u64_to_bitmask(&elrsr);
1157
1158         /* Clear mappings for empty LRs */
1159         for_each_set_bit(lr, elrsr_ptr, vgic->nr_lr) {
1160                 struct vgic_lr vlr;
1161
1162                 if (!test_and_clear_bit(lr, vgic_cpu->lr_used))
1163                         continue;
1164
1165                 vlr = vgic_get_lr(vcpu, lr);
1166
1167                 BUG_ON(vlr.irq >= dist->nr_irqs);
1168                 vgic_cpu->vgic_irq_lr_map[vlr.irq] = LR_EMPTY;
1169         }
1170
1171         /* Check if we still have something up our sleeve... */
1172         pending = find_first_zero_bit(elrsr_ptr, vgic->nr_lr);
1173         if (level_pending || pending < vgic->nr_lr)
1174                 set_bit(vcpu->vcpu_id, dist->irq_pending_on_cpu);
1175 }
1176
1177 void kvm_vgic_flush_hwstate(struct kvm_vcpu *vcpu)
1178 {
1179         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
1180
1181         if (!irqchip_in_kernel(vcpu->kvm))
1182                 return;
1183
1184         spin_lock(&dist->lock);
1185         __kvm_vgic_flush_hwstate(vcpu);
1186         spin_unlock(&dist->lock);
1187 }
1188
1189 void kvm_vgic_sync_hwstate(struct kvm_vcpu *vcpu)
1190 {
1191         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
1192
1193         if (!irqchip_in_kernel(vcpu->kvm))
1194                 return;
1195
1196         spin_lock(&dist->lock);
1197         __kvm_vgic_sync_hwstate(vcpu);
1198         spin_unlock(&dist->lock);
1199 }
1200
1201 int kvm_vgic_vcpu_pending_irq(struct kvm_vcpu *vcpu)
1202 {
1203         struct vgic_dist *dist = &vcpu->kvm->arch.vgic;
1204
1205         if (!irqchip_in_kernel(vcpu->kvm))
1206                 return 0;
1207
1208         return test_bit(vcpu->vcpu_id, dist->irq_pending_on_cpu);
1209 }
1210
1211 void vgic_kick_vcpus(struct kvm *kvm)
1212 {
1213         struct kvm_vcpu *vcpu;
1214         int c;
1215
1216         /*
1217          * We've injected an interrupt, time to find out who deserves
1218          * a good kick...
1219          */
1220         kvm_for_each_vcpu(c, vcpu, kvm) {
1221                 if (kvm_vgic_vcpu_pending_irq(vcpu))
1222                         kvm_vcpu_kick(vcpu);
1223         }
1224 }
1225
1226 static int vgic_validate_injection(struct kvm_vcpu *vcpu, int irq, int level)
1227 {
1228         int edge_triggered = vgic_irq_is_edge(vcpu, irq);
1229
1230         /*
1231          * Only inject an interrupt if:
1232          * - edge triggered and we have a rising edge
1233          * - level triggered and we change level
1234          */
1235         if (edge_triggered) {
1236                 int state = vgic_dist_irq_is_pending(vcpu, irq);
1237                 return level > state;
1238         } else {
1239                 int state = vgic_dist_irq_get_level(vcpu, irq);
1240                 return level != state;
1241         }
1242 }
1243
1244 static int vgic_update_irq_pending(struct kvm *kvm, int cpuid,
1245                                   unsigned int irq_num, bool level)
1246 {
1247         struct vgic_dist *dist = &kvm->arch.vgic;
1248         struct kvm_vcpu *vcpu;
1249         int edge_triggered, level_triggered;
1250         int enabled;
1251         bool ret = true;
1252
1253         spin_lock(&dist->lock);
1254
1255         vcpu = kvm_get_vcpu(kvm, cpuid);
1256         edge_triggered = vgic_irq_is_edge(vcpu, irq_num);
1257         level_triggered = !edge_triggered;
1258
1259         if (!vgic_validate_injection(vcpu, irq_num, level)) {
1260                 ret = false;
1261                 goto out;
1262         }
1263
1264         if (irq_num >= VGIC_NR_PRIVATE_IRQS) {
1265                 cpuid = dist->irq_spi_cpu[irq_num - VGIC_NR_PRIVATE_IRQS];
1266                 vcpu = kvm_get_vcpu(kvm, cpuid);
1267         }
1268
1269         kvm_debug("Inject IRQ%d level %d CPU%d\n", irq_num, level, cpuid);
1270
1271         if (level) {
1272                 if (level_triggered)
1273                         vgic_dist_irq_set_level(vcpu, irq_num);
1274                 vgic_dist_irq_set_pending(vcpu, irq_num);
1275         } else {
1276                 if (level_triggered) {
1277                         vgic_dist_irq_clear_level(vcpu, irq_num);
1278                         if (!vgic_dist_irq_soft_pend(vcpu, irq_num))
1279                                 vgic_dist_irq_clear_pending(vcpu, irq_num);
1280                 }
1281
1282                 ret = false;
1283                 goto out;
1284         }
1285
1286         enabled = vgic_irq_is_enabled(vcpu, irq_num);
1287
1288         if (!enabled) {
1289                 ret = false;
1290                 goto out;
1291         }
1292
1293         if (!vgic_can_sample_irq(vcpu, irq_num)) {
1294                 /*
1295                  * Level interrupt in progress, will be picked up
1296                  * when EOId.
1297                  */
1298                 ret = false;
1299                 goto out;
1300         }
1301
1302         if (level) {
1303                 vgic_cpu_irq_set(vcpu, irq_num);
1304                 set_bit(cpuid, dist->irq_pending_on_cpu);
1305         }
1306
1307 out:
1308         spin_unlock(&dist->lock);
1309
1310         return ret ? cpuid : -EINVAL;
1311 }
1312
1313 /**
1314  * kvm_vgic_inject_irq - Inject an IRQ from a device to the vgic
1315  * @kvm:     The VM structure pointer
1316  * @cpuid:   The CPU for PPIs
1317  * @irq_num: The IRQ number that is assigned to the device
1318  * @level:   Edge-triggered:  true:  to trigger the interrupt
1319  *                            false: to ignore the call
1320  *           Level-sensitive  true:  activates an interrupt
1321  *                            false: deactivates an interrupt
1322  *
1323  * The GIC is not concerned with devices being active-LOW or active-HIGH for
1324  * level-sensitive interrupts.  You can think of the level parameter as 1
1325  * being HIGH and 0 being LOW and all devices being active-HIGH.
1326  */
1327 int kvm_vgic_inject_irq(struct kvm *kvm, int cpuid, unsigned int irq_num,
1328                         bool level)
1329 {
1330         int ret = 0;
1331         int vcpu_id;
1332
1333         if (unlikely(!vgic_initialized(kvm))) {
1334                 /*
1335                  * We only provide the automatic initialization of the VGIC
1336                  * for the legacy case of a GICv2. Any other type must
1337                  * be explicitly initialized once setup with the respective
1338                  * KVM device call.
1339                  */
1340                 if (kvm->arch.vgic.vgic_model != KVM_DEV_TYPE_ARM_VGIC_V2) {
1341                         ret = -EBUSY;
1342                         goto out;
1343                 }
1344                 mutex_lock(&kvm->lock);
1345                 ret = vgic_init(kvm);
1346                 mutex_unlock(&kvm->lock);
1347
1348                 if (ret)
1349                         goto out;
1350         }
1351
1352         vcpu_id = vgic_update_irq_pending(kvm, cpuid, irq_num, level);
1353         if (vcpu_id >= 0) {
1354                 /* kick the specified vcpu */
1355                 kvm_vcpu_kick(kvm_get_vcpu(kvm, vcpu_id));
1356         }
1357
1358 out:
1359         return ret;
1360 }
1361
1362 static irqreturn_t vgic_maintenance_handler(int irq, void *data)
1363 {
1364         /*
1365          * We cannot rely on the vgic maintenance interrupt to be
1366          * delivered synchronously. This means we can only use it to
1367          * exit the VM, and we perform the handling of EOIed
1368          * interrupts on the exit path (see vgic_process_maintenance).
1369          */
1370         return IRQ_HANDLED;
1371 }
1372
1373 void kvm_vgic_vcpu_destroy(struct kvm_vcpu *vcpu)
1374 {
1375         struct vgic_cpu *vgic_cpu = &vcpu->arch.vgic_cpu;
1376
1377         kfree(vgic_cpu->pending_shared);
1378         kfree(vgic_cpu->vgic_irq_lr_map);
1379         vgic_cpu->pending_shared = NULL;
1380         vgic_cpu->vgic_irq_lr_map = NULL;
1381 }
1382
1383 static int vgic_vcpu_init_maps(struct kvm_vcpu *vcpu, int nr_irqs)
1384 {
1385         struct vgic_cpu *vgic_cpu = &vcpu->arch.vgic_cpu;
1386
1387         int sz = (nr_irqs - VGIC_NR_PRIVATE_IRQS) / 8;
1388         vgic_cpu->pending_shared = kzalloc(sz, GFP_KERNEL);
1389         vgic_cpu->vgic_irq_lr_map = kmalloc(nr_irqs, GFP_KERNEL);
1390
1391         if (!vgic_cpu->pending_shared || !vgic_cpu->vgic_irq_lr_map) {
1392                 kvm_vgic_vcpu_destroy(vcpu);
1393                 return -ENOMEM;
1394         }
1395
1396         memset(vgic_cpu->vgic_irq_lr_map, LR_EMPTY, nr_irqs);
1397
1398         /*
1399          * Store the number of LRs per vcpu, so we don't have to go
1400          * all the way to the distributor structure to find out. Only
1401          * assembly code should use this one.
1402          */
1403         vgic_cpu->nr_lr = vgic->nr_lr;
1404
1405         return 0;
1406 }
1407
1408 /**
1409  * kvm_vgic_get_max_vcpus - Get the maximum number of VCPUs allowed by HW
1410  *
1411  * The host's GIC naturally limits the maximum amount of VCPUs a guest
1412  * can use.
1413  */
1414 int kvm_vgic_get_max_vcpus(void)
1415 {
1416         return vgic->max_gic_vcpus;
1417 }
1418
1419 void kvm_vgic_destroy(struct kvm *kvm)
1420 {
1421         struct vgic_dist *dist = &kvm->arch.vgic;
1422         struct kvm_vcpu *vcpu;
1423         int i;
1424
1425         kvm_for_each_vcpu(i, vcpu, kvm)
1426                 kvm_vgic_vcpu_destroy(vcpu);
1427
1428         vgic_free_bitmap(&dist->irq_enabled);
1429         vgic_free_bitmap(&dist->irq_level);
1430         vgic_free_bitmap(&dist->irq_pending);
1431         vgic_free_bitmap(&dist->irq_soft_pend);
1432         vgic_free_bitmap(&dist->irq_queued);
1433         vgic_free_bitmap(&dist->irq_cfg);
1434         vgic_free_bytemap(&dist->irq_priority);
1435         if (dist->irq_spi_target) {
1436                 for (i = 0; i < dist->nr_cpus; i++)
1437                         vgic_free_bitmap(&dist->irq_spi_target[i]);
1438         }
1439         kfree(dist->irq_sgi_sources);
1440         kfree(dist->irq_spi_cpu);
1441         kfree(dist->irq_spi_target);
1442         kfree(dist->irq_pending_on_cpu);
1443         dist->irq_sgi_sources = NULL;
1444         dist->irq_spi_cpu = NULL;
1445         dist->irq_spi_target = NULL;
1446         dist->irq_pending_on_cpu = NULL;
1447         dist->nr_cpus = 0;
1448 }
1449
1450 /*
1451  * Allocate and initialize the various data structures. Must be called
1452  * with kvm->lock held!
1453  */
1454 int vgic_init(struct kvm *kvm)
1455 {
1456         struct vgic_dist *dist = &kvm->arch.vgic;
1457         struct kvm_vcpu *vcpu;
1458         int nr_cpus, nr_irqs;
1459         int ret, i, vcpu_id;
1460
1461         if (vgic_initialized(kvm))
1462                 return 0;
1463
1464         nr_cpus = dist->nr_cpus = atomic_read(&kvm->online_vcpus);
1465         if (!nr_cpus)           /* No vcpus? Can't be good... */
1466                 return -ENODEV;
1467
1468         /*
1469          * If nobody configured the number of interrupts, use the
1470          * legacy one.
1471          */
1472         if (!dist->nr_irqs)
1473                 dist->nr_irqs = VGIC_NR_IRQS_LEGACY;
1474
1475         nr_irqs = dist->nr_irqs;
1476
1477         ret  = vgic_init_bitmap(&dist->irq_enabled, nr_cpus, nr_irqs);
1478         ret |= vgic_init_bitmap(&dist->irq_level, nr_cpus, nr_irqs);
1479         ret |= vgic_init_bitmap(&dist->irq_pending, nr_cpus, nr_irqs);
1480         ret |= vgic_init_bitmap(&dist->irq_soft_pend, nr_cpus, nr_irqs);
1481         ret |= vgic_init_bitmap(&dist->irq_queued, nr_cpus, nr_irqs);
1482         ret |= vgic_init_bitmap(&dist->irq_cfg, nr_cpus, nr_irqs);
1483         ret |= vgic_init_bytemap(&dist->irq_priority, nr_cpus, nr_irqs);
1484
1485         if (ret)
1486                 goto out;
1487
1488         dist->irq_sgi_sources = kzalloc(nr_cpus * VGIC_NR_SGIS, GFP_KERNEL);
1489         dist->irq_spi_cpu = kzalloc(nr_irqs - VGIC_NR_PRIVATE_IRQS, GFP_KERNEL);
1490         dist->irq_spi_target = kzalloc(sizeof(*dist->irq_spi_target) * nr_cpus,
1491                                        GFP_KERNEL);
1492         dist->irq_pending_on_cpu = kzalloc(BITS_TO_LONGS(nr_cpus) * sizeof(long),
1493                                            GFP_KERNEL);
1494         if (!dist->irq_sgi_sources ||
1495             !dist->irq_spi_cpu ||
1496             !dist->irq_spi_target ||
1497             !dist->irq_pending_on_cpu) {
1498                 ret = -ENOMEM;
1499                 goto out;
1500         }
1501
1502         for (i = 0; i < nr_cpus; i++)
1503                 ret |= vgic_init_bitmap(&dist->irq_spi_target[i],
1504                                         nr_cpus, nr_irqs);
1505
1506         if (ret)
1507                 goto out;
1508
1509         ret = kvm->arch.vgic.vm_ops.init_model(kvm);
1510         if (ret)
1511                 goto out;
1512
1513         kvm_for_each_vcpu(vcpu_id, vcpu, kvm) {
1514                 ret = vgic_vcpu_init_maps(vcpu, nr_irqs);
1515                 if (ret) {
1516                         kvm_err("VGIC: Failed to allocate vcpu memory\n");
1517                         break;
1518                 }
1519
1520                 for (i = 0; i < dist->nr_irqs; i++) {
1521                         if (i < VGIC_NR_PPIS)
1522                                 vgic_bitmap_set_irq_val(&dist->irq_enabled,
1523                                                         vcpu->vcpu_id, i, 1);
1524                         if (i < VGIC_NR_PRIVATE_IRQS)
1525                                 vgic_bitmap_set_irq_val(&dist->irq_cfg,
1526                                                         vcpu->vcpu_id, i,
1527                                                         VGIC_CFG_EDGE);
1528                 }
1529
1530                 vgic_enable(vcpu);
1531         }
1532
1533 out:
1534         if (ret)
1535                 kvm_vgic_destroy(kvm);
1536
1537         return ret;
1538 }
1539
1540 static int init_vgic_model(struct kvm *kvm, int type)
1541 {
1542         switch (type) {
1543         case KVM_DEV_TYPE_ARM_VGIC_V2:
1544                 vgic_v2_init_emulation(kvm);
1545                 break;
1546         default:
1547                 return -ENODEV;
1548         }
1549
1550         if (atomic_read(&kvm->online_vcpus) > kvm->arch.max_vcpus)
1551                 return -E2BIG;
1552
1553         return 0;
1554 }
1555
1556 int kvm_vgic_create(struct kvm *kvm, u32 type)
1557 {
1558         int i, vcpu_lock_idx = -1, ret;
1559         struct kvm_vcpu *vcpu;
1560
1561         mutex_lock(&kvm->lock);
1562
1563         if (irqchip_in_kernel(kvm)) {
1564                 ret = -EEXIST;
1565                 goto out;
1566         }
1567
1568         /*
1569          * Any time a vcpu is run, vcpu_load is called which tries to grab the
1570          * vcpu->mutex.  By grabbing the vcpu->mutex of all VCPUs we ensure
1571          * that no other VCPUs are run while we create the vgic.
1572          */
1573         ret = -EBUSY;
1574         kvm_for_each_vcpu(i, vcpu, kvm) {
1575                 if (!mutex_trylock(&vcpu->mutex))
1576                         goto out_unlock;
1577                 vcpu_lock_idx = i;
1578         }
1579
1580         kvm_for_each_vcpu(i, vcpu, kvm) {
1581                 if (vcpu->arch.has_run_once)
1582                         goto out_unlock;
1583         }
1584         ret = 0;
1585
1586         ret = init_vgic_model(kvm, type);
1587         if (ret)
1588                 goto out_unlock;
1589
1590         spin_lock_init(&kvm->arch.vgic.lock);
1591         kvm->arch.vgic.in_kernel = true;
1592         kvm->arch.vgic.vgic_model = type;
1593         kvm->arch.vgic.vctrl_base = vgic->vctrl_base;
1594         kvm->arch.vgic.vgic_dist_base = VGIC_ADDR_UNDEF;
1595         kvm->arch.vgic.vgic_cpu_base = VGIC_ADDR_UNDEF;
1596
1597 out_unlock:
1598         for (; vcpu_lock_idx >= 0; vcpu_lock_idx--) {
1599                 vcpu = kvm_get_vcpu(kvm, vcpu_lock_idx);
1600                 mutex_unlock(&vcpu->mutex);
1601         }
1602
1603 out:
1604         mutex_unlock(&kvm->lock);
1605         return ret;
1606 }
1607
1608 static int vgic_ioaddr_overlap(struct kvm *kvm)
1609 {
1610         phys_addr_t dist = kvm->arch.vgic.vgic_dist_base;
1611         phys_addr_t cpu = kvm->arch.vgic.vgic_cpu_base;
1612
1613         if (IS_VGIC_ADDR_UNDEF(dist) || IS_VGIC_ADDR_UNDEF(cpu))
1614                 return 0;
1615         if ((dist <= cpu && dist + KVM_VGIC_V2_DIST_SIZE > cpu) ||
1616             (cpu <= dist && cpu + KVM_VGIC_V2_CPU_SIZE > dist))
1617                 return -EBUSY;
1618         return 0;
1619 }
1620
1621 static int vgic_ioaddr_assign(struct kvm *kvm, phys_addr_t *ioaddr,
1622                               phys_addr_t addr, phys_addr_t size)
1623 {
1624         int ret;
1625
1626         if (addr & ~KVM_PHYS_MASK)
1627                 return -E2BIG;
1628
1629         if (addr & (SZ_4K - 1))
1630                 return -EINVAL;
1631
1632         if (!IS_VGIC_ADDR_UNDEF(*ioaddr))
1633                 return -EEXIST;
1634         if (addr + size < addr)
1635                 return -EINVAL;
1636
1637         *ioaddr = addr;
1638         ret = vgic_ioaddr_overlap(kvm);
1639         if (ret)
1640                 *ioaddr = VGIC_ADDR_UNDEF;
1641
1642         return ret;
1643 }
1644
1645 /**
1646  * kvm_vgic_addr - set or get vgic VM base addresses
1647  * @kvm:   pointer to the vm struct
1648  * @type:  the VGIC addr type, one of KVM_VGIC_V2_ADDR_TYPE_XXX
1649  * @addr:  pointer to address value
1650  * @write: if true set the address in the VM address space, if false read the
1651  *          address
1652  *
1653  * Set or get the vgic base addresses for the distributor and the virtual CPU
1654  * interface in the VM physical address space.  These addresses are properties
1655  * of the emulated core/SoC and therefore user space initially knows this
1656  * information.
1657  */
1658 int kvm_vgic_addr(struct kvm *kvm, unsigned long type, u64 *addr, bool write)
1659 {
1660         int r = 0;
1661         struct vgic_dist *vgic = &kvm->arch.vgic;
1662
1663         mutex_lock(&kvm->lock);
1664         switch (type) {
1665         case KVM_VGIC_V2_ADDR_TYPE_DIST:
1666                 if (write) {
1667                         r = vgic_ioaddr_assign(kvm, &vgic->vgic_dist_base,
1668                                                *addr, KVM_VGIC_V2_DIST_SIZE);
1669                 } else {
1670                         *addr = vgic->vgic_dist_base;
1671                 }
1672                 break;
1673         case KVM_VGIC_V2_ADDR_TYPE_CPU:
1674                 if (write) {
1675                         r = vgic_ioaddr_assign(kvm, &vgic->vgic_cpu_base,
1676                                                *addr, KVM_VGIC_V2_CPU_SIZE);
1677                 } else {
1678                         *addr = vgic->vgic_cpu_base;
1679                 }
1680                 break;
1681         default:
1682                 r = -ENODEV;
1683         }
1684
1685         mutex_unlock(&kvm->lock);
1686         return r;
1687 }
1688
1689 int vgic_set_common_attr(struct kvm_device *dev, struct kvm_device_attr *attr)
1690 {
1691         int r;
1692
1693         switch (attr->group) {
1694         case KVM_DEV_ARM_VGIC_GRP_ADDR: {
1695                 u64 __user *uaddr = (u64 __user *)(long)attr->addr;
1696                 u64 addr;
1697                 unsigned long type = (unsigned long)attr->attr;
1698
1699                 if (copy_from_user(&addr, uaddr, sizeof(addr)))
1700                         return -EFAULT;
1701
1702                 r = kvm_vgic_addr(dev->kvm, type, &addr, true);
1703                 return (r == -ENODEV) ? -ENXIO : r;
1704         }
1705         case KVM_DEV_ARM_VGIC_GRP_NR_IRQS: {
1706                 u32 __user *uaddr = (u32 __user *)(long)attr->addr;
1707                 u32 val;
1708                 int ret = 0;
1709
1710                 if (get_user(val, uaddr))
1711                         return -EFAULT;
1712
1713                 /*
1714                  * We require:
1715                  * - at least 32 SPIs on top of the 16 SGIs and 16 PPIs
1716                  * - at most 1024 interrupts
1717                  * - a multiple of 32 interrupts
1718                  */
1719                 if (val < (VGIC_NR_PRIVATE_IRQS + 32) ||
1720                     val > VGIC_MAX_IRQS ||
1721                     (val & 31))
1722                         return -EINVAL;
1723
1724                 mutex_lock(&dev->kvm->lock);
1725
1726                 if (vgic_ready(dev->kvm) || dev->kvm->arch.vgic.nr_irqs)
1727                         ret = -EBUSY;
1728                 else
1729                         dev->kvm->arch.vgic.nr_irqs = val;
1730
1731                 mutex_unlock(&dev->kvm->lock);
1732
1733                 return ret;
1734         }
1735         case KVM_DEV_ARM_VGIC_GRP_CTRL: {
1736                 switch (attr->attr) {
1737                 case KVM_DEV_ARM_VGIC_CTRL_INIT:
1738                         r = vgic_init(dev->kvm);
1739                         return r;
1740                 }
1741                 break;
1742         }
1743         }
1744
1745         return -ENXIO;
1746 }
1747
1748 int vgic_get_common_attr(struct kvm_device *dev, struct kvm_device_attr *attr)
1749 {
1750         int r = -ENXIO;
1751
1752         switch (attr->group) {
1753         case KVM_DEV_ARM_VGIC_GRP_ADDR: {
1754                 u64 __user *uaddr = (u64 __user *)(long)attr->addr;
1755                 u64 addr;
1756                 unsigned long type = (unsigned long)attr->attr;
1757
1758                 r = kvm_vgic_addr(dev->kvm, type, &addr, false);
1759                 if (r)
1760                         return (r == -ENODEV) ? -ENXIO : r;
1761
1762                 if (copy_to_user(uaddr, &addr, sizeof(addr)))
1763                         return -EFAULT;
1764                 break;
1765         }
1766         case KVM_DEV_ARM_VGIC_GRP_NR_IRQS: {
1767                 u32 __user *uaddr = (u32 __user *)(long)attr->addr;
1768
1769                 r = put_user(dev->kvm->arch.vgic.nr_irqs, uaddr);
1770                 break;
1771         }
1772
1773         }
1774
1775         return r;
1776 }
1777
1778 int vgic_has_attr_regs(const struct kvm_mmio_range *ranges, phys_addr_t offset)
1779 {
1780         struct kvm_exit_mmio dev_attr_mmio;
1781
1782         dev_attr_mmio.len = 4;
1783         if (vgic_find_range(ranges, &dev_attr_mmio, offset))
1784                 return 0;
1785         else
1786                 return -ENXIO;
1787 }
1788
1789 static void vgic_init_maintenance_interrupt(void *info)
1790 {
1791         enable_percpu_irq(vgic->maint_irq, 0);
1792 }
1793
1794 static int vgic_cpu_notify(struct notifier_block *self,
1795                            unsigned long action, void *cpu)
1796 {
1797         switch (action) {
1798         case CPU_STARTING:
1799         case CPU_STARTING_FROZEN:
1800                 vgic_init_maintenance_interrupt(NULL);
1801                 break;
1802         case CPU_DYING:
1803         case CPU_DYING_FROZEN:
1804                 disable_percpu_irq(vgic->maint_irq);
1805                 break;
1806         }
1807
1808         return NOTIFY_OK;
1809 }
1810
1811 static struct notifier_block vgic_cpu_nb = {
1812         .notifier_call = vgic_cpu_notify,
1813 };
1814
1815 static const struct of_device_id vgic_ids[] = {
1816         { .compatible = "arm,cortex-a15-gic", .data = vgic_v2_probe, },
1817         { .compatible = "arm,gic-v3", .data = vgic_v3_probe, },
1818         {},
1819 };
1820
1821 int kvm_vgic_hyp_init(void)
1822 {
1823         const struct of_device_id *matched_id;
1824         const int (*vgic_probe)(struct device_node *,const struct vgic_ops **,
1825                                 const struct vgic_params **);
1826         struct device_node *vgic_node;
1827         int ret;
1828
1829         vgic_node = of_find_matching_node_and_match(NULL,
1830                                                     vgic_ids, &matched_id);
1831         if (!vgic_node) {
1832                 kvm_err("error: no compatible GIC node found\n");
1833                 return -ENODEV;
1834         }
1835
1836         vgic_probe = matched_id->data;
1837         ret = vgic_probe(vgic_node, &vgic_ops, &vgic);
1838         if (ret)
1839                 return ret;
1840
1841         ret = request_percpu_irq(vgic->maint_irq, vgic_maintenance_handler,
1842                                  "vgic", kvm_get_running_vcpus());
1843         if (ret) {
1844                 kvm_err("Cannot register interrupt %d\n", vgic->maint_irq);
1845                 return ret;
1846         }
1847
1848         ret = __register_cpu_notifier(&vgic_cpu_nb);
1849         if (ret) {
1850                 kvm_err("Cannot register vgic CPU notifier\n");
1851                 goto out_free_irq;
1852         }
1853
1854         /* Callback into for arch code for setup */
1855         vgic_arch_setup(vgic);
1856
1857         on_each_cpu(vgic_init_maintenance_interrupt, NULL, 1);
1858
1859         return 0;
1860
1861 out_free_irq:
1862         free_percpu_irq(vgic->maint_irq, kvm_get_running_vcpus());
1863         return ret;
1864 }