drivers/vfio/vfio_iommu_type1.c

   1 /*
   2  * VFIO: IOMMU DMA mapping support for Type1 IOMMU
   3  *
   4  * Copyright (C) 2012 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  * Derived from original vfio:
  12  * Copyright 2010 Cisco Systems, Inc.  All rights reserved.
  13  * Author: Tom Lyon, pugs@cisco.com
  14  *
  15  * We arbitrarily define a Type1 IOMMU as one matching the below code.
  16  * It could be called the x86 IOMMU as it's designed for AMD-Vi & Intel
  17  * VT-d, but that makes it harder to re-use as theoretically anyone
  18  * implementing a similar IOMMU could make use of this.  We expect the
  19  * IOMMU to support the IOMMU API and have few to no restrictions around
  20  * the IOVA range that can be mapped.  The Type1 IOMMU is currently
  21  * optimized for relatively static mappings of a userspace process with
  22  * userpsace pages pinned into memory.  We also assume devices and IOMMU
  23  * domains are PCI based as the IOMMU API is still centered around a
  24  * device/bus interface rather than a group interface.
  25  */
  26
  27 #include <linux/compat.h>
  28 #include <linux/device.h>
  29 #include <linux/fs.h>
  30 #include <linux/iommu.h>
  31 #include <linux/module.h>
  32 #include <linux/mm.h>
  33 #include <linux/rbtree.h>
  34 #include <linux/sched.h>
  35 #include <linux/slab.h>
  36 #include <linux/uaccess.h>
  37 #include <linux/vfio.h>
  38 #include <linux/workqueue.h>
  39 #include <linux/mdev.h>
  40 #include <linux/notifier.h>
  41
  42 #define DRIVER_VERSION  "0.2"
  43 #define DRIVER_AUTHOR   "Alex Williamson <alex.williamson@redhat.com>"
  44 #define DRIVER_DESC     "Type1 IOMMU driver for VFIO"
  45
  46 static bool allow_unsafe_interrupts;
  47 module_param_named(allow_unsafe_interrupts,
  48                    allow_unsafe_interrupts, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  49 MODULE_PARM_DESC(allow_unsafe_interrupts,
  50                  "Enable VFIO IOMMU support for on platforms without interrupt remapping support.");
  51
  52 static bool disable_hugepages;
  53 module_param_named(disable_hugepages,
  54                    disable_hugepages, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  55 MODULE_PARM_DESC(disable_hugepages,
  56                  "Disable VFIO IOMMU support for IOMMU hugepages.");
  57
  58 struct vfio_iommu {
  59         struct list_head        domain_list;
  60         struct vfio_domain      *external_domain; /* domain for external user */
  61         struct mutex            lock;
  62         struct rb_root          dma_list;
  63         struct blocking_notifier_head notifier;
  64         bool                    v2;
  65         bool                    nesting;
  66 };
  67
  68 struct vfio_domain {
  69         struct iommu_domain     *domain;
  70         struct list_head        next;
  71         struct list_head        group_list;
  72         int                     prot;           /* IOMMU_CACHE */
  73         bool                    fgsp;           /* Fine-grained super pages */
  74 };
  75
  76 struct vfio_dma {
  77         struct rb_node          node;
  78         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
  79         unsigned long           vaddr;          /* Process virtual addr */
  80         size_t                  size;           /* Map size (bytes) */
  81         int                     prot;           /* IOMMU_READ/WRITE */
  82         bool                    iommu_mapped;
  83         struct task_struct      *task;
  84         struct rb_root          pfn_list;       /* Ex-user pinned pfn list */
  85 };
  86
  87 struct vfio_group {
  88         struct iommu_group      *iommu_group;
  89         struct list_head        next;
  90 };
  91
  92 /*
  93  * Guest RAM pinning working set or DMA target
  94  */
  95 struct vfio_pfn {
  96         struct rb_node          node;
  97         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
  98         unsigned long           pfn;            /* Host pfn */
  99         atomic_t                ref_count;
 100 };
 101
 102 #define IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu) \
 103                                         (!list_empty(&iommu->domain_list))
 104
 105 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot);
 106
 107 /*
 108  * This code handles mapping and unmapping of user data buffers
 109  * into DMA'ble space using the IOMMU
 110  */
 111
 112 static struct vfio_dma *vfio_find_dma(struct vfio_iommu *iommu,
 113                                       dma_addr_t start, size_t size)
 114 {
 115         struct rb_node *node = iommu->dma_list.rb_node;
 116
 117         while (node) {
 118                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(node, struct vfio_dma, node);
 119
 120                 if (start + size <= dma->iova)
 121                         node = node->rb_left;
 122                 else if (start >= dma->iova + dma->size)
 123                         node = node->rb_right;
 124                 else
 125                         return dma;
 126         }
 127
 128         return NULL;
 129 }
 130
 131 static void vfio_link_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *new)
 132 {
 133         struct rb_node **link = &iommu->dma_list.rb_node, *parent = NULL;
 134         struct vfio_dma *dma;
 135
 136         while (*link) {
 137                 parent = *link;
 138                 dma = rb_entry(parent, struct vfio_dma, node);
 139
 140                 if (new->iova + new->size <= dma->iova)
 141                         link = &(*link)->rb_left;
 142                 else
 143                         link = &(*link)->rb_right;
 144         }
 145
 146         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 147         rb_insert_color(&new->node, &iommu->dma_list);
 148 }
 149
 150 static void vfio_unlink_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *old)
 151 {
 152         rb_erase(&old->node, &iommu->dma_list);
 153 }
 154
 155 /*
 156  * Helper Functions for host iova-pfn list
 157  */
 158 static struct vfio_pfn *vfio_find_vpfn(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova)
 159 {
 160         struct vfio_pfn *vpfn;
 161         struct rb_node *node = dma->pfn_list.rb_node;
 162
 163         while (node) {
 164                 vpfn = rb_entry(node, struct vfio_pfn, node);
 165
 166                 if (iova < vpfn->iova)
 167                         node = node->rb_left;
 168                 else if (iova > vpfn->iova)
 169                         node = node->rb_right;
 170                 else
 171                         return vpfn;
 172         }
 173         return NULL;
 174 }
 175
 176 static void vfio_link_pfn(struct vfio_dma *dma,
 177                           struct vfio_pfn *new)
 178 {
 179         struct rb_node **link, *parent = NULL;
 180         struct vfio_pfn *vpfn;
 181
 182         link = &dma->pfn_list.rb_node;
 183         while (*link) {
 184                 parent = *link;
 185                 vpfn = rb_entry(parent, struct vfio_pfn, node);
 186
 187                 if (new->iova < vpfn->iova)
 188                         link = &(*link)->rb_left;
 189                 else
 190                         link = &(*link)->rb_right;
 191         }
 192
 193         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 194         rb_insert_color(&new->node, &dma->pfn_list);
 195 }
 196
 197 static void vfio_unlink_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *old)
 198 {
 199         rb_erase(&old->node, &dma->pfn_list);
 200 }
 201
 202 static int vfio_add_to_pfn_list(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 203                                 unsigned long pfn)
 204 {
 205         struct vfio_pfn *vpfn;
 206
 207         vpfn = kzalloc(sizeof(*vpfn), GFP_KERNEL);
 208         if (!vpfn)
 209                 return -ENOMEM;
 210
 211         vpfn->iova = iova;
 212         vpfn->pfn = pfn;
 213         atomic_set(&vpfn->ref_count, 1);
 214         vfio_link_pfn(dma, vpfn);
 215         return 0;
 216 }
 217
 218 static void vfio_remove_from_pfn_list(struct vfio_dma *dma,
 219                                       struct vfio_pfn *vpfn)
 220 {
 221         vfio_unlink_pfn(dma, vpfn);
 222         kfree(vpfn);
 223 }
 224
 225 static struct vfio_pfn *vfio_iova_get_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma,
 226                                                unsigned long iova)
 227 {
 228         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 229
 230         if (vpfn)
 231                 atomic_inc(&vpfn->ref_count);
 232         return vpfn;
 233 }
 234
 235 static int vfio_iova_put_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *vpfn)
 236 {
 237         int ret = 0;
 238
 239         if (atomic_dec_and_test(&vpfn->ref_count)) {
 240                 ret = put_pfn(vpfn->pfn, dma->prot);
 241                 vfio_remove_from_pfn_list(dma, vpfn);
 242         }
 243         return ret;
 244 }
 245
 246 struct vwork {
 247         struct mm_struct        *mm;
 248         long                    npage;
 249         struct work_struct      work;
 250 };
 251
 252 /* delayed decrement/increment for locked_vm */
 253 static void vfio_lock_acct_bg(struct work_struct *work)
 254 {
 255         struct vwork *vwork = container_of(work, struct vwork, work);
 256         struct mm_struct *mm;
 257
 258         mm = vwork->mm;
 259         down_write(&mm->mmap_sem);
 260         mm->locked_vm += vwork->npage;
 261         up_write(&mm->mmap_sem);
 262         mmput(mm);
 263         kfree(vwork);
 264 }
 265
 266 static void vfio_lock_acct(struct task_struct *task, long npage)
 267 {
 268         struct vwork *vwork;
 269         struct mm_struct *mm;
 270         bool is_current;
 271
 272         if (!npage)
 273                 return;
 274
 275         is_current = (task->mm == current->mm);
 276
 277         mm = is_current ? task->mm : get_task_mm(task);
 278         if (!mm)
 279                 return; /* process exited */
 280
 281         if (down_write_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 282                 mm->locked_vm += npage;
 283                 up_write(&mm->mmap_sem);
 284                 if (!is_current)
 285                         mmput(mm);
 286                 return;
 287         }
 288
 289         if (is_current) {
 290                 mm = get_task_mm(task);
 291                 if (!mm)
 292                         return;
 293         }
 294
 295         /*
 296          * Couldn't get mmap_sem lock, so must setup to update
 297          * mm->locked_vm later. If locked_vm were atomic, we
 298          * wouldn't need this silliness
 299          */
 300         vwork = kmalloc(sizeof(struct vwork), GFP_KERNEL);
 301         if (WARN_ON(!vwork)) {
 302                 mmput(mm);
 303                 return;
 304         }
 305         INIT_WORK(&vwork->work, vfio_lock_acct_bg);
 306         vwork->mm = mm;
 307         vwork->npage = npage;
 308         schedule_work(&vwork->work);
 309 }
 310
 311 /*
 312  * Some mappings aren't backed by a struct page, for example an mmap'd
 313  * MMIO range for our own or another device.  These use a different
 314  * pfn conversion and shouldn't be tracked as locked pages.
 315  */
 316 static bool is_invalid_reserved_pfn(unsigned long pfn)
 317 {
 318         if (pfn_valid(pfn)) {
 319                 bool reserved;
 320                 struct page *tail = pfn_to_page(pfn);
 321                 struct page *head = compound_head(tail);
 322                 reserved = !!(PageReserved(head));
 323                 if (head != tail) {
 324                         /*
 325                          * "head" is not a dangling pointer
 326                          * (compound_head takes care of that)
 327                          * but the hugepage may have been split
 328                          * from under us (and we may not hold a
 329                          * reference count on the head page so it can
 330                          * be reused before we run PageReferenced), so
 331                          * we've to check PageTail before returning
 332                          * what we just read.
 333                          */
 334                         smp_rmb();
 335                         if (PageTail(tail))
 336                                 return reserved;
 337                 }
 338                 return PageReserved(tail);
 339         }
 340
 341         return true;
 342 }
 343
 344 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot)
 345 {
 346         if (!is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 347                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 348                 if (prot & IOMMU_WRITE)
 349                         SetPageDirty(page);
 350                 put_page(page);
 351                 return 1;
 352         }
 353         return 0;
 354 }
 355
 356 static int vaddr_get_pfn(struct mm_struct *mm, unsigned long vaddr,
 357                          int prot, unsigned long *pfn)
 358 {
 359         struct page *page[1];
 360         struct vm_area_struct *vma;
 361         int ret;
 362
 363         if (mm == current->mm) {
 364                 ret = get_user_pages_fast(vaddr, 1, !!(prot & IOMMU_WRITE),
 365                                           page);
 366         } else {
 367                 unsigned int flags = 0;
 368
 369                 if (prot & IOMMU_WRITE)
 370                         flags |= FOLL_WRITE;
 371
 372                 down_read(&mm->mmap_sem);
 373                 ret = get_user_pages_remote(NULL, mm, vaddr, 1, flags, page,
 374                                             NULL, NULL);
 375                 up_read(&mm->mmap_sem);
 376         }
 377
 378         if (ret == 1) {
 379                 *pfn = page_to_pfn(page[0]);
 380                 return 0;
 381         }
 382
 383         down_read(&mm->mmap_sem);
 384
 385         vma = find_vma_intersection(mm, vaddr, vaddr + 1);
 386
 387         if (vma && vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
 388                 *pfn = ((vaddr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) + vma->vm_pgoff;
 389                 if (is_invalid_reserved_pfn(*pfn))
 390                         ret = 0;
 391         }
 392
 393         up_read(&mm->mmap_sem);
 394         return ret;
 395 }
 396
 397 /*
 398  * Attempt to pin pages.  We really don't want to track all the pfns and
 399  * the iommu can only map chunks of consecutive pfns anyway, so get the
 400  * first page and all consecutive pages with the same locking.
 401  */
 402 static long vfio_pin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 403                                   long npage, unsigned long *pfn_base)
 404 {
 405         unsigned long limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
 406         bool lock_cap = capable(CAP_IPC_LOCK);
 407         long ret, pinned = 0, lock_acct = 0;
 408         bool rsvd;
 409         dma_addr_t iova = vaddr - dma->vaddr + dma->iova;
 410
 411         /* This code path is only user initiated */
 412         if (!current->mm)
 413                 return -ENODEV;
 414
 415         ret = vaddr_get_pfn(current->mm, vaddr, dma->prot, pfn_base);
 416         if (ret)
 417                 return ret;
 418
 419         pinned++;
 420         rsvd = is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base);
 421
 422         /*
 423          * Reserved pages aren't counted against the user, externally pinned
 424          * pages are already counted against the user.
 425          */
 426         if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 427                 if (!lock_cap && current->mm->locked_vm + 1 > limit) {
 428                         put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 429                         pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n", __func__,
 430                                         limit << PAGE_SHIFT);
 431                         return -ENOMEM;
 432                 }
 433                 lock_acct++;
 434         }
 435
 436         if (unlikely(disable_hugepages))
 437                 goto out;
 438
 439         /* Lock all the consecutive pages from pfn_base */
 440         for (vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE; pinned < npage;
 441              pinned++, vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE) {
 442                 unsigned long pfn = 0;
 443
 444                 ret = vaddr_get_pfn(current->mm, vaddr, dma->prot, &pfn);
 445                 if (ret)
 446                         break;
 447
 448                 if (pfn != *pfn_base + pinned ||
 449                     rsvd != is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 450                         put_pfn(pfn, dma->prot);
 451                         break;
 452                 }
 453
 454                 if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 455                         if (!lock_cap &&
 456                             current->mm->locked_vm + lock_acct + 1 > limit) {
 457                                 put_pfn(pfn, dma->prot);
 458                                 pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n",
 459                                         __func__, limit << PAGE_SHIFT);
 460                                 break;
 461                         }
 462                         lock_acct++;
 463                 }
 464         }
 465
 466 out:
 467         vfio_lock_acct(current, lock_acct);
 468
 469         return pinned;
 470 }
 471
 472 static long vfio_unpin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 473                                     unsigned long pfn, long npage,
 474                                     bool do_accounting)
 475 {
 476         long unlocked = 0, locked = 0;
 477         long i;
 478
 479         for (i = 0; i < npage; i++, iova += PAGE_SIZE) {
 480                 if (put_pfn(pfn++, dma->prot)) {
 481                         unlocked++;
 482                         if (vfio_find_vpfn(dma, iova))
 483                                 locked++;
 484                 }
 485         }
 486
 487         if (do_accounting)
 488                 vfio_lock_acct(dma->task, locked - unlocked);
 489
 490         return unlocked;
 491 }
 492
 493 static int vfio_pin_page_external(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 494                                   unsigned long *pfn_base, bool do_accounting)
 495 {
 496         unsigned long limit;
 497         bool lock_cap = has_capability(dma->task, CAP_IPC_LOCK);
 498         struct mm_struct *mm;
 499         int ret;
 500         bool rsvd;
 501
 502         mm = get_task_mm(dma->task);
 503         if (!mm)
 504                 return -ENODEV;
 505
 506         ret = vaddr_get_pfn(mm, vaddr, dma->prot, pfn_base);
 507         if (ret)
 508                 goto pin_page_exit;
 509
 510         rsvd = is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base);
 511         limit = task_rlimit(dma->task, RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
 512
 513         if (!rsvd && !lock_cap && mm->locked_vm + 1 > limit) {
 514                 put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 515                 pr_warn("%s: Task %s (%d) RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n",
 516                         __func__, dma->task->comm, task_pid_nr(dma->task),
 517                         limit << PAGE_SHIFT);
 518                 ret = -ENOMEM;
 519                 goto pin_page_exit;
 520         }
 521
 522         if (!rsvd && do_accounting)
 523                 vfio_lock_acct(dma->task, 1);
 524         ret = 1;
 525
 526 pin_page_exit:
 527         mmput(mm);
 528         return ret;
 529 }
 530
 531 static int vfio_unpin_page_external(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 532                                     bool do_accounting)
 533 {
 534         int unlocked;
 535         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 536
 537         if (!vpfn)
 538                 return 0;
 539
 540         unlocked = vfio_iova_put_vfio_pfn(dma, vpfn);
 541
 542         if (do_accounting)
 543                 vfio_lock_acct(dma->task, -unlocked);
 544
 545         return unlocked;
 546 }
 547
 548 static int vfio_iommu_type1_pin_pages(void *iommu_data,
 549                                       unsigned long *user_pfn,
 550                                       int npage, int prot,
 551                                       unsigned long *phys_pfn)
 552 {
 553         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 554         int i, j, ret;
 555         unsigned long remote_vaddr;
 556         struct vfio_dma *dma;
 557         bool do_accounting;
 558
 559         if (!iommu || !user_pfn || !phys_pfn)
 560                 return -EINVAL;
 561
 562         /* Supported for v2 version only */
 563         if (!iommu->v2)
 564                 return -EACCES;
 565
 566         mutex_lock(&iommu->lock);
 567
 568         /* Fail if notifier list is empty */
 569         if ((!iommu->external_domain) || (!iommu->notifier.head)) {
 570                 ret = -EINVAL;
 571                 goto pin_done;
 572         }
 573
 574         /*
 575          * If iommu capable domain exist in the container then all pages are
 576          * already pinned and accounted. Accouting should be done if there is no
 577          * iommu capable domain in the container.
 578          */
 579         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
 580
 581         for (i = 0; i < npage; i++) {
 582                 dma_addr_t iova;
 583                 struct vfio_pfn *vpfn;
 584
 585                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 586                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 587                 if (!dma) {
 588                         ret = -EINVAL;
 589                         goto pin_unwind;
 590                 }
 591
 592                 if ((dma->prot & prot) != prot) {
 593                         ret = -EPERM;
 594                         goto pin_unwind;
 595                 }
 596
 597                 vpfn = vfio_iova_get_vfio_pfn(dma, iova);
 598                 if (vpfn) {
 599                         phys_pfn[i] = vpfn->pfn;
 600                         continue;
 601                 }
 602
 603                 remote_vaddr = dma->vaddr + iova - dma->iova;
 604                 ret = vfio_pin_page_external(dma, remote_vaddr, &phys_pfn[i],
 605                                              do_accounting);
 606                 if (ret <= 0) {
 607                         WARN_ON(!ret);
 608                         goto pin_unwind;
 609                 }
 610
 611                 ret = vfio_add_to_pfn_list(dma, iova, phys_pfn[i]);
 612                 if (ret) {
 613                         vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 614                         goto pin_unwind;
 615                 }
 616         }
 617
 618         ret = i;
 619         goto pin_done;
 620
 621 pin_unwind:
 622         phys_pfn[i] = 0;
 623         for (j = 0; j < i; j++) {
 624                 dma_addr_t iova;
 625
 626                 iova = user_pfn[j] << PAGE_SHIFT;
 627                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 628                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 629                 phys_pfn[j] = 0;
 630         }
 631 pin_done:
 632         mutex_unlock(&iommu->lock);
 633         return ret;
 634 }
 635
 636 static int vfio_iommu_type1_unpin_pages(void *iommu_data,
 637                                         unsigned long *user_pfn,
 638                                         int npage)
 639 {
 640         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 641         bool do_accounting;
 642         int i;
 643
 644         if (!iommu || !user_pfn)
 645                 return -EINVAL;
 646
 647         /* Supported for v2 version only */
 648         if (!iommu->v2)
 649                 return -EACCES;
 650
 651         mutex_lock(&iommu->lock);
 652
 653         if (!iommu->external_domain) {
 654                 mutex_unlock(&iommu->lock);
 655                 return -EINVAL;
 656         }
 657
 658         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
 659         for (i = 0; i < npage; i++) {
 660                 struct vfio_dma *dma;
 661                 dma_addr_t iova;
 662
 663                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 664                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 665                 if (!dma)
 666                         goto unpin_exit;
 667                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 668         }
 669
 670 unpin_exit:
 671         mutex_unlock(&iommu->lock);
 672         return i > npage ? npage : (i > 0 ? i : -EINVAL);
 673 }
 674
 675 static long vfio_unmap_unpin(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
 676                              bool do_accounting)
 677 {
 678         dma_addr_t iova = dma->iova, end = dma->iova + dma->size;
 679         struct vfio_domain *domain, *d;
 680         long unlocked = 0;
 681
 682         if (!dma->size)
 683                 return 0;
 684
 685         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
 686                 return 0;
 687
 688         /*
 689          * We use the IOMMU to track the physical addresses, otherwise we'd
 690          * need a much more complicated tracking system.  Unfortunately that
 691          * means we need to use one of the iommu domains to figure out the
 692          * pfns to unpin.  The rest need to be unmapped in advance so we have
 693          * no iommu translations remaining when the pages are unpinned.
 694          */
 695         domain = d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
 696                                       struct vfio_domain, next);
 697
 698         list_for_each_entry_continue(d, &iommu->domain_list, next) {
 699                 iommu_unmap(d->domain, dma->iova, dma->size);
 700                 cond_resched();
 701         }
 702
 703         while (iova < end) {
 704                 size_t unmapped, len;
 705                 phys_addr_t phys, next;
 706
 707                 phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
 708                 if (WARN_ON(!phys)) {
 709                         iova += PAGE_SIZE;
 710                         continue;
 711                 }
 712
 713                 /*
 714                  * To optimize for fewer iommu_unmap() calls, each of which
 715                  * may require hardware cache flushing, try to find the
 716                  * largest contiguous physical memory chunk to unmap.
 717                  */
 718                 for (len = PAGE_SIZE;
 719                      !domain->fgsp && iova + len < end; len += PAGE_SIZE) {
 720                         next = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova + len);
 721                         if (next != phys + len)
 722                                 break;
 723                 }
 724
 725                 unmapped = iommu_unmap(domain->domain, iova, len);
 726                 if (WARN_ON(!unmapped))
 727                         break;
 728
 729                 unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma, iova,
 730                                                     phys >> PAGE_SHIFT,
 731                                                     unmapped >> PAGE_SHIFT,
 732                                                     false);
 733                 iova += unmapped;
 734
 735                 cond_resched();
 736         }
 737
 738         dma->iommu_mapped = false;
 739         if (do_accounting) {
 740                 vfio_lock_acct(dma->task, -unlocked);
 741                 return 0;
 742         }
 743         return unlocked;
 744 }
 745
 746 static void vfio_remove_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma)
 747 {
 748         vfio_unmap_unpin(iommu, dma, true);
 749         vfio_unlink_dma(iommu, dma);
 750         put_task_struct(dma->task);
 751         kfree(dma);
 752 }
 753
 754 static unsigned long vfio_pgsize_bitmap(struct vfio_iommu *iommu)
 755 {
 756         struct vfio_domain *domain;
 757         unsigned long bitmap = ULONG_MAX;
 758
 759         mutex_lock(&iommu->lock);
 760         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next)
 761                 bitmap &= domain->domain->pgsize_bitmap;
 762         mutex_unlock(&iommu->lock);
 763
 764         /*
 765          * In case the IOMMU supports page sizes smaller than PAGE_SIZE
 766          * we pretend PAGE_SIZE is supported and hide sub-PAGE_SIZE sizes.
 767          * That way the user will be able to map/unmap buffers whose size/
 768          * start address is aligned with PAGE_SIZE. Pinning code uses that
 769          * granularity while iommu driver can use the sub-PAGE_SIZE size
 770          * to map the buffer.
 771          */
 772         if (bitmap & ~PAGE_MASK) {
 773                 bitmap &= PAGE_MASK;
 774                 bitmap |= PAGE_SIZE;
 775         }
 776
 777         return bitmap;
 778 }
 779
 780 static int vfio_dma_do_unmap(struct vfio_iommu *iommu,
 781                              struct vfio_iommu_type1_dma_unmap *unmap)
 782 {
 783         uint64_t mask;
 784         struct vfio_dma *dma, *dma_last = NULL;
 785         size_t unmapped = 0;
 786         int ret = 0, retries = 0;
 787
 788         mask = ((uint64_t)1 << __ffs(vfio_pgsize_bitmap(iommu))) - 1;
 789
 790         if (unmap->iova & mask)
 791                 return -EINVAL;
 792         if (!unmap->size || unmap->size & mask)
 793                 return -EINVAL;
 794
 795         WARN_ON(mask & PAGE_MASK);
 796 again:
 797         mutex_lock(&iommu->lock);
 798
 799         /*
 800          * vfio-iommu-type1 (v1) - User mappings were coalesced together to
 801          * avoid tracking individual mappings.  This means that the granularity
 802          * of the original mapping was lost and the user was allowed to attempt
 803          * to unmap any range.  Depending on the contiguousness of physical
 804          * memory and page sizes supported by the IOMMU, arbitrary unmaps may
 805          * or may not have worked.  We only guaranteed unmap granularity
 806          * matching the original mapping; even though it was untracked here,
 807          * the original mappings are reflected in IOMMU mappings.  This
 808          * resulted in a couple unusual behaviors.  First, if a range is not
 809          * able to be unmapped, ex. a set of 4k pages that was mapped as a
 810          * 2M hugepage into the IOMMU, the unmap ioctl returns success but with
 811          * a zero sized unmap.  Also, if an unmap request overlaps the first
 812          * address of a hugepage, the IOMMU will unmap the entire hugepage.
 813          * This also returns success and the returned unmap size reflects the
 814          * actual size unmapped.
 815          *
 816          * We attempt to maintain compatibility with this "v1" interface, but
 817          * we take control out of the hands of the IOMMU.  Therefore, an unmap
 818          * request offset from the beginning of the original mapping will
 819          * return success with zero sized unmap.  And an unmap request covering
 820          * the first iova of mapping will unmap the entire range.
 821          *
 822          * The v2 version of this interface intends to be more deterministic.
 823          * Unmap requests must fully cover previous mappings.  Multiple
 824          * mappings may still be unmaped by specifying large ranges, but there
 825          * must not be any previous mappings bisected by the range.  An error
 826          * will be returned if these conditions are not met.  The v2 interface
 827          * will only return success and a size of zero if there were no
 828          * mappings within the range.
 829          */
 830         if (iommu->v2) {
 831                 dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova, 1);
 832                 if (dma && dma->iova != unmap->iova) {
 833                         ret = -EINVAL;
 834                         goto unlock;
 835                 }
 836                 dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova + unmap->size - 1, 0);
 837                 if (dma && dma->iova + dma->size != unmap->iova + unmap->size) {
 838                         ret = -EINVAL;
 839                         goto unlock;
 840                 }
 841         }
 842
 843         while ((dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova, unmap->size))) {
 844                 if (!iommu->v2 && unmap->iova > dma->iova)
 845                         break;
 846                 /*
 847                  * Task with same address space who mapped this iova range is
 848                  * allowed to unmap the iova range.
 849                  */
 850                 if (dma->task->mm != current->mm)
 851                         break;
 852
 853                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)) {
 854                         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap nb_unmap;
 855
 856                         if (dma_last == dma) {
 857                                 BUG_ON(++retries > 10);
 858                         } else {
 859                                 dma_last = dma;
 860                                 retries = 0;
 861                         }
 862
 863                         nb_unmap.iova = dma->iova;
 864                         nb_unmap.size = dma->size;
 865
 866                         /*
 867                          * Notify anyone (mdev vendor drivers) to invalidate and
 868                          * unmap iovas within the range we're about to unmap.
 869                          * Vendor drivers MUST unpin pages in response to an
 870                          * invalidation.
 871                          */
 872                         mutex_unlock(&iommu->lock);
 873                         blocking_notifier_call_chain(&iommu->notifier,
 874                                                     VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP,
 875                                                     &nb_unmap);
 876                         goto again;
 877                 }
 878                 unmapped += dma->size;
 879                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
 880         }
 881
 882 unlock:
 883         mutex_unlock(&iommu->lock);
 884
 885         /* Report how much was unmapped */
 886         unmap->size = unmapped;
 887
 888         return ret;
 889 }
 890
 891 /*
 892  * Turns out AMD IOMMU has a page table bug where it won't map large pages
 893  * to a region that previously mapped smaller pages.  This should be fixed
 894  * soon, so this is just a temporary workaround to break mappings down into
 895  * PAGE_SIZE.  Better to map smaller pages than nothing.
 896  */
 897 static int map_try_harder(struct vfio_domain *domain, dma_addr_t iova,
 898                           unsigned long pfn, long npage, int prot)
 899 {
 900         long i;
 901         int ret = 0;
 902
 903         for (i = 0; i < npage; i++, pfn++, iova += PAGE_SIZE) {
 904                 ret = iommu_map(domain->domain, iova,
 905                                 (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT,
 906                                 PAGE_SIZE, prot | domain->prot);
 907                 if (ret)
 908                         break;
 909         }
 910
 911         for (; i < npage && i > 0; i--, iova -= PAGE_SIZE)
 912                 iommu_unmap(domain->domain, iova, PAGE_SIZE);
 913
 914         return ret;
 915 }
 916
 917 static int vfio_iommu_map(struct vfio_iommu *iommu, dma_addr_t iova,
 918                           unsigned long pfn, long npage, int prot)
 919 {
 920         struct vfio_domain *d;
 921         int ret;
 922
 923         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
 924                 ret = iommu_map(d->domain, iova, (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT,
 925                                 npage << PAGE_SHIFT, prot | d->prot);
 926                 if (ret) {
 927                         if (ret != -EBUSY ||
 928                             map_try_harder(d, iova, pfn, npage, prot))
 929                                 goto unwind;
 930                 }
 931
 932                 cond_resched();
 933         }
 934
 935         return 0;
 936
 937 unwind:
 938         list_for_each_entry_continue_reverse(d, &iommu->domain_list, next)
 939                 iommu_unmap(d->domain, iova, npage << PAGE_SHIFT);
 940
 941         return ret;
 942 }
 943
 944 static int vfio_pin_map_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
 945                             size_t map_size)
 946 {
 947         dma_addr_t iova = dma->iova;
 948         unsigned long vaddr = dma->vaddr;
 949         size_t size = map_size;
 950         long npage;
 951         unsigned long pfn;
 952         int ret = 0;
 953
 954         while (size) {
 955                 /* Pin a contiguous chunk of memory */
 956                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr + dma->size,
 957                                               size >> PAGE_SHIFT, &pfn);
 958                 if (npage <= 0) {
 959                         WARN_ON(!npage);
 960                         ret = (int)npage;
 961                         break;
 962                 }
 963
 964                 /* Map it! */
 965                 ret = vfio_iommu_map(iommu, iova + dma->size, pfn, npage,
 966                                      dma->prot);
 967                 if (ret) {
 968                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova + dma->size, pfn,
 969                                                 npage, true);
 970                         break;
 971                 }
 972
 973                 size -= npage << PAGE_SHIFT;
 974                 dma->size += npage << PAGE_SHIFT;
 975         }
 976
 977         dma->iommu_mapped = true;
 978
 979         if (ret)
 980                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
 981
 982         return ret;
 983 }
 984
 985 static int vfio_dma_do_map(struct vfio_iommu *iommu,
 986                            struct vfio_iommu_type1_dma_map *map)
 987 {
 988         dma_addr_t iova = map->iova;
 989         unsigned long vaddr = map->vaddr;
 990         size_t size = map->size;
 991         int ret = 0, prot = 0;
 992         uint64_t mask;
 993         struct vfio_dma *dma;
 994
 995         /* Verify that none of our __u64 fields overflow */
 996         if (map->size != size || map->vaddr != vaddr || map->iova != iova)
 997                 return -EINVAL;
 998
 999         mask = ((uint64_t)1 << __ffs(vfio_pgsize_bitmap(iommu))) - 1;
1000
1001         WARN_ON(mask & PAGE_MASK);
1002
1003         /* READ/WRITE from device perspective */
1004         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE)
1005                 prot |= IOMMU_WRITE;
1006         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ)
1007                 prot |= IOMMU_READ;
1008
1009         if (!prot || !size || (size | iova | vaddr) & mask)
1010                 return -EINVAL;
1011
1012         /* Don't allow IOVA or virtual address wrap */
1013         if (iova + size - 1 < iova || vaddr + size - 1 < vaddr)
1014                 return -EINVAL;
1015
1016         mutex_lock(&iommu->lock);
1017
1018         if (vfio_find_dma(iommu, iova, size)) {
1019                 ret = -EEXIST;
1020                 goto out_unlock;
1021         }
1022
1023         dma = kzalloc(sizeof(*dma), GFP_KERNEL);
1024         if (!dma) {
1025                 ret = -ENOMEM;
1026                 goto out_unlock;
1027         }
1028
1029         dma->iova = iova;
1030         dma->vaddr = vaddr;
1031         dma->prot = prot;
1032         get_task_struct(current);
1033         dma->task = current;
1034         dma->pfn_list = RB_ROOT;
1035
1036         /* Insert zero-sized and grow as we map chunks of it */
1037         vfio_link_dma(iommu, dma);
1038
1039         /* Don't pin and map if container doesn't contain IOMMU capable domain*/
1040         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
1041                 dma->size = size;
1042         else
1043                 ret = vfio_pin_map_dma(iommu, dma, size);
1044
1045 out_unlock:
1046         mutex_unlock(&iommu->lock);
1047         return ret;
1048 }
1049
1050 static int vfio_bus_type(struct device *dev, void *data)
1051 {
1052         struct bus_type **bus = data;
1053
1054         if (*bus && *bus != dev->bus)
1055                 return -EINVAL;
1056
1057         *bus = dev->bus;
1058
1059         return 0;
1060 }
1061
1062 static int vfio_iommu_replay(struct vfio_iommu *iommu,
1063                              struct vfio_domain *domain)
1064 {
1065         struct vfio_domain *d;
1066         struct rb_node *n;
1067         int ret;
1068
1069         /* Arbitrarily pick the first domain in the list for lookups */
1070         d = list_first_entry(&iommu->domain_list, struct vfio_domain, next);
1071         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1072
1073         for (; n; n = rb_next(n)) {
1074                 struct vfio_dma *dma;
1075                 dma_addr_t iova;
1076
1077                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1078                 iova = dma->iova;
1079
1080                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1081                         phys_addr_t phys;
1082                         size_t size;
1083
1084                         if (dma->iommu_mapped) {
1085                                 phys_addr_t p;
1086                                 dma_addr_t i;
1087
1088                                 phys = iommu_iova_to_phys(d->domain, iova);
1089
1090                                 if (WARN_ON(!phys)) {
1091                                         iova += PAGE_SIZE;
1092                                         continue;
1093                                 }
1094
1095                                 size = PAGE_SIZE;
1096                                 p = phys + size;
1097                                 i = iova + size;
1098                                 while (i < dma->iova + dma->size &&
1099                                        p == iommu_iova_to_phys(d->domain, i)) {
1100                                         size += PAGE_SIZE;
1101                                         p += PAGE_SIZE;
1102                                         i += PAGE_SIZE;
1103                                 }
1104                         } else {
1105                                 unsigned long pfn;
1106                                 unsigned long vaddr = dma->vaddr +
1107                                                      (iova - dma->iova);
1108                                 size_t n = dma->iova + dma->size - iova;
1109                                 long npage;
1110
1111                                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr,
1112                                                               n >> PAGE_SHIFT,
1113                                                               &pfn);
1114                                 if (npage <= 0) {
1115                                         WARN_ON(!npage);
1116                                         ret = (int)npage;
1117                                         return ret;
1118                                 }
1119
1120                                 phys = pfn << PAGE_SHIFT;
1121                                 size = npage << PAGE_SHIFT;
1122                         }
1123
1124                         ret = iommu_map(domain->domain, iova, phys,
1125                                         size, dma->prot | domain->prot);
1126                         if (ret)
1127                                 return ret;
1128
1129                         iova += size;
1130                 }
1131                 dma->iommu_mapped = true;
1132         }
1133         return 0;
1134 }
1135
1136 /*
1137  * We change our unmap behavior slightly depending on whether the IOMMU
1138  * supports fine-grained superpages.  IOMMUs like AMD-Vi will use a superpage
1139  * for practically any contiguous power-of-two mapping we give it.  This means
1140  * we don't need to look for contiguous chunks ourselves to make unmapping
1141  * more efficient.  On IOMMUs with coarse-grained super pages, like Intel VT-d
1142  * with discrete 2M/1G/512G/1T superpages, identifying contiguous chunks
1143  * significantly boosts non-hugetlbfs mappings and doesn't seem to hurt when
1144  * hugetlbfs is in use.
1145  */
1146 static void vfio_test_domain_fgsp(struct vfio_domain *domain)
1147 {
1148         struct page *pages;
1149         int ret, order = get_order(PAGE_SIZE * 2);
1150
1151         pages = alloc_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, order);
1152         if (!pages)
1153                 return;
1154
1155         ret = iommu_map(domain->domain, 0, page_to_phys(pages), PAGE_SIZE * 2,
1156                         IOMMU_READ | IOMMU_WRITE | domain->prot);
1157         if (!ret) {
1158                 size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, 0, PAGE_SIZE);
1159
1160                 if (unmapped == PAGE_SIZE)
1161                         iommu_unmap(domain->domain, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
1162                 else
1163                         domain->fgsp = true;
1164         }
1165
1166         __free_pages(pages, order);
1167 }
1168
1169 static struct vfio_group *find_iommu_group(struct vfio_domain *domain,
1170                                            struct iommu_group *iommu_group)
1171 {
1172         struct vfio_group *g;
1173
1174         list_for_each_entry(g, &domain->group_list, next) {
1175                 if (g->iommu_group == iommu_group)
1176                         return g;
1177         }
1178
1179         return NULL;
1180 }
1181
1182 static int vfio_iommu_type1_attach_group(void *iommu_data,
1183                                          struct iommu_group *iommu_group)
1184 {
1185         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1186         struct vfio_group *group;
1187         struct vfio_domain *domain, *d;
1188         struct bus_type *bus = NULL, *mdev_bus;
1189         int ret;
1190
1191         mutex_lock(&iommu->lock);
1192
1193         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
1194                 if (find_iommu_group(d, iommu_group)) {
1195                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1196                         return -EINVAL;
1197                 }
1198         }
1199
1200         if (iommu->external_domain) {
1201                 if (find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group)) {
1202                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1203                         return -EINVAL;
1204                 }
1205         }
1206
1207         group = kzalloc(sizeof(*group), GFP_KERNEL);
1208         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
1209         if (!group || !domain) {
1210                 ret = -ENOMEM;
1211                 goto out_free;
1212         }
1213
1214         group->iommu_group = iommu_group;
1215
1216         /* Determine bus_type in order to allocate a domain */
1217         ret = iommu_group_for_each_dev(iommu_group, &bus, vfio_bus_type);
1218         if (ret)
1219                 goto out_free;
1220
1221         mdev_bus = symbol_get(mdev_bus_type);
1222
1223         if (mdev_bus) {
1224                 if ((bus == mdev_bus) && !iommu_present(bus)) {
1225                         symbol_put(mdev_bus_type);
1226                         if (!iommu->external_domain) {
1227                                 INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
1228                                 iommu->external_domain = domain;
1229                         } else
1230                                 kfree(domain);
1231
1232                         list_add(&group->next,
1233                                  &iommu->external_domain->group_list);
1234                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1235                         return 0;
1236                 }
1237                 symbol_put(mdev_bus_type);
1238         }
1239
1240         domain->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1241         if (!domain->domain) {
1242                 ret = -EIO;
1243                 goto out_free;
1244         }
1245
1246         if (iommu->nesting) {
1247                 int attr = 1;
1248
1249                 ret = iommu_domain_set_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_NESTING,
1250                                             &attr);
1251                 if (ret)
1252                         goto out_domain;
1253         }
1254
1255         ret = iommu_attach_group(domain->domain, iommu_group);
1256         if (ret)
1257                 goto out_domain;
1258
1259         INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
1260         list_add(&group->next, &domain->group_list);
1261
1262         if (!allow_unsafe_interrupts &&
1263             !iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_INTR_REMAP)) {
1264                 pr_warn("%s: No interrupt remapping support.  Use the module param \"allow_unsafe_interrupts\" to enable VFIO IOMMU support on this platform\n",
1265                        __func__);
1266                 ret = -EPERM;
1267                 goto out_detach;
1268         }
1269
1270         if (iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY))
1271                 domain->prot |= IOMMU_CACHE;
1272
1273         /*
1274          * Try to match an existing compatible domain.  We don't want to
1275          * preclude an IOMMU driver supporting multiple bus_types and being
1276          * able to include different bus_types in the same IOMMU domain, so
1277          * we test whether the domains use the same iommu_ops rather than
1278          * testing if they're on the same bus_type.
1279          */
1280         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
1281                 if (d->domain->ops == domain->domain->ops &&
1282                     d->prot == domain->prot) {
1283                         iommu_detach_group(domain->domain, iommu_group);
1284                         if (!iommu_attach_group(d->domain, iommu_group)) {
1285                                 list_add(&group->next, &d->group_list);
1286                                 iommu_domain_free(domain->domain);
1287                                 kfree(domain);
1288                                 mutex_unlock(&iommu->lock);
1289                                 return 0;
1290                         }
1291
1292                         ret = iommu_attach_group(domain->domain, iommu_group);
1293                         if (ret)
1294                                 goto out_domain;
1295                 }
1296         }
1297
1298         vfio_test_domain_fgsp(domain);
1299
1300         /* replay mappings on new domains */
1301         ret = vfio_iommu_replay(iommu, domain);
1302         if (ret)
1303                 goto out_detach;
1304
1305         list_add(&domain->next, &iommu->domain_list);
1306
1307         mutex_unlock(&iommu->lock);
1308
1309         return 0;
1310
1311 out_detach:
1312         iommu_detach_group(domain->domain, iommu_group);
1313 out_domain:
1314         iommu_domain_free(domain->domain);
1315 out_free:
1316         kfree(domain);
1317         kfree(group);
1318         mutex_unlock(&iommu->lock);
1319         return ret;
1320 }
1321
1322 static void vfio_iommu_unmap_unpin_all(struct vfio_iommu *iommu)
1323 {
1324         struct rb_node *node;
1325
1326         while ((node = rb_first(&iommu->dma_list)))
1327                 vfio_remove_dma(iommu, rb_entry(node, struct vfio_dma, node));
1328 }
1329
1330 static void vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(struct vfio_iommu *iommu)
1331 {
1332         struct rb_node *n, *p;
1333
1334         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1335         for (; n; n = rb_next(n)) {
1336                 struct vfio_dma *dma;
1337                 long locked = 0, unlocked = 0;
1338
1339                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1340                 unlocked += vfio_unmap_unpin(iommu, dma, false);
1341                 p = rb_first(&dma->pfn_list);
1342                 for (; p; p = rb_next(p)) {
1343                         struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn,
1344                                                          node);
1345
1346                         if (!is_invalid_reserved_pfn(vpfn->pfn))
1347                                 locked++;
1348                 }
1349                 vfio_lock_acct(dma->task, locked - unlocked);
1350         }
1351 }
1352
1353 static void vfio_sanity_check_pfn_list(struct vfio_iommu *iommu)
1354 {
1355         struct rb_node *n;
1356
1357         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1358         for (; n; n = rb_next(n)) {
1359                 struct vfio_dma *dma;
1360
1361                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1362
1363                 if (WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)))
1364                         break;
1365         }
1366         /* mdev vendor driver must unregister notifier */
1367         WARN_ON(iommu->notifier.head);
1368 }
1369
1370 static void vfio_iommu_type1_detach_group(void *iommu_data,
1371                                           struct iommu_group *iommu_group)
1372 {
1373         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1374         struct vfio_domain *domain;
1375         struct vfio_group *group;
1376
1377         mutex_lock(&iommu->lock);
1378
1379         if (iommu->external_domain) {
1380                 group = find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group);
1381                 if (group) {
1382                         list_del(&group->next);
1383                         kfree(group);
1384
1385                         if (list_empty(&iommu->external_domain->group_list)) {
1386                                 vfio_sanity_check_pfn_list(iommu);
1387
1388                                 if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
1389                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
1390
1391                                 kfree(iommu->external_domain);
1392                                 iommu->external_domain = NULL;
1393                         }
1394                         goto detach_group_done;
1395                 }
1396         }
1397
1398         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1399                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
1400                 if (!group)
1401                         continue;
1402
1403                 iommu_detach_group(domain->domain, iommu_group);
1404                 list_del(&group->next);
1405                 kfree(group);
1406                 /*
1407                  * Group ownership provides privilege, if the group list is
1408                  * empty, the domain goes away. If it's the last domain with
1409                  * iommu and external domain doesn't exist, then all the
1410                  * mappings go away too. If it's the last domain with iommu and
1411                  * external domain exist, update accounting
1412                  */
1413                 if (list_empty(&domain->group_list)) {
1414                         if (list_is_singular(&iommu->domain_list)) {
1415                                 if (!iommu->external_domain)
1416                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
1417                                 else
1418                                         vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(iommu);
1419                         }
1420                         iommu_domain_free(domain->domain);
1421                         list_del(&domain->next);
1422                         kfree(domain);
1423                 }
1424                 break;
1425         }
1426
1427 detach_group_done:
1428         mutex_unlock(&iommu->lock);
1429 }
1430
1431 static void *vfio_iommu_type1_open(unsigned long arg)
1432 {
1433         struct vfio_iommu *iommu;
1434
1435         iommu = kzalloc(sizeof(*iommu), GFP_KERNEL);
1436         if (!iommu)
1437                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1438
1439         switch (arg) {
1440         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
1441                 break;
1442         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
1443                 iommu->nesting = true;
1444         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
1445                 iommu->v2 = true;
1446                 break;
1447         default:
1448                 kfree(iommu);
1449                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1450         }
1451
1452         INIT_LIST_HEAD(&iommu->domain_list);
1453         iommu->dma_list = RB_ROOT;
1454         mutex_init(&iommu->lock);
1455         BLOCKING_INIT_NOTIFIER_HEAD(&iommu->notifier);
1456
1457         return iommu;
1458 }
1459
1460 static void vfio_release_domain(struct vfio_domain *domain, bool external)
1461 {
1462         struct vfio_group *group, *group_tmp;
1463
1464         list_for_each_entry_safe(group, group_tmp,
1465                                  &domain->group_list, next) {
1466                 if (!external)
1467                         iommu_detach_group(domain->domain, group->iommu_group);
1468                 list_del(&group->next);
1469                 kfree(group);
1470         }
1471
1472         if (!external)
1473                 iommu_domain_free(domain->domain);
1474 }
1475
1476 static void vfio_iommu_type1_release(void *iommu_data)
1477 {
1478         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1479         struct vfio_domain *domain, *domain_tmp;
1480
1481         if (iommu->external_domain) {
1482                 vfio_release_domain(iommu->external_domain, true);
1483                 vfio_sanity_check_pfn_list(iommu);
1484                 kfree(iommu->external_domain);
1485         }
1486
1487         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
1488
1489         list_for_each_entry_safe(domain, domain_tmp,
1490                                  &iommu->domain_list, next) {
1491                 vfio_release_domain(domain, false);
1492                 list_del(&domain->next);
1493                 kfree(domain);
1494         }
1495         kfree(iommu);
1496 }
1497
1498 static int vfio_domains_have_iommu_cache(struct vfio_iommu *iommu)
1499 {
1500         struct vfio_domain *domain;
1501         int ret = 1;
1502
1503         mutex_lock(&iommu->lock);
1504         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1505                 if (!(domain->prot & IOMMU_CACHE)) {
1506                         ret = 0;
1507                         break;
1508                 }
1509         }
1510         mutex_unlock(&iommu->lock);
1511
1512         return ret;
1513 }
1514
1515 static long vfio_iommu_type1_ioctl(void *iommu_data,
1516                                    unsigned int cmd, unsigned long arg)
1517 {
1518         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1519         unsigned long minsz;
1520
1521         if (cmd == VFIO_CHECK_EXTENSION) {
1522                 switch (arg) {
1523                 case VFIO_TYPE1_IOMMU:
1524                 case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
1525                 case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
1526                         return 1;
1527                 case VFIO_DMA_CC_IOMMU:
1528                         if (!iommu)
1529                                 return 0;
1530                         return vfio_domains_have_iommu_cache(iommu);
1531                 default:
1532                         return 0;
1533                 }
1534         } else if (cmd == VFIO_IOMMU_GET_INFO) {
1535                 struct vfio_iommu_type1_info info;
1536
1537                 minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, iova_pgsizes);
1538
1539                 if (copy_from_user(&info, (void __user *)arg, minsz))
1540                         return -EFAULT;
1541
1542                 if (info.argsz < minsz)
1543                         return -EINVAL;
1544
1545                 info.flags = VFIO_IOMMU_INFO_PGSIZES;
1546
1547                 info.iova_pgsizes = vfio_pgsize_bitmap(iommu);
1548
1549                 return copy_to_user((void __user *)arg, &info, minsz) ?
1550                         -EFAULT : 0;
1551
1552         } else if (cmd == VFIO_IOMMU_MAP_DMA) {
1553                 struct vfio_iommu_type1_dma_map map;
1554                 uint32_t mask = VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ |
1555                                 VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE;
1556
1557                 minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_map, size);
1558
1559                 if (copy_from_user(&map, (void __user *)arg, minsz))
1560                         return -EFAULT;
1561
1562                 if (map.argsz < minsz || map.flags & ~mask)
1563                         return -EINVAL;
1564
1565                 return vfio_dma_do_map(iommu, &map);
1566
1567         } else if (cmd == VFIO_IOMMU_UNMAP_DMA) {
1568                 struct vfio_iommu_type1_dma_unmap unmap;
1569                 long ret;
1570
1571                 minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_unmap, size);
1572
1573                 if (copy_from_user(&unmap, (void __user *)arg, minsz))
1574                         return -EFAULT;
1575
1576                 if (unmap.argsz < minsz || unmap.flags)
1577                         return -EINVAL;
1578
1579                 ret = vfio_dma_do_unmap(iommu, &unmap);
1580                 if (ret)
1581                         return ret;
1582
1583                 return copy_to_user((void __user *)arg, &unmap, minsz) ?
1584                         -EFAULT : 0;
1585         }
1586
1587         return -ENOTTY;
1588 }
1589
1590 static int vfio_iommu_type1_register_notifier(void *iommu_data,
1591                                               unsigned long *events,
1592                                               struct notifier_block *nb)
1593 {
1594         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1595
1596         /* clear known events */
1597         *events &= ~VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP;
1598
1599         /* refuse to register if still events remaining */
1600         if (*events)
1601                 return -EINVAL;
1602
1603         return blocking_notifier_chain_register(&iommu->notifier, nb);
1604 }
1605
1606 static int vfio_iommu_type1_unregister_notifier(void *iommu_data,
1607                                                 struct notifier_block *nb)
1608 {
1609         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1610
1611         return blocking_notifier_chain_unregister(&iommu->notifier, nb);
1612 }
1613
1614 static const struct vfio_iommu_driver_ops vfio_iommu_driver_ops_type1 = {
1615         .name                   = "vfio-iommu-type1",
1616         .owner                  = THIS_MODULE,
1617         .open                   = vfio_iommu_type1_open,
1618         .release                = vfio_iommu_type1_release,
1619         .ioctl                  = vfio_iommu_type1_ioctl,
1620         .attach_group           = vfio_iommu_type1_attach_group,
1621         .detach_group           = vfio_iommu_type1_detach_group,
1622         .pin_pages              = vfio_iommu_type1_pin_pages,
1623         .unpin_pages            = vfio_iommu_type1_unpin_pages,
1624         .register_notifier      = vfio_iommu_type1_register_notifier,
1625         .unregister_notifier    = vfio_iommu_type1_unregister_notifier,
1626 };
1627
1628 static int __init vfio_iommu_type1_init(void)
1629 {
1630         return vfio_register_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
1631 }
1632
1633 static void __exit vfio_iommu_type1_cleanup(void)
1634 {
1635         vfio_unregister_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
1636 }
1637
1638 module_init(vfio_iommu_type1_init);
1639 module_exit(vfio_iommu_type1_cleanup);
1640
1641 MODULE_VERSION(DRIVER_VERSION);
1642 MODULE_LICENSE("GPL v2");
1643 MODULE_AUTHOR(DRIVER_AUTHOR);
1644 MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_DESC);