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/pid_namespace.h>
  40 #include <linux/mdev.h>
  41 #include <linux/notifier.h>
  42 #include <linux/dma-iommu.h>
  43 #include <linux/irqdomain.h>
  44
  45 #define DRIVER_VERSION  "0.2"
  46 #define DRIVER_AUTHOR   "Alex Williamson <alex.williamson@redhat.com>"
  47 #define DRIVER_DESC     "Type1 IOMMU driver for VFIO"
  48
  49 static bool allow_unsafe_interrupts;
  50 module_param_named(allow_unsafe_interrupts,
  51                    allow_unsafe_interrupts, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  52 MODULE_PARM_DESC(allow_unsafe_interrupts,
  53                  "Enable VFIO IOMMU support for on platforms without interrupt remapping support.");
  54
  55 static bool disable_hugepages;
  56 module_param_named(disable_hugepages,
  57                    disable_hugepages, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  58 MODULE_PARM_DESC(disable_hugepages,
  59                  "Disable VFIO IOMMU support for IOMMU hugepages.");
  60
  61 struct vfio_iommu {
  62         struct list_head        domain_list;
  63         struct vfio_domain      *external_domain; /* domain for external user */
  64         struct mutex            lock;
  65         struct rb_root          dma_list;
  66         struct blocking_notifier_head notifier;
  67         bool                    v2;
  68         bool                    nesting;
  69 };
  70
  71 struct vfio_domain {
  72         struct iommu_domain     *domain;
  73         struct list_head        next;
  74         struct list_head        group_list;
  75         int                     prot;           /* IOMMU_CACHE */
  76         bool                    fgsp;           /* Fine-grained super pages */
  77 };
  78
  79 struct vfio_dma {
  80         struct rb_node          node;
  81         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
  82         unsigned long           vaddr;          /* Process virtual addr */
  83         size_t                  size;           /* Map size (bytes) */
  84         int                     prot;           /* IOMMU_READ/WRITE */
  85         bool                    iommu_mapped;
  86         struct task_struct      *task;
  87         struct rb_root          pfn_list;       /* Ex-user pinned pfn list */
  88 };
  89
  90 struct vfio_group {
  91         struct iommu_group      *iommu_group;
  92         struct list_head        next;
  93 };
  94
  95 /*
  96  * Guest RAM pinning working set or DMA target
  97  */
  98 struct vfio_pfn {
  99         struct rb_node          node;
 100         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
 101         unsigned long           pfn;            /* Host pfn */
 102         atomic_t                ref_count;
 103 };
 104
 105 #define IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu) \
 106                                         (!list_empty(&iommu->domain_list))
 107
 108 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot);
 109
 110 /*
 111  * This code handles mapping and unmapping of user data buffers
 112  * into DMA'ble space using the IOMMU
 113  */
 114
 115 static struct vfio_dma *vfio_find_dma(struct vfio_iommu *iommu,
 116                                       dma_addr_t start, size_t size)
 117 {
 118         struct rb_node *node = iommu->dma_list.rb_node;
 119
 120         while (node) {
 121                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(node, struct vfio_dma, node);
 122
 123                 if (start + size <= dma->iova)
 124                         node = node->rb_left;
 125                 else if (start >= dma->iova + dma->size)
 126                         node = node->rb_right;
 127                 else
 128                         return dma;
 129         }
 130
 131         return NULL;
 132 }
 133
 134 static void vfio_link_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *new)
 135 {
 136         struct rb_node **link = &iommu->dma_list.rb_node, *parent = NULL;
 137         struct vfio_dma *dma;
 138
 139         while (*link) {
 140                 parent = *link;
 141                 dma = rb_entry(parent, struct vfio_dma, node);
 142
 143                 if (new->iova + new->size <= dma->iova)
 144                         link = &(*link)->rb_left;
 145                 else
 146                         link = &(*link)->rb_right;
 147         }
 148
 149         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 150         rb_insert_color(&new->node, &iommu->dma_list);
 151 }
 152
 153 static void vfio_unlink_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *old)
 154 {
 155         rb_erase(&old->node, &iommu->dma_list);
 156 }
 157
 158 /*
 159  * Helper Functions for host iova-pfn list
 160  */
 161 static struct vfio_pfn *vfio_find_vpfn(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova)
 162 {
 163         struct vfio_pfn *vpfn;
 164         struct rb_node *node = dma->pfn_list.rb_node;
 165
 166         while (node) {
 167                 vpfn = rb_entry(node, struct vfio_pfn, node);
 168
 169                 if (iova < vpfn->iova)
 170                         node = node->rb_left;
 171                 else if (iova > vpfn->iova)
 172                         node = node->rb_right;
 173                 else
 174                         return vpfn;
 175         }
 176         return NULL;
 177 }
 178
 179 static void vfio_link_pfn(struct vfio_dma *dma,
 180                           struct vfio_pfn *new)
 181 {
 182         struct rb_node **link, *parent = NULL;
 183         struct vfio_pfn *vpfn;
 184
 185         link = &dma->pfn_list.rb_node;
 186         while (*link) {
 187                 parent = *link;
 188                 vpfn = rb_entry(parent, struct vfio_pfn, node);
 189
 190                 if (new->iova < vpfn->iova)
 191                         link = &(*link)->rb_left;
 192                 else
 193                         link = &(*link)->rb_right;
 194         }
 195
 196         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 197         rb_insert_color(&new->node, &dma->pfn_list);
 198 }
 199
 200 static void vfio_unlink_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *old)
 201 {
 202         rb_erase(&old->node, &dma->pfn_list);
 203 }
 204
 205 static int vfio_add_to_pfn_list(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 206                                 unsigned long pfn)
 207 {
 208         struct vfio_pfn *vpfn;
 209
 210         vpfn = kzalloc(sizeof(*vpfn), GFP_KERNEL);
 211         if (!vpfn)
 212                 return -ENOMEM;
 213
 214         vpfn->iova = iova;
 215         vpfn->pfn = pfn;
 216         atomic_set(&vpfn->ref_count, 1);
 217         vfio_link_pfn(dma, vpfn);
 218         return 0;
 219 }
 220
 221 static void vfio_remove_from_pfn_list(struct vfio_dma *dma,
 222                                       struct vfio_pfn *vpfn)
 223 {
 224         vfio_unlink_pfn(dma, vpfn);
 225         kfree(vpfn);
 226 }
 227
 228 static struct vfio_pfn *vfio_iova_get_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma,
 229                                                unsigned long iova)
 230 {
 231         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 232
 233         if (vpfn)
 234                 atomic_inc(&vpfn->ref_count);
 235         return vpfn;
 236 }
 237
 238 static int vfio_iova_put_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *vpfn)
 239 {
 240         int ret = 0;
 241
 242         if (atomic_dec_and_test(&vpfn->ref_count)) {
 243                 ret = put_pfn(vpfn->pfn, dma->prot);
 244                 vfio_remove_from_pfn_list(dma, vpfn);
 245         }
 246         return ret;
 247 }
 248
 249 struct vwork {
 250         struct mm_struct        *mm;
 251         long                    npage;
 252         struct work_struct      work;
 253 };
 254
 255 /* delayed decrement/increment for locked_vm */
 256 static void vfio_lock_acct_bg(struct work_struct *work)
 257 {
 258         struct vwork *vwork = container_of(work, struct vwork, work);
 259         struct mm_struct *mm;
 260
 261         mm = vwork->mm;
 262         down_write(&mm->mmap_sem);
 263         mm->locked_vm += vwork->npage;
 264         up_write(&mm->mmap_sem);
 265         mmput(mm);
 266         kfree(vwork);
 267 }
 268
 269 static void vfio_lock_acct(struct task_struct *task, long npage)
 270 {
 271         struct vwork *vwork;
 272         struct mm_struct *mm;
 273         bool is_current;
 274
 275         if (!npage)
 276                 return;
 277
 278         is_current = (task->mm == current->mm);
 279
 280         mm = is_current ? task->mm : get_task_mm(task);
 281         if (!mm)
 282                 return; /* process exited */
 283
 284         if (down_write_trylock(&mm->mmap_sem)) {
 285                 mm->locked_vm += npage;
 286                 up_write(&mm->mmap_sem);
 287                 if (!is_current)
 288                         mmput(mm);
 289                 return;
 290         }
 291
 292         if (is_current) {
 293                 mm = get_task_mm(task);
 294                 if (!mm)
 295                         return;
 296         }
 297
 298         /*
 299          * Couldn't get mmap_sem lock, so must setup to update
 300          * mm->locked_vm later. If locked_vm were atomic, we
 301          * wouldn't need this silliness
 302          */
 303         vwork = kmalloc(sizeof(struct vwork), GFP_KERNEL);
 304         if (WARN_ON(!vwork)) {
 305                 mmput(mm);
 306                 return;
 307         }
 308         INIT_WORK(&vwork->work, vfio_lock_acct_bg);
 309         vwork->mm = mm;
 310         vwork->npage = npage;
 311         schedule_work(&vwork->work);
 312 }
 313
 314 /*
 315  * Some mappings aren't backed by a struct page, for example an mmap'd
 316  * MMIO range for our own or another device.  These use a different
 317  * pfn conversion and shouldn't be tracked as locked pages.
 318  */
 319 static bool is_invalid_reserved_pfn(unsigned long pfn)
 320 {
 321         if (pfn_valid(pfn)) {
 322                 bool reserved;
 323                 struct page *tail = pfn_to_page(pfn);
 324                 struct page *head = compound_head(tail);
 325                 reserved = !!(PageReserved(head));
 326                 if (head != tail) {
 327                         /*
 328                          * "head" is not a dangling pointer
 329                          * (compound_head takes care of that)
 330                          * but the hugepage may have been split
 331                          * from under us (and we may not hold a
 332                          * reference count on the head page so it can
 333                          * be reused before we run PageReferenced), so
 334                          * we've to check PageTail before returning
 335                          * what we just read.
 336                          */
 337                         smp_rmb();
 338                         if (PageTail(tail))
 339                                 return reserved;
 340                 }
 341                 return PageReserved(tail);
 342         }
 343
 344         return true;
 345 }
 346
 347 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot)
 348 {
 349         if (!is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 350                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 351                 if (prot & IOMMU_WRITE)
 352                         SetPageDirty(page);
 353                 put_page(page);
 354                 return 1;
 355         }
 356         return 0;
 357 }
 358
 359 static int vaddr_get_pfn(struct mm_struct *mm, unsigned long vaddr,
 360                          int prot, unsigned long *pfn)
 361 {
 362         struct page *page[1];
 363         struct vm_area_struct *vma;
 364         int ret;
 365
 366         if (mm == current->mm) {
 367                 ret = get_user_pages_fast(vaddr, 1, !!(prot & IOMMU_WRITE),
 368                                           page);
 369         } else {
 370                 unsigned int flags = 0;
 371
 372                 if (prot & IOMMU_WRITE)
 373                         flags |= FOLL_WRITE;
 374
 375                 down_read(&mm->mmap_sem);
 376                 ret = get_user_pages_remote(NULL, mm, vaddr, 1, flags, page,
 377                                             NULL, NULL);
 378                 up_read(&mm->mmap_sem);
 379         }
 380
 381         if (ret == 1) {
 382                 *pfn = page_to_pfn(page[0]);
 383                 return 0;
 384         }
 385
 386         down_read(&mm->mmap_sem);
 387
 388         vma = find_vma_intersection(mm, vaddr, vaddr + 1);
 389
 390         if (vma && vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
 391                 *pfn = ((vaddr - vma->vm_start) >> PAGE_SHIFT) + vma->vm_pgoff;
 392                 if (is_invalid_reserved_pfn(*pfn))
 393                         ret = 0;
 394         }
 395
 396         up_read(&mm->mmap_sem);
 397         return ret;
 398 }
 399
 400 /*
 401  * Attempt to pin pages.  We really don't want to track all the pfns and
 402  * the iommu can only map chunks of consecutive pfns anyway, so get the
 403  * first page and all consecutive pages with the same locking.
 404  */
 405 static long vfio_pin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 406                                   long npage, unsigned long *pfn_base)
 407 {
 408         unsigned long limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
 409         bool lock_cap = capable(CAP_IPC_LOCK);
 410         long ret, pinned = 0, lock_acct = 0;
 411         bool rsvd;
 412         dma_addr_t iova = vaddr - dma->vaddr + dma->iova;
 413
 414         /* This code path is only user initiated */
 415         if (!current->mm)
 416                 return -ENODEV;
 417
 418         ret = vaddr_get_pfn(current->mm, vaddr, dma->prot, pfn_base);
 419         if (ret)
 420                 return ret;
 421
 422         pinned++;
 423         rsvd = is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base);
 424
 425         /*
 426          * Reserved pages aren't counted against the user, externally pinned
 427          * pages are already counted against the user.
 428          */
 429         if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 430                 if (!lock_cap && current->mm->locked_vm + 1 > limit) {
 431                         put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 432                         pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n", __func__,
 433                                         limit << PAGE_SHIFT);
 434                         return -ENOMEM;
 435                 }
 436                 lock_acct++;
 437         }
 438
 439         if (unlikely(disable_hugepages))
 440                 goto out;
 441
 442         /* Lock all the consecutive pages from pfn_base */
 443         for (vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE; pinned < npage;
 444              pinned++, vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE) {
 445                 unsigned long pfn = 0;
 446
 447                 ret = vaddr_get_pfn(current->mm, vaddr, dma->prot, &pfn);
 448                 if (ret)
 449                         break;
 450
 451                 if (pfn != *pfn_base + pinned ||
 452                     rsvd != is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 453                         put_pfn(pfn, dma->prot);
 454                         break;
 455                 }
 456
 457                 if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 458                         if (!lock_cap &&
 459                             current->mm->locked_vm + lock_acct + 1 > limit) {
 460                                 put_pfn(pfn, dma->prot);
 461                                 pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n",
 462                                         __func__, limit << PAGE_SHIFT);
 463                                 break;
 464                         }
 465                         lock_acct++;
 466                 }
 467         }
 468
 469 out:
 470         vfio_lock_acct(current, lock_acct);
 471
 472         return pinned;
 473 }
 474
 475 static long vfio_unpin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 476                                     unsigned long pfn, long npage,
 477                                     bool do_accounting)
 478 {
 479         long unlocked = 0, locked = 0;
 480         long i;
 481
 482         for (i = 0; i < npage; i++, iova += PAGE_SIZE) {
 483                 if (put_pfn(pfn++, dma->prot)) {
 484                         unlocked++;
 485                         if (vfio_find_vpfn(dma, iova))
 486                                 locked++;
 487                 }
 488         }
 489
 490         if (do_accounting)
 491                 vfio_lock_acct(dma->task, locked - unlocked);
 492
 493         return unlocked;
 494 }
 495
 496 static int vfio_pin_page_external(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 497                                   unsigned long *pfn_base, bool do_accounting)
 498 {
 499         unsigned long limit;
 500         bool lock_cap = ns_capable(task_active_pid_ns(dma->task)->user_ns,
 501                                    CAP_IPC_LOCK);
 502         struct mm_struct *mm;
 503         int ret;
 504         bool rsvd;
 505
 506         mm = get_task_mm(dma->task);
 507         if (!mm)
 508                 return -ENODEV;
 509
 510         ret = vaddr_get_pfn(mm, vaddr, dma->prot, pfn_base);
 511         if (ret)
 512                 goto pin_page_exit;
 513
 514         rsvd = is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base);
 515         limit = task_rlimit(dma->task, RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
 516
 517         if (!rsvd && !lock_cap && mm->locked_vm + 1 > limit) {
 518                 put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 519                 pr_warn("%s: Task %s (%d) RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n",
 520                         __func__, dma->task->comm, task_pid_nr(dma->task),
 521                         limit << PAGE_SHIFT);
 522                 ret = -ENOMEM;
 523                 goto pin_page_exit;
 524         }
 525
 526         if (!rsvd && do_accounting)
 527                 vfio_lock_acct(dma->task, 1);
 528         ret = 1;
 529
 530 pin_page_exit:
 531         mmput(mm);
 532         return ret;
 533 }
 534
 535 static int vfio_unpin_page_external(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 536                                     bool do_accounting)
 537 {
 538         int unlocked;
 539         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 540
 541         if (!vpfn)
 542                 return 0;
 543
 544         unlocked = vfio_iova_put_vfio_pfn(dma, vpfn);
 545
 546         if (do_accounting)
 547                 vfio_lock_acct(dma->task, -unlocked);
 548
 549         return unlocked;
 550 }
 551
 552 static int vfio_iommu_type1_pin_pages(void *iommu_data,
 553                                       unsigned long *user_pfn,
 554                                       int npage, int prot,
 555                                       unsigned long *phys_pfn)
 556 {
 557         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 558         int i, j, ret;
 559         unsigned long remote_vaddr;
 560         struct vfio_dma *dma;
 561         bool do_accounting;
 562
 563         if (!iommu || !user_pfn || !phys_pfn)
 564                 return -EINVAL;
 565
 566         /* Supported for v2 version only */
 567         if (!iommu->v2)
 568                 return -EACCES;
 569
 570         mutex_lock(&iommu->lock);
 571
 572         /* Fail if notifier list is empty */
 573         if ((!iommu->external_domain) || (!iommu->notifier.head)) {
 574                 ret = -EINVAL;
 575                 goto pin_done;
 576         }
 577
 578         /*
 579          * If iommu capable domain exist in the container then all pages are
 580          * already pinned and accounted. Accouting should be done if there is no
 581          * iommu capable domain in the container.
 582          */
 583         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
 584
 585         for (i = 0; i < npage; i++) {
 586                 dma_addr_t iova;
 587                 struct vfio_pfn *vpfn;
 588
 589                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 590                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 591                 if (!dma) {
 592                         ret = -EINVAL;
 593                         goto pin_unwind;
 594                 }
 595
 596                 if ((dma->prot & prot) != prot) {
 597                         ret = -EPERM;
 598                         goto pin_unwind;
 599                 }
 600
 601                 vpfn = vfio_iova_get_vfio_pfn(dma, iova);
 602                 if (vpfn) {
 603                         phys_pfn[i] = vpfn->pfn;
 604                         continue;
 605                 }
 606
 607                 remote_vaddr = dma->vaddr + iova - dma->iova;
 608                 ret = vfio_pin_page_external(dma, remote_vaddr, &phys_pfn[i],
 609                                              do_accounting);
 610                 if (ret <= 0) {
 611                         WARN_ON(!ret);
 612                         goto pin_unwind;
 613                 }
 614
 615                 ret = vfio_add_to_pfn_list(dma, iova, phys_pfn[i]);
 616                 if (ret) {
 617                         vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 618                         goto pin_unwind;
 619                 }
 620         }
 621
 622         ret = i;
 623         goto pin_done;
 624
 625 pin_unwind:
 626         phys_pfn[i] = 0;
 627         for (j = 0; j < i; j++) {
 628                 dma_addr_t iova;
 629
 630                 iova = user_pfn[j] << PAGE_SHIFT;
 631                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 632                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 633                 phys_pfn[j] = 0;
 634         }
 635 pin_done:
 636         mutex_unlock(&iommu->lock);
 637         return ret;
 638 }
 639
 640 static int vfio_iommu_type1_unpin_pages(void *iommu_data,
 641                                         unsigned long *user_pfn,
 642                                         int npage)
 643 {
 644         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 645         bool do_accounting;
 646         int i;
 647
 648         if (!iommu || !user_pfn)
 649                 return -EINVAL;
 650
 651         /* Supported for v2 version only */
 652         if (!iommu->v2)
 653                 return -EACCES;
 654
 655         mutex_lock(&iommu->lock);
 656
 657         if (!iommu->external_domain) {
 658                 mutex_unlock(&iommu->lock);
 659                 return -EINVAL;
 660         }
 661
 662         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
 663         for (i = 0; i < npage; i++) {
 664                 struct vfio_dma *dma;
 665                 dma_addr_t iova;
 666
 667                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 668                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 669                 if (!dma)
 670                         goto unpin_exit;
 671                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 672         }
 673
 674 unpin_exit:
 675         mutex_unlock(&iommu->lock);
 676         return i > npage ? npage : (i > 0 ? i : -EINVAL);
 677 }
 678
 679 static long vfio_unmap_unpin(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
 680                              bool do_accounting)
 681 {
 682         dma_addr_t iova = dma->iova, end = dma->iova + dma->size;
 683         struct vfio_domain *domain, *d;
 684         long unlocked = 0;
 685
 686         if (!dma->size)
 687                 return 0;
 688
 689         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
 690                 return 0;
 691
 692         /*
 693          * We use the IOMMU to track the physical addresses, otherwise we'd
 694          * need a much more complicated tracking system.  Unfortunately that
 695          * means we need to use one of the iommu domains to figure out the
 696          * pfns to unpin.  The rest need to be unmapped in advance so we have
 697          * no iommu translations remaining when the pages are unpinned.
 698          */
 699         domain = d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
 700                                       struct vfio_domain, next);
 701
 702         list_for_each_entry_continue(d, &iommu->domain_list, next) {
 703                 iommu_unmap(d->domain, dma->iova, dma->size);
 704                 cond_resched();
 705         }
 706
 707         while (iova < end) {
 708                 size_t unmapped, len;
 709                 phys_addr_t phys, next;
 710
 711                 phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
 712                 if (WARN_ON(!phys)) {
 713                         iova += PAGE_SIZE;
 714                         continue;
 715                 }
 716
 717                 /*
 718                  * To optimize for fewer iommu_unmap() calls, each of which
 719                  * may require hardware cache flushing, try to find the
 720                  * largest contiguous physical memory chunk to unmap.
 721                  */
 722                 for (len = PAGE_SIZE;
 723                      !domain->fgsp && iova + len < end; len += PAGE_SIZE) {
 724                         next = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova + len);
 725                         if (next != phys + len)
 726                                 break;
 727                 }
 728
 729                 unmapped = iommu_unmap(domain->domain, iova, len);
 730                 if (WARN_ON(!unmapped))
 731                         break;
 732
 733                 unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma, iova,
 734                                                     phys >> PAGE_SHIFT,
 735                                                     unmapped >> PAGE_SHIFT,
 736                                                     false);
 737                 iova += unmapped;
 738
 739                 cond_resched();
 740         }
 741
 742         dma->iommu_mapped = false;
 743         if (do_accounting) {
 744                 vfio_lock_acct(dma->task, -unlocked);
 745                 return 0;
 746         }
 747         return unlocked;
 748 }
 749
 750 static void vfio_remove_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma)
 751 {
 752         vfio_unmap_unpin(iommu, dma, true);
 753         vfio_unlink_dma(iommu, dma);
 754         put_task_struct(dma->task);
 755         kfree(dma);
 756 }
 757
 758 static unsigned long vfio_pgsize_bitmap(struct vfio_iommu *iommu)
 759 {
 760         struct vfio_domain *domain;
 761         unsigned long bitmap = ULONG_MAX;
 762
 763         mutex_lock(&iommu->lock);
 764         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next)
 765                 bitmap &= domain->domain->pgsize_bitmap;
 766         mutex_unlock(&iommu->lock);
 767
 768         /*
 769          * In case the IOMMU supports page sizes smaller than PAGE_SIZE
 770          * we pretend PAGE_SIZE is supported and hide sub-PAGE_SIZE sizes.
 771          * That way the user will be able to map/unmap buffers whose size/
 772          * start address is aligned with PAGE_SIZE. Pinning code uses that
 773          * granularity while iommu driver can use the sub-PAGE_SIZE size
 774          * to map the buffer.
 775          */
 776         if (bitmap & ~PAGE_MASK) {
 777                 bitmap &= PAGE_MASK;
 778                 bitmap |= PAGE_SIZE;
 779         }
 780
 781         return bitmap;
 782 }
 783
 784 static int vfio_dma_do_unmap(struct vfio_iommu *iommu,
 785                              struct vfio_iommu_type1_dma_unmap *unmap)
 786 {
 787         uint64_t mask;
 788         struct vfio_dma *dma, *dma_last = NULL;
 789         size_t unmapped = 0;
 790         int ret = 0, retries = 0;
 791
 792         mask = ((uint64_t)1 << __ffs(vfio_pgsize_bitmap(iommu))) - 1;
 793
 794         if (unmap->iova & mask)
 795                 return -EINVAL;
 796         if (!unmap->size || unmap->size & mask)
 797                 return -EINVAL;
 798
 799         WARN_ON(mask & PAGE_MASK);
 800 again:
 801         mutex_lock(&iommu->lock);
 802
 803         /*
 804          * vfio-iommu-type1 (v1) - User mappings were coalesced together to
 805          * avoid tracking individual mappings.  This means that the granularity
 806          * of the original mapping was lost and the user was allowed to attempt
 807          * to unmap any range.  Depending on the contiguousness of physical
 808          * memory and page sizes supported by the IOMMU, arbitrary unmaps may
 809          * or may not have worked.  We only guaranteed unmap granularity
 810          * matching the original mapping; even though it was untracked here,
 811          * the original mappings are reflected in IOMMU mappings.  This
 812          * resulted in a couple unusual behaviors.  First, if a range is not
 813          * able to be unmapped, ex. a set of 4k pages that was mapped as a
 814          * 2M hugepage into the IOMMU, the unmap ioctl returns success but with
 815          * a zero sized unmap.  Also, if an unmap request overlaps the first
 816          * address of a hugepage, the IOMMU will unmap the entire hugepage.
 817          * This also returns success and the returned unmap size reflects the
 818          * actual size unmapped.
 819          *
 820          * We attempt to maintain compatibility with this "v1" interface, but
 821          * we take control out of the hands of the IOMMU.  Therefore, an unmap
 822          * request offset from the beginning of the original mapping will
 823          * return success with zero sized unmap.  And an unmap request covering
 824          * the first iova of mapping will unmap the entire range.
 825          *
 826          * The v2 version of this interface intends to be more deterministic.
 827          * Unmap requests must fully cover previous mappings.  Multiple
 828          * mappings may still be unmaped by specifying large ranges, but there
 829          * must not be any previous mappings bisected by the range.  An error
 830          * will be returned if these conditions are not met.  The v2 interface
 831          * will only return success and a size of zero if there were no
 832          * mappings within the range.
 833          */
 834         if (iommu->v2) {
 835                 dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova, 1);
 836                 if (dma && dma->iova != unmap->iova) {
 837                         ret = -EINVAL;
 838                         goto unlock;
 839                 }
 840                 dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova + unmap->size - 1, 0);
 841                 if (dma && dma->iova + dma->size != unmap->iova + unmap->size) {
 842                         ret = -EINVAL;
 843                         goto unlock;
 844                 }
 845         }
 846
 847         while ((dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova, unmap->size))) {
 848                 if (!iommu->v2 && unmap->iova > dma->iova)
 849                         break;
 850                 /*
 851                  * Task with same address space who mapped this iova range is
 852                  * allowed to unmap the iova range.
 853                  */
 854                 if (dma->task->mm != current->mm)
 855                         break;
 856
 857                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)) {
 858                         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap nb_unmap;
 859
 860                         if (dma_last == dma) {
 861                                 BUG_ON(++retries > 10);
 862                         } else {
 863                                 dma_last = dma;
 864                                 retries = 0;
 865                         }
 866
 867                         nb_unmap.iova = dma->iova;
 868                         nb_unmap.size = dma->size;
 869
 870                         /*
 871                          * Notify anyone (mdev vendor drivers) to invalidate and
 872                          * unmap iovas within the range we're about to unmap.
 873                          * Vendor drivers MUST unpin pages in response to an
 874                          * invalidation.
 875                          */
 876                         mutex_unlock(&iommu->lock);
 877                         blocking_notifier_call_chain(&iommu->notifier,
 878                                                     VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP,
 879                                                     &nb_unmap);
 880                         goto again;
 881                 }
 882                 unmapped += dma->size;
 883                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
 884         }
 885
 886 unlock:
 887         mutex_unlock(&iommu->lock);
 888
 889         /* Report how much was unmapped */
 890         unmap->size = unmapped;
 891
 892         return ret;
 893 }
 894
 895 /*
 896  * Turns out AMD IOMMU has a page table bug where it won't map large pages
 897  * to a region that previously mapped smaller pages.  This should be fixed
 898  * soon, so this is just a temporary workaround to break mappings down into
 899  * PAGE_SIZE.  Better to map smaller pages than nothing.
 900  */
 901 static int map_try_harder(struct vfio_domain *domain, dma_addr_t iova,
 902                           unsigned long pfn, long npage, int prot)
 903 {
 904         long i;
 905         int ret = 0;
 906
 907         for (i = 0; i < npage; i++, pfn++, iova += PAGE_SIZE) {
 908                 ret = iommu_map(domain->domain, iova,
 909                                 (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT,
 910                                 PAGE_SIZE, prot | domain->prot);
 911                 if (ret)
 912                         break;
 913         }
 914
 915         for (; i < npage && i > 0; i--, iova -= PAGE_SIZE)
 916                 iommu_unmap(domain->domain, iova, PAGE_SIZE);
 917
 918         return ret;
 919 }
 920
 921 static int vfio_iommu_map(struct vfio_iommu *iommu, dma_addr_t iova,
 922                           unsigned long pfn, long npage, int prot)
 923 {
 924         struct vfio_domain *d;
 925         int ret;
 926
 927         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
 928                 ret = iommu_map(d->domain, iova, (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT,
 929                                 npage << PAGE_SHIFT, prot | d->prot);
 930                 if (ret) {
 931                         if (ret != -EBUSY ||
 932                             map_try_harder(d, iova, pfn, npage, prot))
 933                                 goto unwind;
 934                 }
 935
 936                 cond_resched();
 937         }
 938
 939         return 0;
 940
 941 unwind:
 942         list_for_each_entry_continue_reverse(d, &iommu->domain_list, next)
 943                 iommu_unmap(d->domain, iova, npage << PAGE_SHIFT);
 944
 945         return ret;
 946 }
 947
 948 static int vfio_pin_map_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
 949                             size_t map_size)
 950 {
 951         dma_addr_t iova = dma->iova;
 952         unsigned long vaddr = dma->vaddr;
 953         size_t size = map_size;
 954         long npage;
 955         unsigned long pfn;
 956         int ret = 0;
 957
 958         while (size) {
 959                 /* Pin a contiguous chunk of memory */
 960                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr + dma->size,
 961                                               size >> PAGE_SHIFT, &pfn);
 962                 if (npage <= 0) {
 963                         WARN_ON(!npage);
 964                         ret = (int)npage;
 965                         break;
 966                 }
 967
 968                 /* Map it! */
 969                 ret = vfio_iommu_map(iommu, iova + dma->size, pfn, npage,
 970                                      dma->prot);
 971                 if (ret) {
 972                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova + dma->size, pfn,
 973                                                 npage, true);
 974                         break;
 975                 }
 976
 977                 size -= npage << PAGE_SHIFT;
 978                 dma->size += npage << PAGE_SHIFT;
 979         }
 980
 981         dma->iommu_mapped = true;
 982
 983         if (ret)
 984                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
 985
 986         return ret;
 987 }
 988
 989 static int vfio_dma_do_map(struct vfio_iommu *iommu,
 990                            struct vfio_iommu_type1_dma_map *map)
 991 {
 992         dma_addr_t iova = map->iova;
 993         unsigned long vaddr = map->vaddr;
 994         size_t size = map->size;
 995         int ret = 0, prot = 0;
 996         uint64_t mask;
 997         struct vfio_dma *dma;
 998
 999         /* Verify that none of our __u64 fields overflow */
1000         if (map->size != size || map->vaddr != vaddr || map->iova != iova)
1001                 return -EINVAL;
1002
1003         mask = ((uint64_t)1 << __ffs(vfio_pgsize_bitmap(iommu))) - 1;
1004
1005         WARN_ON(mask & PAGE_MASK);
1006
1007         /* READ/WRITE from device perspective */
1008         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE)
1009                 prot |= IOMMU_WRITE;
1010         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ)
1011                 prot |= IOMMU_READ;
1012
1013         if (!prot || !size || (size | iova | vaddr) & mask)
1014                 return -EINVAL;
1015
1016         /* Don't allow IOVA or virtual address wrap */
1017         if (iova + size - 1 < iova || vaddr + size - 1 < vaddr)
1018                 return -EINVAL;
1019
1020         mutex_lock(&iommu->lock);
1021
1022         if (vfio_find_dma(iommu, iova, size)) {
1023                 ret = -EEXIST;
1024                 goto out_unlock;
1025         }
1026
1027         dma = kzalloc(sizeof(*dma), GFP_KERNEL);
1028         if (!dma) {
1029                 ret = -ENOMEM;
1030                 goto out_unlock;
1031         }
1032
1033         dma->iova = iova;
1034         dma->vaddr = vaddr;
1035         dma->prot = prot;
1036         get_task_struct(current);
1037         dma->task = current;
1038         dma->pfn_list = RB_ROOT;
1039
1040         /* Insert zero-sized and grow as we map chunks of it */
1041         vfio_link_dma(iommu, dma);
1042
1043         /* Don't pin and map if container doesn't contain IOMMU capable domain*/
1044         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
1045                 dma->size = size;
1046         else
1047                 ret = vfio_pin_map_dma(iommu, dma, size);
1048
1049 out_unlock:
1050         mutex_unlock(&iommu->lock);
1051         return ret;
1052 }
1053
1054 static int vfio_bus_type(struct device *dev, void *data)
1055 {
1056         struct bus_type **bus = data;
1057
1058         if (*bus && *bus != dev->bus)
1059                 return -EINVAL;
1060
1061         *bus = dev->bus;
1062
1063         return 0;
1064 }
1065
1066 static int vfio_iommu_replay(struct vfio_iommu *iommu,
1067                              struct vfio_domain *domain)
1068 {
1069         struct vfio_domain *d;
1070         struct rb_node *n;
1071         int ret;
1072
1073         /* Arbitrarily pick the first domain in the list for lookups */
1074         d = list_first_entry(&iommu->domain_list, struct vfio_domain, next);
1075         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1076
1077         for (; n; n = rb_next(n)) {
1078                 struct vfio_dma *dma;
1079                 dma_addr_t iova;
1080
1081                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1082                 iova = dma->iova;
1083
1084                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1085                         phys_addr_t phys;
1086                         size_t size;
1087
1088                         if (dma->iommu_mapped) {
1089                                 phys_addr_t p;
1090                                 dma_addr_t i;
1091
1092                                 phys = iommu_iova_to_phys(d->domain, iova);
1093
1094                                 if (WARN_ON(!phys)) {
1095                                         iova += PAGE_SIZE;
1096                                         continue;
1097                                 }
1098
1099                                 size = PAGE_SIZE;
1100                                 p = phys + size;
1101                                 i = iova + size;
1102                                 while (i < dma->iova + dma->size &&
1103                                        p == iommu_iova_to_phys(d->domain, i)) {
1104                                         size += PAGE_SIZE;
1105                                         p += PAGE_SIZE;
1106                                         i += PAGE_SIZE;
1107                                 }
1108                         } else {
1109                                 unsigned long pfn;
1110                                 unsigned long vaddr = dma->vaddr +
1111                                                      (iova - dma->iova);
1112                                 size_t n = dma->iova + dma->size - iova;
1113                                 long npage;
1114
1115                                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr,
1116                                                               n >> PAGE_SHIFT,
1117                                                               &pfn);
1118                                 if (npage <= 0) {
1119                                         WARN_ON(!npage);
1120                                         ret = (int)npage;
1121                                         return ret;
1122                                 }
1123
1124                                 phys = pfn << PAGE_SHIFT;
1125                                 size = npage << PAGE_SHIFT;
1126                         }
1127
1128                         ret = iommu_map(domain->domain, iova, phys,
1129                                         size, dma->prot | domain->prot);
1130                         if (ret)
1131                                 return ret;
1132
1133                         iova += size;
1134                 }
1135                 dma->iommu_mapped = true;
1136         }
1137         return 0;
1138 }
1139
1140 /*
1141  * We change our unmap behavior slightly depending on whether the IOMMU
1142  * supports fine-grained superpages.  IOMMUs like AMD-Vi will use a superpage
1143  * for practically any contiguous power-of-two mapping we give it.  This means
1144  * we don't need to look for contiguous chunks ourselves to make unmapping
1145  * more efficient.  On IOMMUs with coarse-grained super pages, like Intel VT-d
1146  * with discrete 2M/1G/512G/1T superpages, identifying contiguous chunks
1147  * significantly boosts non-hugetlbfs mappings and doesn't seem to hurt when
1148  * hugetlbfs is in use.
1149  */
1150 static void vfio_test_domain_fgsp(struct vfio_domain *domain)
1151 {
1152         struct page *pages;
1153         int ret, order = get_order(PAGE_SIZE * 2);
1154
1155         pages = alloc_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, order);
1156         if (!pages)
1157                 return;
1158
1159         ret = iommu_map(domain->domain, 0, page_to_phys(pages), PAGE_SIZE * 2,
1160                         IOMMU_READ | IOMMU_WRITE | domain->prot);
1161         if (!ret) {
1162                 size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, 0, PAGE_SIZE);
1163
1164                 if (unmapped == PAGE_SIZE)
1165                         iommu_unmap(domain->domain, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
1166                 else
1167                         domain->fgsp = true;
1168         }
1169
1170         __free_pages(pages, order);
1171 }
1172
1173 static struct vfio_group *find_iommu_group(struct vfio_domain *domain,
1174                                            struct iommu_group *iommu_group)
1175 {
1176         struct vfio_group *g;
1177
1178         list_for_each_entry(g, &domain->group_list, next) {
1179                 if (g->iommu_group == iommu_group)
1180                         return g;
1181         }
1182
1183         return NULL;
1184 }
1185
1186 static bool vfio_iommu_has_resv_msi(struct iommu_group *group,
1187                                     phys_addr_t *base)
1188 {
1189         struct list_head group_resv_regions;
1190         struct iommu_resv_region *region, *next;
1191         bool ret = false;
1192
1193         INIT_LIST_HEAD(&group_resv_regions);
1194         iommu_get_group_resv_regions(group, &group_resv_regions);
1195         list_for_each_entry(region, &group_resv_regions, list) {
1196                 if (region->type & IOMMU_RESV_MSI) {
1197                         *base = region->start;
1198                         ret = true;
1199                         goto out;
1200                 }
1201         }
1202 out:
1203         list_for_each_entry_safe(region, next, &group_resv_regions, list)
1204                 kfree(region);
1205         return ret;
1206 }
1207
1208 static int vfio_iommu_type1_attach_group(void *iommu_data,
1209                                          struct iommu_group *iommu_group)
1210 {
1211         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1212         struct vfio_group *group;
1213         struct vfio_domain *domain, *d;
1214         struct bus_type *bus = NULL, *mdev_bus;
1215         int ret;
1216         bool resv_msi, msi_remap;
1217         phys_addr_t resv_msi_base;
1218
1219         mutex_lock(&iommu->lock);
1220
1221         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
1222                 if (find_iommu_group(d, iommu_group)) {
1223                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1224                         return -EINVAL;
1225                 }
1226         }
1227
1228         if (iommu->external_domain) {
1229                 if (find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group)) {
1230                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1231                         return -EINVAL;
1232                 }
1233         }
1234
1235         group = kzalloc(sizeof(*group), GFP_KERNEL);
1236         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
1237         if (!group || !domain) {
1238                 ret = -ENOMEM;
1239                 goto out_free;
1240         }
1241
1242         group->iommu_group = iommu_group;
1243
1244         /* Determine bus_type in order to allocate a domain */
1245         ret = iommu_group_for_each_dev(iommu_group, &bus, vfio_bus_type);
1246         if (ret)
1247                 goto out_free;
1248
1249         mdev_bus = symbol_get(mdev_bus_type);
1250
1251         if (mdev_bus) {
1252                 if ((bus == mdev_bus) && !iommu_present(bus)) {
1253                         symbol_put(mdev_bus_type);
1254                         if (!iommu->external_domain) {
1255                                 INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
1256                                 iommu->external_domain = domain;
1257                         } else
1258                                 kfree(domain);
1259
1260                         list_add(&group->next,
1261                                  &iommu->external_domain->group_list);
1262                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1263                         return 0;
1264                 }
1265                 symbol_put(mdev_bus_type);
1266         }
1267
1268         domain->domain = iommu_domain_alloc(bus);
1269         if (!domain->domain) {
1270                 ret = -EIO;
1271                 goto out_free;
1272         }
1273
1274         if (iommu->nesting) {
1275                 int attr = 1;
1276
1277                 ret = iommu_domain_set_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_NESTING,
1278                                             &attr);
1279                 if (ret)
1280                         goto out_domain;
1281         }
1282
1283         ret = iommu_attach_group(domain->domain, iommu_group);
1284         if (ret)
1285                 goto out_domain;
1286
1287         resv_msi = vfio_iommu_has_resv_msi(iommu_group, &resv_msi_base);
1288
1289         INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
1290         list_add(&group->next, &domain->group_list);
1291
1292         msi_remap = resv_msi ? irq_domain_check_msi_remap() :
1293                                 iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_INTR_REMAP);
1294
1295         if (!allow_unsafe_interrupts && !msi_remap) {
1296                 pr_warn("%s: No interrupt remapping support.  Use the module param \"allow_unsafe_interrupts\" to enable VFIO IOMMU support on this platform\n",
1297                        __func__);
1298                 ret = -EPERM;
1299                 goto out_detach;
1300         }
1301
1302         if (iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY))
1303                 domain->prot |= IOMMU_CACHE;
1304
1305         /*
1306          * Try to match an existing compatible domain.  We don't want to
1307          * preclude an IOMMU driver supporting multiple bus_types and being
1308          * able to include different bus_types in the same IOMMU domain, so
1309          * we test whether the domains use the same iommu_ops rather than
1310          * testing if they're on the same bus_type.
1311          */
1312         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
1313                 if (d->domain->ops == domain->domain->ops &&
1314                     d->prot == domain->prot) {
1315                         iommu_detach_group(domain->domain, iommu_group);
1316                         if (!iommu_attach_group(d->domain, iommu_group)) {
1317                                 list_add(&group->next, &d->group_list);
1318                                 iommu_domain_free(domain->domain);
1319                                 kfree(domain);
1320                                 mutex_unlock(&iommu->lock);
1321                                 return 0;
1322                         }
1323
1324                         ret = iommu_attach_group(domain->domain, iommu_group);
1325                         if (ret)
1326                                 goto out_domain;
1327                 }
1328         }
1329
1330         vfio_test_domain_fgsp(domain);
1331
1332         /* replay mappings on new domains */
1333         ret = vfio_iommu_replay(iommu, domain);
1334         if (ret)
1335                 goto out_detach;
1336
1337         if (resv_msi && iommu_get_msi_cookie(domain->domain, resv_msi_base))
1338                 goto out_detach;
1339
1340         list_add(&domain->next, &iommu->domain_list);
1341
1342         mutex_unlock(&iommu->lock);
1343
1344         return 0;
1345
1346 out_detach:
1347         iommu_detach_group(domain->domain, iommu_group);
1348 out_domain:
1349         iommu_domain_free(domain->domain);
1350 out_free:
1351         kfree(domain);
1352         kfree(group);
1353         mutex_unlock(&iommu->lock);
1354         return ret;
1355 }
1356
1357 static void vfio_iommu_unmap_unpin_all(struct vfio_iommu *iommu)
1358 {
1359         struct rb_node *node;
1360
1361         while ((node = rb_first(&iommu->dma_list)))
1362                 vfio_remove_dma(iommu, rb_entry(node, struct vfio_dma, node));
1363 }
1364
1365 static void vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(struct vfio_iommu *iommu)
1366 {
1367         struct rb_node *n, *p;
1368
1369         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1370         for (; n; n = rb_next(n)) {
1371                 struct vfio_dma *dma;
1372                 long locked = 0, unlocked = 0;
1373
1374                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1375                 unlocked += vfio_unmap_unpin(iommu, dma, false);
1376                 p = rb_first(&dma->pfn_list);
1377                 for (; p; p = rb_next(p)) {
1378                         struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn,
1379                                                          node);
1380
1381                         if (!is_invalid_reserved_pfn(vpfn->pfn))
1382                                 locked++;
1383                 }
1384                 vfio_lock_acct(dma->task, locked - unlocked);
1385         }
1386 }
1387
1388 static void vfio_sanity_check_pfn_list(struct vfio_iommu *iommu)
1389 {
1390         struct rb_node *n;
1391
1392         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1393         for (; n; n = rb_next(n)) {
1394                 struct vfio_dma *dma;
1395
1396                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1397
1398                 if (WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)))
1399                         break;
1400         }
1401         /* mdev vendor driver must unregister notifier */
1402         WARN_ON(iommu->notifier.head);
1403 }
1404
1405 static void vfio_iommu_type1_detach_group(void *iommu_data,
1406                                           struct iommu_group *iommu_group)
1407 {
1408         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1409         struct vfio_domain *domain;
1410         struct vfio_group *group;
1411
1412         mutex_lock(&iommu->lock);
1413
1414         if (iommu->external_domain) {
1415                 group = find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group);
1416                 if (group) {
1417                         list_del(&group->next);
1418                         kfree(group);
1419
1420                         if (list_empty(&iommu->external_domain->group_list)) {
1421                                 vfio_sanity_check_pfn_list(iommu);
1422
1423                                 if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
1424                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
1425
1426                                 kfree(iommu->external_domain);
1427                                 iommu->external_domain = NULL;
1428                         }
1429                         goto detach_group_done;
1430                 }
1431         }
1432
1433         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1434                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
1435                 if (!group)
1436                         continue;
1437
1438                 iommu_detach_group(domain->domain, iommu_group);
1439                 list_del(&group->next);
1440                 kfree(group);
1441                 /*
1442                  * Group ownership provides privilege, if the group list is
1443                  * empty, the domain goes away. If it's the last domain with
1444                  * iommu and external domain doesn't exist, then all the
1445                  * mappings go away too. If it's the last domain with iommu and
1446                  * external domain exist, update accounting
1447                  */
1448                 if (list_empty(&domain->group_list)) {
1449                         if (list_is_singular(&iommu->domain_list)) {
1450                                 if (!iommu->external_domain)
1451                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
1452                                 else
1453                                         vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(iommu);
1454                         }
1455                         iommu_domain_free(domain->domain);
1456                         list_del(&domain->next);
1457                         kfree(domain);
1458                 }
1459                 break;
1460         }
1461
1462 detach_group_done:
1463         mutex_unlock(&iommu->lock);
1464 }
1465
1466 static void *vfio_iommu_type1_open(unsigned long arg)
1467 {
1468         struct vfio_iommu *iommu;
1469
1470         iommu = kzalloc(sizeof(*iommu), GFP_KERNEL);
1471         if (!iommu)
1472                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
1473
1474         switch (arg) {
1475         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
1476                 break;
1477         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
1478                 iommu->nesting = true;
1479         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
1480                 iommu->v2 = true;
1481                 break;
1482         default:
1483                 kfree(iommu);
1484                 return ERR_PTR(-EINVAL);
1485         }
1486
1487         INIT_LIST_HEAD(&iommu->domain_list);
1488         iommu->dma_list = RB_ROOT;
1489         mutex_init(&iommu->lock);
1490         BLOCKING_INIT_NOTIFIER_HEAD(&iommu->notifier);
1491
1492         return iommu;
1493 }
1494
1495 static void vfio_release_domain(struct vfio_domain *domain, bool external)
1496 {
1497         struct vfio_group *group, *group_tmp;
1498
1499         list_for_each_entry_safe(group, group_tmp,
1500                                  &domain->group_list, next) {
1501                 if (!external)
1502                         iommu_detach_group(domain->domain, group->iommu_group);
1503                 list_del(&group->next);
1504                 kfree(group);
1505         }
1506
1507         if (!external)
1508                 iommu_domain_free(domain->domain);
1509 }
1510
1511 static void vfio_iommu_type1_release(void *iommu_data)
1512 {
1513         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1514         struct vfio_domain *domain, *domain_tmp;
1515
1516         if (iommu->external_domain) {
1517                 vfio_release_domain(iommu->external_domain, true);
1518                 vfio_sanity_check_pfn_list(iommu);
1519                 kfree(iommu->external_domain);
1520         }
1521
1522         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
1523
1524         list_for_each_entry_safe(domain, domain_tmp,
1525                                  &iommu->domain_list, next) {
1526                 vfio_release_domain(domain, false);
1527                 list_del(&domain->next);
1528                 kfree(domain);
1529         }
1530         kfree(iommu);
1531 }
1532
1533 static int vfio_domains_have_iommu_cache(struct vfio_iommu *iommu)
1534 {
1535         struct vfio_domain *domain;
1536         int ret = 1;
1537
1538         mutex_lock(&iommu->lock);
1539         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1540                 if (!(domain->prot & IOMMU_CACHE)) {
1541                         ret = 0;
1542                         break;
1543                 }
1544         }
1545         mutex_unlock(&iommu->lock);
1546
1547         return ret;
1548 }
1549
1550 static long vfio_iommu_type1_ioctl(void *iommu_data,
1551                                    unsigned int cmd, unsigned long arg)
1552 {
1553         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1554         unsigned long minsz;
1555
1556         if (cmd == VFIO_CHECK_EXTENSION) {
1557                 switch (arg) {
1558                 case VFIO_TYPE1_IOMMU:
1559                 case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
1560                 case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
1561                         return 1;
1562                 case VFIO_DMA_CC_IOMMU:
1563                         if (!iommu)
1564                                 return 0;
1565                         return vfio_domains_have_iommu_cache(iommu);
1566                 default:
1567                         return 0;
1568                 }
1569         } else if (cmd == VFIO_IOMMU_GET_INFO) {
1570                 struct vfio_iommu_type1_info info;
1571
1572                 minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, iova_pgsizes);
1573
1574                 if (copy_from_user(&info, (void __user *)arg, minsz))
1575                         return -EFAULT;
1576
1577                 if (info.argsz < minsz)
1578                         return -EINVAL;
1579
1580                 info.flags = VFIO_IOMMU_INFO_PGSIZES;
1581
1582                 info.iova_pgsizes = vfio_pgsize_bitmap(iommu);
1583
1584                 return copy_to_user((void __user *)arg, &info, minsz) ?
1585                         -EFAULT : 0;
1586
1587         } else if (cmd == VFIO_IOMMU_MAP_DMA) {
1588                 struct vfio_iommu_type1_dma_map map;
1589                 uint32_t mask = VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ |
1590                                 VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE;
1591
1592                 minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_map, size);
1593
1594                 if (copy_from_user(&map, (void __user *)arg, minsz))
1595                         return -EFAULT;
1596
1597                 if (map.argsz < minsz || map.flags & ~mask)
1598                         return -EINVAL;
1599
1600                 return vfio_dma_do_map(iommu, &map);
1601
1602         } else if (cmd == VFIO_IOMMU_UNMAP_DMA) {
1603                 struct vfio_iommu_type1_dma_unmap unmap;
1604                 long ret;
1605
1606                 minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_unmap, size);
1607
1608                 if (copy_from_user(&unmap, (void __user *)arg, minsz))
1609                         return -EFAULT;
1610
1611                 if (unmap.argsz < minsz || unmap.flags)
1612                         return -EINVAL;
1613
1614                 ret = vfio_dma_do_unmap(iommu, &unmap);
1615                 if (ret)
1616                         return ret;
1617
1618                 return copy_to_user((void __user *)arg, &unmap, minsz) ?
1619                         -EFAULT : 0;
1620         }
1621
1622         return -ENOTTY;
1623 }
1624
1625 static int vfio_iommu_type1_register_notifier(void *iommu_data,
1626                                               unsigned long *events,
1627                                               struct notifier_block *nb)
1628 {
1629         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1630
1631         /* clear known events */
1632         *events &= ~VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP;
1633
1634         /* refuse to register if still events remaining */
1635         if (*events)
1636                 return -EINVAL;
1637
1638         return blocking_notifier_chain_register(&iommu->notifier, nb);
1639 }
1640
1641 static int vfio_iommu_type1_unregister_notifier(void *iommu_data,
1642                                                 struct notifier_block *nb)
1643 {
1644         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
1645
1646         return blocking_notifier_chain_unregister(&iommu->notifier, nb);
1647 }
1648
1649 static const struct vfio_iommu_driver_ops vfio_iommu_driver_ops_type1 = {
1650         .name                   = "vfio-iommu-type1",
1651         .owner                  = THIS_MODULE,
1652         .open                   = vfio_iommu_type1_open,
1653         .release                = vfio_iommu_type1_release,
1654         .ioctl                  = vfio_iommu_type1_ioctl,
1655         .attach_group           = vfio_iommu_type1_attach_group,
1656         .detach_group           = vfio_iommu_type1_detach_group,
1657         .pin_pages              = vfio_iommu_type1_pin_pages,
1658         .unpin_pages            = vfio_iommu_type1_unpin_pages,
1659         .register_notifier      = vfio_iommu_type1_register_notifier,
1660         .unregister_notifier    = vfio_iommu_type1_unregister_notifier,
1661 };
1662
1663 static int __init vfio_iommu_type1_init(void)
1664 {
1665         return vfio_register_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
1666 }
1667
1668 static void __exit vfio_iommu_type1_cleanup(void)
1669 {
1670         vfio_unregister_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
1671 }
1672
1673 module_init(vfio_iommu_type1_init);
1674 module_exit(vfio_iommu_type1_cleanup);
1675
1676 MODULE_VERSION(DRIVER_VERSION);
1677 MODULE_LICENSE("GPL v2");
1678 MODULE_AUTHOR(DRIVER_AUTHOR);
1679 MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_DESC);