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Forked from rpms/qemu-kvm 5 months ago
Clone
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From ddc12e82e90ec51a5e3323058e52da090fae81cc Mon Sep 17 00:00:00 2001
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From: Peter Xu <peterx@redhat.com>
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Date: Mon, 24 Apr 2017 02:52:51 +0200
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Subject: [PATCH 12/23] intel_iommu: provide its own replay() callback
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RH-Author: Peter Xu <peterx@redhat.com>
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Message-id: <1493002373-13010-8-git-send-email-peterx@redhat.com>
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Patchwork-id: 74855
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O-Subject: [RHEL7.4 qemu-kvm-rhev PATCH v2 7/9] intel_iommu: provide its own replay() callback
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Bugzilla: 1335808
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RH-Acked-by: Marcel Apfelbaum <marcel@redhat.com>
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RH-Acked-by: Michael S. Tsirkin <mst@redhat.com>
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RH-Acked-by: Xiao Wang <jasowang@redhat.com>
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The default replay() don't work for VT-d since vt-d will have a huge
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default memory region which covers address range 0-(2^64-1). This will
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normally consumes a lot of time (which looks like a dead loop).
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The solution is simple - we don't walk over all the regions. Instead, we
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jump over the regions when we found that the page directories are empty.
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It'll greatly reduce the time to walk the whole region.
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To achieve this, we provided a page walk helper to do that, invoking
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corresponding hook function when we found an page we are interested in.
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vtd_page_walk_level() is the core logic for the page walking. It's
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interface is designed to suite further use case, e.g., to invalidate a
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range of addresses.
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Reviewed-by: Jason Wang <jasowang@redhat.com>
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Reviewed-by: David Gibson <david@gibson.dropbear.id.au>
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Reviewed-by: \"Michael S. Tsirkin\" <mst@redhat.com>
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Signed-off-by: Peter Xu <peterx@redhat.com>
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Message-Id: <1491562755-23867-8-git-send-email-peterx@redhat.com>
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Signed-off-by: Eduardo Habkost <ehabkost@redhat.com>
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(cherry picked from commit f06a696dc958dd80f7eaf5be66fdefac77741ee0)
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Signed-off-by: Peter Xu <peterx@redhat.com>
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Signed-off-by: Miroslav Rezanina <mrezanin@redhat.com>
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---
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 hw/i386/intel_iommu.c | 182 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++--
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 hw/i386/trace-events  |   7 ++
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 include/exec/memory.h |   2 +
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 3 files changed, 186 insertions(+), 5 deletions(-)
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diff --git a/hw/i386/intel_iommu.c b/hw/i386/intel_iommu.c
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index 2412df4..7af4e22 100644
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--- a/hw/i386/intel_iommu.c
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+++ b/hw/i386/intel_iommu.c
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@@ -595,6 +595,22 @@ static inline uint32_t vtd_get_agaw_from_context_entry(VTDContextEntry *ce)
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     return 30 + (ce->hi & VTD_CONTEXT_ENTRY_AW) * 9;
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 }
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+static inline uint64_t vtd_iova_limit(VTDContextEntry *ce)
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+{
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+    uint32_t ce_agaw = vtd_get_agaw_from_context_entry(ce);
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+    return 1ULL << MIN(ce_agaw, VTD_MGAW);
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+}
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+
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+/* Return true if IOVA passes range check, otherwise false. */
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+static inline bool vtd_iova_range_check(uint64_t iova, VTDContextEntry *ce)
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+{
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+    /*
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+     * Check if @iova is above 2^X-1, where X is the minimum of MGAW
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+     * in CAP_REG and AW in context-entry.
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+     */
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+    return !(iova & ~(vtd_iova_limit(ce) - 1));
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+}
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+
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 static const uint64_t vtd_paging_entry_rsvd_field[] = {
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     [0] = ~0ULL,
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     /* For not large page */
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@@ -630,13 +646,9 @@ static int vtd_iova_to_slpte(VTDContextEntry *ce, uint64_t iova, bool is_write,
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     uint32_t level = vtd_get_level_from_context_entry(ce);
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     uint32_t offset;
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     uint64_t slpte;
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-    uint32_t ce_agaw = vtd_get_agaw_from_context_entry(ce);
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     uint64_t access_right_check;
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-    /* Check if @iova is above 2^X-1, where X is the minimum of MGAW
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-     * in CAP_REG and AW in context-entry.
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-     */
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-    if (iova & ~((1ULL << MIN(ce_agaw, VTD_MGAW)) - 1)) {
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+    if (!vtd_iova_range_check(iova, ce)) {
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         VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: iova 0x%"PRIx64 " exceeds limits", iova);
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         return -VTD_FR_ADDR_BEYOND_MGAW;
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     }
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@@ -684,6 +696,134 @@ static int vtd_iova_to_slpte(VTDContextEntry *ce, uint64_t iova, bool is_write,
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     }
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 }
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+typedef int (*vtd_page_walk_hook)(IOMMUTLBEntry *entry, void *private);
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+
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+/**
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+ * vtd_page_walk_level - walk over specific level for IOVA range
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+ *
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+ * @addr: base GPA addr to start the walk
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+ * @start: IOVA range start address
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+ * @end: IOVA range end address (start <= addr < end)
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+ * @hook_fn: hook func to be called when detected page
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+ * @private: private data to be passed into hook func
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+ * @read: whether parent level has read permission
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+ * @write: whether parent level has write permission
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+ * @notify_unmap: whether we should notify invalid entries
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+ */
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+static int vtd_page_walk_level(dma_addr_t addr, uint64_t start,
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+                               uint64_t end, vtd_page_walk_hook hook_fn,
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+                               void *private, uint32_t level,
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+                               bool read, bool write, bool notify_unmap)
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+{
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+    bool read_cur, write_cur, entry_valid;
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+    uint32_t offset;
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+    uint64_t slpte;
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+    uint64_t subpage_size, subpage_mask;
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+    IOMMUTLBEntry entry;
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+    uint64_t iova = start;
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+    uint64_t iova_next;
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+    int ret = 0;
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+
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+    trace_vtd_page_walk_level(addr, level, start, end);
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+
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+    subpage_size = 1ULL << vtd_slpt_level_shift(level);
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+    subpage_mask = vtd_slpt_level_page_mask(level);
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+
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+    while (iova < end) {
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+        iova_next = (iova & subpage_mask) + subpage_size;
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+
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+        offset = vtd_iova_level_offset(iova, level);
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+        slpte = vtd_get_slpte(addr, offset);
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+
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+        if (slpte == (uint64_t)-1) {
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+            trace_vtd_page_walk_skip_read(iova, iova_next);
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+            goto next;
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+        }
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+
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+        if (vtd_slpte_nonzero_rsvd(slpte, level)) {
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+            trace_vtd_page_walk_skip_reserve(iova, iova_next);
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+            goto next;
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+        }
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+
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+        /* Permissions are stacked with parents' */
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+        read_cur = read && (slpte & VTD_SL_R);
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+        write_cur = write && (slpte & VTD_SL_W);
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+
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+        /*
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+         * As long as we have either read/write permission, this is a
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+         * valid entry. The rule works for both page entries and page
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+         * table entries.
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+         */
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+        entry_valid = read_cur | write_cur;
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+
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+        if (vtd_is_last_slpte(slpte, level)) {
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+            entry.target_as = &address_space_memory;
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+            entry.iova = iova & subpage_mask;
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+            /* NOTE: this is only meaningful if entry_valid == true */
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+            entry.translated_addr = vtd_get_slpte_addr(slpte);
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+            entry.addr_mask = ~subpage_mask;
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+            entry.perm = IOMMU_ACCESS_FLAG(read_cur, write_cur);
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+            if (!entry_valid && !notify_unmap) {
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+                trace_vtd_page_walk_skip_perm(iova, iova_next);
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+                goto next;
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+            }
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+            trace_vtd_page_walk_one(level, entry.iova, entry.translated_addr,
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+                                    entry.addr_mask, entry.perm);
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+            if (hook_fn) {
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+                ret = hook_fn(&entry, private);
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+                if (ret < 0) {
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+                    return ret;
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+                }
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+            }
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+        } else {
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+            if (!entry_valid) {
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+                trace_vtd_page_walk_skip_perm(iova, iova_next);
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+                goto next;
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+            }
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+            ret = vtd_page_walk_level(vtd_get_slpte_addr(slpte), iova,
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+                                      MIN(iova_next, end), hook_fn, private,
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+                                      level - 1, read_cur, write_cur,
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+                                      notify_unmap);
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+            if (ret < 0) {
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+                return ret;
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+            }
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+        }
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+
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+next:
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+        iova = iova_next;
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+    }
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+
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+    return 0;
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+}
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+
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+/**
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+ * vtd_page_walk - walk specific IOVA range, and call the hook
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+ *
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+ * @ce: context entry to walk upon
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+ * @start: IOVA address to start the walk
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+ * @end: IOVA range end address (start <= addr < end)
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+ * @hook_fn: the hook that to be called for each detected area
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+ * @private: private data for the hook function
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+ */
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+static int vtd_page_walk(VTDContextEntry *ce, uint64_t start, uint64_t end,
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+                         vtd_page_walk_hook hook_fn, void *private)
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+{
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+    dma_addr_t addr = vtd_get_slpt_base_from_context(ce);
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+    uint32_t level = vtd_get_level_from_context_entry(ce);
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+
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+    if (!vtd_iova_range_check(start, ce)) {
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+        return -VTD_FR_ADDR_BEYOND_MGAW;
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+    }
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+
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+    if (!vtd_iova_range_check(end, ce)) {
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+        /* Fix end so that it reaches the maximum */
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+        end = vtd_iova_limit(ce);
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+    }
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+
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+    return vtd_page_walk_level(addr, start, end, hook_fn, private,
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+                               level, true, true, false);
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+}
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+
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 /* Map a device to its corresponding domain (context-entry) */
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 static int vtd_dev_to_context_entry(IntelIOMMUState *s, uint8_t bus_num,
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                                     uint8_t devfn, VTDContextEntry *ce)
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@@ -2402,6 +2542,37 @@ VTDAddressSpace *vtd_find_add_as(IntelIOMMUState *s, PCIBus *bus, int devfn)
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     return vtd_dev_as;
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 }
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+static int vtd_replay_hook(IOMMUTLBEntry *entry, void *private)
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+{
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+    memory_region_notify_one((IOMMUNotifier *)private, entry);
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+    return 0;
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+}
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+
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+static void vtd_iommu_replay(MemoryRegion *mr, IOMMUNotifier *n)
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+{
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+    VTDAddressSpace *vtd_as = container_of(mr, VTDAddressSpace, iommu);
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+    IntelIOMMUState *s = vtd_as->iommu_state;
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+    uint8_t bus_n = pci_bus_num(vtd_as->bus);
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+    VTDContextEntry ce;
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+
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+    if (vtd_dev_to_context_entry(s, bus_n, vtd_as->devfn, &ce) == 0) {
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+        /*
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+         * Scanned a valid context entry, walk over the pages and
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+         * notify when needed.
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+         */
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+        trace_vtd_replay_ce_valid(bus_n, PCI_SLOT(vtd_as->devfn),
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+                                  PCI_FUNC(vtd_as->devfn),
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+                                  VTD_CONTEXT_ENTRY_DID(ce.hi),
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+                                  ce.hi, ce.lo);
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+        vtd_page_walk(&ce, 0, ~0ULL, vtd_replay_hook, (void *)n);
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+    } else {
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+        trace_vtd_replay_ce_invalid(bus_n, PCI_SLOT(vtd_as->devfn),
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+                                    PCI_FUNC(vtd_as->devfn));
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+    }
76daa3
+
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+    return;
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+}
76daa3
+
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 /* Do the initialization. It will also be called when reset, so pay
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  * attention when adding new initialization stuff.
76daa3
  */
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@@ -2416,6 +2587,7 @@ static void vtd_init(IntelIOMMUState *s)
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     s->iommu_ops.translate = vtd_iommu_translate;
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     s->iommu_ops.notify_flag_changed = vtd_iommu_notify_flag_changed;
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+    s->iommu_ops.replay = vtd_iommu_replay;
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     s->root = 0;
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     s->root_extended = false;
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     s->dmar_enabled = false;
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diff --git a/hw/i386/trace-events b/hw/i386/trace-events
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index baed874..f725bca 100644
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--- a/hw/i386/trace-events
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+++ b/hw/i386/trace-events
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@@ -30,6 +30,13 @@ vtd_iotlb_cc_hit(uint8_t bus, uint8_t devfn, uint64_t high, uint64_t low, uint32
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 vtd_iotlb_cc_update(uint8_t bus, uint8_t devfn, uint64_t high, uint64_t low, uint32_t gen1, uint32_t gen2) "IOTLB context update bus 0x%"PRIx8" devfn 0x%"PRIx8" high 0x%"PRIx64" low 0x%"PRIx64" gen %"PRIu32" -> gen %"PRIu32
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 vtd_iotlb_reset(const char *reason) "IOTLB reset (reason: %s)"
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 vtd_fault_disabled(void) "Fault processing disabled for context entry"
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+vtd_replay_ce_valid(uint8_t bus, uint8_t dev, uint8_t fn, uint16_t domain, uint64_t hi, uint64_t lo) "replay valid context device %02"PRIx8":%02"PRIx8".%02"PRIx8" domain 0x%"PRIx16" hi 0x%"PRIx64" lo 0x%"PRIx64
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+vtd_replay_ce_invalid(uint8_t bus, uint8_t dev, uint8_t fn) "replay invalid context device %02"PRIx8":%02"PRIx8".%02"PRIx8
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+vtd_page_walk_level(uint64_t addr, uint32_t level, uint64_t start, uint64_t end) "walk (base=0x%"PRIx64", level=%"PRIu32") iova range 0x%"PRIx64" - 0x%"PRIx64
76daa3
+vtd_page_walk_one(uint32_t level, uint64_t iova, uint64_t gpa, uint64_t mask, int perm) "detected page level 0x%"PRIx32" iova 0x%"PRIx64" -> gpa 0x%"PRIx64" mask 0x%"PRIx64" perm %d"
76daa3
+vtd_page_walk_skip_read(uint64_t iova, uint64_t next) "Page walk skip iova 0x%"PRIx64" - 0x%"PRIx64" due to unable to read"
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+vtd_page_walk_skip_perm(uint64_t iova, uint64_t next) "Page walk skip iova 0x%"PRIx64" - 0x%"PRIx64" due to perm empty"
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+vtd_page_walk_skip_reserve(uint64_t iova, uint64_t next) "Page walk skip iova 0x%"PRIx64" - 0x%"PRIx64" due to rsrv set"
76daa3
 
76daa3
 # hw/i386/amd_iommu.c
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 amdvi_evntlog_fail(uint64_t addr, uint32_t head) "error: fail to write at addr 0x%"PRIx64" +  offset 0x%"PRIx32
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diff --git a/include/exec/memory.h b/include/exec/memory.h
76daa3
index c0280b7..c4fc94d 100644
76daa3
--- a/include/exec/memory.h
76daa3
+++ b/include/exec/memory.h
76daa3
@@ -55,6 +55,8 @@ typedef enum {
76daa3
     IOMMU_RW   = 3,
76daa3
 } IOMMUAccessFlags;
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+#define IOMMU_ACCESS_FLAG(r, w) (((r) ? IOMMU_RO : 0) | ((w) ? IOMMU_WO : 0))
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+
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 struct IOMMUTLBEntry {
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     AddressSpace    *target_as;
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     hwaddr           iova;
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-- 
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1.8.3.1
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