xref: /openbmc/qemu/hw/virtio/virtio-mmio.c (revision 200dbf37)
1 /*
2  * Virtio MMIO bindings
3  *
4  * Copyright (c) 2011 Linaro Limited
5  *
6  * Author:
7  *  Peter Maydell <peter.maydell@linaro.org>
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
10  * it under the terms of the GNU General Public License; either version 2
11  * of the License, or (at your option) any later version.
12  *
13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
16  * GNU General Public License for more details.
17  *
18  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
19  * with this program; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
20  */
21 
22 #include "qemu/osdep.h"
23 #include "standard-headers/linux/virtio_mmio.h"
24 #include "hw/sysbus.h"
25 #include "hw/virtio/virtio.h"
26 #include "qemu/host-utils.h"
27 #include "sysemu/kvm.h"
28 #include "hw/virtio/virtio-bus.h"
29 #include "qemu/error-report.h"
30 #include "qemu/log.h"
31 #include "trace.h"
32 
33 /* QOM macros */
34 /* virtio-mmio-bus */
35 #define TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS "virtio-mmio-bus"
36 #define VIRTIO_MMIO_BUS(obj) \
37         OBJECT_CHECK(VirtioBusState, (obj), TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS)
38 #define VIRTIO_MMIO_BUS_GET_CLASS(obj) \
39         OBJECT_GET_CLASS(VirtioBusClass, (obj), TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS)
40 #define VIRTIO_MMIO_BUS_CLASS(klass) \
41         OBJECT_CLASS_CHECK(VirtioBusClass, (klass), TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS)
42 
43 /* virtio-mmio */
44 #define TYPE_VIRTIO_MMIO "virtio-mmio"
45 #define VIRTIO_MMIO(obj) \
46         OBJECT_CHECK(VirtIOMMIOProxy, (obj), TYPE_VIRTIO_MMIO)
47 
48 #define VIRT_MAGIC 0x74726976 /* 'virt' */
49 #define VIRT_VERSION 1
50 #define VIRT_VENDOR 0x554D4551 /* 'QEMU' */
51 
52 typedef struct {
53     /* Generic */
54     SysBusDevice parent_obj;
55     MemoryRegion iomem;
56     qemu_irq irq;
57     /* Guest accessible state needing migration and reset */
58     uint32_t host_features_sel;
59     uint32_t guest_features_sel;
60     uint32_t guest_page_shift;
61     /* virtio-bus */
62     VirtioBusState bus;
63     bool format_transport_address;
64 } VirtIOMMIOProxy;
65 
66 static bool virtio_mmio_ioeventfd_enabled(DeviceState *d)
67 {
68     return kvm_eventfds_enabled();
69 }
70 
71 static int virtio_mmio_ioeventfd_assign(DeviceState *d,
72                                         EventNotifier *notifier,
73                                         int n, bool assign)
74 {
75     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(d);
76 
77     if (assign) {
78         memory_region_add_eventfd(&proxy->iomem, VIRTIO_MMIO_QUEUE_NOTIFY, 4,
79                                   true, n, notifier);
80     } else {
81         memory_region_del_eventfd(&proxy->iomem, VIRTIO_MMIO_QUEUE_NOTIFY, 4,
82                                   true, n, notifier);
83     }
84     return 0;
85 }
86 
87 static void virtio_mmio_start_ioeventfd(VirtIOMMIOProxy *proxy)
88 {
89     virtio_bus_start_ioeventfd(&proxy->bus);
90 }
91 
92 static void virtio_mmio_stop_ioeventfd(VirtIOMMIOProxy *proxy)
93 {
94     virtio_bus_stop_ioeventfd(&proxy->bus);
95 }
96 
97 static uint64_t virtio_mmio_read(void *opaque, hwaddr offset, unsigned size)
98 {
99     VirtIOMMIOProxy *proxy = (VirtIOMMIOProxy *)opaque;
100     VirtIODevice *vdev = virtio_bus_get_device(&proxy->bus);
101 
102     trace_virtio_mmio_read(offset);
103 
104     if (!vdev) {
105         /* If no backend is present, we treat most registers as
106          * read-as-zero, except for the magic number, version and
107          * vendor ID. This is not strictly sanctioned by the virtio
108          * spec, but it allows us to provide transports with no backend
109          * plugged in which don't confuse Linux's virtio code: the
110          * probe won't complain about the bad magic number, but the
111          * device ID of zero means no backend will claim it.
112          */
113         switch (offset) {
114         case VIRTIO_MMIO_MAGIC_VALUE:
115             return VIRT_MAGIC;
116         case VIRTIO_MMIO_VERSION:
117             return VIRT_VERSION;
118         case VIRTIO_MMIO_VENDOR_ID:
119             return VIRT_VENDOR;
120         default:
121             return 0;
122         }
123     }
124 
125     if (offset >= VIRTIO_MMIO_CONFIG) {
126         offset -= VIRTIO_MMIO_CONFIG;
127         switch (size) {
128         case 1:
129             return virtio_config_readb(vdev, offset);
130         case 2:
131             return virtio_config_readw(vdev, offset);
132         case 4:
133             return virtio_config_readl(vdev, offset);
134         default:
135             abort();
136         }
137     }
138     if (size != 4) {
139         qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR,
140                       "%s: wrong size access to register!\n",
141                       __func__);
142         return 0;
143     }
144     switch (offset) {
145     case VIRTIO_MMIO_MAGIC_VALUE:
146         return VIRT_MAGIC;
147     case VIRTIO_MMIO_VERSION:
148         return VIRT_VERSION;
149     case VIRTIO_MMIO_DEVICE_ID:
150         return vdev->device_id;
151     case VIRTIO_MMIO_VENDOR_ID:
152         return VIRT_VENDOR;
153     case VIRTIO_MMIO_DEVICE_FEATURES:
154         if (proxy->host_features_sel) {
155             return 0;
156         }
157         return vdev->host_features;
158     case VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM_MAX:
159         if (!virtio_queue_get_num(vdev, vdev->queue_sel)) {
160             return 0;
161         }
162         return VIRTQUEUE_MAX_SIZE;
163     case VIRTIO_MMIO_QUEUE_PFN:
164         return virtio_queue_get_addr(vdev, vdev->queue_sel)
165             >> proxy->guest_page_shift;
166     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_STATUS:
167         return atomic_read(&vdev->isr);
168     case VIRTIO_MMIO_STATUS:
169         return vdev->status;
170     case VIRTIO_MMIO_DEVICE_FEATURES_SEL:
171     case VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES:
172     case VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES_SEL:
173     case VIRTIO_MMIO_GUEST_PAGE_SIZE:
174     case VIRTIO_MMIO_QUEUE_SEL:
175     case VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM:
176     case VIRTIO_MMIO_QUEUE_ALIGN:
177     case VIRTIO_MMIO_QUEUE_NOTIFY:
178     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_ACK:
179         qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR,
180                       "%s: read of write-only register\n",
181                       __func__);
182         return 0;
183     default:
184         qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR, "%s: bad register offset\n", __func__);
185         return 0;
186     }
187     return 0;
188 }
189 
190 static void virtio_mmio_write(void *opaque, hwaddr offset, uint64_t value,
191                               unsigned size)
192 {
193     VirtIOMMIOProxy *proxy = (VirtIOMMIOProxy *)opaque;
194     VirtIODevice *vdev = virtio_bus_get_device(&proxy->bus);
195 
196     trace_virtio_mmio_write_offset(offset, value);
197 
198     if (!vdev) {
199         /* If no backend is present, we just make all registers
200          * write-ignored. This allows us to provide transports with
201          * no backend plugged in.
202          */
203         return;
204     }
205 
206     if (offset >= VIRTIO_MMIO_CONFIG) {
207         offset -= VIRTIO_MMIO_CONFIG;
208         switch (size) {
209         case 1:
210             virtio_config_writeb(vdev, offset, value);
211             break;
212         case 2:
213             virtio_config_writew(vdev, offset, value);
214             break;
215         case 4:
216             virtio_config_writel(vdev, offset, value);
217             break;
218         default:
219             abort();
220         }
221         return;
222     }
223     if (size != 4) {
224         qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR,
225                       "%s: wrong size access to register!\n",
226                       __func__);
227         return;
228     }
229     switch (offset) {
230     case VIRTIO_MMIO_DEVICE_FEATURES_SEL:
231         proxy->host_features_sel = value;
232         break;
233     case VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES:
234         if (!proxy->guest_features_sel) {
235             virtio_set_features(vdev, value);
236         }
237         break;
238     case VIRTIO_MMIO_DRIVER_FEATURES_SEL:
239         proxy->guest_features_sel = value;
240         break;
241     case VIRTIO_MMIO_GUEST_PAGE_SIZE:
242         proxy->guest_page_shift = ctz32(value);
243         if (proxy->guest_page_shift > 31) {
244             proxy->guest_page_shift = 0;
245         }
246         trace_virtio_mmio_guest_page(value, proxy->guest_page_shift);
247         break;
248     case VIRTIO_MMIO_QUEUE_SEL:
249         if (value < VIRTIO_QUEUE_MAX) {
250             vdev->queue_sel = value;
251         }
252         break;
253     case VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM:
254         trace_virtio_mmio_queue_write(value, VIRTQUEUE_MAX_SIZE);
255         virtio_queue_set_num(vdev, vdev->queue_sel, value);
256         /* Note: only call this function for legacy devices */
257         virtio_queue_update_rings(vdev, vdev->queue_sel);
258         break;
259     case VIRTIO_MMIO_QUEUE_ALIGN:
260         /* Note: this is only valid for legacy devices */
261         virtio_queue_set_align(vdev, vdev->queue_sel, value);
262         break;
263     case VIRTIO_MMIO_QUEUE_PFN:
264         if (value == 0) {
265             virtio_reset(vdev);
266         } else {
267             virtio_queue_set_addr(vdev, vdev->queue_sel,
268                                   value << proxy->guest_page_shift);
269         }
270         break;
271     case VIRTIO_MMIO_QUEUE_NOTIFY:
272         if (value < VIRTIO_QUEUE_MAX) {
273             virtio_queue_notify(vdev, value);
274         }
275         break;
276     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_ACK:
277         atomic_and(&vdev->isr, ~value);
278         virtio_update_irq(vdev);
279         break;
280     case VIRTIO_MMIO_STATUS:
281         if (!(value & VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK)) {
282             virtio_mmio_stop_ioeventfd(proxy);
283         }
284 
285         virtio_set_status(vdev, value & 0xff);
286 
287         if (value & VIRTIO_CONFIG_S_DRIVER_OK) {
288             virtio_mmio_start_ioeventfd(proxy);
289         }
290 
291         if (vdev->status == 0) {
292             virtio_reset(vdev);
293         }
294         break;
295     case VIRTIO_MMIO_MAGIC_VALUE:
296     case VIRTIO_MMIO_VERSION:
297     case VIRTIO_MMIO_DEVICE_ID:
298     case VIRTIO_MMIO_VENDOR_ID:
299     case VIRTIO_MMIO_DEVICE_FEATURES:
300     case VIRTIO_MMIO_QUEUE_NUM_MAX:
301     case VIRTIO_MMIO_INTERRUPT_STATUS:
302         qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR,
303                       "%s: write to readonly register\n",
304                       __func__);
305         break;
306 
307     default:
308         qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR, "%s: bad register offset\n", __func__);
309     }
310 }
311 
312 static const MemoryRegionOps virtio_mem_ops = {
313     .read = virtio_mmio_read,
314     .write = virtio_mmio_write,
315     .endianness = DEVICE_NATIVE_ENDIAN,
316 };
317 
318 static void virtio_mmio_update_irq(DeviceState *opaque, uint16_t vector)
319 {
320     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
321     VirtIODevice *vdev = virtio_bus_get_device(&proxy->bus);
322     int level;
323 
324     if (!vdev) {
325         return;
326     }
327     level = (atomic_read(&vdev->isr) != 0);
328     trace_virtio_mmio_setting_irq(level);
329     qemu_set_irq(proxy->irq, level);
330 }
331 
332 static int virtio_mmio_load_config(DeviceState *opaque, QEMUFile *f)
333 {
334     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
335 
336     proxy->host_features_sel = qemu_get_be32(f);
337     proxy->guest_features_sel = qemu_get_be32(f);
338     proxy->guest_page_shift = qemu_get_be32(f);
339     return 0;
340 }
341 
342 static void virtio_mmio_save_config(DeviceState *opaque, QEMUFile *f)
343 {
344     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(opaque);
345 
346     qemu_put_be32(f, proxy->host_features_sel);
347     qemu_put_be32(f, proxy->guest_features_sel);
348     qemu_put_be32(f, proxy->guest_page_shift);
349 }
350 
351 static void virtio_mmio_reset(DeviceState *d)
352 {
353     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(d);
354 
355     virtio_mmio_stop_ioeventfd(proxy);
356     virtio_bus_reset(&proxy->bus);
357     proxy->host_features_sel = 0;
358     proxy->guest_features_sel = 0;
359     proxy->guest_page_shift = 0;
360 }
361 
362 static int virtio_mmio_set_guest_notifier(DeviceState *d, int n, bool assign,
363                                           bool with_irqfd)
364 {
365     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(d);
366     VirtIODevice *vdev = virtio_bus_get_device(&proxy->bus);
367     VirtioDeviceClass *vdc = VIRTIO_DEVICE_GET_CLASS(vdev);
368     VirtQueue *vq = virtio_get_queue(vdev, n);
369     EventNotifier *notifier = virtio_queue_get_guest_notifier(vq);
370 
371     if (assign) {
372         int r = event_notifier_init(notifier, 0);
373         if (r < 0) {
374             return r;
375         }
376         virtio_queue_set_guest_notifier_fd_handler(vq, true, with_irqfd);
377     } else {
378         virtio_queue_set_guest_notifier_fd_handler(vq, false, with_irqfd);
379         event_notifier_cleanup(notifier);
380     }
381 
382     if (vdc->guest_notifier_mask && vdev->use_guest_notifier_mask) {
383         vdc->guest_notifier_mask(vdev, n, !assign);
384     }
385 
386     return 0;
387 }
388 
389 static int virtio_mmio_set_guest_notifiers(DeviceState *d, int nvqs,
390                                            bool assign)
391 {
392     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(d);
393     VirtIODevice *vdev = virtio_bus_get_device(&proxy->bus);
394     /* TODO: need to check if kvm-arm supports irqfd */
395     bool with_irqfd = false;
396     int r, n;
397 
398     nvqs = MIN(nvqs, VIRTIO_QUEUE_MAX);
399 
400     for (n = 0; n < nvqs; n++) {
401         if (!virtio_queue_get_num(vdev, n)) {
402             break;
403         }
404 
405         r = virtio_mmio_set_guest_notifier(d, n, assign, with_irqfd);
406         if (r < 0) {
407             goto assign_error;
408         }
409     }
410 
411     return 0;
412 
413 assign_error:
414     /* We get here on assignment failure. Recover by undoing for VQs 0 .. n. */
415     assert(assign);
416     while (--n >= 0) {
417         virtio_mmio_set_guest_notifier(d, n, !assign, false);
418     }
419     return r;
420 }
421 
422 /* virtio-mmio device */
423 
424 static Property virtio_mmio_properties[] = {
425     DEFINE_PROP_BOOL("format_transport_address", VirtIOMMIOProxy,
426                      format_transport_address, true),
427     DEFINE_PROP_END_OF_LIST(),
428 };
429 
430 static void virtio_mmio_realizefn(DeviceState *d, Error **errp)
431 {
432     VirtIOMMIOProxy *proxy = VIRTIO_MMIO(d);
433     SysBusDevice *sbd = SYS_BUS_DEVICE(d);
434 
435     qbus_create_inplace(&proxy->bus, sizeof(proxy->bus), TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS,
436                         d, NULL);
437     sysbus_init_irq(sbd, &proxy->irq);
438     memory_region_init_io(&proxy->iomem, OBJECT(d), &virtio_mem_ops, proxy,
439                           TYPE_VIRTIO_MMIO, 0x200);
440     sysbus_init_mmio(sbd, &proxy->iomem);
441 }
442 
443 static void virtio_mmio_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
444 {
445     DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(klass);
446 
447     dc->realize = virtio_mmio_realizefn;
448     dc->reset = virtio_mmio_reset;
449     set_bit(DEVICE_CATEGORY_MISC, dc->categories);
450     dc->props = virtio_mmio_properties;
451 }
452 
453 static const TypeInfo virtio_mmio_info = {
454     .name          = TYPE_VIRTIO_MMIO,
455     .parent        = TYPE_SYS_BUS_DEVICE,
456     .instance_size = sizeof(VirtIOMMIOProxy),
457     .class_init    = virtio_mmio_class_init,
458 };
459 
460 /* virtio-mmio-bus. */
461 
462 static char *virtio_mmio_bus_get_dev_path(DeviceState *dev)
463 {
464     BusState *virtio_mmio_bus;
465     VirtIOMMIOProxy *virtio_mmio_proxy;
466     char *proxy_path;
467     SysBusDevice *proxy_sbd;
468     char *path;
469 
470     virtio_mmio_bus = qdev_get_parent_bus(dev);
471     virtio_mmio_proxy = VIRTIO_MMIO(virtio_mmio_bus->parent);
472     proxy_path = qdev_get_dev_path(DEVICE(virtio_mmio_proxy));
473 
474     /*
475      * If @format_transport_address is false, then we just perform the same as
476      * virtio_bus_get_dev_path(): we delegate the address formatting for the
477      * device on the virtio-mmio bus to the bus that the virtio-mmio proxy
478      * (i.e., the device that implements the virtio-mmio bus) resides on. In
479      * this case the base address of the virtio-mmio transport will be
480      * invisible.
481      */
482     if (!virtio_mmio_proxy->format_transport_address) {
483         return proxy_path;
484     }
485 
486     /* Otherwise, we append the base address of the transport. */
487     proxy_sbd = SYS_BUS_DEVICE(virtio_mmio_proxy);
488     assert(proxy_sbd->num_mmio == 1);
489     assert(proxy_sbd->mmio[0].memory == &virtio_mmio_proxy->iomem);
490 
491     if (proxy_path) {
492         path = g_strdup_printf("%s/virtio-mmio@" TARGET_FMT_plx, proxy_path,
493                                proxy_sbd->mmio[0].addr);
494     } else {
495         path = g_strdup_printf("virtio-mmio@" TARGET_FMT_plx,
496                                proxy_sbd->mmio[0].addr);
497     }
498     g_free(proxy_path);
499     return path;
500 }
501 
502 static void virtio_mmio_bus_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
503 {
504     BusClass *bus_class = BUS_CLASS(klass);
505     VirtioBusClass *k = VIRTIO_BUS_CLASS(klass);
506 
507     k->notify = virtio_mmio_update_irq;
508     k->save_config = virtio_mmio_save_config;
509     k->load_config = virtio_mmio_load_config;
510     k->set_guest_notifiers = virtio_mmio_set_guest_notifiers;
511     k->ioeventfd_enabled = virtio_mmio_ioeventfd_enabled;
512     k->ioeventfd_assign = virtio_mmio_ioeventfd_assign;
513     k->has_variable_vring_alignment = true;
514     bus_class->max_dev = 1;
515     bus_class->get_dev_path = virtio_mmio_bus_get_dev_path;
516 }
517 
518 static const TypeInfo virtio_mmio_bus_info = {
519     .name          = TYPE_VIRTIO_MMIO_BUS,
520     .parent        = TYPE_VIRTIO_BUS,
521     .instance_size = sizeof(VirtioBusState),
522     .class_init    = virtio_mmio_bus_class_init,
523 };
524 
525 static void virtio_mmio_register_types(void)
526 {
527     type_register_static(&virtio_mmio_bus_info);
528     type_register_static(&virtio_mmio_info);
529 }
530 
531 type_init(virtio_mmio_register_types)
532