drivers/vfio/pci/vfio_pci_config.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * VFIO PCI config space virtualization
   4  *
   5  * Copyright (C) 2012 Red Hat, Inc.  All rights reserved.
   6  *     Author: Alex Williamson <alex.williamson@redhat.com>
   7  *
   8  * Derived from original vfio:
   9  * Copyright 2010 Cisco Systems, Inc.  All rights reserved.
  10  * Author: Tom Lyon, pugs@cisco.com
  11  */
  12
  13 /*
  14  * This code handles reading and writing of PCI configuration registers.
  15  * This is hairy because we want to allow a lot of flexibility to the
  16  * user driver, but cannot trust it with all of the config fields.
  17  * Tables determine which fields can be read and written, as well as
  18  * which fields are 'virtualized' - special actions and translations to
  19  * make it appear to the user that he has control, when in fact things
  20  * must be negotiated with the underlying OS.
  21  */
  22
  23 #include <linux/fs.h>
  24 #include <linux/pci.h>
  25 #include <linux/uaccess.h>
  26 #include <linux/vfio.h>
  27 #include <linux/slab.h>
  28
  29 #include "vfio_pci_priv.h"
  30
  31 /* Fake capability ID for standard config space */
  32 #define PCI_CAP_ID_BASIC        0
  33
  34 #define is_bar(offset)  \
  35         ((offset >= PCI_BASE_ADDRESS_0 && offset < PCI_BASE_ADDRESS_5 + 4) || \
  36          (offset >= PCI_ROM_ADDRESS && offset < PCI_ROM_ADDRESS + 4))
  37
  38 /*
  39  * Lengths of PCI Config Capabilities
  40  *   0: Removed from the user visible capability list
  41  *   FF: Variable length
  42  */
  43 static const u8 pci_cap_length[PCI_CAP_ID_MAX + 1] = {
  44         [PCI_CAP_ID_BASIC]      = PCI_STD_HEADER_SIZEOF, /* pci config header */
  45         [PCI_CAP_ID_PM]         = PCI_PM_SIZEOF,
  46         [PCI_CAP_ID_AGP]        = PCI_AGP_SIZEOF,
  47         [PCI_CAP_ID_VPD]        = PCI_CAP_VPD_SIZEOF,
  48         [PCI_CAP_ID_SLOTID]     = 0,            /* bridge - don't care */
  49         [PCI_CAP_ID_MSI]        = 0xFF,         /* 10, 14, 20, or 24 */
  50         [PCI_CAP_ID_CHSWP]      = 0,            /* cpci - not yet */
  51         [PCI_CAP_ID_PCIX]       = 0xFF,         /* 8 or 24 */
  52         [PCI_CAP_ID_HT]         = 0xFF,         /* hypertransport */
  53         [PCI_CAP_ID_VNDR]       = 0xFF,         /* variable */
  54         [PCI_CAP_ID_DBG]        = 0,            /* debug - don't care */
  55         [PCI_CAP_ID_CCRC]       = 0,            /* cpci - not yet */
  56         [PCI_CAP_ID_SHPC]       = 0,            /* hotswap - not yet */
  57         [PCI_CAP_ID_SSVID]      = 0,            /* bridge - don't care */
  58         [PCI_CAP_ID_AGP3]       = 0,            /* AGP8x - not yet */
  59         [PCI_CAP_ID_SECDEV]     = 0,            /* secure device not yet */
  60         [PCI_CAP_ID_EXP]        = 0xFF,         /* 20 or 44 */
  61         [PCI_CAP_ID_MSIX]       = PCI_CAP_MSIX_SIZEOF,
  62         [PCI_CAP_ID_SATA]       = 0xFF,
  63         [PCI_CAP_ID_AF]         = PCI_CAP_AF_SIZEOF,
  64 };
  65
  66 /*
  67  * Lengths of PCIe/PCI-X Extended Config Capabilities
  68  *   0: Removed or masked from the user visible capability list
  69  *   FF: Variable length
  70  */
  71 static const u16 pci_ext_cap_length[PCI_EXT_CAP_ID_MAX + 1] = {
  72         [PCI_EXT_CAP_ID_ERR]    =       PCI_ERR_ROOT_COMMAND,
  73         [PCI_EXT_CAP_ID_VC]     =       0xFF,
  74         [PCI_EXT_CAP_ID_DSN]    =       PCI_EXT_CAP_DSN_SIZEOF,
  75         [PCI_EXT_CAP_ID_PWR]    =       PCI_EXT_CAP_PWR_SIZEOF,
  76         [PCI_EXT_CAP_ID_RCLD]   =       0,      /* root only - don't care */
  77         [PCI_EXT_CAP_ID_RCILC]  =       0,      /* root only - don't care */
  78         [PCI_EXT_CAP_ID_RCEC]   =       0,      /* root only - don't care */
  79         [PCI_EXT_CAP_ID_MFVC]   =       0xFF,
  80         [PCI_EXT_CAP_ID_VC9]    =       0xFF,   /* same as CAP_ID_VC */
  81         [PCI_EXT_CAP_ID_RCRB]   =       0,      /* root only - don't care */
  82         [PCI_EXT_CAP_ID_VNDR]   =       0xFF,
  83         [PCI_EXT_CAP_ID_CAC]    =       0,      /* obsolete */
  84         [PCI_EXT_CAP_ID_ACS]    =       0xFF,
  85         [PCI_EXT_CAP_ID_ARI]    =       PCI_EXT_CAP_ARI_SIZEOF,
  86         [PCI_EXT_CAP_ID_ATS]    =       PCI_EXT_CAP_ATS_SIZEOF,
  87         [PCI_EXT_CAP_ID_SRIOV]  =       PCI_EXT_CAP_SRIOV_SIZEOF,
  88         [PCI_EXT_CAP_ID_MRIOV]  =       0,      /* not yet */
  89         [PCI_EXT_CAP_ID_MCAST]  =       PCI_EXT_CAP_MCAST_ENDPOINT_SIZEOF,
  90         [PCI_EXT_CAP_ID_PRI]    =       PCI_EXT_CAP_PRI_SIZEOF,
  91         [PCI_EXT_CAP_ID_AMD_XXX] =      0,      /* not yet */
  92         [PCI_EXT_CAP_ID_REBAR]  =       0xFF,
  93         [PCI_EXT_CAP_ID_DPA]    =       0xFF,
  94         [PCI_EXT_CAP_ID_TPH]    =       0xFF,
  95         [PCI_EXT_CAP_ID_LTR]    =       PCI_EXT_CAP_LTR_SIZEOF,
  96         [PCI_EXT_CAP_ID_SECPCI] =       0,      /* not yet */
  97         [PCI_EXT_CAP_ID_PMUX]   =       0,      /* not yet */
  98         [PCI_EXT_CAP_ID_PASID]  =       0,      /* not yet */
  99         [PCI_EXT_CAP_ID_DVSEC]  =       0xFF,
 100 };
 101
 102 /*
 103  * Read/Write Permission Bits - one bit for each bit in capability
 104  * Any field can be read if it exists, but what is read depends on
 105  * whether the field is 'virtualized', or just pass through to the
 106  * hardware.  Any virtualized field is also virtualized for writes.
 107  * Writes are only permitted if they have a 1 bit here.
 108  */
 109 struct perm_bits {
 110         u8      *virt;          /* read/write virtual data, not hw */
 111         u8      *write;         /* writeable bits */
 112         int     (*readfn)(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos, int count,
 113                           struct perm_bits *perm, int offset, __le32 *val);
 114         int     (*writefn)(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos, int count,
 115                            struct perm_bits *perm, int offset, __le32 val);
 116 };
 117
 118 #define NO_VIRT         0
 119 #define ALL_VIRT        0xFFFFFFFFU
 120 #define NO_WRITE        0
 121 #define ALL_WRITE       0xFFFFFFFFU
 122
 123 static int vfio_user_config_read(struct pci_dev *pdev, int offset,
 124                                  __le32 *val, int count)
 125 {
 126         int ret = -EINVAL;
 127         u32 tmp_val = 0;
 128
 129         switch (count) {
 130         case 1:
 131         {
 132                 u8 tmp;
 133                 ret = pci_user_read_config_byte(pdev, offset, &tmp);
 134                 tmp_val = tmp;
 135                 break;
 136         }
 137         case 2:
 138         {
 139                 u16 tmp;
 140                 ret = pci_user_read_config_word(pdev, offset, &tmp);
 141                 tmp_val = tmp;
 142                 break;
 143         }
 144         case 4:
 145                 ret = pci_user_read_config_dword(pdev, offset, &tmp_val);
 146                 break;
 147         }
 148
 149         *val = cpu_to_le32(tmp_val);
 150
 151         return ret;
 152 }
 153
 154 static int vfio_user_config_write(struct pci_dev *pdev, int offset,
 155                                   __le32 val, int count)
 156 {
 157         int ret = -EINVAL;
 158         u32 tmp_val = le32_to_cpu(val);
 159
 160         switch (count) {
 161         case 1:
 162                 ret = pci_user_write_config_byte(pdev, offset, tmp_val);
 163                 break;
 164         case 2:
 165                 ret = pci_user_write_config_word(pdev, offset, tmp_val);
 166                 break;
 167         case 4:
 168                 ret = pci_user_write_config_dword(pdev, offset, tmp_val);
 169                 break;
 170         }
 171
 172         return ret;
 173 }
 174
 175 static int vfio_default_config_read(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 176                                     int count, struct perm_bits *perm,
 177                                     int offset, __le32 *val)
 178 {
 179         __le32 virt = 0;
 180
 181         memcpy(val, vdev->vconfig + pos, count);
 182
 183         memcpy(&virt, perm->virt + offset, count);
 184
 185         /* Any non-virtualized bits? */
 186         if (cpu_to_le32(~0U >> (32 - (count * 8))) != virt) {
 187                 struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
 188                 __le32 phys_val = 0;
 189                 int ret;
 190
 191                 ret = vfio_user_config_read(pdev, pos, &phys_val, count);
 192                 if (ret)
 193                         return ret;
 194
 195                 *val = (phys_val & ~virt) | (*val & virt);
 196         }
 197
 198         return count;
 199 }
 200
 201 static int vfio_default_config_write(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 202                                      int count, struct perm_bits *perm,
 203                                      int offset, __le32 val)
 204 {
 205         __le32 virt = 0, write = 0;
 206
 207         memcpy(&write, perm->write + offset, count);
 208
 209         if (!write)
 210                 return count; /* drop, no writable bits */
 211
 212         memcpy(&virt, perm->virt + offset, count);
 213
 214         /* Virtualized and writable bits go to vconfig */
 215         if (write & virt) {
 216                 __le32 virt_val = 0;
 217
 218                 memcpy(&virt_val, vdev->vconfig + pos, count);
 219
 220                 virt_val &= ~(write & virt);
 221                 virt_val |= (val & (write & virt));
 222
 223                 memcpy(vdev->vconfig + pos, &virt_val, count);
 224         }
 225
 226         /* Non-virtualized and writable bits go to hardware */
 227         if (write & ~virt) {
 228                 struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
 229                 __le32 phys_val = 0;
 230                 int ret;
 231
 232                 ret = vfio_user_config_read(pdev, pos, &phys_val, count);
 233                 if (ret)
 234                         return ret;
 235
 236                 phys_val &= ~(write & ~virt);
 237                 phys_val |= (val & (write & ~virt));
 238
 239                 ret = vfio_user_config_write(pdev, pos, phys_val, count);
 240                 if (ret)
 241                         return ret;
 242         }
 243
 244         return count;
 245 }
 246
 247 /* Allow direct read from hardware, except for capability next pointer */
 248 static int vfio_direct_config_read(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 249                                    int count, struct perm_bits *perm,
 250                                    int offset, __le32 *val)
 251 {
 252         int ret;
 253
 254         ret = vfio_user_config_read(vdev->pdev, pos, val, count);
 255         if (ret)
 256                 return ret;
 257
 258         if (pos >= PCI_CFG_SPACE_SIZE) { /* Extended cap header mangling */
 259                 if (offset < 4)
 260                         memcpy(val, vdev->vconfig + pos, count);
 261         } else if (pos >= PCI_STD_HEADER_SIZEOF) { /* Std cap mangling */
 262                 if (offset == PCI_CAP_LIST_ID && count > 1)
 263                         memcpy(val, vdev->vconfig + pos,
 264                                min(PCI_CAP_FLAGS, count));
 265                 else if (offset == PCI_CAP_LIST_NEXT)
 266                         memcpy(val, vdev->vconfig + pos, 1);
 267         }
 268
 269         return count;
 270 }
 271
 272 /* Raw access skips any kind of virtualization */
 273 static int vfio_raw_config_write(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 274                                  int count, struct perm_bits *perm,
 275                                  int offset, __le32 val)
 276 {
 277         int ret;
 278
 279         ret = vfio_user_config_write(vdev->pdev, pos, val, count);
 280         if (ret)
 281                 return ret;
 282
 283         return count;
 284 }
 285
 286 static int vfio_raw_config_read(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 287                                 int count, struct perm_bits *perm,
 288                                 int offset, __le32 *val)
 289 {
 290         int ret;
 291
 292         ret = vfio_user_config_read(vdev->pdev, pos, val, count);
 293         if (ret)
 294                 return ret;
 295
 296         return count;
 297 }
 298
 299 /* Virt access uses only virtualization */
 300 static int vfio_virt_config_write(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 301                                   int count, struct perm_bits *perm,
 302                                   int offset, __le32 val)
 303 {
 304         memcpy(vdev->vconfig + pos, &val, count);
 305         return count;
 306 }
 307
 308 static int vfio_virt_config_read(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 309                                  int count, struct perm_bits *perm,
 310                                  int offset, __le32 *val)
 311 {
 312         memcpy(val, vdev->vconfig + pos, count);
 313         return count;
 314 }
 315
 316 /* Default capability regions to read-only, no-virtualization */
 317 static struct perm_bits cap_perms[PCI_CAP_ID_MAX + 1] = {
 318         [0 ... PCI_CAP_ID_MAX] = { .readfn = vfio_direct_config_read }
 319 };
 320 static struct perm_bits ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_MAX + 1] = {
 321         [0 ... PCI_EXT_CAP_ID_MAX] = { .readfn = vfio_direct_config_read }
 322 };
 323 /*
 324  * Default unassigned regions to raw read-write access.  Some devices
 325  * require this to function as they hide registers between the gaps in
 326  * config space (be2net).  Like MMIO and I/O port registers, we have
 327  * to trust the hardware isolation.
 328  */
 329 static struct perm_bits unassigned_perms = {
 330         .readfn = vfio_raw_config_read,
 331         .writefn = vfio_raw_config_write
 332 };
 333
 334 static struct perm_bits virt_perms = {
 335         .readfn = vfio_virt_config_read,
 336         .writefn = vfio_virt_config_write
 337 };
 338
 339 static void free_perm_bits(struct perm_bits *perm)
 340 {
 341         kfree(perm->virt);
 342         kfree(perm->write);
 343         perm->virt = NULL;
 344         perm->write = NULL;
 345 }
 346
 347 static int alloc_perm_bits(struct perm_bits *perm, int size)
 348 {
 349         /*
 350          * Round up all permission bits to the next dword, this lets us
 351          * ignore whether a read/write exceeds the defined capability
 352          * structure.  We can do this because:
 353          *  - Standard config space is already dword aligned
 354          *  - Capabilities are all dword aligned (bits 0:1 of next reserved)
 355          *  - Express capabilities defined as dword aligned
 356          */
 357         size = round_up(size, 4);
 358
 359         /*
 360          * Zero state is
 361          * - All Readable, None Writeable, None Virtualized
 362          */
 363         perm->virt = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
 364         perm->write = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
 365         if (!perm->virt || !perm->write) {
 366                 free_perm_bits(perm);
 367                 return -ENOMEM;
 368         }
 369
 370         perm->readfn = vfio_default_config_read;
 371         perm->writefn = vfio_default_config_write;
 372
 373         return 0;
 374 }
 375
 376 /*
 377  * Helper functions for filling in permission tables
 378  */
 379 static inline void p_setb(struct perm_bits *p, int off, u8 virt, u8 write)
 380 {
 381         p->virt[off] = virt;
 382         p->write[off] = write;
 383 }
 384
 385 /* Handle endian-ness - pci and tables are little-endian */
 386 static inline void p_setw(struct perm_bits *p, int off, u16 virt, u16 write)
 387 {
 388         *(__le16 *)(&p->virt[off]) = cpu_to_le16(virt);
 389         *(__le16 *)(&p->write[off]) = cpu_to_le16(write);
 390 }
 391
 392 /* Handle endian-ness - pci and tables are little-endian */
 393 static inline void p_setd(struct perm_bits *p, int off, u32 virt, u32 write)
 394 {
 395         *(__le32 *)(&p->virt[off]) = cpu_to_le32(virt);
 396         *(__le32 *)(&p->write[off]) = cpu_to_le32(write);
 397 }
 398
 399 /* Caller should hold memory_lock semaphore */
 400 bool __vfio_pci_memory_enabled(struct vfio_pci_core_device *vdev)
 401 {
 402         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
 403         u16 cmd = le16_to_cpu(*(__le16 *)&vdev->vconfig[PCI_COMMAND]);
 404
 405         /*
 406          * Memory region cannot be accessed if device power state is D3.
 407          *
 408          * SR-IOV VF memory enable is handled by the MSE bit in the
 409          * PF SR-IOV capability, there's therefore no need to trigger
 410          * faults based on the virtual value.
 411          */
 412         return pdev->current_state < PCI_D3hot &&
 413                (pdev->no_command_memory || (cmd & PCI_COMMAND_MEMORY));
 414 }
 415
 416 /*
 417  * Restore the *real* BARs after we detect a FLR or backdoor reset.
 418  * (backdoor = some device specific technique that we didn't catch)
 419  */
 420 static void vfio_bar_restore(struct vfio_pci_core_device *vdev)
 421 {
 422         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
 423         u32 *rbar = vdev->rbar;
 424         u16 cmd;
 425         int i;
 426
 427         if (pdev->is_virtfn)
 428                 return;
 429
 430         pci_info(pdev, "%s: reset recovery - restoring BARs\n", __func__);
 431
 432         for (i = PCI_BASE_ADDRESS_0; i <= PCI_BASE_ADDRESS_5; i += 4, rbar++)
 433                 pci_user_write_config_dword(pdev, i, *rbar);
 434
 435         pci_user_write_config_dword(pdev, PCI_ROM_ADDRESS, *rbar);
 436
 437         if (vdev->nointx) {
 438                 pci_user_read_config_word(pdev, PCI_COMMAND, &cmd);
 439                 cmd |= PCI_COMMAND_INTX_DISABLE;
 440                 pci_user_write_config_word(pdev, PCI_COMMAND, cmd);
 441         }
 442 }
 443
 444 static __le32 vfio_generate_bar_flags(struct pci_dev *pdev, int bar)
 445 {
 446         unsigned long flags = pci_resource_flags(pdev, bar);
 447         u32 val;
 448
 449         if (flags & IORESOURCE_IO)
 450                 return cpu_to_le32(PCI_BASE_ADDRESS_SPACE_IO);
 451
 452         val = PCI_BASE_ADDRESS_SPACE_MEMORY;
 453
 454         if (flags & IORESOURCE_PREFETCH)
 455                 val |= PCI_BASE_ADDRESS_MEM_PREFETCH;
 456
 457         if (flags & IORESOURCE_MEM_64)
 458                 val |= PCI_BASE_ADDRESS_MEM_TYPE_64;
 459
 460         return cpu_to_le32(val);
 461 }
 462
 463 /*
 464  * Pretend we're hardware and tweak the values of the *virtual* PCI BARs
 465  * to reflect the hardware capabilities.  This implements BAR sizing.
 466  */
 467 static void vfio_bar_fixup(struct vfio_pci_core_device *vdev)
 468 {
 469         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
 470         int i;
 471         __le32 *vbar;
 472         u64 mask;
 473
 474         if (!vdev->bardirty)
 475                 return;
 476
 477         vbar = (__le32 *)&vdev->vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_0];
 478
 479         for (i = 0; i < PCI_STD_NUM_BARS; i++, vbar++) {
 480                 int bar = i + PCI_STD_RESOURCES;
 481
 482                 if (!pci_resource_start(pdev, bar)) {
 483                         *vbar = 0; /* Unmapped by host = unimplemented to user */
 484                         continue;
 485                 }
 486
 487                 mask = ~(pci_resource_len(pdev, bar) - 1);
 488
 489                 *vbar &= cpu_to_le32((u32)mask);
 490                 *vbar |= vfio_generate_bar_flags(pdev, bar);
 491
 492                 if (*vbar & cpu_to_le32(PCI_BASE_ADDRESS_MEM_TYPE_64)) {
 493                         vbar++;
 494                         *vbar &= cpu_to_le32((u32)(mask >> 32));
 495                         i++;
 496                 }
 497         }
 498
 499         vbar = (__le32 *)&vdev->vconfig[PCI_ROM_ADDRESS];
 500
 501         /*
 502          * NB. REGION_INFO will have reported zero size if we weren't able
 503          * to read the ROM, but we still return the actual BAR size here if
 504          * it exists (or the shadow ROM space).
 505          */
 506         if (pci_resource_start(pdev, PCI_ROM_RESOURCE)) {
 507                 mask = ~(pci_resource_len(pdev, PCI_ROM_RESOURCE) - 1);
 508                 mask |= PCI_ROM_ADDRESS_ENABLE;
 509                 *vbar &= cpu_to_le32((u32)mask);
 510         } else if (pdev->resource[PCI_ROM_RESOURCE].flags &
 511                                         IORESOURCE_ROM_SHADOW) {
 512                 mask = ~(0x20000 - 1);
 513                 mask |= PCI_ROM_ADDRESS_ENABLE;
 514                 *vbar &= cpu_to_le32((u32)mask);
 515         } else
 516                 *vbar = 0;
 517
 518         vdev->bardirty = false;
 519 }
 520
 521 static int vfio_basic_config_read(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 522                                   int count, struct perm_bits *perm,
 523                                   int offset, __le32 *val)
 524 {
 525         if (is_bar(offset)) /* pos == offset for basic config */
 526                 vfio_bar_fixup(vdev);
 527
 528         count = vfio_default_config_read(vdev, pos, count, perm, offset, val);
 529
 530         /* Mask in virtual memory enable */
 531         if (offset == PCI_COMMAND && vdev->pdev->no_command_memory) {
 532                 u16 cmd = le16_to_cpu(*(__le16 *)&vdev->vconfig[PCI_COMMAND]);
 533                 u32 tmp_val = le32_to_cpu(*val);
 534
 535                 tmp_val |= cmd & PCI_COMMAND_MEMORY;
 536                 *val = cpu_to_le32(tmp_val);
 537         }
 538
 539         return count;
 540 }
 541
 542 /* Test whether BARs match the value we think they should contain */
 543 static bool vfio_need_bar_restore(struct vfio_pci_core_device *vdev)
 544 {
 545         int i = 0, pos = PCI_BASE_ADDRESS_0, ret;
 546         u32 bar;
 547
 548         for (; pos <= PCI_BASE_ADDRESS_5; i++, pos += 4) {
 549                 if (vdev->rbar[i]) {
 550                         ret = pci_user_read_config_dword(vdev->pdev, pos, &bar);
 551                         if (ret || vdev->rbar[i] != bar)
 552                                 return true;
 553                 }
 554         }
 555
 556         return false;
 557 }
 558
 559 static int vfio_basic_config_write(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 560                                    int count, struct perm_bits *perm,
 561                                    int offset, __le32 val)
 562 {
 563         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
 564         __le16 *virt_cmd;
 565         u16 new_cmd = 0;
 566         int ret;
 567
 568         virt_cmd = (__le16 *)&vdev->vconfig[PCI_COMMAND];
 569
 570         if (offset == PCI_COMMAND) {
 571                 bool phys_mem, virt_mem, new_mem, phys_io, virt_io, new_io;
 572                 u16 phys_cmd;
 573
 574                 ret = pci_user_read_config_word(pdev, PCI_COMMAND, &phys_cmd);
 575                 if (ret)
 576                         return ret;
 577
 578                 new_cmd = le32_to_cpu(val);
 579
 580                 phys_io = !!(phys_cmd & PCI_COMMAND_IO);
 581                 virt_io = !!(le16_to_cpu(*virt_cmd) & PCI_COMMAND_IO);
 582                 new_io = !!(new_cmd & PCI_COMMAND_IO);
 583
 584                 phys_mem = !!(phys_cmd & PCI_COMMAND_MEMORY);
 585                 virt_mem = !!(le16_to_cpu(*virt_cmd) & PCI_COMMAND_MEMORY);
 586                 new_mem = !!(new_cmd & PCI_COMMAND_MEMORY);
 587
 588                 if (!new_mem)
 589                         vfio_pci_zap_and_down_write_memory_lock(vdev);
 590                 else
 591                         down_write(&vdev->memory_lock);
 592
 593                 /*
 594                  * If the user is writing mem/io enable (new_mem/io) and we
 595                  * think it's already enabled (virt_mem/io), but the hardware
 596                  * shows it disabled (phys_mem/io, then the device has
 597                  * undergone some kind of backdoor reset and needs to be
 598                  * restored before we allow it to enable the bars.
 599                  * SR-IOV devices will trigger this - for mem enable let's
 600                  * catch this now and for io enable it will be caught later
 601                  */
 602                 if ((new_mem && virt_mem && !phys_mem &&
 603                      !pdev->no_command_memory) ||
 604                     (new_io && virt_io && !phys_io) ||
 605                     vfio_need_bar_restore(vdev))
 606                         vfio_bar_restore(vdev);
 607         }
 608
 609         count = vfio_default_config_write(vdev, pos, count, perm, offset, val);
 610         if (count < 0) {
 611                 if (offset == PCI_COMMAND)
 612                         up_write(&vdev->memory_lock);
 613                 return count;
 614         }
 615
 616         /*
 617          * Save current memory/io enable bits in vconfig to allow for
 618          * the test above next time.
 619          */
 620         if (offset == PCI_COMMAND) {
 621                 u16 mask = PCI_COMMAND_MEMORY | PCI_COMMAND_IO;
 622
 623                 *virt_cmd &= cpu_to_le16(~mask);
 624                 *virt_cmd |= cpu_to_le16(new_cmd & mask);
 625
 626                 up_write(&vdev->memory_lock);
 627         }
 628
 629         /* Emulate INTx disable */
 630         if (offset >= PCI_COMMAND && offset <= PCI_COMMAND + 1) {
 631                 bool virt_intx_disable;
 632
 633                 virt_intx_disable = !!(le16_to_cpu(*virt_cmd) &
 634                                        PCI_COMMAND_INTX_DISABLE);
 635
 636                 if (virt_intx_disable && !vdev->virq_disabled) {
 637                         vdev->virq_disabled = true;
 638                         vfio_pci_intx_mask(vdev);
 639                 } else if (!virt_intx_disable && vdev->virq_disabled) {
 640                         vdev->virq_disabled = false;
 641                         vfio_pci_intx_unmask(vdev);
 642                 }
 643         }
 644
 645         if (is_bar(offset))
 646                 vdev->bardirty = true;
 647
 648         return count;
 649 }
 650
 651 /* Permissions for the Basic PCI Header */
 652 static int __init init_pci_cap_basic_perm(struct perm_bits *perm)
 653 {
 654         if (alloc_perm_bits(perm, PCI_STD_HEADER_SIZEOF))
 655                 return -ENOMEM;
 656
 657         perm->readfn = vfio_basic_config_read;
 658         perm->writefn = vfio_basic_config_write;
 659
 660         /* Virtualized for SR-IOV functions, which just have FFFF */
 661         p_setw(perm, PCI_VENDOR_ID, (u16)ALL_VIRT, NO_WRITE);
 662         p_setw(perm, PCI_DEVICE_ID, (u16)ALL_VIRT, NO_WRITE);
 663
 664         /*
 665          * Virtualize INTx disable, we use it internally for interrupt
 666          * control and can emulate it for non-PCI 2.3 devices.
 667          */
 668         p_setw(perm, PCI_COMMAND, PCI_COMMAND_INTX_DISABLE, (u16)ALL_WRITE);
 669
 670         /* Virtualize capability list, we might want to skip/disable */
 671         p_setw(perm, PCI_STATUS, PCI_STATUS_CAP_LIST, NO_WRITE);
 672
 673         /* No harm to write */
 674         p_setb(perm, PCI_CACHE_LINE_SIZE, NO_VIRT, (u8)ALL_WRITE);
 675         p_setb(perm, PCI_LATENCY_TIMER, NO_VIRT, (u8)ALL_WRITE);
 676         p_setb(perm, PCI_BIST, NO_VIRT, (u8)ALL_WRITE);
 677
 678         /* Virtualize all bars, can't touch the real ones */
 679         p_setd(perm, PCI_BASE_ADDRESS_0, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
 680         p_setd(perm, PCI_BASE_ADDRESS_1, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
 681         p_setd(perm, PCI_BASE_ADDRESS_2, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
 682         p_setd(perm, PCI_BASE_ADDRESS_3, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
 683         p_setd(perm, PCI_BASE_ADDRESS_4, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
 684         p_setd(perm, PCI_BASE_ADDRESS_5, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
 685         p_setd(perm, PCI_ROM_ADDRESS, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
 686
 687         /* Allow us to adjust capability chain */
 688         p_setb(perm, PCI_CAPABILITY_LIST, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
 689
 690         /* Sometimes used by sw, just virtualize */
 691         p_setb(perm, PCI_INTERRUPT_LINE, (u8)ALL_VIRT, (u8)ALL_WRITE);
 692
 693         /* Virtualize interrupt pin to allow hiding INTx */
 694         p_setb(perm, PCI_INTERRUPT_PIN, (u8)ALL_VIRT, (u8)NO_WRITE);
 695
 696         return 0;
 697 }
 698
 699 /*
 700  * It takes all the required locks to protect the access of power related
 701  * variables and then invokes vfio_pci_set_power_state().
 702  */
 703 static void vfio_lock_and_set_power_state(struct vfio_pci_core_device *vdev,
 704                                           pci_power_t state)
 705 {
 706         if (state >= PCI_D3hot)
 707                 vfio_pci_zap_and_down_write_memory_lock(vdev);
 708         else
 709                 down_write(&vdev->memory_lock);
 710
 711         vfio_pci_set_power_state(vdev, state);
 712         up_write(&vdev->memory_lock);
 713 }
 714
 715 static int vfio_pm_config_write(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 716                                 int count, struct perm_bits *perm,
 717                                 int offset, __le32 val)
 718 {
 719         count = vfio_default_config_write(vdev, pos, count, perm, offset, val);
 720         if (count < 0)
 721                 return count;
 722
 723         if (offset == PCI_PM_CTRL) {
 724                 pci_power_t state;
 725
 726                 switch (le32_to_cpu(val) & PCI_PM_CTRL_STATE_MASK) {
 727                 case 0:
 728                         state = PCI_D0;
 729                         break;
 730                 case 1:
 731                         state = PCI_D1;
 732                         break;
 733                 case 2:
 734                         state = PCI_D2;
 735                         break;
 736                 case 3:
 737                         state = PCI_D3hot;
 738                         break;
 739                 }
 740
 741                 vfio_lock_and_set_power_state(vdev, state);
 742         }
 743
 744         return count;
 745 }
 746
 747 /* Permissions for the Power Management capability */
 748 static int __init init_pci_cap_pm_perm(struct perm_bits *perm)
 749 {
 750         if (alloc_perm_bits(perm, pci_cap_length[PCI_CAP_ID_PM]))
 751                 return -ENOMEM;
 752
 753         perm->writefn = vfio_pm_config_write;
 754
 755         /*
 756          * We always virtualize the next field so we can remove
 757          * capabilities from the chain if we want to.
 758          */
 759         p_setb(perm, PCI_CAP_LIST_NEXT, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
 760
 761         /*
 762          * The guests can't process PME events. If any PME event will be
 763          * generated, then it will be mostly handled in the host and the
 764          * host will clear the PME_STATUS. So virtualize PME_Support bits.
 765          * The vconfig bits will be cleared during device capability
 766          * initialization.
 767          */
 768         p_setw(perm, PCI_PM_PMC, PCI_PM_CAP_PME_MASK, NO_WRITE);
 769
 770         /*
 771          * Power management is defined *per function*, so we can let
 772          * the user change power state, but we trap and initiate the
 773          * change ourselves, so the state bits are read-only.
 774          *
 775          * The guest can't process PME from D3cold so virtualize PME_Status
 776          * and PME_En bits. The vconfig bits will be cleared during device
 777          * capability initialization.
 778          */
 779         p_setd(perm, PCI_PM_CTRL,
 780                PCI_PM_CTRL_PME_ENABLE | PCI_PM_CTRL_PME_STATUS,
 781                ~(PCI_PM_CTRL_PME_ENABLE | PCI_PM_CTRL_PME_STATUS |
 782                  PCI_PM_CTRL_STATE_MASK));
 783
 784         return 0;
 785 }
 786
 787 static int vfio_vpd_config_write(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 788                                  int count, struct perm_bits *perm,
 789                                  int offset, __le32 val)
 790 {
 791         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
 792         __le16 *paddr = (__le16 *)(vdev->vconfig + pos - offset + PCI_VPD_ADDR);
 793         __le32 *pdata = (__le32 *)(vdev->vconfig + pos - offset + PCI_VPD_DATA);
 794         u16 addr;
 795         u32 data;
 796
 797         /*
 798          * Write through to emulation.  If the write includes the upper byte
 799          * of PCI_VPD_ADDR, then the PCI_VPD_ADDR_F bit is written and we
 800          * have work to do.
 801          */
 802         count = vfio_default_config_write(vdev, pos, count, perm, offset, val);
 803         if (count < 0 || offset > PCI_VPD_ADDR + 1 ||
 804             offset + count <= PCI_VPD_ADDR + 1)
 805                 return count;
 806
 807         addr = le16_to_cpu(*paddr);
 808
 809         if (addr & PCI_VPD_ADDR_F) {
 810                 data = le32_to_cpu(*pdata);
 811                 if (pci_write_vpd(pdev, addr & ~PCI_VPD_ADDR_F, 4, &data) != 4)
 812                         return count;
 813         } else {
 814                 data = 0;
 815                 if (pci_read_vpd(pdev, addr, 4, &data) < 0)
 816                         return count;
 817                 *pdata = cpu_to_le32(data);
 818         }
 819
 820         /*
 821          * Toggle PCI_VPD_ADDR_F in the emulated PCI_VPD_ADDR register to
 822          * signal completion.  If an error occurs above, we assume that not
 823          * toggling this bit will induce a driver timeout.
 824          */
 825         addr ^= PCI_VPD_ADDR_F;
 826         *paddr = cpu_to_le16(addr);
 827
 828         return count;
 829 }
 830
 831 /* Permissions for Vital Product Data capability */
 832 static int __init init_pci_cap_vpd_perm(struct perm_bits *perm)
 833 {
 834         if (alloc_perm_bits(perm, pci_cap_length[PCI_CAP_ID_VPD]))
 835                 return -ENOMEM;
 836
 837         perm->writefn = vfio_vpd_config_write;
 838
 839         /*
 840          * We always virtualize the next field so we can remove
 841          * capabilities from the chain if we want to.
 842          */
 843         p_setb(perm, PCI_CAP_LIST_NEXT, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
 844
 845         /*
 846          * Both the address and data registers are virtualized to
 847          * enable access through the pci_vpd_read/write functions
 848          */
 849         p_setw(perm, PCI_VPD_ADDR, (u16)ALL_VIRT, (u16)ALL_WRITE);
 850         p_setd(perm, PCI_VPD_DATA, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
 851
 852         return 0;
 853 }
 854
 855 /* Permissions for PCI-X capability */
 856 static int __init init_pci_cap_pcix_perm(struct perm_bits *perm)
 857 {
 858         /* Alloc 24, but only 8 are used in v0 */
 859         if (alloc_perm_bits(perm, PCI_CAP_PCIX_SIZEOF_V2))
 860                 return -ENOMEM;
 861
 862         p_setb(perm, PCI_CAP_LIST_NEXT, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
 863
 864         p_setw(perm, PCI_X_CMD, NO_VIRT, (u16)ALL_WRITE);
 865         p_setd(perm, PCI_X_ECC_CSR, NO_VIRT, ALL_WRITE);
 866         return 0;
 867 }
 868
 869 static int vfio_exp_config_write(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 870                                  int count, struct perm_bits *perm,
 871                                  int offset, __le32 val)
 872 {
 873         __le16 *ctrl = (__le16 *)(vdev->vconfig + pos -
 874                                   offset + PCI_EXP_DEVCTL);
 875         int readrq = le16_to_cpu(*ctrl) & PCI_EXP_DEVCTL_READRQ;
 876
 877         count = vfio_default_config_write(vdev, pos, count, perm, offset, val);
 878         if (count < 0)
 879                 return count;
 880
 881         /*
 882          * The FLR bit is virtualized, if set and the device supports PCIe
 883          * FLR, issue a reset_function.  Regardless, clear the bit, the spec
 884          * requires it to be always read as zero.  NB, reset_function might
 885          * not use a PCIe FLR, we don't have that level of granularity.
 886          */
 887         if (*ctrl & cpu_to_le16(PCI_EXP_DEVCTL_BCR_FLR)) {
 888                 u32 cap;
 889                 int ret;
 890
 891                 *ctrl &= ~cpu_to_le16(PCI_EXP_DEVCTL_BCR_FLR);
 892
 893                 ret = pci_user_read_config_dword(vdev->pdev,
 894                                                  pos - offset + PCI_EXP_DEVCAP,
 895                                                  &cap);
 896
 897                 if (!ret && (cap & PCI_EXP_DEVCAP_FLR)) {
 898                         vfio_pci_zap_and_down_write_memory_lock(vdev);
 899                         pci_try_reset_function(vdev->pdev);
 900                         up_write(&vdev->memory_lock);
 901                 }
 902         }
 903
 904         /*
 905          * MPS is virtualized to the user, writes do not change the physical
 906          * register since determining a proper MPS value requires a system wide
 907          * device view.  The MRRS is largely independent of MPS, but since the
 908          * user does not have that system-wide view, they might set a safe, but
 909          * inefficiently low value.  Here we allow writes through to hardware,
 910          * but we set the floor to the physical device MPS setting, so that
 911          * we can at least use full TLPs, as defined by the MPS value.
 912          *
 913          * NB, if any devices actually depend on an artificially low MRRS
 914          * setting, this will need to be revisited, perhaps with a quirk
 915          * though pcie_set_readrq().
 916          */
 917         if (readrq != (le16_to_cpu(*ctrl) & PCI_EXP_DEVCTL_READRQ)) {
 918                 readrq = 128 <<
 919                         ((le16_to_cpu(*ctrl) & PCI_EXP_DEVCTL_READRQ) >> 12);
 920                 readrq = max(readrq, pcie_get_mps(vdev->pdev));
 921
 922                 pcie_set_readrq(vdev->pdev, readrq);
 923         }
 924
 925         return count;
 926 }
 927
 928 /* Permissions for PCI Express capability */
 929 static int __init init_pci_cap_exp_perm(struct perm_bits *perm)
 930 {
 931         /* Alloc largest of possible sizes */
 932         if (alloc_perm_bits(perm, PCI_CAP_EXP_ENDPOINT_SIZEOF_V2))
 933                 return -ENOMEM;
 934
 935         perm->writefn = vfio_exp_config_write;
 936
 937         p_setb(perm, PCI_CAP_LIST_NEXT, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
 938
 939         /*
 940          * Allow writes to device control fields, except devctl_phantom,
 941          * which could confuse IOMMU, MPS, which can break communication
 942          * with other physical devices, and the ARI bit in devctl2, which
 943          * is set at probe time.  FLR and MRRS get virtualized via our
 944          * writefn.
 945          */
 946         p_setw(perm, PCI_EXP_DEVCTL,
 947                PCI_EXP_DEVCTL_BCR_FLR | PCI_EXP_DEVCTL_PAYLOAD |
 948                PCI_EXP_DEVCTL_READRQ, ~PCI_EXP_DEVCTL_PHANTOM);
 949         p_setw(perm, PCI_EXP_DEVCTL2, NO_VIRT, ~PCI_EXP_DEVCTL2_ARI);
 950         return 0;
 951 }
 952
 953 static int vfio_af_config_write(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
 954                                 int count, struct perm_bits *perm,
 955                                 int offset, __le32 val)
 956 {
 957         u8 *ctrl = vdev->vconfig + pos - offset + PCI_AF_CTRL;
 958
 959         count = vfio_default_config_write(vdev, pos, count, perm, offset, val);
 960         if (count < 0)
 961                 return count;
 962
 963         /*
 964          * The FLR bit is virtualized, if set and the device supports AF
 965          * FLR, issue a reset_function.  Regardless, clear the bit, the spec
 966          * requires it to be always read as zero.  NB, reset_function might
 967          * not use an AF FLR, we don't have that level of granularity.
 968          */
 969         if (*ctrl & PCI_AF_CTRL_FLR) {
 970                 u8 cap;
 971                 int ret;
 972
 973                 *ctrl &= ~PCI_AF_CTRL_FLR;
 974
 975                 ret = pci_user_read_config_byte(vdev->pdev,
 976                                                 pos - offset + PCI_AF_CAP,
 977                                                 &cap);
 978
 979                 if (!ret && (cap & PCI_AF_CAP_FLR) && (cap & PCI_AF_CAP_TP)) {
 980                         vfio_pci_zap_and_down_write_memory_lock(vdev);
 981                         pci_try_reset_function(vdev->pdev);
 982                         up_write(&vdev->memory_lock);
 983                 }
 984         }
 985
 986         return count;
 987 }
 988
 989 /* Permissions for Advanced Function capability */
 990 static int __init init_pci_cap_af_perm(struct perm_bits *perm)
 991 {
 992         if (alloc_perm_bits(perm, pci_cap_length[PCI_CAP_ID_AF]))
 993                 return -ENOMEM;
 994
 995         perm->writefn = vfio_af_config_write;
 996
 997         p_setb(perm, PCI_CAP_LIST_NEXT, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
 998         p_setb(perm, PCI_AF_CTRL, PCI_AF_CTRL_FLR, PCI_AF_CTRL_FLR);
 999         return 0;
1000 }
1001
1002 /* Permissions for Advanced Error Reporting extended capability */
1003 static int __init init_pci_ext_cap_err_perm(struct perm_bits *perm)
1004 {
1005         u32 mask;
1006
1007         if (alloc_perm_bits(perm, pci_ext_cap_length[PCI_EXT_CAP_ID_ERR]))
1008                 return -ENOMEM;
1009
1010         /*
1011          * Virtualize the first dword of all express capabilities
1012          * because it includes the next pointer.  This lets us later
1013          * remove capabilities from the chain if we need to.
1014          */
1015         p_setd(perm, 0, ALL_VIRT, NO_WRITE);
1016
1017         /* Writable bits mask */
1018         mask =  PCI_ERR_UNC_UND |               /* Undefined */
1019                 PCI_ERR_UNC_DLP |               /* Data Link Protocol */
1020                 PCI_ERR_UNC_SURPDN |            /* Surprise Down */
1021                 PCI_ERR_UNC_POISON_TLP |        /* Poisoned TLP */
1022                 PCI_ERR_UNC_FCP |               /* Flow Control Protocol */
1023                 PCI_ERR_UNC_COMP_TIME |         /* Completion Timeout */
1024                 PCI_ERR_UNC_COMP_ABORT |        /* Completer Abort */
1025                 PCI_ERR_UNC_UNX_COMP |          /* Unexpected Completion */
1026                 PCI_ERR_UNC_RX_OVER |           /* Receiver Overflow */
1027                 PCI_ERR_UNC_MALF_TLP |          /* Malformed TLP */
1028                 PCI_ERR_UNC_ECRC |              /* ECRC Error Status */
1029                 PCI_ERR_UNC_UNSUP |             /* Unsupported Request */
1030                 PCI_ERR_UNC_ACSV |              /* ACS Violation */
1031                 PCI_ERR_UNC_INTN |              /* internal error */
1032                 PCI_ERR_UNC_MCBTLP |            /* MC blocked TLP */
1033                 PCI_ERR_UNC_ATOMEG |            /* Atomic egress blocked */
1034                 PCI_ERR_UNC_TLPPRE;             /* TLP prefix blocked */
1035         p_setd(perm, PCI_ERR_UNCOR_STATUS, NO_VIRT, mask);
1036         p_setd(perm, PCI_ERR_UNCOR_MASK, NO_VIRT, mask);
1037         p_setd(perm, PCI_ERR_UNCOR_SEVER, NO_VIRT, mask);
1038
1039         mask =  PCI_ERR_COR_RCVR |              /* Receiver Error Status */
1040                 PCI_ERR_COR_BAD_TLP |           /* Bad TLP Status */
1041                 PCI_ERR_COR_BAD_DLLP |          /* Bad DLLP Status */
1042                 PCI_ERR_COR_REP_ROLL |          /* REPLAY_NUM Rollover */
1043                 PCI_ERR_COR_REP_TIMER |         /* Replay Timer Timeout */
1044                 PCI_ERR_COR_ADV_NFAT |          /* Advisory Non-Fatal */
1045                 PCI_ERR_COR_INTERNAL |          /* Corrected Internal */
1046                 PCI_ERR_COR_LOG_OVER;           /* Header Log Overflow */
1047         p_setd(perm, PCI_ERR_COR_STATUS, NO_VIRT, mask);
1048         p_setd(perm, PCI_ERR_COR_MASK, NO_VIRT, mask);
1049
1050         mask =  PCI_ERR_CAP_ECRC_GENE |         /* ECRC Generation Enable */
1051                 PCI_ERR_CAP_ECRC_CHKE;          /* ECRC Check Enable */
1052         p_setd(perm, PCI_ERR_CAP, NO_VIRT, mask);
1053         return 0;
1054 }
1055
1056 /* Permissions for Power Budgeting extended capability */
1057 static int __init init_pci_ext_cap_pwr_perm(struct perm_bits *perm)
1058 {
1059         if (alloc_perm_bits(perm, pci_ext_cap_length[PCI_EXT_CAP_ID_PWR]))
1060                 return -ENOMEM;
1061
1062         p_setd(perm, 0, ALL_VIRT, NO_WRITE);
1063
1064         /* Writing the data selector is OK, the info is still read-only */
1065         p_setb(perm, PCI_PWR_DATA, NO_VIRT, (u8)ALL_WRITE);
1066         return 0;
1067 }
1068
1069 /*
1070  * Initialize the shared permission tables
1071  */
1072 void vfio_pci_uninit_perm_bits(void)
1073 {
1074         free_perm_bits(&cap_perms[PCI_CAP_ID_BASIC]);
1075
1076         free_perm_bits(&cap_perms[PCI_CAP_ID_PM]);
1077         free_perm_bits(&cap_perms[PCI_CAP_ID_VPD]);
1078         free_perm_bits(&cap_perms[PCI_CAP_ID_PCIX]);
1079         free_perm_bits(&cap_perms[PCI_CAP_ID_EXP]);
1080         free_perm_bits(&cap_perms[PCI_CAP_ID_AF]);
1081
1082         free_perm_bits(&ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_ERR]);
1083         free_perm_bits(&ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_PWR]);
1084 }
1085
1086 int __init vfio_pci_init_perm_bits(void)
1087 {
1088         int ret;
1089
1090         /* Basic config space */
1091         ret = init_pci_cap_basic_perm(&cap_perms[PCI_CAP_ID_BASIC]);
1092
1093         /* Capabilities */
1094         ret |= init_pci_cap_pm_perm(&cap_perms[PCI_CAP_ID_PM]);
1095         ret |= init_pci_cap_vpd_perm(&cap_perms[PCI_CAP_ID_VPD]);
1096         ret |= init_pci_cap_pcix_perm(&cap_perms[PCI_CAP_ID_PCIX]);
1097         cap_perms[PCI_CAP_ID_VNDR].writefn = vfio_raw_config_write;
1098         ret |= init_pci_cap_exp_perm(&cap_perms[PCI_CAP_ID_EXP]);
1099         ret |= init_pci_cap_af_perm(&cap_perms[PCI_CAP_ID_AF]);
1100
1101         /* Extended capabilities */
1102         ret |= init_pci_ext_cap_err_perm(&ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_ERR]);
1103         ret |= init_pci_ext_cap_pwr_perm(&ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_PWR]);
1104         ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_VNDR].writefn = vfio_raw_config_write;
1105         ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_DVSEC].writefn = vfio_raw_config_write;
1106
1107         if (ret)
1108                 vfio_pci_uninit_perm_bits();
1109
1110         return ret;
1111 }
1112
1113 static int vfio_find_cap_start(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos)
1114 {
1115         u8 cap;
1116         int base = (pos >= PCI_CFG_SPACE_SIZE) ? PCI_CFG_SPACE_SIZE :
1117                                                  PCI_STD_HEADER_SIZEOF;
1118         cap = vdev->pci_config_map[pos];
1119
1120         if (cap == PCI_CAP_ID_BASIC)
1121                 return 0;
1122
1123         /* XXX Can we have to abutting capabilities of the same type? */
1124         while (pos - 1 >= base && vdev->pci_config_map[pos - 1] == cap)
1125                 pos--;
1126
1127         return pos;
1128 }
1129
1130 static int vfio_msi_config_read(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
1131                                 int count, struct perm_bits *perm,
1132                                 int offset, __le32 *val)
1133 {
1134         /* Update max available queue size from msi_qmax */
1135         if (offset <= PCI_MSI_FLAGS && offset + count >= PCI_MSI_FLAGS) {
1136                 __le16 *flags;
1137                 int start;
1138
1139                 start = vfio_find_cap_start(vdev, pos);
1140
1141                 flags = (__le16 *)&vdev->vconfig[start];
1142
1143                 *flags &= cpu_to_le16(~PCI_MSI_FLAGS_QMASK);
1144                 *flags |= cpu_to_le16(vdev->msi_qmax << 1);
1145         }
1146
1147         return vfio_default_config_read(vdev, pos, count, perm, offset, val);
1148 }
1149
1150 static int vfio_msi_config_write(struct vfio_pci_core_device *vdev, int pos,
1151                                  int count, struct perm_bits *perm,
1152                                  int offset, __le32 val)
1153 {
1154         count = vfio_default_config_write(vdev, pos, count, perm, offset, val);
1155         if (count < 0)
1156                 return count;
1157
1158         /* Fixup and write configured queue size and enable to hardware */
1159         if (offset <= PCI_MSI_FLAGS && offset + count >= PCI_MSI_FLAGS) {
1160                 __le16 *pflags;
1161                 u16 flags;
1162                 int start, ret;
1163
1164                 start = vfio_find_cap_start(vdev, pos);
1165
1166                 pflags = (__le16 *)&vdev->vconfig[start + PCI_MSI_FLAGS];
1167
1168                 flags = le16_to_cpu(*pflags);
1169
1170                 /* MSI is enabled via ioctl */
1171                 if  (vdev->irq_type != VFIO_PCI_MSI_IRQ_INDEX)
1172                         flags &= ~PCI_MSI_FLAGS_ENABLE;
1173
1174                 /* Check queue size */
1175                 if ((flags & PCI_MSI_FLAGS_QSIZE) >> 4 > vdev->msi_qmax) {
1176                         flags &= ~PCI_MSI_FLAGS_QSIZE;
1177                         flags |= vdev->msi_qmax << 4;
1178                 }
1179
1180                 /* Write back to virt and to hardware */
1181                 *pflags = cpu_to_le16(flags);
1182                 ret = pci_user_write_config_word(vdev->pdev,
1183                                                  start + PCI_MSI_FLAGS,
1184                                                  flags);
1185                 if (ret)
1186                         return ret;
1187         }
1188
1189         return count;
1190 }
1191
1192 /*
1193  * MSI determination is per-device, so this routine gets used beyond
1194  * initialization time. Don't add __init
1195  */
1196 static int init_pci_cap_msi_perm(struct perm_bits *perm, int len, u16 flags)
1197 {
1198         if (alloc_perm_bits(perm, len))
1199                 return -ENOMEM;
1200
1201         perm->readfn = vfio_msi_config_read;
1202         perm->writefn = vfio_msi_config_write;
1203
1204         p_setb(perm, PCI_CAP_LIST_NEXT, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
1205
1206         /*
1207          * The upper byte of the control register is reserved,
1208          * just setup the lower byte.
1209          */
1210         p_setb(perm, PCI_MSI_FLAGS, (u8)ALL_VIRT, (u8)ALL_WRITE);
1211         p_setd(perm, PCI_MSI_ADDRESS_LO, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
1212         if (flags & PCI_MSI_FLAGS_64BIT) {
1213                 p_setd(perm, PCI_MSI_ADDRESS_HI, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
1214                 p_setw(perm, PCI_MSI_DATA_64, (u16)ALL_VIRT, (u16)ALL_WRITE);
1215                 if (flags & PCI_MSI_FLAGS_MASKBIT) {
1216                         p_setd(perm, PCI_MSI_MASK_64, NO_VIRT, ALL_WRITE);
1217                         p_setd(perm, PCI_MSI_PENDING_64, NO_VIRT, ALL_WRITE);
1218                 }
1219         } else {
1220                 p_setw(perm, PCI_MSI_DATA_32, (u16)ALL_VIRT, (u16)ALL_WRITE);
1221                 if (flags & PCI_MSI_FLAGS_MASKBIT) {
1222                         p_setd(perm, PCI_MSI_MASK_32, NO_VIRT, ALL_WRITE);
1223                         p_setd(perm, PCI_MSI_PENDING_32, NO_VIRT, ALL_WRITE);
1224                 }
1225         }
1226         return 0;
1227 }
1228
1229 /* Determine MSI CAP field length; initialize msi_perms on 1st call per vdev */
1230 static int vfio_msi_cap_len(struct vfio_pci_core_device *vdev, u8 pos)
1231 {
1232         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1233         int len, ret;
1234         u16 flags;
1235
1236         ret = pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_MSI_FLAGS, &flags);
1237         if (ret)
1238                 return pcibios_err_to_errno(ret);
1239
1240         len = 10; /* Minimum size */
1241         if (flags & PCI_MSI_FLAGS_64BIT)
1242                 len += 4;
1243         if (flags & PCI_MSI_FLAGS_MASKBIT)
1244                 len += 10;
1245
1246         if (vdev->msi_perm)
1247                 return len;
1248
1249         vdev->msi_perm = kmalloc(sizeof(struct perm_bits), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
1250         if (!vdev->msi_perm)
1251                 return -ENOMEM;
1252
1253         ret = init_pci_cap_msi_perm(vdev->msi_perm, len, flags);
1254         if (ret) {
1255                 kfree(vdev->msi_perm);
1256                 return ret;
1257         }
1258
1259         return len;
1260 }
1261
1262 /* Determine extended capability length for VC (2 & 9) and MFVC */
1263 static int vfio_vc_cap_len(struct vfio_pci_core_device *vdev, u16 pos)
1264 {
1265         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1266         u32 tmp;
1267         int ret, evcc, phases, vc_arb;
1268         int len = PCI_CAP_VC_BASE_SIZEOF;
1269
1270         ret = pci_read_config_dword(pdev, pos + PCI_VC_PORT_CAP1, &tmp);
1271         if (ret)
1272                 return pcibios_err_to_errno(ret);
1273
1274         evcc = tmp & PCI_VC_CAP1_EVCC; /* extended vc count */
1275         ret = pci_read_config_dword(pdev, pos + PCI_VC_PORT_CAP2, &tmp);
1276         if (ret)
1277                 return pcibios_err_to_errno(ret);
1278
1279         if (tmp & PCI_VC_CAP2_128_PHASE)
1280                 phases = 128;
1281         else if (tmp & PCI_VC_CAP2_64_PHASE)
1282                 phases = 64;
1283         else if (tmp & PCI_VC_CAP2_32_PHASE)
1284                 phases = 32;
1285         else
1286                 phases = 0;
1287
1288         vc_arb = phases * 4;
1289
1290         /*
1291          * Port arbitration tables are root & switch only;
1292          * function arbitration tables are function 0 only.
1293          * In either case, we'll never let user write them so
1294          * we don't care how big they are
1295          */
1296         len += (1 + evcc) * PCI_CAP_VC_PER_VC_SIZEOF;
1297         if (vc_arb) {
1298                 len = round_up(len, 16);
1299                 len += vc_arb / 8;
1300         }
1301         return len;
1302 }
1303
1304 static int vfio_cap_len(struct vfio_pci_core_device *vdev, u8 cap, u8 pos)
1305 {
1306         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1307         u32 dword;
1308         u16 word;
1309         u8 byte;
1310         int ret;
1311
1312         switch (cap) {
1313         case PCI_CAP_ID_MSI:
1314                 return vfio_msi_cap_len(vdev, pos);
1315         case PCI_CAP_ID_PCIX:
1316                 ret = pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_X_CMD, &word);
1317                 if (ret)
1318                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1319
1320                 if (PCI_X_CMD_VERSION(word)) {
1321                         if (pdev->cfg_size > PCI_CFG_SPACE_SIZE) {
1322                                 /* Test for extended capabilities */
1323                                 pci_read_config_dword(pdev, PCI_CFG_SPACE_SIZE,
1324                                                       &dword);
1325                                 vdev->extended_caps = (dword != 0);
1326                         }
1327                         return PCI_CAP_PCIX_SIZEOF_V2;
1328                 } else
1329                         return PCI_CAP_PCIX_SIZEOF_V0;
1330         case PCI_CAP_ID_VNDR:
1331                 /* length follows next field */
1332                 ret = pci_read_config_byte(pdev, pos + PCI_CAP_FLAGS, &byte);
1333                 if (ret)
1334                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1335
1336                 return byte;
1337         case PCI_CAP_ID_EXP:
1338                 if (pdev->cfg_size > PCI_CFG_SPACE_SIZE) {
1339                         /* Test for extended capabilities */
1340                         pci_read_config_dword(pdev, PCI_CFG_SPACE_SIZE, &dword);
1341                         vdev->extended_caps = (dword != 0);
1342                 }
1343
1344                 /* length based on version and type */
1345                 if ((pcie_caps_reg(pdev) & PCI_EXP_FLAGS_VERS) == 1) {
1346                         if (pci_pcie_type(pdev) == PCI_EXP_TYPE_RC_END)
1347                                 return 0xc; /* "All Devices" only, no link */
1348                         return PCI_CAP_EXP_ENDPOINT_SIZEOF_V1;
1349                 } else {
1350                         if (pci_pcie_type(pdev) == PCI_EXP_TYPE_RC_END)
1351                                 return 0x2c; /* No link */
1352                         return PCI_CAP_EXP_ENDPOINT_SIZEOF_V2;
1353                 }
1354         case PCI_CAP_ID_HT:
1355                 ret = pci_read_config_byte(pdev, pos + 3, &byte);
1356                 if (ret)
1357                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1358
1359                 return (byte & HT_3BIT_CAP_MASK) ?
1360                         HT_CAP_SIZEOF_SHORT : HT_CAP_SIZEOF_LONG;
1361         case PCI_CAP_ID_SATA:
1362                 ret = pci_read_config_byte(pdev, pos + PCI_SATA_REGS, &byte);
1363                 if (ret)
1364                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1365
1366                 byte &= PCI_SATA_REGS_MASK;
1367                 if (byte == PCI_SATA_REGS_INLINE)
1368                         return PCI_SATA_SIZEOF_LONG;
1369                 else
1370                         return PCI_SATA_SIZEOF_SHORT;
1371         default:
1372                 pci_warn(pdev, "%s: unknown length for PCI cap %#x@%#x\n",
1373                          __func__, cap, pos);
1374         }
1375
1376         return 0;
1377 }
1378
1379 static int vfio_ext_cap_len(struct vfio_pci_core_device *vdev, u16 ecap, u16 epos)
1380 {
1381         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1382         u8 byte;
1383         u32 dword;
1384         int ret;
1385
1386         switch (ecap) {
1387         case PCI_EXT_CAP_ID_VNDR:
1388                 ret = pci_read_config_dword(pdev, epos + PCI_VSEC_HDR, &dword);
1389                 if (ret)
1390                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1391
1392                 return dword >> PCI_VSEC_HDR_LEN_SHIFT;
1393         case PCI_EXT_CAP_ID_VC:
1394         case PCI_EXT_CAP_ID_VC9:
1395         case PCI_EXT_CAP_ID_MFVC:
1396                 return vfio_vc_cap_len(vdev, epos);
1397         case PCI_EXT_CAP_ID_ACS:
1398                 ret = pci_read_config_byte(pdev, epos + PCI_ACS_CAP, &byte);
1399                 if (ret)
1400                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1401
1402                 if (byte & PCI_ACS_EC) {
1403                         int bits;
1404
1405                         ret = pci_read_config_byte(pdev,
1406                                                    epos + PCI_ACS_EGRESS_BITS,
1407                                                    &byte);
1408                         if (ret)
1409                                 return pcibios_err_to_errno(ret);
1410
1411                         bits = byte ? round_up(byte, 32) : 256;
1412                         return 8 + (bits / 8);
1413                 }
1414                 return 8;
1415
1416         case PCI_EXT_CAP_ID_REBAR:
1417                 ret = pci_read_config_byte(pdev, epos + PCI_REBAR_CTRL, &byte);
1418                 if (ret)
1419                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1420
1421                 byte &= PCI_REBAR_CTRL_NBAR_MASK;
1422                 byte >>= PCI_REBAR_CTRL_NBAR_SHIFT;
1423
1424                 return 4 + (byte * 8);
1425         case PCI_EXT_CAP_ID_DPA:
1426                 ret = pci_read_config_byte(pdev, epos + PCI_DPA_CAP, &byte);
1427                 if (ret)
1428                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1429
1430                 byte &= PCI_DPA_CAP_SUBSTATE_MASK;
1431                 return PCI_DPA_BASE_SIZEOF + byte + 1;
1432         case PCI_EXT_CAP_ID_TPH:
1433                 ret = pci_read_config_dword(pdev, epos + PCI_TPH_CAP, &dword);
1434                 if (ret)
1435                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1436
1437                 if ((dword & PCI_TPH_CAP_LOC_MASK) == PCI_TPH_LOC_CAP) {
1438                         int sts;
1439
1440                         sts = dword & PCI_TPH_CAP_ST_MASK;
1441                         sts >>= PCI_TPH_CAP_ST_SHIFT;
1442                         return PCI_TPH_BASE_SIZEOF + (sts * 2) + 2;
1443                 }
1444                 return PCI_TPH_BASE_SIZEOF;
1445         case PCI_EXT_CAP_ID_DVSEC:
1446                 ret = pci_read_config_dword(pdev, epos + PCI_DVSEC_HEADER1, &dword);
1447                 if (ret)
1448                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1449                 return PCI_DVSEC_HEADER1_LEN(dword);
1450         default:
1451                 pci_warn(pdev, "%s: unknown length for PCI ecap %#x@%#x\n",
1452                          __func__, ecap, epos);
1453         }
1454
1455         return 0;
1456 }
1457
1458 static void vfio_update_pm_vconfig_bytes(struct vfio_pci_core_device *vdev,
1459                                          int offset)
1460 {
1461         __le16 *pmc = (__le16 *)&vdev->vconfig[offset + PCI_PM_PMC];
1462         __le16 *ctrl = (__le16 *)&vdev->vconfig[offset + PCI_PM_CTRL];
1463
1464         /* Clear vconfig PME_Support, PME_Status, and PME_En bits */
1465         *pmc &= ~cpu_to_le16(PCI_PM_CAP_PME_MASK);
1466         *ctrl &= ~cpu_to_le16(PCI_PM_CTRL_PME_ENABLE | PCI_PM_CTRL_PME_STATUS);
1467 }
1468
1469 static int vfio_fill_vconfig_bytes(struct vfio_pci_core_device *vdev,
1470                                    int offset, int size)
1471 {
1472         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1473         int ret = 0;
1474
1475         /*
1476          * We try to read physical config space in the largest chunks
1477          * we can, assuming that all of the fields support dword access.
1478          * pci_save_state() makes this same assumption and seems to do ok.
1479          */
1480         while (size) {
1481                 int filled;
1482
1483                 if (size >= 4 && !(offset % 4)) {
1484                         __le32 *dwordp = (__le32 *)&vdev->vconfig[offset];
1485                         u32 dword;
1486
1487                         ret = pci_read_config_dword(pdev, offset, &dword);
1488                         if (ret)
1489                                 return ret;
1490                         *dwordp = cpu_to_le32(dword);
1491                         filled = 4;
1492                 } else if (size >= 2 && !(offset % 2)) {
1493                         __le16 *wordp = (__le16 *)&vdev->vconfig[offset];
1494                         u16 word;
1495
1496                         ret = pci_read_config_word(pdev, offset, &word);
1497                         if (ret)
1498                                 return ret;
1499                         *wordp = cpu_to_le16(word);
1500                         filled = 2;
1501                 } else {
1502                         u8 *byte = &vdev->vconfig[offset];
1503                         ret = pci_read_config_byte(pdev, offset, byte);
1504                         if (ret)
1505                                 return ret;
1506                         filled = 1;
1507                 }
1508
1509                 offset += filled;
1510                 size -= filled;
1511         }
1512
1513         return ret;
1514 }
1515
1516 static int vfio_cap_init(struct vfio_pci_core_device *vdev)
1517 {
1518         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1519         u8 *map = vdev->pci_config_map;
1520         u16 status;
1521         u8 pos, *prev, cap;
1522         int loops, ret, caps = 0;
1523
1524         /* Any capabilities? */
1525         ret = pci_read_config_word(pdev, PCI_STATUS, &status);
1526         if (ret)
1527                 return ret;
1528
1529         if (!(status & PCI_STATUS_CAP_LIST))
1530                 return 0; /* Done */
1531
1532         ret = pci_read_config_byte(pdev, PCI_CAPABILITY_LIST, &pos);
1533         if (ret)
1534                 return ret;
1535
1536         /* Mark the previous position in case we want to skip a capability */
1537         prev = &vdev->vconfig[PCI_CAPABILITY_LIST];
1538
1539         /* We can bound our loop, capabilities are dword aligned */
1540         loops = (PCI_CFG_SPACE_SIZE - PCI_STD_HEADER_SIZEOF) / PCI_CAP_SIZEOF;
1541         while (pos && loops--) {
1542                 u8 next;
1543                 int i, len = 0;
1544
1545                 ret = pci_read_config_byte(pdev, pos, &cap);
1546                 if (ret)
1547                         return ret;
1548
1549                 ret = pci_read_config_byte(pdev,
1550                                            pos + PCI_CAP_LIST_NEXT, &next);
1551                 if (ret)
1552                         return ret;
1553
1554                 /*
1555                  * ID 0 is a NULL capability, conflicting with our fake
1556                  * PCI_CAP_ID_BASIC.  As it has no content, consider it
1557                  * hidden for now.
1558                  */
1559                 if (cap && cap <= PCI_CAP_ID_MAX) {
1560                         len = pci_cap_length[cap];
1561                         if (len == 0xFF) { /* Variable length */
1562                                 len = vfio_cap_len(vdev, cap, pos);
1563                                 if (len < 0)
1564                                         return len;
1565                         }
1566                 }
1567
1568                 if (!len) {
1569                         pci_dbg(pdev, "%s: hiding cap %#x@%#x\n", __func__,
1570                                 cap, pos);
1571                         *prev = next;
1572                         pos = next;
1573                         continue;
1574                 }
1575
1576                 /* Sanity check, do we overlap other capabilities? */
1577                 for (i = 0; i < len; i++) {
1578                         if (likely(map[pos + i] == PCI_CAP_ID_INVALID))
1579                                 continue;
1580
1581                         pci_warn(pdev, "%s: PCI config conflict @%#x, was cap %#x now cap %#x\n",
1582                                  __func__, pos + i, map[pos + i], cap);
1583                 }
1584
1585                 BUILD_BUG_ON(PCI_CAP_ID_MAX >= PCI_CAP_ID_INVALID_VIRT);
1586
1587                 memset(map + pos, cap, len);
1588                 ret = vfio_fill_vconfig_bytes(vdev, pos, len);
1589                 if (ret)
1590                         return ret;
1591
1592                 if (cap == PCI_CAP_ID_PM)
1593                         vfio_update_pm_vconfig_bytes(vdev, pos);
1594
1595                 prev = &vdev->vconfig[pos + PCI_CAP_LIST_NEXT];
1596                 pos = next;
1597                 caps++;
1598         }
1599
1600         /* If we didn't fill any capabilities, clear the status flag */
1601         if (!caps) {
1602                 __le16 *vstatus = (__le16 *)&vdev->vconfig[PCI_STATUS];
1603                 *vstatus &= ~cpu_to_le16(PCI_STATUS_CAP_LIST);
1604         }
1605
1606         return 0;
1607 }
1608
1609 static int vfio_ecap_init(struct vfio_pci_core_device *vdev)
1610 {
1611         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1612         u8 *map = vdev->pci_config_map;
1613         u16 epos;
1614         __le32 *prev = NULL;
1615         int loops, ret, ecaps = 0;
1616
1617         if (!vdev->extended_caps)
1618                 return 0;
1619
1620         epos = PCI_CFG_SPACE_SIZE;
1621
1622         loops = (pdev->cfg_size - PCI_CFG_SPACE_SIZE) / PCI_CAP_SIZEOF;
1623
1624         while (loops-- && epos >= PCI_CFG_SPACE_SIZE) {
1625                 u32 header;
1626                 u16 ecap;
1627                 int i, len = 0;
1628                 bool hidden = false;
1629
1630                 ret = pci_read_config_dword(pdev, epos, &header);
1631                 if (ret)
1632                         return ret;
1633
1634                 ecap = PCI_EXT_CAP_ID(header);
1635
1636                 if (ecap <= PCI_EXT_CAP_ID_MAX) {
1637                         len = pci_ext_cap_length[ecap];
1638                         if (len == 0xFF) {
1639                                 len = vfio_ext_cap_len(vdev, ecap, epos);
1640                                 if (len < 0)
1641                                         return len;
1642                         }
1643                 }
1644
1645                 if (!len) {
1646                         pci_dbg(pdev, "%s: hiding ecap %#x@%#x\n",
1647                                 __func__, ecap, epos);
1648
1649                         /* If not the first in the chain, we can skip over it */
1650                         if (prev) {
1651                                 u32 val = epos = PCI_EXT_CAP_NEXT(header);
1652                                 *prev &= cpu_to_le32(~(0xffcU << 20));
1653                                 *prev |= cpu_to_le32(val << 20);
1654                                 continue;
1655                         }
1656
1657                         /*
1658                          * Otherwise, fill in a placeholder, the direct
1659                          * readfn will virtualize this automatically
1660                          */
1661                         len = PCI_CAP_SIZEOF;
1662                         hidden = true;
1663                 }
1664
1665                 for (i = 0; i < len; i++) {
1666                         if (likely(map[epos + i] == PCI_CAP_ID_INVALID))
1667                                 continue;
1668
1669                         pci_warn(pdev, "%s: PCI config conflict @%#x, was ecap %#x now ecap %#x\n",
1670                                  __func__, epos + i, map[epos + i], ecap);
1671                 }
1672
1673                 /*
1674                  * Even though ecap is 2 bytes, we're currently a long way
1675                  * from exceeding 1 byte capabilities.  If we ever make it
1676                  * up to 0xFE we'll need to up this to a two-byte, byte map.
1677                  */
1678                 BUILD_BUG_ON(PCI_EXT_CAP_ID_MAX >= PCI_CAP_ID_INVALID_VIRT);
1679
1680                 memset(map + epos, ecap, len);
1681                 ret = vfio_fill_vconfig_bytes(vdev, epos, len);
1682                 if (ret)
1683                         return ret;
1684
1685                 /*
1686                  * If we're just using this capability to anchor the list,
1687                  * hide the real ID.  Only count real ecaps.  XXX PCI spec
1688                  * indicates to use cap id = 0, version = 0, next = 0 if
1689                  * ecaps are absent, hope users check all the way to next.
1690                  */
1691                 if (hidden)
1692                         *(__le32 *)&vdev->vconfig[epos] &=
1693                                 cpu_to_le32((0xffcU << 20));
1694                 else
1695                         ecaps++;
1696
1697                 prev = (__le32 *)&vdev->vconfig[epos];
1698                 epos = PCI_EXT_CAP_NEXT(header);
1699         }
1700
1701         if (!ecaps)
1702                 *(u32 *)&vdev->vconfig[PCI_CFG_SPACE_SIZE] = 0;
1703
1704         return 0;
1705 }
1706
1707 /*
1708  * Nag about hardware bugs, hopefully to have vendors fix them, but at least
1709  * to collect a list of dependencies for the VF INTx pin quirk below.
1710  */
1711 static const struct pci_device_id known_bogus_vf_intx_pin[] = {
1712         { PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_INTEL, 0x270c) },
1713         {}
1714 };
1715
1716 /*
1717  * For each device we allocate a pci_config_map that indicates the
1718  * capability occupying each dword and thus the struct perm_bits we
1719  * use for read and write.  We also allocate a virtualized config
1720  * space which tracks reads and writes to bits that we emulate for
1721  * the user.  Initial values filled from device.
1722  *
1723  * Using shared struct perm_bits between all vfio-pci devices saves
1724  * us from allocating cfg_size buffers for virt and write for every
1725  * device.  We could remove vconfig and allocate individual buffers
1726  * for each area requiring emulated bits, but the array of pointers
1727  * would be comparable in size (at least for standard config space).
1728  */
1729 int vfio_config_init(struct vfio_pci_core_device *vdev)
1730 {
1731         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1732         u8 *map, *vconfig;
1733         int ret;
1734
1735         /*
1736          * Config space, caps and ecaps are all dword aligned, so we could
1737          * use one byte per dword to record the type.  However, there are
1738          * no requirements on the length of a capability, so the gap between
1739          * capabilities needs byte granularity.
1740          */
1741         map = kmalloc(pdev->cfg_size, GFP_KERNEL_ACCOUNT);
1742         if (!map)
1743                 return -ENOMEM;
1744
1745         vconfig = kmalloc(pdev->cfg_size, GFP_KERNEL_ACCOUNT);
1746         if (!vconfig) {
1747                 kfree(map);
1748                 return -ENOMEM;
1749         }
1750
1751         vdev->pci_config_map = map;
1752         vdev->vconfig = vconfig;
1753
1754         memset(map, PCI_CAP_ID_BASIC, PCI_STD_HEADER_SIZEOF);
1755         memset(map + PCI_STD_HEADER_SIZEOF, PCI_CAP_ID_INVALID,
1756                pdev->cfg_size - PCI_STD_HEADER_SIZEOF);
1757
1758         ret = vfio_fill_vconfig_bytes(vdev, 0, PCI_STD_HEADER_SIZEOF);
1759         if (ret)
1760                 goto out;
1761
1762         vdev->bardirty = true;
1763
1764         /*
1765          * XXX can we just pci_load_saved_state/pci_restore_state?
1766          * may need to rebuild vconfig after that
1767          */
1768
1769         /* For restore after reset */
1770         vdev->rbar[0] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_0]);
1771         vdev->rbar[1] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_1]);
1772         vdev->rbar[2] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_2]);
1773         vdev->rbar[3] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_3]);
1774         vdev->rbar[4] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_4]);
1775         vdev->rbar[5] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_5]);
1776         vdev->rbar[6] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_ROM_ADDRESS]);
1777
1778         if (pdev->is_virtfn) {
1779                 *(__le16 *)&vconfig[PCI_VENDOR_ID] = cpu_to_le16(pdev->vendor);
1780                 *(__le16 *)&vconfig[PCI_DEVICE_ID] = cpu_to_le16(pdev->device);
1781
1782                 /*
1783                  * Per SR-IOV spec rev 1.1, 3.4.1.18 the interrupt pin register
1784                  * does not apply to VFs and VFs must implement this register
1785                  * as read-only with value zero.  Userspace is not readily able
1786                  * to identify whether a device is a VF and thus that the pin
1787                  * definition on the device is bogus should it violate this
1788                  * requirement.  We already virtualize the pin register for
1789                  * other purposes, so we simply need to replace the bogus value
1790                  * and consider VFs when we determine INTx IRQ count.
1791                  */
1792                 if (vconfig[PCI_INTERRUPT_PIN] &&
1793                     !pci_match_id(known_bogus_vf_intx_pin, pdev))
1794                         pci_warn(pdev,
1795                                  "Hardware bug: VF reports bogus INTx pin %d\n",
1796                                  vconfig[PCI_INTERRUPT_PIN]);
1797
1798                 vconfig[PCI_INTERRUPT_PIN] = 0; /* Gratuitous for good VFs */
1799         }
1800         if (pdev->no_command_memory) {
1801                 /*
1802                  * VFs and devices that set pdev->no_command_memory do not
1803                  * implement the memory enable bit of the COMMAND register
1804                  * therefore we'll not have it set in our initial copy of
1805                  * config space after pci_enable_device().  For consistency
1806                  * with PFs, set the virtual enable bit here.
1807                  */
1808                 *(__le16 *)&vconfig[PCI_COMMAND] |=
1809                                         cpu_to_le16(PCI_COMMAND_MEMORY);
1810         }
1811
1812         if (!IS_ENABLED(CONFIG_VFIO_PCI_INTX) || vdev->nointx)
1813                 vconfig[PCI_INTERRUPT_PIN] = 0;
1814
1815         ret = vfio_cap_init(vdev);
1816         if (ret)
1817                 goto out;
1818
1819         ret = vfio_ecap_init(vdev);
1820         if (ret)
1821                 goto out;
1822
1823         return 0;
1824
1825 out:
1826         kfree(map);
1827         vdev->pci_config_map = NULL;
1828         kfree(vconfig);
1829         vdev->vconfig = NULL;
1830         return pcibios_err_to_errno(ret);
1831 }
1832
1833 void vfio_config_free(struct vfio_pci_core_device *vdev)
1834 {
1835         kfree(vdev->vconfig);
1836         vdev->vconfig = NULL;
1837         kfree(vdev->pci_config_map);
1838         vdev->pci_config_map = NULL;
1839         if (vdev->msi_perm) {
1840                 free_perm_bits(vdev->msi_perm);
1841                 kfree(vdev->msi_perm);
1842                 vdev->msi_perm = NULL;
1843         }
1844 }
1845
1846 /*
1847  * Find the remaining number of bytes in a dword that match the given
1848  * position.  Stop at either the end of the capability or the dword boundary.
1849  */
1850 static size_t vfio_pci_cap_remaining_dword(struct vfio_pci_core_device *vdev,
1851                                            loff_t pos)
1852 {
1853         u8 cap = vdev->pci_config_map[pos];
1854         size_t i;
1855
1856         for (i = 1; (pos + i) % 4 && vdev->pci_config_map[pos + i] == cap; i++)
1857                 /* nop */;
1858
1859         return i;
1860 }
1861
1862 static ssize_t vfio_config_do_rw(struct vfio_pci_core_device *vdev, char __user *buf,
1863                                  size_t count, loff_t *ppos, bool iswrite)
1864 {
1865         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1866         struct perm_bits *perm;
1867         __le32 val = 0;
1868         int cap_start = 0, offset;
1869         u8 cap_id;
1870         ssize_t ret;
1871
1872         if (*ppos < 0 || *ppos >= pdev->cfg_size ||
1873             *ppos + count > pdev->cfg_size)
1874                 return -EFAULT;
1875
1876         /*
1877          * Chop accesses into aligned chunks containing no more than a
1878          * single capability.  Caller increments to the next chunk.
1879          */
1880         count = min(count, vfio_pci_cap_remaining_dword(vdev, *ppos));
1881         if (count >= 4 && !(*ppos % 4))
1882                 count = 4;
1883         else if (count >= 2 && !(*ppos % 2))
1884                 count = 2;
1885         else
1886                 count = 1;
1887
1888         ret = count;
1889
1890         cap_id = vdev->pci_config_map[*ppos];
1891
1892         if (cap_id == PCI_CAP_ID_INVALID) {
1893                 perm = &unassigned_perms;
1894                 cap_start = *ppos;
1895         } else if (cap_id == PCI_CAP_ID_INVALID_VIRT) {
1896                 perm = &virt_perms;
1897                 cap_start = *ppos;
1898         } else {
1899                 if (*ppos >= PCI_CFG_SPACE_SIZE) {
1900                         WARN_ON(cap_id > PCI_EXT_CAP_ID_MAX);
1901
1902                         perm = &ecap_perms[cap_id];
1903                         cap_start = vfio_find_cap_start(vdev, *ppos);
1904                 } else {
1905                         WARN_ON(cap_id > PCI_CAP_ID_MAX);
1906
1907                         perm = &cap_perms[cap_id];
1908
1909                         if (cap_id == PCI_CAP_ID_MSI)
1910                                 perm = vdev->msi_perm;
1911
1912                         if (cap_id > PCI_CAP_ID_BASIC)
1913                                 cap_start = vfio_find_cap_start(vdev, *ppos);
1914                 }
1915         }
1916
1917         WARN_ON(!cap_start && cap_id != PCI_CAP_ID_BASIC);
1918         WARN_ON(cap_start > *ppos);
1919
1920         offset = *ppos - cap_start;
1921
1922         if (iswrite) {
1923                 if (!perm->writefn)
1924                         return ret;
1925
1926                 if (copy_from_user(&val, buf, count))
1927                         return -EFAULT;
1928
1929                 ret = perm->writefn(vdev, *ppos, count, perm, offset, val);
1930         } else {
1931                 if (perm->readfn) {
1932                         ret = perm->readfn(vdev, *ppos, count,
1933                                            perm, offset, &val);
1934                         if (ret < 0)
1935                                 return ret;
1936                 }
1937
1938                 if (copy_to_user(buf, &val, count))
1939                         return -EFAULT;
1940         }
1941
1942         return ret;
1943 }
1944
1945 ssize_t vfio_pci_config_rw(struct vfio_pci_core_device *vdev, char __user *buf,
1946                            size_t count, loff_t *ppos, bool iswrite)
1947 {
1948         size_t done = 0;
1949         int ret = 0;
1950         loff_t pos = *ppos;
1951
1952         pos &= VFIO_PCI_OFFSET_MASK;
1953
1954         while (count) {
1955                 ret = vfio_config_do_rw(vdev, buf, count, &pos, iswrite);
1956                 if (ret < 0)
1957                         return ret;
1958
1959                 count -= ret;
1960                 done += ret;
1961                 buf += ret;
1962                 pos += ret;
1963         }
1964
1965         *ppos += done;
1966
1967         return done;
1968 }