drivers/vfio/vfio_iommu_type1.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * VFIO: IOMMU DMA mapping support for Type1 IOMMU
   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  * We arbitrarily define a Type1 IOMMU as one matching the below code.
  13  * It could be called the x86 IOMMU as it's designed for AMD-Vi & Intel
  14  * VT-d, but that makes it harder to re-use as theoretically anyone
  15  * implementing a similar IOMMU could make use of this.  We expect the
  16  * IOMMU to support the IOMMU API and have few to no restrictions around
  17  * the IOVA range that can be mapped.  The Type1 IOMMU is currently
  18  * optimized for relatively static mappings of a userspace process with
  19  * userspace pages pinned into memory.  We also assume devices and IOMMU
  20  * domains are PCI based as the IOMMU API is still centered around a
  21  * device/bus interface rather than a group interface.
  22  */
  23
  24 #include <linux/compat.h>
  25 #include <linux/device.h>
  26 #include <linux/fs.h>
  27 #include <linux/highmem.h>
  28 #include <linux/iommu.h>
  29 #include <linux/module.h>
  30 #include <linux/mm.h>
  31 #include <linux/kthread.h>
  32 #include <linux/rbtree.h>
  33 #include <linux/sched/signal.h>
  34 #include <linux/sched/mm.h>
  35 #include <linux/slab.h>
  36 #include <linux/uaccess.h>
  37 #include <linux/vfio.h>
  38 #include <linux/workqueue.h>
  39 #include <linux/notifier.h>
  40 #include <linux/dma-iommu.h>
  41 #include <linux/irqdomain.h>
  42 #include "vfio.h"
  43
  44 #define DRIVER_VERSION  "0.2"
  45 #define DRIVER_AUTHOR   "Alex Williamson <alex.williamson@redhat.com>"
  46 #define DRIVER_DESC     "Type1 IOMMU driver for VFIO"
  47
  48 static bool allow_unsafe_interrupts;
  49 module_param_named(allow_unsafe_interrupts,
  50                    allow_unsafe_interrupts, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  51 MODULE_PARM_DESC(allow_unsafe_interrupts,
  52                  "Enable VFIO IOMMU support for on platforms without interrupt remapping support.");
  53
  54 static bool disable_hugepages;
  55 module_param_named(disable_hugepages,
  56                    disable_hugepages, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
  57 MODULE_PARM_DESC(disable_hugepages,
  58                  "Disable VFIO IOMMU support for IOMMU hugepages.");
  59
  60 static unsigned int dma_entry_limit __read_mostly = U16_MAX;
  61 module_param_named(dma_entry_limit, dma_entry_limit, uint, 0644);
  62 MODULE_PARM_DESC(dma_entry_limit,
  63                  "Maximum number of user DMA mappings per container (65535).");
  64
  65 struct vfio_iommu {
  66         struct list_head        domain_list;
  67         struct list_head        iova_list;
  68         struct mutex            lock;
  69         struct rb_root          dma_list;
  70         struct blocking_notifier_head notifier;
  71         unsigned int            dma_avail;
  72         unsigned int            vaddr_invalid_count;
  73         uint64_t                pgsize_bitmap;
  74         uint64_t                num_non_pinned_groups;
  75         wait_queue_head_t       vaddr_wait;
  76         bool                    v2;
  77         bool                    nesting;
  78         bool                    dirty_page_tracking;
  79         bool                    container_open;
  80         struct list_head        emulated_iommu_groups;
  81 };
  82
  83 struct vfio_domain {
  84         struct iommu_domain     *domain;
  85         struct list_head        next;
  86         struct list_head        group_list;
  87         bool                    fgsp : 1;       /* Fine-grained super pages */
  88         bool                    enforce_cache_coherency : 1;
  89 };
  90
  91 struct vfio_dma {
  92         struct rb_node          node;
  93         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
  94         unsigned long           vaddr;          /* Process virtual addr */
  95         size_t                  size;           /* Map size (bytes) */
  96         int                     prot;           /* IOMMU_READ/WRITE */
  97         bool                    iommu_mapped;
  98         bool                    lock_cap;       /* capable(CAP_IPC_LOCK) */
  99         bool                    vaddr_invalid;
 100         struct task_struct      *task;
 101         struct rb_root          pfn_list;       /* Ex-user pinned pfn list */
 102         unsigned long           *bitmap;
 103 };
 104
 105 struct vfio_batch {
 106         struct page             **pages;        /* for pin_user_pages_remote */
 107         struct page             *fallback_page; /* if pages alloc fails */
 108         int                     capacity;       /* length of pages array */
 109         int                     size;           /* of batch currently */
 110         int                     offset;         /* of next entry in pages */
 111 };
 112
 113 struct vfio_iommu_group {
 114         struct iommu_group      *iommu_group;
 115         struct list_head        next;
 116         bool                    pinned_page_dirty_scope;
 117 };
 118
 119 struct vfio_iova {
 120         struct list_head        list;
 121         dma_addr_t              start;
 122         dma_addr_t              end;
 123 };
 124
 125 /*
 126  * Guest RAM pinning working set or DMA target
 127  */
 128 struct vfio_pfn {
 129         struct rb_node          node;
 130         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
 131         unsigned long           pfn;            /* Host pfn */
 132         unsigned int            ref_count;
 133 };
 134
 135 struct vfio_regions {
 136         struct list_head list;
 137         dma_addr_t iova;
 138         phys_addr_t phys;
 139         size_t len;
 140 };
 141
 142 #define DIRTY_BITMAP_BYTES(n)   (ALIGN(n, BITS_PER_TYPE(u64)) / BITS_PER_BYTE)
 143
 144 /*
 145  * Input argument of number of bits to bitmap_set() is unsigned integer, which
 146  * further casts to signed integer for unaligned multi-bit operation,
 147  * __bitmap_set().
 148  * Then maximum bitmap size supported is 2^31 bits divided by 2^3 bits/byte,
 149  * that is 2^28 (256 MB) which maps to 2^31 * 2^12 = 2^43 (8TB) on 4K page
 150  * system.
 151  */
 152 #define DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX   ((u64)INT_MAX)
 153 #define DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX    DIRTY_BITMAP_BYTES(DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX)
 154
 155 #define WAITED 1
 156
 157 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot);
 158
 159 static struct vfio_iommu_group*
 160 vfio_iommu_find_iommu_group(struct vfio_iommu *iommu,
 161                             struct iommu_group *iommu_group);
 162
 163 /*
 164  * This code handles mapping and unmapping of user data buffers
 165  * into DMA'ble space using the IOMMU
 166  */
 167
 168 static struct vfio_dma *vfio_find_dma(struct vfio_iommu *iommu,
 169                                       dma_addr_t start, size_t size)
 170 {
 171         struct rb_node *node = iommu->dma_list.rb_node;
 172
 173         while (node) {
 174                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(node, struct vfio_dma, node);
 175
 176                 if (start + size <= dma->iova)
 177                         node = node->rb_left;
 178                 else if (start >= dma->iova + dma->size)
 179                         node = node->rb_right;
 180                 else
 181                         return dma;
 182         }
 183
 184         return NULL;
 185 }
 186
 187 static struct rb_node *vfio_find_dma_first_node(struct vfio_iommu *iommu,
 188                                                 dma_addr_t start, u64 size)
 189 {
 190         struct rb_node *res = NULL;
 191         struct rb_node *node = iommu->dma_list.rb_node;
 192         struct vfio_dma *dma_res = NULL;
 193
 194         while (node) {
 195                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(node, struct vfio_dma, node);
 196
 197                 if (start < dma->iova + dma->size) {
 198                         res = node;
 199                         dma_res = dma;
 200                         if (start >= dma->iova)
 201                                 break;
 202                         node = node->rb_left;
 203                 } else {
 204                         node = node->rb_right;
 205                 }
 206         }
 207         if (res && size && dma_res->iova >= start + size)
 208                 res = NULL;
 209         return res;
 210 }
 211
 212 static void vfio_link_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *new)
 213 {
 214         struct rb_node **link = &iommu->dma_list.rb_node, *parent = NULL;
 215         struct vfio_dma *dma;
 216
 217         while (*link) {
 218                 parent = *link;
 219                 dma = rb_entry(parent, struct vfio_dma, node);
 220
 221                 if (new->iova + new->size <= dma->iova)
 222                         link = &(*link)->rb_left;
 223                 else
 224                         link = &(*link)->rb_right;
 225         }
 226
 227         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 228         rb_insert_color(&new->node, &iommu->dma_list);
 229 }
 230
 231 static void vfio_unlink_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *old)
 232 {
 233         rb_erase(&old->node, &iommu->dma_list);
 234 }
 235
 236
 237 static int vfio_dma_bitmap_alloc(struct vfio_dma *dma, size_t pgsize)
 238 {
 239         uint64_t npages = dma->size / pgsize;
 240
 241         if (npages > DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX)
 242                 return -EINVAL;
 243
 244         /*
 245          * Allocate extra 64 bits that are used to calculate shift required for
 246          * bitmap_shift_left() to manipulate and club unaligned number of pages
 247          * in adjacent vfio_dma ranges.
 248          */
 249         dma->bitmap = kvzalloc(DIRTY_BITMAP_BYTES(npages) + sizeof(u64),
 250                                GFP_KERNEL);
 251         if (!dma->bitmap)
 252                 return -ENOMEM;
 253
 254         return 0;
 255 }
 256
 257 static void vfio_dma_bitmap_free(struct vfio_dma *dma)
 258 {
 259         kvfree(dma->bitmap);
 260         dma->bitmap = NULL;
 261 }
 262
 263 static void vfio_dma_populate_bitmap(struct vfio_dma *dma, size_t pgsize)
 264 {
 265         struct rb_node *p;
 266         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
 267
 268         for (p = rb_first(&dma->pfn_list); p; p = rb_next(p)) {
 269                 struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn, node);
 270
 271                 bitmap_set(dma->bitmap, (vpfn->iova - dma->iova) >> pgshift, 1);
 272         }
 273 }
 274
 275 static void vfio_iommu_populate_bitmap_full(struct vfio_iommu *iommu)
 276 {
 277         struct rb_node *n;
 278         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
 279
 280         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
 281                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
 282
 283                 bitmap_set(dma->bitmap, 0, dma->size >> pgshift);
 284         }
 285 }
 286
 287 static int vfio_dma_bitmap_alloc_all(struct vfio_iommu *iommu, size_t pgsize)
 288 {
 289         struct rb_node *n;
 290
 291         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
 292                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
 293                 int ret;
 294
 295                 ret = vfio_dma_bitmap_alloc(dma, pgsize);
 296                 if (ret) {
 297                         struct rb_node *p;
 298
 299                         for (p = rb_prev(n); p; p = rb_prev(p)) {
 300                                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n,
 301                                                         struct vfio_dma, node);
 302
 303                                 vfio_dma_bitmap_free(dma);
 304                         }
 305                         return ret;
 306                 }
 307                 vfio_dma_populate_bitmap(dma, pgsize);
 308         }
 309         return 0;
 310 }
 311
 312 static void vfio_dma_bitmap_free_all(struct vfio_iommu *iommu)
 313 {
 314         struct rb_node *n;
 315
 316         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
 317                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
 318
 319                 vfio_dma_bitmap_free(dma);
 320         }
 321 }
 322
 323 /*
 324  * Helper Functions for host iova-pfn list
 325  */
 326 static struct vfio_pfn *vfio_find_vpfn(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova)
 327 {
 328         struct vfio_pfn *vpfn;
 329         struct rb_node *node = dma->pfn_list.rb_node;
 330
 331         while (node) {
 332                 vpfn = rb_entry(node, struct vfio_pfn, node);
 333
 334                 if (iova < vpfn->iova)
 335                         node = node->rb_left;
 336                 else if (iova > vpfn->iova)
 337                         node = node->rb_right;
 338                 else
 339                         return vpfn;
 340         }
 341         return NULL;
 342 }
 343
 344 static void vfio_link_pfn(struct vfio_dma *dma,
 345                           struct vfio_pfn *new)
 346 {
 347         struct rb_node **link, *parent = NULL;
 348         struct vfio_pfn *vpfn;
 349
 350         link = &dma->pfn_list.rb_node;
 351         while (*link) {
 352                 parent = *link;
 353                 vpfn = rb_entry(parent, struct vfio_pfn, node);
 354
 355                 if (new->iova < vpfn->iova)
 356                         link = &(*link)->rb_left;
 357                 else
 358                         link = &(*link)->rb_right;
 359         }
 360
 361         rb_link_node(&new->node, parent, link);
 362         rb_insert_color(&new->node, &dma->pfn_list);
 363 }
 364
 365 static void vfio_unlink_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *old)
 366 {
 367         rb_erase(&old->node, &dma->pfn_list);
 368 }
 369
 370 static int vfio_add_to_pfn_list(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 371                                 unsigned long pfn)
 372 {
 373         struct vfio_pfn *vpfn;
 374
 375         vpfn = kzalloc(sizeof(*vpfn), GFP_KERNEL);
 376         if (!vpfn)
 377                 return -ENOMEM;
 378
 379         vpfn->iova = iova;
 380         vpfn->pfn = pfn;
 381         vpfn->ref_count = 1;
 382         vfio_link_pfn(dma, vpfn);
 383         return 0;
 384 }
 385
 386 static void vfio_remove_from_pfn_list(struct vfio_dma *dma,
 387                                       struct vfio_pfn *vpfn)
 388 {
 389         vfio_unlink_pfn(dma, vpfn);
 390         kfree(vpfn);
 391 }
 392
 393 static struct vfio_pfn *vfio_iova_get_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma,
 394                                                unsigned long iova)
 395 {
 396         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 397
 398         if (vpfn)
 399                 vpfn->ref_count++;
 400         return vpfn;
 401 }
 402
 403 static int vfio_iova_put_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *vpfn)
 404 {
 405         int ret = 0;
 406
 407         vpfn->ref_count--;
 408         if (!vpfn->ref_count) {
 409                 ret = put_pfn(vpfn->pfn, dma->prot);
 410                 vfio_remove_from_pfn_list(dma, vpfn);
 411         }
 412         return ret;
 413 }
 414
 415 static int vfio_lock_acct(struct vfio_dma *dma, long npage, bool async)
 416 {
 417         struct mm_struct *mm;
 418         int ret;
 419
 420         if (!npage)
 421                 return 0;
 422
 423         mm = async ? get_task_mm(dma->task) : dma->task->mm;
 424         if (!mm)
 425                 return -ESRCH; /* process exited */
 426
 427         ret = mmap_write_lock_killable(mm);
 428         if (!ret) {
 429                 ret = __account_locked_vm(mm, abs(npage), npage > 0, dma->task,
 430                                           dma->lock_cap);
 431                 mmap_write_unlock(mm);
 432         }
 433
 434         if (async)
 435                 mmput(mm);
 436
 437         return ret;
 438 }
 439
 440 /*
 441  * Some mappings aren't backed by a struct page, for example an mmap'd
 442  * MMIO range for our own or another device.  These use a different
 443  * pfn conversion and shouldn't be tracked as locked pages.
 444  * For compound pages, any driver that sets the reserved bit in head
 445  * page needs to set the reserved bit in all subpages to be safe.
 446  */
 447 static bool is_invalid_reserved_pfn(unsigned long pfn)
 448 {
 449         if (pfn_valid(pfn))
 450                 return PageReserved(pfn_to_page(pfn));
 451
 452         return true;
 453 }
 454
 455 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot)
 456 {
 457         if (!is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
 458                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
 459
 460                 unpin_user_pages_dirty_lock(&page, 1, prot & IOMMU_WRITE);
 461                 return 1;
 462         }
 463         return 0;
 464 }
 465
 466 #define VFIO_BATCH_MAX_CAPACITY (PAGE_SIZE / sizeof(struct page *))
 467
 468 static void vfio_batch_init(struct vfio_batch *batch)
 469 {
 470         batch->size = 0;
 471         batch->offset = 0;
 472
 473         if (unlikely(disable_hugepages))
 474                 goto fallback;
 475
 476         batch->pages = (struct page **) __get_free_page(GFP_KERNEL);
 477         if (!batch->pages)
 478                 goto fallback;
 479
 480         batch->capacity = VFIO_BATCH_MAX_CAPACITY;
 481         return;
 482
 483 fallback:
 484         batch->pages = &batch->fallback_page;
 485         batch->capacity = 1;
 486 }
 487
 488 static void vfio_batch_unpin(struct vfio_batch *batch, struct vfio_dma *dma)
 489 {
 490         while (batch->size) {
 491                 unsigned long pfn = page_to_pfn(batch->pages[batch->offset]);
 492
 493                 put_pfn(pfn, dma->prot);
 494                 batch->offset++;
 495                 batch->size--;
 496         }
 497 }
 498
 499 static void vfio_batch_fini(struct vfio_batch *batch)
 500 {
 501         if (batch->capacity == VFIO_BATCH_MAX_CAPACITY)
 502                 free_page((unsigned long)batch->pages);
 503 }
 504
 505 static int follow_fault_pfn(struct vm_area_struct *vma, struct mm_struct *mm,
 506                             unsigned long vaddr, unsigned long *pfn,
 507                             bool write_fault)
 508 {
 509         pte_t *ptep;
 510         spinlock_t *ptl;
 511         int ret;
 512
 513         ret = follow_pte(vma->vm_mm, vaddr, &ptep, &ptl);
 514         if (ret) {
 515                 bool unlocked = false;
 516
 517                 ret = fixup_user_fault(mm, vaddr,
 518                                        FAULT_FLAG_REMOTE |
 519                                        (write_fault ?  FAULT_FLAG_WRITE : 0),
 520                                        &unlocked);
 521                 if (unlocked)
 522                         return -EAGAIN;
 523
 524                 if (ret)
 525                         return ret;
 526
 527                 ret = follow_pte(vma->vm_mm, vaddr, &ptep, &ptl);
 528                 if (ret)
 529                         return ret;
 530         }
 531
 532         if (write_fault && !pte_write(*ptep))
 533                 ret = -EFAULT;
 534         else
 535                 *pfn = pte_pfn(*ptep);
 536
 537         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 538         return ret;
 539 }
 540
 541 /*
 542  * Returns the positive number of pfns successfully obtained or a negative
 543  * error code.
 544  */
 545 static int vaddr_get_pfns(struct mm_struct *mm, unsigned long vaddr,
 546                           long npages, int prot, unsigned long *pfn,
 547                           struct page **pages)
 548 {
 549         struct vm_area_struct *vma;
 550         unsigned int flags = 0;
 551         int ret;
 552
 553         if (prot & IOMMU_WRITE)
 554                 flags |= FOLL_WRITE;
 555
 556         mmap_read_lock(mm);
 557         ret = pin_user_pages_remote(mm, vaddr, npages, flags | FOLL_LONGTERM,
 558                                     pages, NULL, NULL);
 559         if (ret > 0) {
 560                 int i;
 561
 562                 /*
 563                  * The zero page is always resident, we don't need to pin it
 564                  * and it falls into our invalid/reserved test so we don't
 565                  * unpin in put_pfn().  Unpin all zero pages in the batch here.
 566                  */
 567                 for (i = 0 ; i < ret; i++) {
 568                         if (unlikely(is_zero_pfn(page_to_pfn(pages[i]))))
 569                                 unpin_user_page(pages[i]);
 570                 }
 571
 572                 *pfn = page_to_pfn(pages[0]);
 573                 goto done;
 574         }
 575
 576         vaddr = untagged_addr(vaddr);
 577
 578 retry:
 579         vma = vma_lookup(mm, vaddr);
 580
 581         if (vma && vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
 582                 ret = follow_fault_pfn(vma, mm, vaddr, pfn, prot & IOMMU_WRITE);
 583                 if (ret == -EAGAIN)
 584                         goto retry;
 585
 586                 if (!ret) {
 587                         if (is_invalid_reserved_pfn(*pfn))
 588                                 ret = 1;
 589                         else
 590                                 ret = -EFAULT;
 591                 }
 592         }
 593 done:
 594         mmap_read_unlock(mm);
 595         return ret;
 596 }
 597
 598 static int vfio_wait(struct vfio_iommu *iommu)
 599 {
 600         DEFINE_WAIT(wait);
 601
 602         prepare_to_wait(&iommu->vaddr_wait, &wait, TASK_KILLABLE);
 603         mutex_unlock(&iommu->lock);
 604         schedule();
 605         mutex_lock(&iommu->lock);
 606         finish_wait(&iommu->vaddr_wait, &wait);
 607         if (kthread_should_stop() || !iommu->container_open ||
 608             fatal_signal_pending(current)) {
 609                 return -EFAULT;
 610         }
 611         return WAITED;
 612 }
 613
 614 /*
 615  * Find dma struct and wait for its vaddr to be valid.  iommu lock is dropped
 616  * if the task waits, but is re-locked on return.  Return result in *dma_p.
 617  * Return 0 on success with no waiting, WAITED on success if waited, and -errno
 618  * on error.
 619  */
 620 static int vfio_find_dma_valid(struct vfio_iommu *iommu, dma_addr_t start,
 621                                size_t size, struct vfio_dma **dma_p)
 622 {
 623         int ret = 0;
 624
 625         do {
 626                 *dma_p = vfio_find_dma(iommu, start, size);
 627                 if (!*dma_p)
 628                         return -EINVAL;
 629                 else if (!(*dma_p)->vaddr_invalid)
 630                         return ret;
 631                 else
 632                         ret = vfio_wait(iommu);
 633         } while (ret == WAITED);
 634
 635         return ret;
 636 }
 637
 638 /*
 639  * Wait for all vaddr in the dma_list to become valid.  iommu lock is dropped
 640  * if the task waits, but is re-locked on return.  Return 0 on success with no
 641  * waiting, WAITED on success if waited, and -errno on error.
 642  */
 643 static int vfio_wait_all_valid(struct vfio_iommu *iommu)
 644 {
 645         int ret = 0;
 646
 647         while (iommu->vaddr_invalid_count && ret >= 0)
 648                 ret = vfio_wait(iommu);
 649
 650         return ret;
 651 }
 652
 653 /*
 654  * Attempt to pin pages.  We really don't want to track all the pfns and
 655  * the iommu can only map chunks of consecutive pfns anyway, so get the
 656  * first page and all consecutive pages with the same locking.
 657  */
 658 static long vfio_pin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 659                                   long npage, unsigned long *pfn_base,
 660                                   unsigned long limit, struct vfio_batch *batch)
 661 {
 662         unsigned long pfn;
 663         struct mm_struct *mm = current->mm;
 664         long ret, pinned = 0, lock_acct = 0;
 665         bool rsvd;
 666         dma_addr_t iova = vaddr - dma->vaddr + dma->iova;
 667
 668         /* This code path is only user initiated */
 669         if (!mm)
 670                 return -ENODEV;
 671
 672         if (batch->size) {
 673                 /* Leftover pages in batch from an earlier call. */
 674                 *pfn_base = page_to_pfn(batch->pages[batch->offset]);
 675                 pfn = *pfn_base;
 676                 rsvd = is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base);
 677         } else {
 678                 *pfn_base = 0;
 679         }
 680
 681         while (npage) {
 682                 if (!batch->size) {
 683                         /* Empty batch, so refill it. */
 684                         long req_pages = min_t(long, npage, batch->capacity);
 685
 686                         ret = vaddr_get_pfns(mm, vaddr, req_pages, dma->prot,
 687                                              &pfn, batch->pages);
 688                         if (ret < 0)
 689                                 goto unpin_out;
 690
 691                         batch->size = ret;
 692                         batch->offset = 0;
 693
 694                         if (!*pfn_base) {
 695                                 *pfn_base = pfn;
 696                                 rsvd = is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base);
 697                         }
 698                 }
 699
 700                 /*
 701                  * pfn is preset for the first iteration of this inner loop and
 702                  * updated at the end to handle a VM_PFNMAP pfn.  In that case,
 703                  * batch->pages isn't valid (there's no struct page), so allow
 704                  * batch->pages to be touched only when there's more than one
 705                  * pfn to check, which guarantees the pfns are from a
 706                  * !VM_PFNMAP vma.
 707                  */
 708                 while (true) {
 709                         if (pfn != *pfn_base + pinned ||
 710                             rsvd != is_invalid_reserved_pfn(pfn))
 711                                 goto out;
 712
 713                         /*
 714                          * Reserved pages aren't counted against the user,
 715                          * externally pinned pages are already counted against
 716                          * the user.
 717                          */
 718                         if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
 719                                 if (!dma->lock_cap &&
 720                                     mm->locked_vm + lock_acct + 1 > limit) {
 721                                         pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n",
 722                                                 __func__, limit << PAGE_SHIFT);
 723                                         ret = -ENOMEM;
 724                                         goto unpin_out;
 725                                 }
 726                                 lock_acct++;
 727                         }
 728
 729                         pinned++;
 730                         npage--;
 731                         vaddr += PAGE_SIZE;
 732                         iova += PAGE_SIZE;
 733                         batch->offset++;
 734                         batch->size--;
 735
 736                         if (!batch->size)
 737                                 break;
 738
 739                         pfn = page_to_pfn(batch->pages[batch->offset]);
 740                 }
 741
 742                 if (unlikely(disable_hugepages))
 743                         break;
 744         }
 745
 746 out:
 747         ret = vfio_lock_acct(dma, lock_acct, false);
 748
 749 unpin_out:
 750         if (batch->size == 1 && !batch->offset) {
 751                 /* May be a VM_PFNMAP pfn, which the batch can't remember. */
 752                 put_pfn(pfn, dma->prot);
 753                 batch->size = 0;
 754         }
 755
 756         if (ret < 0) {
 757                 if (pinned && !rsvd) {
 758                         for (pfn = *pfn_base ; pinned ; pfn++, pinned--)
 759                                 put_pfn(pfn, dma->prot);
 760                 }
 761                 vfio_batch_unpin(batch, dma);
 762
 763                 return ret;
 764         }
 765
 766         return pinned;
 767 }
 768
 769 static long vfio_unpin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 770                                     unsigned long pfn, long npage,
 771                                     bool do_accounting)
 772 {
 773         long unlocked = 0, locked = 0;
 774         long i;
 775
 776         for (i = 0; i < npage; i++, iova += PAGE_SIZE) {
 777                 if (put_pfn(pfn++, dma->prot)) {
 778                         unlocked++;
 779                         if (vfio_find_vpfn(dma, iova))
 780                                 locked++;
 781                 }
 782         }
 783
 784         if (do_accounting)
 785                 vfio_lock_acct(dma, locked - unlocked, true);
 786
 787         return unlocked;
 788 }
 789
 790 static int vfio_pin_page_external(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
 791                                   unsigned long *pfn_base, bool do_accounting)
 792 {
 793         struct page *pages[1];
 794         struct mm_struct *mm;
 795         int ret;
 796
 797         mm = get_task_mm(dma->task);
 798         if (!mm)
 799                 return -ENODEV;
 800
 801         ret = vaddr_get_pfns(mm, vaddr, 1, dma->prot, pfn_base, pages);
 802         if (ret != 1)
 803                 goto out;
 804
 805         ret = 0;
 806
 807         if (do_accounting && !is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base)) {
 808                 ret = vfio_lock_acct(dma, 1, true);
 809                 if (ret) {
 810                         put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
 811                         if (ret == -ENOMEM)
 812                                 pr_warn("%s: Task %s (%d) RLIMIT_MEMLOCK "
 813                                         "(%ld) exceeded\n", __func__,
 814                                         dma->task->comm, task_pid_nr(dma->task),
 815                                         task_rlimit(dma->task, RLIMIT_MEMLOCK));
 816                 }
 817         }
 818
 819 out:
 820         mmput(mm);
 821         return ret;
 822 }
 823
 824 static int vfio_unpin_page_external(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
 825                                     bool do_accounting)
 826 {
 827         int unlocked;
 828         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
 829
 830         if (!vpfn)
 831                 return 0;
 832
 833         unlocked = vfio_iova_put_vfio_pfn(dma, vpfn);
 834
 835         if (do_accounting)
 836                 vfio_lock_acct(dma, -unlocked, true);
 837
 838         return unlocked;
 839 }
 840
 841 static int vfio_iommu_type1_pin_pages(void *iommu_data,
 842                                       struct iommu_group *iommu_group,
 843                                       unsigned long *user_pfn,
 844                                       int npage, int prot,
 845                                       unsigned long *phys_pfn)
 846 {
 847         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 848         struct vfio_iommu_group *group;
 849         int i, j, ret;
 850         unsigned long remote_vaddr;
 851         struct vfio_dma *dma;
 852         bool do_accounting;
 853         dma_addr_t iova;
 854
 855         if (!iommu || !user_pfn || !phys_pfn)
 856                 return -EINVAL;
 857
 858         /* Supported for v2 version only */
 859         if (!iommu->v2)
 860                 return -EACCES;
 861
 862         mutex_lock(&iommu->lock);
 863
 864         /*
 865          * Wait for all necessary vaddr's to be valid so they can be used in
 866          * the main loop without dropping the lock, to avoid racing vs unmap.
 867          */
 868 again:
 869         if (iommu->vaddr_invalid_count) {
 870                 for (i = 0; i < npage; i++) {
 871                         iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 872                         ret = vfio_find_dma_valid(iommu, iova, PAGE_SIZE, &dma);
 873                         if (ret < 0)
 874                                 goto pin_done;
 875                         if (ret == WAITED)
 876                                 goto again;
 877                 }
 878         }
 879
 880         /* Fail if notifier list is empty */
 881         if (!iommu->notifier.head) {
 882                 ret = -EINVAL;
 883                 goto pin_done;
 884         }
 885
 886         /*
 887          * If iommu capable domain exist in the container then all pages are
 888          * already pinned and accounted. Accounting should be done if there is no
 889          * iommu capable domain in the container.
 890          */
 891         do_accounting = list_empty(&iommu->domain_list);
 892
 893         for (i = 0; i < npage; i++) {
 894                 struct vfio_pfn *vpfn;
 895
 896                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 897                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 898                 if (!dma) {
 899                         ret = -EINVAL;
 900                         goto pin_unwind;
 901                 }
 902
 903                 if ((dma->prot & prot) != prot) {
 904                         ret = -EPERM;
 905                         goto pin_unwind;
 906                 }
 907
 908                 vpfn = vfio_iova_get_vfio_pfn(dma, iova);
 909                 if (vpfn) {
 910                         phys_pfn[i] = vpfn->pfn;
 911                         continue;
 912                 }
 913
 914                 remote_vaddr = dma->vaddr + (iova - dma->iova);
 915                 ret = vfio_pin_page_external(dma, remote_vaddr, &phys_pfn[i],
 916                                              do_accounting);
 917                 if (ret)
 918                         goto pin_unwind;
 919
 920                 ret = vfio_add_to_pfn_list(dma, iova, phys_pfn[i]);
 921                 if (ret) {
 922                         if (put_pfn(phys_pfn[i], dma->prot) && do_accounting)
 923                                 vfio_lock_acct(dma, -1, true);
 924                         goto pin_unwind;
 925                 }
 926
 927                 if (iommu->dirty_page_tracking) {
 928                         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
 929
 930                         /*
 931                          * Bitmap populated with the smallest supported page
 932                          * size
 933                          */
 934                         bitmap_set(dma->bitmap,
 935                                    (iova - dma->iova) >> pgshift, 1);
 936                 }
 937         }
 938         ret = i;
 939
 940         group = vfio_iommu_find_iommu_group(iommu, iommu_group);
 941         if (!group->pinned_page_dirty_scope) {
 942                 group->pinned_page_dirty_scope = true;
 943                 iommu->num_non_pinned_groups--;
 944         }
 945
 946         goto pin_done;
 947
 948 pin_unwind:
 949         phys_pfn[i] = 0;
 950         for (j = 0; j < i; j++) {
 951                 dma_addr_t iova;
 952
 953                 iova = user_pfn[j] << PAGE_SHIFT;
 954                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 955                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 956                 phys_pfn[j] = 0;
 957         }
 958 pin_done:
 959         mutex_unlock(&iommu->lock);
 960         return ret;
 961 }
 962
 963 static int vfio_iommu_type1_unpin_pages(void *iommu_data,
 964                                         unsigned long *user_pfn,
 965                                         int npage)
 966 {
 967         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
 968         bool do_accounting;
 969         int i;
 970
 971         if (!iommu || !user_pfn || npage <= 0)
 972                 return -EINVAL;
 973
 974         /* Supported for v2 version only */
 975         if (!iommu->v2)
 976                 return -EACCES;
 977
 978         mutex_lock(&iommu->lock);
 979
 980         do_accounting = list_empty(&iommu->domain_list);
 981         for (i = 0; i < npage; i++) {
 982                 struct vfio_dma *dma;
 983                 dma_addr_t iova;
 984
 985                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
 986                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
 987                 if (!dma)
 988                         break;
 989
 990                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
 991         }
 992
 993         mutex_unlock(&iommu->lock);
 994         return i > 0 ? i : -EINVAL;
 995 }
 996
 997 static long vfio_sync_unpin(struct vfio_dma *dma, struct vfio_domain *domain,
 998                             struct list_head *regions,
 999                             struct iommu_iotlb_gather *iotlb_gather)
1000 {
1001         long unlocked = 0;
1002         struct vfio_regions *entry, *next;
1003
1004         iommu_iotlb_sync(domain->domain, iotlb_gather);
1005
1006         list_for_each_entry_safe(entry, next, regions, list) {
1007                 unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma,
1008                                                     entry->iova,
1009                                                     entry->phys >> PAGE_SHIFT,
1010                                                     entry->len >> PAGE_SHIFT,
1011                                                     false);
1012                 list_del(&entry->list);
1013                 kfree(entry);
1014         }
1015
1016         cond_resched();
1017
1018         return unlocked;
1019 }
1020
1021 /*
1022  * Generally, VFIO needs to unpin remote pages after each IOTLB flush.
1023  * Therefore, when using IOTLB flush sync interface, VFIO need to keep track
1024  * of these regions (currently using a list).
1025  *
1026  * This value specifies maximum number of regions for each IOTLB flush sync.
1027  */
1028 #define VFIO_IOMMU_TLB_SYNC_MAX         512
1029
1030 static size_t unmap_unpin_fast(struct vfio_domain *domain,
1031                                struct vfio_dma *dma, dma_addr_t *iova,
1032                                size_t len, phys_addr_t phys, long *unlocked,
1033                                struct list_head *unmapped_list,
1034                                int *unmapped_cnt,
1035                                struct iommu_iotlb_gather *iotlb_gather)
1036 {
1037         size_t unmapped = 0;
1038         struct vfio_regions *entry = kzalloc(sizeof(*entry), GFP_KERNEL);
1039
1040         if (entry) {
1041                 unmapped = iommu_unmap_fast(domain->domain, *iova, len,
1042                                             iotlb_gather);
1043
1044                 if (!unmapped) {
1045                         kfree(entry);
1046                 } else {
1047                         entry->iova = *iova;
1048                         entry->phys = phys;
1049                         entry->len  = unmapped;
1050                         list_add_tail(&entry->list, unmapped_list);
1051
1052                         *iova += unmapped;
1053                         (*unmapped_cnt)++;
1054                 }
1055         }
1056
1057         /*
1058          * Sync if the number of fast-unmap regions hits the limit
1059          * or in case of errors.
1060          */
1061         if (*unmapped_cnt >= VFIO_IOMMU_TLB_SYNC_MAX || !unmapped) {
1062                 *unlocked += vfio_sync_unpin(dma, domain, unmapped_list,
1063                                              iotlb_gather);
1064                 *unmapped_cnt = 0;
1065         }
1066
1067         return unmapped;
1068 }
1069
1070 static size_t unmap_unpin_slow(struct vfio_domain *domain,
1071                                struct vfio_dma *dma, dma_addr_t *iova,
1072                                size_t len, phys_addr_t phys,
1073                                long *unlocked)
1074 {
1075         size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, *iova, len);
1076
1077         if (unmapped) {
1078                 *unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma, *iova,
1079                                                      phys >> PAGE_SHIFT,
1080                                                      unmapped >> PAGE_SHIFT,
1081                                                      false);
1082                 *iova += unmapped;
1083                 cond_resched();
1084         }
1085         return unmapped;
1086 }
1087
1088 static long vfio_unmap_unpin(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
1089                              bool do_accounting)
1090 {
1091         dma_addr_t iova = dma->iova, end = dma->iova + dma->size;
1092         struct vfio_domain *domain, *d;
1093         LIST_HEAD(unmapped_region_list);
1094         struct iommu_iotlb_gather iotlb_gather;
1095         int unmapped_region_cnt = 0;
1096         long unlocked = 0;
1097
1098         if (!dma->size)
1099                 return 0;
1100
1101         if (list_empty(&iommu->domain_list))
1102                 return 0;
1103
1104         /*
1105          * We use the IOMMU to track the physical addresses, otherwise we'd
1106          * need a much more complicated tracking system.  Unfortunately that
1107          * means we need to use one of the iommu domains to figure out the
1108          * pfns to unpin.  The rest need to be unmapped in advance so we have
1109          * no iommu translations remaining when the pages are unpinned.
1110          */
1111         domain = d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
1112                                       struct vfio_domain, next);
1113
1114         list_for_each_entry_continue(d, &iommu->domain_list, next) {
1115                 iommu_unmap(d->domain, dma->iova, dma->size);
1116                 cond_resched();
1117         }
1118
1119         iommu_iotlb_gather_init(&iotlb_gather);
1120         while (iova < end) {
1121                 size_t unmapped, len;
1122                 phys_addr_t phys, next;
1123
1124                 phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
1125                 if (WARN_ON(!phys)) {
1126                         iova += PAGE_SIZE;
1127                         continue;
1128                 }
1129
1130                 /*
1131                  * To optimize for fewer iommu_unmap() calls, each of which
1132                  * may require hardware cache flushing, try to find the
1133                  * largest contiguous physical memory chunk to unmap.
1134                  */
1135                 for (len = PAGE_SIZE;
1136                      !domain->fgsp && iova + len < end; len += PAGE_SIZE) {
1137                         next = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova + len);
1138                         if (next != phys + len)
1139                                 break;
1140                 }
1141
1142                 /*
1143                  * First, try to use fast unmap/unpin. In case of failure,
1144                  * switch to slow unmap/unpin path.
1145                  */
1146                 unmapped = unmap_unpin_fast(domain, dma, &iova, len, phys,
1147                                             &unlocked, &unmapped_region_list,
1148                                             &unmapped_region_cnt,
1149                                             &iotlb_gather);
1150                 if (!unmapped) {
1151                         unmapped = unmap_unpin_slow(domain, dma, &iova, len,
1152                                                     phys, &unlocked);
1153                         if (WARN_ON(!unmapped))
1154                                 break;
1155                 }
1156         }
1157
1158         dma->iommu_mapped = false;
1159
1160         if (unmapped_region_cnt) {
1161                 unlocked += vfio_sync_unpin(dma, domain, &unmapped_region_list,
1162                                             &iotlb_gather);
1163         }
1164
1165         if (do_accounting) {
1166                 vfio_lock_acct(dma, -unlocked, true);
1167                 return 0;
1168         }
1169         return unlocked;
1170 }
1171
1172 static void vfio_remove_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma)
1173 {
1174         WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list));
1175         vfio_unmap_unpin(iommu, dma, true);
1176         vfio_unlink_dma(iommu, dma);
1177         put_task_struct(dma->task);
1178         vfio_dma_bitmap_free(dma);
1179         if (dma->vaddr_invalid) {
1180                 iommu->vaddr_invalid_count--;
1181                 wake_up_all(&iommu->vaddr_wait);
1182         }
1183         kfree(dma);
1184         iommu->dma_avail++;
1185 }
1186
1187 static void vfio_update_pgsize_bitmap(struct vfio_iommu *iommu)
1188 {
1189         struct vfio_domain *domain;
1190
1191         iommu->pgsize_bitmap = ULONG_MAX;
1192
1193         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next)
1194                 iommu->pgsize_bitmap &= domain->domain->pgsize_bitmap;
1195
1196         /*
1197          * In case the IOMMU supports page sizes smaller than PAGE_SIZE
1198          * we pretend PAGE_SIZE is supported and hide sub-PAGE_SIZE sizes.
1199          * That way the user will be able to map/unmap buffers whose size/
1200          * start address is aligned with PAGE_SIZE. Pinning code uses that
1201          * granularity while iommu driver can use the sub-PAGE_SIZE size
1202          * to map the buffer.
1203          */
1204         if (iommu->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK) {
1205                 iommu->pgsize_bitmap &= PAGE_MASK;
1206                 iommu->pgsize_bitmap |= PAGE_SIZE;
1207         }
1208 }
1209
1210 static int update_user_bitmap(u64 __user *bitmap, struct vfio_iommu *iommu,
1211                               struct vfio_dma *dma, dma_addr_t base_iova,
1212                               size_t pgsize)
1213 {
1214         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
1215         unsigned long nbits = dma->size >> pgshift;
1216         unsigned long bit_offset = (dma->iova - base_iova) >> pgshift;
1217         unsigned long copy_offset = bit_offset / BITS_PER_LONG;
1218         unsigned long shift = bit_offset % BITS_PER_LONG;
1219         unsigned long leftover;
1220
1221         /*
1222          * mark all pages dirty if any IOMMU capable device is not able
1223          * to report dirty pages and all pages are pinned and mapped.
1224          */
1225         if (iommu->num_non_pinned_groups && dma->iommu_mapped)
1226                 bitmap_set(dma->bitmap, 0, nbits);
1227
1228         if (shift) {
1229                 bitmap_shift_left(dma->bitmap, dma->bitmap, shift,
1230                                   nbits + shift);
1231
1232                 if (copy_from_user(&leftover,
1233                                    (void __user *)(bitmap + copy_offset),
1234                                    sizeof(leftover)))
1235                         return -EFAULT;
1236
1237                 bitmap_or(dma->bitmap, dma->bitmap, &leftover, shift);
1238         }
1239
1240         if (copy_to_user((void __user *)(bitmap + copy_offset), dma->bitmap,
1241                          DIRTY_BITMAP_BYTES(nbits + shift)))
1242                 return -EFAULT;
1243
1244         return 0;
1245 }
1246
1247 static int vfio_iova_dirty_bitmap(u64 __user *bitmap, struct vfio_iommu *iommu,
1248                                   dma_addr_t iova, size_t size, size_t pgsize)
1249 {
1250         struct vfio_dma *dma;
1251         struct rb_node *n;
1252         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
1253         int ret;
1254
1255         /*
1256          * GET_BITMAP request must fully cover vfio_dma mappings.  Multiple
1257          * vfio_dma mappings may be clubbed by specifying large ranges, but
1258          * there must not be any previous mappings bisected by the range.
1259          * An error will be returned if these conditions are not met.
1260          */
1261         dma = vfio_find_dma(iommu, iova, 1);
1262         if (dma && dma->iova != iova)
1263                 return -EINVAL;
1264
1265         dma = vfio_find_dma(iommu, iova + size - 1, 0);
1266         if (dma && dma->iova + dma->size != iova + size)
1267                 return -EINVAL;
1268
1269         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
1270                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1271
1272                 if (dma->iova < iova)
1273                         continue;
1274
1275                 if (dma->iova > iova + size - 1)
1276                         break;
1277
1278                 ret = update_user_bitmap(bitmap, iommu, dma, iova, pgsize);
1279                 if (ret)
1280                         return ret;
1281
1282                 /*
1283                  * Re-populate bitmap to include all pinned pages which are
1284                  * considered as dirty but exclude pages which are unpinned and
1285                  * pages which are marked dirty by vfio_dma_rw()
1286                  */
1287                 bitmap_clear(dma->bitmap, 0, dma->size >> pgshift);
1288                 vfio_dma_populate_bitmap(dma, pgsize);
1289         }
1290         return 0;
1291 }
1292
1293 static int verify_bitmap_size(uint64_t npages, uint64_t bitmap_size)
1294 {
1295         if (!npages || !bitmap_size || (bitmap_size > DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX) ||
1296             (bitmap_size < DIRTY_BITMAP_BYTES(npages)))
1297                 return -EINVAL;
1298
1299         return 0;
1300 }
1301
1302 static int vfio_dma_do_unmap(struct vfio_iommu *iommu,
1303                              struct vfio_iommu_type1_dma_unmap *unmap,
1304                              struct vfio_bitmap *bitmap)
1305 {
1306         struct vfio_dma *dma, *dma_last = NULL;
1307         size_t unmapped = 0, pgsize;
1308         int ret = -EINVAL, retries = 0;
1309         unsigned long pgshift;
1310         dma_addr_t iova = unmap->iova;
1311         u64 size = unmap->size;
1312         bool unmap_all = unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_ALL;
1313         bool invalidate_vaddr = unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_VADDR;
1314         struct rb_node *n, *first_n;
1315
1316         mutex_lock(&iommu->lock);
1317
1318         pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
1319         pgsize = (size_t)1 << pgshift;
1320
1321         if (iova & (pgsize - 1))
1322                 goto unlock;
1323
1324         if (unmap_all) {
1325                 if (iova || size)
1326                         goto unlock;
1327                 size = U64_MAX;
1328         } else if (!size || size & (pgsize - 1) ||
1329                    iova + size - 1 < iova || size > SIZE_MAX) {
1330                 goto unlock;
1331         }
1332
1333         /* When dirty tracking is enabled, allow only min supported pgsize */
1334         if ((unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) &&
1335             (!iommu->dirty_page_tracking || (bitmap->pgsize != pgsize))) {
1336                 goto unlock;
1337         }
1338
1339         WARN_ON((pgsize - 1) & PAGE_MASK);
1340 again:
1341         /*
1342          * vfio-iommu-type1 (v1) - User mappings were coalesced together to
1343          * avoid tracking individual mappings.  This means that the granularity
1344          * of the original mapping was lost and the user was allowed to attempt
1345          * to unmap any range.  Depending on the contiguousness of physical
1346          * memory and page sizes supported by the IOMMU, arbitrary unmaps may
1347          * or may not have worked.  We only guaranteed unmap granularity
1348          * matching the original mapping; even though it was untracked here,
1349          * the original mappings are reflected in IOMMU mappings.  This
1350          * resulted in a couple unusual behaviors.  First, if a range is not
1351          * able to be unmapped, ex. a set of 4k pages that was mapped as a
1352          * 2M hugepage into the IOMMU, the unmap ioctl returns success but with
1353          * a zero sized unmap.  Also, if an unmap request overlaps the first
1354          * address of a hugepage, the IOMMU will unmap the entire hugepage.
1355          * This also returns success and the returned unmap size reflects the
1356          * actual size unmapped.
1357          *
1358          * We attempt to maintain compatibility with this "v1" interface, but
1359          * we take control out of the hands of the IOMMU.  Therefore, an unmap
1360          * request offset from the beginning of the original mapping will
1361          * return success with zero sized unmap.  And an unmap request covering
1362          * the first iova of mapping will unmap the entire range.
1363          *
1364          * The v2 version of this interface intends to be more deterministic.
1365          * Unmap requests must fully cover previous mappings.  Multiple
1366          * mappings may still be unmaped by specifying large ranges, but there
1367          * must not be any previous mappings bisected by the range.  An error
1368          * will be returned if these conditions are not met.  The v2 interface
1369          * will only return success and a size of zero if there were no
1370          * mappings within the range.
1371          */
1372         if (iommu->v2 && !unmap_all) {
1373                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, 1);
1374                 if (dma && dma->iova != iova)
1375                         goto unlock;
1376
1377                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova + size - 1, 0);
1378                 if (dma && dma->iova + dma->size != iova + size)
1379                         goto unlock;
1380         }
1381
1382         ret = 0;
1383         n = first_n = vfio_find_dma_first_node(iommu, iova, size);
1384
1385         while (n) {
1386                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1387                 if (dma->iova >= iova + size)
1388                         break;
1389
1390                 if (!iommu->v2 && iova > dma->iova)
1391                         break;
1392                 /*
1393                  * Task with same address space who mapped this iova range is
1394                  * allowed to unmap the iova range.
1395                  */
1396                 if (dma->task->mm != current->mm)
1397                         break;
1398
1399                 if (invalidate_vaddr) {
1400                         if (dma->vaddr_invalid) {
1401                                 struct rb_node *last_n = n;
1402
1403                                 for (n = first_n; n != last_n; n = rb_next(n)) {
1404                                         dma = rb_entry(n,
1405                                                        struct vfio_dma, node);
1406                                         dma->vaddr_invalid = false;
1407                                         iommu->vaddr_invalid_count--;
1408                                 }
1409                                 ret = -EINVAL;
1410                                 unmapped = 0;
1411                                 break;
1412                         }
1413                         dma->vaddr_invalid = true;
1414                         iommu->vaddr_invalid_count++;
1415                         unmapped += dma->size;
1416                         n = rb_next(n);
1417                         continue;
1418                 }
1419
1420                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)) {
1421                         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap nb_unmap;
1422
1423                         if (dma_last == dma) {
1424                                 BUG_ON(++retries > 10);
1425                         } else {
1426                                 dma_last = dma;
1427                                 retries = 0;
1428                         }
1429
1430                         nb_unmap.iova = dma->iova;
1431                         nb_unmap.size = dma->size;
1432
1433                         /*
1434                          * Notify anyone (mdev vendor drivers) to invalidate and
1435                          * unmap iovas within the range we're about to unmap.
1436                          * Vendor drivers MUST unpin pages in response to an
1437                          * invalidation.
1438                          */
1439                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1440                         blocking_notifier_call_chain(&iommu->notifier,
1441                                                     VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP,
1442                                                     &nb_unmap);
1443                         mutex_lock(&iommu->lock);
1444                         goto again;
1445                 }
1446
1447                 if (unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) {
1448                         ret = update_user_bitmap(bitmap->data, iommu, dma,
1449                                                  iova, pgsize);
1450                         if (ret)
1451                                 break;
1452                 }
1453
1454                 unmapped += dma->size;
1455                 n = rb_next(n);
1456                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
1457         }
1458
1459 unlock:
1460         mutex_unlock(&iommu->lock);
1461
1462         /* Report how much was unmapped */
1463         unmap->size = unmapped;
1464
1465         return ret;
1466 }
1467
1468 static int vfio_iommu_map(struct vfio_iommu *iommu, dma_addr_t iova,
1469                           unsigned long pfn, long npage, int prot)
1470 {
1471         struct vfio_domain *d;
1472         int ret;
1473
1474         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
1475                 ret = iommu_map(d->domain, iova, (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT,
1476                                 npage << PAGE_SHIFT, prot | IOMMU_CACHE);
1477                 if (ret)
1478                         goto unwind;
1479
1480                 cond_resched();
1481         }
1482
1483         return 0;
1484
1485 unwind:
1486         list_for_each_entry_continue_reverse(d, &iommu->domain_list, next) {
1487                 iommu_unmap(d->domain, iova, npage << PAGE_SHIFT);
1488                 cond_resched();
1489         }
1490
1491         return ret;
1492 }
1493
1494 static int vfio_pin_map_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
1495                             size_t map_size)
1496 {
1497         dma_addr_t iova = dma->iova;
1498         unsigned long vaddr = dma->vaddr;
1499         struct vfio_batch batch;
1500         size_t size = map_size;
1501         long npage;
1502         unsigned long pfn, limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
1503         int ret = 0;
1504
1505         vfio_batch_init(&batch);
1506
1507         while (size) {
1508                 /* Pin a contiguous chunk of memory */
1509                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr + dma->size,
1510                                               size >> PAGE_SHIFT, &pfn, limit,
1511                                               &batch);
1512                 if (npage <= 0) {
1513                         WARN_ON(!npage);
1514                         ret = (int)npage;
1515                         break;
1516                 }
1517
1518                 /* Map it! */
1519                 ret = vfio_iommu_map(iommu, iova + dma->size, pfn, npage,
1520                                      dma->prot);
1521                 if (ret) {
1522                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova + dma->size, pfn,
1523                                                 npage, true);
1524                         vfio_batch_unpin(&batch, dma);
1525                         break;
1526                 }
1527
1528                 size -= npage << PAGE_SHIFT;
1529                 dma->size += npage << PAGE_SHIFT;
1530         }
1531
1532         vfio_batch_fini(&batch);
1533         dma->iommu_mapped = true;
1534
1535         if (ret)
1536                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
1537
1538         return ret;
1539 }
1540
1541 /*
1542  * Check dma map request is within a valid iova range
1543  */
1544 static bool vfio_iommu_iova_dma_valid(struct vfio_iommu *iommu,
1545                                       dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1546 {
1547         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1548         struct vfio_iova *node;
1549
1550         list_for_each_entry(node, iova, list) {
1551                 if (start >= node->start && end <= node->end)
1552                         return true;
1553         }
1554
1555         /*
1556          * Check for list_empty() as well since a container with
1557          * a single mdev device will have an empty list.
1558          */
1559         return list_empty(iova);
1560 }
1561
1562 static int vfio_dma_do_map(struct vfio_iommu *iommu,
1563                            struct vfio_iommu_type1_dma_map *map)
1564 {
1565         bool set_vaddr = map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_VADDR;
1566         dma_addr_t iova = map->iova;
1567         unsigned long vaddr = map->vaddr;
1568         size_t size = map->size;
1569         int ret = 0, prot = 0;
1570         size_t pgsize;
1571         struct vfio_dma *dma;
1572
1573         /* Verify that none of our __u64 fields overflow */
1574         if (map->size != size || map->vaddr != vaddr || map->iova != iova)
1575                 return -EINVAL;
1576
1577         /* READ/WRITE from device perspective */
1578         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE)
1579                 prot |= IOMMU_WRITE;
1580         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ)
1581                 prot |= IOMMU_READ;
1582
1583         if ((prot && set_vaddr) || (!prot && !set_vaddr))
1584                 return -EINVAL;
1585
1586         mutex_lock(&iommu->lock);
1587
1588         pgsize = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
1589
1590         WARN_ON((pgsize - 1) & PAGE_MASK);
1591
1592         if (!size || (size | iova | vaddr) & (pgsize - 1)) {
1593                 ret = -EINVAL;
1594                 goto out_unlock;
1595         }
1596
1597         /* Don't allow IOVA or virtual address wrap */
1598         if (iova + size - 1 < iova || vaddr + size - 1 < vaddr) {
1599                 ret = -EINVAL;
1600                 goto out_unlock;
1601         }
1602
1603         dma = vfio_find_dma(iommu, iova, size);
1604         if (set_vaddr) {
1605                 if (!dma) {
1606                         ret = -ENOENT;
1607                 } else if (!dma->vaddr_invalid || dma->iova != iova ||
1608                            dma->size != size) {
1609                         ret = -EINVAL;
1610                 } else {
1611                         dma->vaddr = vaddr;
1612                         dma->vaddr_invalid = false;
1613                         iommu->vaddr_invalid_count--;
1614                         wake_up_all(&iommu->vaddr_wait);
1615                 }
1616                 goto out_unlock;
1617         } else if (dma) {
1618                 ret = -EEXIST;
1619                 goto out_unlock;
1620         }
1621
1622         if (!iommu->dma_avail) {
1623                 ret = -ENOSPC;
1624                 goto out_unlock;
1625         }
1626
1627         if (!vfio_iommu_iova_dma_valid(iommu, iova, iova + size - 1)) {
1628                 ret = -EINVAL;
1629                 goto out_unlock;
1630         }
1631
1632         dma = kzalloc(sizeof(*dma), GFP_KERNEL);
1633         if (!dma) {
1634                 ret = -ENOMEM;
1635                 goto out_unlock;
1636         }
1637
1638         iommu->dma_avail--;
1639         dma->iova = iova;
1640         dma->vaddr = vaddr;
1641         dma->prot = prot;
1642
1643         /*
1644          * We need to be able to both add to a task's locked memory and test
1645          * against the locked memory limit and we need to be able to do both
1646          * outside of this call path as pinning can be asynchronous via the
1647          * external interfaces for mdev devices.  RLIMIT_MEMLOCK requires a
1648          * task_struct and VM locked pages requires an mm_struct, however
1649          * holding an indefinite mm reference is not recommended, therefore we
1650          * only hold a reference to a task.  We could hold a reference to
1651          * current, however QEMU uses this call path through vCPU threads,
1652          * which can be killed resulting in a NULL mm and failure in the unmap
1653          * path when called via a different thread.  Avoid this problem by
1654          * using the group_leader as threads within the same group require
1655          * both CLONE_THREAD and CLONE_VM and will therefore use the same
1656          * mm_struct.
1657          *
1658          * Previously we also used the task for testing CAP_IPC_LOCK at the
1659          * time of pinning and accounting, however has_capability() makes use
1660          * of real_cred, a copy-on-write field, so we can't guarantee that it
1661          * matches group_leader, or in fact that it might not change by the
1662          * time it's evaluated.  If a process were to call MAP_DMA with
1663          * CAP_IPC_LOCK but later drop it, it doesn't make sense that they
1664          * possibly see different results for an iommu_mapped vfio_dma vs
1665          * externally mapped.  Therefore track CAP_IPC_LOCK in vfio_dma at the
1666          * time of calling MAP_DMA.
1667          */
1668         get_task_struct(current->group_leader);
1669         dma->task = current->group_leader;
1670         dma->lock_cap = capable(CAP_IPC_LOCK);
1671
1672         dma->pfn_list = RB_ROOT;
1673
1674         /* Insert zero-sized and grow as we map chunks of it */
1675         vfio_link_dma(iommu, dma);
1676
1677         /* Don't pin and map if container doesn't contain IOMMU capable domain*/
1678         if (list_empty(&iommu->domain_list))
1679                 dma->size = size;
1680         else
1681                 ret = vfio_pin_map_dma(iommu, dma, size);
1682
1683         if (!ret && iommu->dirty_page_tracking) {
1684                 ret = vfio_dma_bitmap_alloc(dma, pgsize);
1685                 if (ret)
1686                         vfio_remove_dma(iommu, dma);
1687         }
1688
1689 out_unlock:
1690         mutex_unlock(&iommu->lock);
1691         return ret;
1692 }
1693
1694 static int vfio_bus_type(struct device *dev, void *data)
1695 {
1696         struct bus_type **bus = data;
1697
1698         if (*bus && *bus != dev->bus)
1699                 return -EINVAL;
1700
1701         *bus = dev->bus;
1702
1703         return 0;
1704 }
1705
1706 static int vfio_iommu_replay(struct vfio_iommu *iommu,
1707                              struct vfio_domain *domain)
1708 {
1709         struct vfio_batch batch;
1710         struct vfio_domain *d = NULL;
1711         struct rb_node *n;
1712         unsigned long limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
1713         int ret;
1714
1715         ret = vfio_wait_all_valid(iommu);
1716         if (ret < 0)
1717                 return ret;
1718
1719         /* Arbitrarily pick the first domain in the list for lookups */
1720         if (!list_empty(&iommu->domain_list))
1721                 d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
1722                                      struct vfio_domain, next);
1723
1724         vfio_batch_init(&batch);
1725
1726         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1727
1728         for (; n; n = rb_next(n)) {
1729                 struct vfio_dma *dma;
1730                 dma_addr_t iova;
1731
1732                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1733                 iova = dma->iova;
1734
1735                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1736                         phys_addr_t phys;
1737                         size_t size;
1738
1739                         if (dma->iommu_mapped) {
1740                                 phys_addr_t p;
1741                                 dma_addr_t i;
1742
1743                                 if (WARN_ON(!d)) { /* mapped w/o a domain?! */
1744                                         ret = -EINVAL;
1745                                         goto unwind;
1746                                 }
1747
1748                                 phys = iommu_iova_to_phys(d->domain, iova);
1749
1750                                 if (WARN_ON(!phys)) {
1751                                         iova += PAGE_SIZE;
1752                                         continue;
1753                                 }
1754
1755                                 size = PAGE_SIZE;
1756                                 p = phys + size;
1757                                 i = iova + size;
1758                                 while (i < dma->iova + dma->size &&
1759                                        p == iommu_iova_to_phys(d->domain, i)) {
1760                                         size += PAGE_SIZE;
1761                                         p += PAGE_SIZE;
1762                                         i += PAGE_SIZE;
1763                                 }
1764                         } else {
1765                                 unsigned long pfn;
1766                                 unsigned long vaddr = dma->vaddr +
1767                                                      (iova - dma->iova);
1768                                 size_t n = dma->iova + dma->size - iova;
1769                                 long npage;
1770
1771                                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr,
1772                                                               n >> PAGE_SHIFT,
1773                                                               &pfn, limit,
1774                                                               &batch);
1775                                 if (npage <= 0) {
1776                                         WARN_ON(!npage);
1777                                         ret = (int)npage;
1778                                         goto unwind;
1779                                 }
1780
1781                                 phys = pfn << PAGE_SHIFT;
1782                                 size = npage << PAGE_SHIFT;
1783                         }
1784
1785                         ret = iommu_map(domain->domain, iova, phys,
1786                                         size, dma->prot | IOMMU_CACHE);
1787                         if (ret) {
1788                                 if (!dma->iommu_mapped) {
1789                                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova,
1790                                                         phys >> PAGE_SHIFT,
1791                                                         size >> PAGE_SHIFT,
1792                                                         true);
1793                                         vfio_batch_unpin(&batch, dma);
1794                                 }
1795                                 goto unwind;
1796                         }
1797
1798                         iova += size;
1799                 }
1800         }
1801
1802         /* All dmas are now mapped, defer to second tree walk for unwind */
1803         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
1804                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1805
1806                 dma->iommu_mapped = true;
1807         }
1808
1809         vfio_batch_fini(&batch);
1810         return 0;
1811
1812 unwind:
1813         for (; n; n = rb_prev(n)) {
1814                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1815                 dma_addr_t iova;
1816
1817                 if (dma->iommu_mapped) {
1818                         iommu_unmap(domain->domain, dma->iova, dma->size);
1819                         continue;
1820                 }
1821
1822                 iova = dma->iova;
1823                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1824                         phys_addr_t phys, p;
1825                         size_t size;
1826                         dma_addr_t i;
1827
1828                         phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
1829                         if (!phys) {
1830                                 iova += PAGE_SIZE;
1831                                 continue;
1832                         }
1833
1834                         size = PAGE_SIZE;
1835                         p = phys + size;
1836                         i = iova + size;
1837                         while (i < dma->iova + dma->size &&
1838                                p == iommu_iova_to_phys(domain->domain, i)) {
1839                                 size += PAGE_SIZE;
1840                                 p += PAGE_SIZE;
1841                                 i += PAGE_SIZE;
1842                         }
1843
1844                         iommu_unmap(domain->domain, iova, size);
1845                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova, phys >> PAGE_SHIFT,
1846                                                 size >> PAGE_SHIFT, true);
1847                 }
1848         }
1849
1850         vfio_batch_fini(&batch);
1851         return ret;
1852 }
1853
1854 /*
1855  * We change our unmap behavior slightly depending on whether the IOMMU
1856  * supports fine-grained superpages.  IOMMUs like AMD-Vi will use a superpage
1857  * for practically any contiguous power-of-two mapping we give it.  This means
1858  * we don't need to look for contiguous chunks ourselves to make unmapping
1859  * more efficient.  On IOMMUs with coarse-grained super pages, like Intel VT-d
1860  * with discrete 2M/1G/512G/1T superpages, identifying contiguous chunks
1861  * significantly boosts non-hugetlbfs mappings and doesn't seem to hurt when
1862  * hugetlbfs is in use.
1863  */
1864 static void vfio_test_domain_fgsp(struct vfio_domain *domain)
1865 {
1866         struct page *pages;
1867         int ret, order = get_order(PAGE_SIZE * 2);
1868
1869         pages = alloc_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, order);
1870         if (!pages)
1871                 return;
1872
1873         ret = iommu_map(domain->domain, 0, page_to_phys(pages), PAGE_SIZE * 2,
1874                         IOMMU_READ | IOMMU_WRITE | IOMMU_CACHE);
1875         if (!ret) {
1876                 size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, 0, PAGE_SIZE);
1877
1878                 if (unmapped == PAGE_SIZE)
1879                         iommu_unmap(domain->domain, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
1880                 else
1881                         domain->fgsp = true;
1882         }
1883
1884         __free_pages(pages, order);
1885 }
1886
1887 static struct vfio_iommu_group *find_iommu_group(struct vfio_domain *domain,
1888                                                  struct iommu_group *iommu_group)
1889 {
1890         struct vfio_iommu_group *g;
1891
1892         list_for_each_entry(g, &domain->group_list, next) {
1893                 if (g->iommu_group == iommu_group)
1894                         return g;
1895         }
1896
1897         return NULL;
1898 }
1899
1900 static struct vfio_iommu_group*
1901 vfio_iommu_find_iommu_group(struct vfio_iommu *iommu,
1902                             struct iommu_group *iommu_group)
1903 {
1904         struct vfio_iommu_group *group;
1905         struct vfio_domain *domain;
1906
1907         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1908                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
1909                 if (group)
1910                         return group;
1911         }
1912
1913         list_for_each_entry(group, &iommu->emulated_iommu_groups, next)
1914                 if (group->iommu_group == iommu_group)
1915                         return group;
1916         return NULL;
1917 }
1918
1919 static bool vfio_iommu_has_sw_msi(struct list_head *group_resv_regions,
1920                                   phys_addr_t *base)
1921 {
1922         struct iommu_resv_region *region;
1923         bool ret = false;
1924
1925         list_for_each_entry(region, group_resv_regions, list) {
1926                 /*
1927                  * The presence of any 'real' MSI regions should take
1928                  * precedence over the software-managed one if the
1929                  * IOMMU driver happens to advertise both types.
1930                  */
1931                 if (region->type == IOMMU_RESV_MSI) {
1932                         ret = false;
1933                         break;
1934                 }
1935
1936                 if (region->type == IOMMU_RESV_SW_MSI) {
1937                         *base = region->start;
1938                         ret = true;
1939                 }
1940         }
1941
1942         return ret;
1943 }
1944
1945 /*
1946  * This is a helper function to insert an address range to iova list.
1947  * The list is initially created with a single entry corresponding to
1948  * the IOMMU domain geometry to which the device group is attached.
1949  * The list aperture gets modified when a new domain is added to the
1950  * container if the new aperture doesn't conflict with the current one
1951  * or with any existing dma mappings. The list is also modified to
1952  * exclude any reserved regions associated with the device group.
1953  */
1954 static int vfio_iommu_iova_insert(struct list_head *head,
1955                                   dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1956 {
1957         struct vfio_iova *region;
1958
1959         region = kmalloc(sizeof(*region), GFP_KERNEL);
1960         if (!region)
1961                 return -ENOMEM;
1962
1963         INIT_LIST_HEAD(&region->list);
1964         region->start = start;
1965         region->end = end;
1966
1967         list_add_tail(&region->list, head);
1968         return 0;
1969 }
1970
1971 /*
1972  * Check the new iommu aperture conflicts with existing aper or with any
1973  * existing dma mappings.
1974  */
1975 static bool vfio_iommu_aper_conflict(struct vfio_iommu *iommu,
1976                                      dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1977 {
1978         struct vfio_iova *first, *last;
1979         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1980
1981         if (list_empty(iova))
1982                 return false;
1983
1984         /* Disjoint sets, return conflict */
1985         first = list_first_entry(iova, struct vfio_iova, list);
1986         last = list_last_entry(iova, struct vfio_iova, list);
1987         if (start > last->end || end < first->start)
1988                 return true;
1989
1990         /* Check for any existing dma mappings below the new start */
1991         if (start > first->start) {
1992                 if (vfio_find_dma(iommu, first->start, start - first->start))
1993                         return true;
1994         }
1995
1996         /* Check for any existing dma mappings beyond the new end */
1997         if (end < last->end) {
1998                 if (vfio_find_dma(iommu, end + 1, last->end - end))
1999                         return true;
2000         }
2001
2002         return false;
2003 }
2004
2005 /*
2006  * Resize iommu iova aperture window. This is called only if the new
2007  * aperture has no conflict with existing aperture and dma mappings.
2008  */
2009 static int vfio_iommu_aper_resize(struct list_head *iova,
2010                                   dma_addr_t start, dma_addr_t end)
2011 {
2012         struct vfio_iova *node, *next;
2013
2014         if (list_empty(iova))
2015                 return vfio_iommu_iova_insert(iova, start, end);
2016
2017         /* Adjust iova list start */
2018         list_for_each_entry_safe(node, next, iova, list) {
2019                 if (start < node->start)
2020                         break;
2021                 if (start >= node->start && start < node->end) {
2022                         node->start = start;
2023                         break;
2024                 }
2025                 /* Delete nodes before new start */
2026                 list_del(&node->list);
2027                 kfree(node);
2028         }
2029
2030         /* Adjust iova list end */
2031         list_for_each_entry_safe(node, next, iova, list) {
2032                 if (end > node->end)
2033                         continue;
2034                 if (end > node->start && end <= node->end) {
2035                         node->end = end;
2036                         continue;
2037                 }
2038                 /* Delete nodes after new end */
2039                 list_del(&node->list);
2040                 kfree(node);
2041         }
2042
2043         return 0;
2044 }
2045
2046 /*
2047  * Check reserved region conflicts with existing dma mappings
2048  */
2049 static bool vfio_iommu_resv_conflict(struct vfio_iommu *iommu,
2050                                      struct list_head *resv_regions)
2051 {
2052         struct iommu_resv_region *region;
2053
2054         /* Check for conflict with existing dma mappings */
2055         list_for_each_entry(region, resv_regions, list) {
2056                 if (region->type == IOMMU_RESV_DIRECT_RELAXABLE)
2057                         continue;
2058
2059                 if (vfio_find_dma(iommu, region->start, region->length))
2060                         return true;
2061         }
2062
2063         return false;
2064 }
2065
2066 /*
2067  * Check iova region overlap with  reserved regions and
2068  * exclude them from the iommu iova range
2069  */
2070 static int vfio_iommu_resv_exclude(struct list_head *iova,
2071                                    struct list_head *resv_regions)
2072 {
2073         struct iommu_resv_region *resv;
2074         struct vfio_iova *n, *next;
2075
2076         list_for_each_entry(resv, resv_regions, list) {
2077                 phys_addr_t start, end;
2078
2079                 if (resv->type == IOMMU_RESV_DIRECT_RELAXABLE)
2080                         continue;
2081
2082                 start = resv->start;
2083                 end = resv->start + resv->length - 1;
2084
2085                 list_for_each_entry_safe(n, next, iova, list) {
2086                         int ret = 0;
2087
2088                         /* No overlap */
2089                         if (start > n->end || end < n->start)
2090                                 continue;
2091                         /*
2092                          * Insert a new node if current node overlaps with the
2093                          * reserve region to exclude that from valid iova range.
2094                          * Note that, new node is inserted before the current
2095                          * node and finally the current node is deleted keeping
2096                          * the list updated and sorted.
2097                          */
2098                         if (start > n->start)
2099                                 ret = vfio_iommu_iova_insert(&n->list, n->start,
2100                                                              start - 1);
2101                         if (!ret && end < n->end)
2102                                 ret = vfio_iommu_iova_insert(&n->list, end + 1,
2103                                                              n->end);
2104                         if (ret)
2105                                 return ret;
2106
2107                         list_del(&n->list);
2108                         kfree(n);
2109                 }
2110         }
2111
2112         if (list_empty(iova))
2113                 return -EINVAL;
2114
2115         return 0;
2116 }
2117
2118 static void vfio_iommu_resv_free(struct list_head *resv_regions)
2119 {
2120         struct iommu_resv_region *n, *next;
2121
2122         list_for_each_entry_safe(n, next, resv_regions, list) {
2123                 list_del(&n->list);
2124                 kfree(n);
2125         }
2126 }
2127
2128 static void vfio_iommu_iova_free(struct list_head *iova)
2129 {
2130         struct vfio_iova *n, *next;
2131
2132         list_for_each_entry_safe(n, next, iova, list) {
2133                 list_del(&n->list);
2134                 kfree(n);
2135         }
2136 }
2137
2138 static int vfio_iommu_iova_get_copy(struct vfio_iommu *iommu,
2139                                     struct list_head *iova_copy)
2140 {
2141         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
2142         struct vfio_iova *n;
2143         int ret;
2144
2145         list_for_each_entry(n, iova, list) {
2146                 ret = vfio_iommu_iova_insert(iova_copy, n->start, n->end);
2147                 if (ret)
2148                         goto out_free;
2149         }
2150
2151         return 0;
2152
2153 out_free:
2154         vfio_iommu_iova_free(iova_copy);
2155         return ret;
2156 }
2157
2158 static void vfio_iommu_iova_insert_copy(struct vfio_iommu *iommu,
2159                                         struct list_head *iova_copy)
2160 {
2161         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
2162
2163         vfio_iommu_iova_free(iova);
2164
2165         list_splice_tail(iova_copy, iova);
2166 }
2167
2168 static int vfio_iommu_type1_attach_group(void *iommu_data,
2169                 struct iommu_group *iommu_group, enum vfio_group_type type)
2170 {
2171         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2172         struct vfio_iommu_group *group;
2173         struct vfio_domain *domain, *d;
2174         struct bus_type *bus = NULL;
2175         bool resv_msi, msi_remap;
2176         phys_addr_t resv_msi_base = 0;
2177         struct iommu_domain_geometry *geo;
2178         LIST_HEAD(iova_copy);
2179         LIST_HEAD(group_resv_regions);
2180         int ret = -EINVAL;
2181
2182         mutex_lock(&iommu->lock);
2183
2184         /* Check for duplicates */
2185         if (vfio_iommu_find_iommu_group(iommu, iommu_group))
2186                 goto out_unlock;
2187
2188         ret = -ENOMEM;
2189         group = kzalloc(sizeof(*group), GFP_KERNEL);
2190         if (!group)
2191                 goto out_unlock;
2192         group->iommu_group = iommu_group;
2193
2194         if (type == VFIO_EMULATED_IOMMU) {
2195                 list_add(&group->next, &iommu->emulated_iommu_groups);
2196                 /*
2197                  * An emulated IOMMU group cannot dirty memory directly, it can
2198                  * only use interfaces that provide dirty tracking.
2199                  * The iommu scope can only be promoted with the addition of a
2200                  * dirty tracking group.
2201                  */
2202                 group->pinned_page_dirty_scope = true;
2203                 ret = 0;
2204                 goto out_unlock;
2205         }
2206
2207         /* Determine bus_type in order to allocate a domain */
2208         ret = iommu_group_for_each_dev(iommu_group, &bus, vfio_bus_type);
2209         if (ret)
2210                 goto out_free_group;
2211
2212         ret = -ENOMEM;
2213         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
2214         if (!domain)
2215                 goto out_free_group;
2216
2217         ret = -EIO;
2218         domain->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2219         if (!domain->domain)
2220                 goto out_free_domain;
2221
2222         if (iommu->nesting) {
2223                 ret = iommu_enable_nesting(domain->domain);
2224                 if (ret)
2225                         goto out_domain;
2226         }
2227
2228         ret = iommu_attach_group(domain->domain, group->iommu_group);
2229         if (ret)
2230                 goto out_domain;
2231
2232         /* Get aperture info */
2233         geo = &domain->domain->geometry;
2234         if (vfio_iommu_aper_conflict(iommu, geo->aperture_start,
2235                                      geo->aperture_end)) {
2236                 ret = -EINVAL;
2237                 goto out_detach;
2238         }
2239
2240         ret = iommu_get_group_resv_regions(iommu_group, &group_resv_regions);
2241         if (ret)
2242                 goto out_detach;
2243
2244         if (vfio_iommu_resv_conflict(iommu, &group_resv_regions)) {
2245                 ret = -EINVAL;
2246                 goto out_detach;
2247         }
2248
2249         /*
2250          * We don't want to work on the original iova list as the list
2251          * gets modified and in case of failure we have to retain the
2252          * original list. Get a copy here.
2253          */
2254         ret = vfio_iommu_iova_get_copy(iommu, &iova_copy);
2255         if (ret)
2256                 goto out_detach;
2257
2258         ret = vfio_iommu_aper_resize(&iova_copy, geo->aperture_start,
2259                                      geo->aperture_end);
2260         if (ret)
2261                 goto out_detach;
2262
2263         ret = vfio_iommu_resv_exclude(&iova_copy, &group_resv_regions);
2264         if (ret)
2265                 goto out_detach;
2266
2267         resv_msi = vfio_iommu_has_sw_msi(&group_resv_regions, &resv_msi_base);
2268
2269         INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
2270         list_add(&group->next, &domain->group_list);
2271
2272         msi_remap = irq_domain_check_msi_remap() ||
2273                     iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_INTR_REMAP);
2274
2275         if (!allow_unsafe_interrupts && !msi_remap) {
2276                 pr_warn("%s: No interrupt remapping support.  Use the module param \"allow_unsafe_interrupts\" to enable VFIO IOMMU support on this platform\n",
2277                        __func__);
2278                 ret = -EPERM;
2279                 goto out_detach;
2280         }
2281
2282         /*
2283          * If the IOMMU can block non-coherent operations (ie PCIe TLPs with
2284          * no-snoop set) then VFIO always turns this feature on because on Intel
2285          * platforms it optimizes KVM to disable wbinvd emulation.
2286          */
2287         if (domain->domain->ops->enforce_cache_coherency)
2288                 domain->enforce_cache_coherency =
2289                         domain->domain->ops->enforce_cache_coherency(
2290                                 domain->domain);
2291
2292         /*
2293          * Try to match an existing compatible domain.  We don't want to
2294          * preclude an IOMMU driver supporting multiple bus_types and being
2295          * able to include different bus_types in the same IOMMU domain, so
2296          * we test whether the domains use the same iommu_ops rather than
2297          * testing if they're on the same bus_type.
2298          */
2299         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
2300                 if (d->domain->ops == domain->domain->ops &&
2301                     d->enforce_cache_coherency ==
2302                             domain->enforce_cache_coherency) {
2303                         iommu_detach_group(domain->domain, group->iommu_group);
2304                         if (!iommu_attach_group(d->domain,
2305                                                 group->iommu_group)) {
2306                                 list_add(&group->next, &d->group_list);
2307                                 iommu_domain_free(domain->domain);
2308                                 kfree(domain);
2309                                 goto done;
2310                         }
2311
2312                         ret = iommu_attach_group(domain->domain,
2313                                                  group->iommu_group);
2314                         if (ret)
2315                                 goto out_domain;
2316                 }
2317         }
2318
2319         vfio_test_domain_fgsp(domain);
2320
2321         /* replay mappings on new domains */
2322         ret = vfio_iommu_replay(iommu, domain);
2323         if (ret)
2324                 goto out_detach;
2325
2326         if (resv_msi) {
2327                 ret = iommu_get_msi_cookie(domain->domain, resv_msi_base);
2328                 if (ret && ret != -ENODEV)
2329                         goto out_detach;
2330         }
2331
2332         list_add(&domain->next, &iommu->domain_list);
2333         vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2334 done:
2335         /* Delete the old one and insert new iova list */
2336         vfio_iommu_iova_insert_copy(iommu, &iova_copy);
2337
2338         /*
2339          * An iommu backed group can dirty memory directly and therefore
2340          * demotes the iommu scope until it declares itself dirty tracking
2341          * capable via the page pinning interface.
2342          */
2343         iommu->num_non_pinned_groups++;
2344         mutex_unlock(&iommu->lock);
2345         vfio_iommu_resv_free(&group_resv_regions);
2346
2347         return 0;
2348
2349 out_detach:
2350         iommu_detach_group(domain->domain, group->iommu_group);
2351 out_domain:
2352         iommu_domain_free(domain->domain);
2353         vfio_iommu_iova_free(&iova_copy);
2354         vfio_iommu_resv_free(&group_resv_regions);
2355 out_free_domain:
2356         kfree(domain);
2357 out_free_group:
2358         kfree(group);
2359 out_unlock:
2360         mutex_unlock(&iommu->lock);
2361         return ret;
2362 }
2363
2364 static void vfio_iommu_unmap_unpin_all(struct vfio_iommu *iommu)
2365 {
2366         struct rb_node *node;
2367
2368         while ((node = rb_first(&iommu->dma_list)))
2369                 vfio_remove_dma(iommu, rb_entry(node, struct vfio_dma, node));
2370 }
2371
2372 static void vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(struct vfio_iommu *iommu)
2373 {
2374         struct rb_node *n, *p;
2375
2376         n = rb_first(&iommu->dma_list);
2377         for (; n; n = rb_next(n)) {
2378                 struct vfio_dma *dma;
2379                 long locked = 0, unlocked = 0;
2380
2381                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
2382                 unlocked += vfio_unmap_unpin(iommu, dma, false);
2383                 p = rb_first(&dma->pfn_list);
2384                 for (; p; p = rb_next(p)) {
2385                         struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn,
2386                                                          node);
2387
2388                         if (!is_invalid_reserved_pfn(vpfn->pfn))
2389                                 locked++;
2390                 }
2391                 vfio_lock_acct(dma, locked - unlocked, true);
2392         }
2393 }
2394
2395 /*
2396  * Called when a domain is removed in detach. It is possible that
2397  * the removed domain decided the iova aperture window. Modify the
2398  * iova aperture with the smallest window among existing domains.
2399  */
2400 static void vfio_iommu_aper_expand(struct vfio_iommu *iommu,
2401                                    struct list_head *iova_copy)
2402 {
2403         struct vfio_domain *domain;
2404         struct vfio_iova *node;
2405         dma_addr_t start = 0;
2406         dma_addr_t end = (dma_addr_t)~0;
2407
2408         if (list_empty(iova_copy))
2409                 return;
2410
2411         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2412                 struct iommu_domain_geometry *geo = &domain->domain->geometry;
2413
2414                 if (geo->aperture_start > start)
2415                         start = geo->aperture_start;
2416                 if (geo->aperture_end < end)
2417                         end = geo->aperture_end;
2418         }
2419
2420         /* Modify aperture limits. The new aper is either same or bigger */
2421         node = list_first_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2422         node->start = start;
2423         node = list_last_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2424         node->end = end;
2425 }
2426
2427 /*
2428  * Called when a group is detached. The reserved regions for that
2429  * group can be part of valid iova now. But since reserved regions
2430  * may be duplicated among groups, populate the iova valid regions
2431  * list again.
2432  */
2433 static int vfio_iommu_resv_refresh(struct vfio_iommu *iommu,
2434                                    struct list_head *iova_copy)
2435 {
2436         struct vfio_domain *d;
2437         struct vfio_iommu_group *g;
2438         struct vfio_iova *node;
2439         dma_addr_t start, end;
2440         LIST_HEAD(resv_regions);
2441         int ret;
2442
2443         if (list_empty(iova_copy))
2444                 return -EINVAL;
2445
2446         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
2447                 list_for_each_entry(g, &d->group_list, next) {
2448                         ret = iommu_get_group_resv_regions(g->iommu_group,
2449                                                            &resv_regions);
2450                         if (ret)
2451                                 goto done;
2452                 }
2453         }
2454
2455         node = list_first_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2456         start = node->start;
2457         node = list_last_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2458         end = node->end;
2459
2460         /* purge the iova list and create new one */
2461         vfio_iommu_iova_free(iova_copy);
2462
2463         ret = vfio_iommu_aper_resize(iova_copy, start, end);
2464         if (ret)
2465                 goto done;
2466
2467         /* Exclude current reserved regions from iova ranges */
2468         ret = vfio_iommu_resv_exclude(iova_copy, &resv_regions);
2469 done:
2470         vfio_iommu_resv_free(&resv_regions);
2471         return ret;
2472 }
2473
2474 static void vfio_iommu_type1_detach_group(void *iommu_data,
2475                                           struct iommu_group *iommu_group)
2476 {
2477         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2478         struct vfio_domain *domain;
2479         struct vfio_iommu_group *group;
2480         bool update_dirty_scope = false;
2481         LIST_HEAD(iova_copy);
2482
2483         mutex_lock(&iommu->lock);
2484         list_for_each_entry(group, &iommu->emulated_iommu_groups, next) {
2485                 if (group->iommu_group != iommu_group)
2486                         continue;
2487                 update_dirty_scope = !group->pinned_page_dirty_scope;
2488                 list_del(&group->next);
2489                 kfree(group);
2490
2491                 if (list_empty(&iommu->emulated_iommu_groups) &&
2492                     list_empty(&iommu->domain_list)) {
2493                         WARN_ON(iommu->notifier.head);
2494                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2495                 }
2496                 goto detach_group_done;
2497         }
2498
2499         /*
2500          * Get a copy of iova list. This will be used to update
2501          * and to replace the current one later. Please note that
2502          * we will leave the original list as it is if update fails.
2503          */
2504         vfio_iommu_iova_get_copy(iommu, &iova_copy);
2505
2506         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2507                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
2508                 if (!group)
2509                         continue;
2510
2511                 iommu_detach_group(domain->domain, group->iommu_group);
2512                 update_dirty_scope = !group->pinned_page_dirty_scope;
2513                 list_del(&group->next);
2514                 kfree(group);
2515                 /*
2516                  * Group ownership provides privilege, if the group list is
2517                  * empty, the domain goes away. If it's the last domain with
2518                  * iommu and external domain doesn't exist, then all the
2519                  * mappings go away too. If it's the last domain with iommu and
2520                  * external domain exist, update accounting
2521                  */
2522                 if (list_empty(&domain->group_list)) {
2523                         if (list_is_singular(&iommu->domain_list)) {
2524                                 if (list_empty(&iommu->emulated_iommu_groups)) {
2525                                         WARN_ON(iommu->notifier.head);
2526                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2527                                 } else {
2528                                         vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(iommu);
2529                                 }
2530                         }
2531                         iommu_domain_free(domain->domain);
2532                         list_del(&domain->next);
2533                         kfree(domain);
2534                         vfio_iommu_aper_expand(iommu, &iova_copy);
2535                         vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2536                 }
2537                 break;
2538         }
2539
2540         if (!vfio_iommu_resv_refresh(iommu, &iova_copy))
2541                 vfio_iommu_iova_insert_copy(iommu, &iova_copy);
2542         else
2543                 vfio_iommu_iova_free(&iova_copy);
2544
2545 detach_group_done:
2546         /*
2547          * Removal of a group without dirty tracking may allow the iommu scope
2548          * to be promoted.
2549          */
2550         if (update_dirty_scope) {
2551                 iommu->num_non_pinned_groups--;
2552                 if (iommu->dirty_page_tracking)
2553                         vfio_iommu_populate_bitmap_full(iommu);
2554         }
2555         mutex_unlock(&iommu->lock);
2556 }
2557
2558 static void *vfio_iommu_type1_open(unsigned long arg)
2559 {
2560         struct vfio_iommu *iommu;
2561
2562         iommu = kzalloc(sizeof(*iommu), GFP_KERNEL);
2563         if (!iommu)
2564                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2565
2566         switch (arg) {
2567         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
2568                 break;
2569         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
2570                 iommu->nesting = true;
2571                 fallthrough;
2572         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
2573                 iommu->v2 = true;
2574                 break;
2575         default:
2576                 kfree(iommu);
2577                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2578         }
2579
2580         INIT_LIST_HEAD(&iommu->domain_list);
2581         INIT_LIST_HEAD(&iommu->iova_list);
2582         iommu->dma_list = RB_ROOT;
2583         iommu->dma_avail = dma_entry_limit;
2584         iommu->container_open = true;
2585         mutex_init(&iommu->lock);
2586         BLOCKING_INIT_NOTIFIER_HEAD(&iommu->notifier);
2587         init_waitqueue_head(&iommu->vaddr_wait);
2588         iommu->pgsize_bitmap = PAGE_MASK;
2589         INIT_LIST_HEAD(&iommu->emulated_iommu_groups);
2590
2591         return iommu;
2592 }
2593
2594 static void vfio_release_domain(struct vfio_domain *domain)
2595 {
2596         struct vfio_iommu_group *group, *group_tmp;
2597
2598         list_for_each_entry_safe(group, group_tmp,
2599                                  &domain->group_list, next) {
2600                 iommu_detach_group(domain->domain, group->iommu_group);
2601                 list_del(&group->next);
2602                 kfree(group);
2603         }
2604
2605         iommu_domain_free(domain->domain);
2606 }
2607
2608 static void vfio_iommu_type1_release(void *iommu_data)
2609 {
2610         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2611         struct vfio_domain *domain, *domain_tmp;
2612         struct vfio_iommu_group *group, *next_group;
2613
2614         list_for_each_entry_safe(group, next_group,
2615                         &iommu->emulated_iommu_groups, next) {
2616                 list_del(&group->next);
2617                 kfree(group);
2618         }
2619
2620         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2621
2622         list_for_each_entry_safe(domain, domain_tmp,
2623                                  &iommu->domain_list, next) {
2624                 vfio_release_domain(domain);
2625                 list_del(&domain->next);
2626                 kfree(domain);
2627         }
2628
2629         vfio_iommu_iova_free(&iommu->iova_list);
2630
2631         kfree(iommu);
2632 }
2633
2634 static int vfio_domains_have_enforce_cache_coherency(struct vfio_iommu *iommu)
2635 {
2636         struct vfio_domain *domain;
2637         int ret = 1;
2638
2639         mutex_lock(&iommu->lock);
2640         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2641                 if (!(domain->enforce_cache_coherency)) {
2642                         ret = 0;
2643                         break;
2644                 }
2645         }
2646         mutex_unlock(&iommu->lock);
2647
2648         return ret;
2649 }
2650
2651 static int vfio_iommu_type1_check_extension(struct vfio_iommu *iommu,
2652                                             unsigned long arg)
2653 {
2654         switch (arg) {
2655         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
2656         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
2657         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
2658         case VFIO_UNMAP_ALL:
2659         case VFIO_UPDATE_VADDR:
2660                 return 1;
2661         case VFIO_DMA_CC_IOMMU:
2662                 if (!iommu)
2663                         return 0;
2664                 return vfio_domains_have_enforce_cache_coherency(iommu);
2665         default:
2666                 return 0;
2667         }
2668 }
2669
2670 static int vfio_iommu_iova_add_cap(struct vfio_info_cap *caps,
2671                  struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *cap_iovas,
2672                  size_t size)
2673 {
2674         struct vfio_info_cap_header *header;
2675         struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *iova_cap;
2676
2677         header = vfio_info_cap_add(caps, size,
2678                                    VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_CAP_IOVA_RANGE, 1);
2679         if (IS_ERR(header))
2680                 return PTR_ERR(header);
2681
2682         iova_cap = container_of(header,
2683                                 struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range,
2684                                 header);
2685         iova_cap->nr_iovas = cap_iovas->nr_iovas;
2686         memcpy(iova_cap->iova_ranges, cap_iovas->iova_ranges,
2687                cap_iovas->nr_iovas * sizeof(*cap_iovas->iova_ranges));
2688         return 0;
2689 }
2690
2691 static int vfio_iommu_iova_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2692                                       struct vfio_info_cap *caps)
2693 {
2694         struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *cap_iovas;
2695         struct vfio_iova *iova;
2696         size_t size;
2697         int iovas = 0, i = 0, ret;
2698
2699         list_for_each_entry(iova, &iommu->iova_list, list)
2700                 iovas++;
2701
2702         if (!iovas) {
2703                 /*
2704                  * Return 0 as a container with a single mdev device
2705                  * will have an empty list
2706                  */
2707                 return 0;
2708         }
2709
2710         size = struct_size(cap_iovas, iova_ranges, iovas);
2711
2712         cap_iovas = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
2713         if (!cap_iovas)
2714                 return -ENOMEM;
2715
2716         cap_iovas->nr_iovas = iovas;
2717
2718         list_for_each_entry(iova, &iommu->iova_list, list) {
2719                 cap_iovas->iova_ranges[i].start = iova->start;
2720                 cap_iovas->iova_ranges[i].end = iova->end;
2721                 i++;
2722         }
2723
2724         ret = vfio_iommu_iova_add_cap(caps, cap_iovas, size);
2725
2726         kfree(cap_iovas);
2727         return ret;
2728 }
2729
2730 static int vfio_iommu_migration_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2731                                            struct vfio_info_cap *caps)
2732 {
2733         struct vfio_iommu_type1_info_cap_migration cap_mig;
2734
2735         cap_mig.header.id = VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_CAP_MIGRATION;
2736         cap_mig.header.version = 1;
2737
2738         cap_mig.flags = 0;
2739         /* support minimum pgsize */
2740         cap_mig.pgsize_bitmap = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2741         cap_mig.max_dirty_bitmap_size = DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX;
2742
2743         return vfio_info_add_capability(caps, &cap_mig.header, sizeof(cap_mig));
2744 }
2745
2746 static int vfio_iommu_dma_avail_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2747                                            struct vfio_info_cap *caps)
2748 {
2749         struct vfio_iommu_type1_info_dma_avail cap_dma_avail;
2750
2751         cap_dma_avail.header.id = VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_DMA_AVAIL;
2752         cap_dma_avail.header.version = 1;
2753
2754         cap_dma_avail.avail = iommu->dma_avail;
2755
2756         return vfio_info_add_capability(caps, &cap_dma_avail.header,
2757                                         sizeof(cap_dma_avail));
2758 }
2759
2760 static int vfio_iommu_type1_get_info(struct vfio_iommu *iommu,
2761                                      unsigned long arg)
2762 {
2763         struct vfio_iommu_type1_info info;
2764         unsigned long minsz;
2765         struct vfio_info_cap caps = { .buf = NULL, .size = 0 };
2766         unsigned long capsz;
2767         int ret;
2768
2769         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, iova_pgsizes);
2770
2771         /* For backward compatibility, cannot require this */
2772         capsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, cap_offset);
2773
2774         if (copy_from_user(&info, (void __user *)arg, minsz))
2775                 return -EFAULT;
2776
2777         if (info.argsz < minsz)
2778                 return -EINVAL;
2779
2780         if (info.argsz >= capsz) {
2781                 minsz = capsz;
2782                 info.cap_offset = 0; /* output, no-recopy necessary */
2783         }
2784
2785         mutex_lock(&iommu->lock);
2786         info.flags = VFIO_IOMMU_INFO_PGSIZES;
2787
2788         info.iova_pgsizes = iommu->pgsize_bitmap;
2789
2790         ret = vfio_iommu_migration_build_caps(iommu, &caps);
2791
2792         if (!ret)
2793                 ret = vfio_iommu_dma_avail_build_caps(iommu, &caps);
2794
2795         if (!ret)
2796                 ret = vfio_iommu_iova_build_caps(iommu, &caps);
2797
2798         mutex_unlock(&iommu->lock);
2799
2800         if (ret)
2801                 return ret;
2802
2803         if (caps.size) {
2804                 info.flags |= VFIO_IOMMU_INFO_CAPS;
2805
2806                 if (info.argsz < sizeof(info) + caps.size) {
2807                         info.argsz = sizeof(info) + caps.size;
2808                 } else {
2809                         vfio_info_cap_shift(&caps, sizeof(info));
2810                         if (copy_to_user((void __user *)arg +
2811                                         sizeof(info), caps.buf,
2812                                         caps.size)) {
2813                                 kfree(caps.buf);
2814                                 return -EFAULT;
2815                         }
2816                         info.cap_offset = sizeof(info);
2817                 }
2818
2819                 kfree(caps.buf);
2820         }
2821
2822         return copy_to_user((void __user *)arg, &info, minsz) ?
2823                         -EFAULT : 0;
2824 }
2825
2826 static int vfio_iommu_type1_map_dma(struct vfio_iommu *iommu,
2827                                     unsigned long arg)
2828 {
2829         struct vfio_iommu_type1_dma_map map;
2830         unsigned long minsz;
2831         uint32_t mask = VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ | VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE |
2832                         VFIO_DMA_MAP_FLAG_VADDR;
2833
2834         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_map, size);
2835
2836         if (copy_from_user(&map, (void __user *)arg, minsz))
2837                 return -EFAULT;
2838
2839         if (map.argsz < minsz || map.flags & ~mask)
2840                 return -EINVAL;
2841
2842         return vfio_dma_do_map(iommu, &map);
2843 }
2844
2845 static int vfio_iommu_type1_unmap_dma(struct vfio_iommu *iommu,
2846                                       unsigned long arg)
2847 {
2848         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap unmap;
2849         struct vfio_bitmap bitmap = { 0 };
2850         uint32_t mask = VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP |
2851                         VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_VADDR |
2852                         VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_ALL;
2853         unsigned long minsz;
2854         int ret;
2855
2856         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_unmap, size);
2857
2858         if (copy_from_user(&unmap, (void __user *)arg, minsz))
2859                 return -EFAULT;
2860
2861         if (unmap.argsz < minsz || unmap.flags & ~mask)
2862                 return -EINVAL;
2863
2864         if ((unmap.flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) &&
2865             (unmap.flags & (VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_ALL |
2866                             VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_VADDR)))
2867                 return -EINVAL;
2868
2869         if (unmap.flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) {
2870                 unsigned long pgshift;
2871
2872                 if (unmap.argsz < (minsz + sizeof(bitmap)))
2873                         return -EINVAL;
2874
2875                 if (copy_from_user(&bitmap,
2876                                    (void __user *)(arg + minsz),
2877                                    sizeof(bitmap)))
2878                         return -EFAULT;
2879
2880                 if (!access_ok((void __user *)bitmap.data, bitmap.size))
2881                         return -EINVAL;
2882
2883                 pgshift = __ffs(bitmap.pgsize);
2884                 ret = verify_bitmap_size(unmap.size >> pgshift,
2885                                          bitmap.size);
2886                 if (ret)
2887                         return ret;
2888         }
2889
2890         ret = vfio_dma_do_unmap(iommu, &unmap, &bitmap);
2891         if (ret)
2892                 return ret;
2893
2894         return copy_to_user((void __user *)arg, &unmap, minsz) ?
2895                         -EFAULT : 0;
2896 }
2897
2898 static int vfio_iommu_type1_dirty_pages(struct vfio_iommu *iommu,
2899                                         unsigned long arg)
2900 {
2901         struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap dirty;
2902         uint32_t mask = VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_START |
2903                         VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_STOP |
2904                         VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_GET_BITMAP;
2905         unsigned long minsz;
2906         int ret = 0;
2907
2908         if (!iommu->v2)
2909                 return -EACCES;
2910
2911         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap, flags);
2912
2913         if (copy_from_user(&dirty, (void __user *)arg, minsz))
2914                 return -EFAULT;
2915
2916         if (dirty.argsz < minsz || dirty.flags & ~mask)
2917                 return -EINVAL;
2918
2919         /* only one flag should be set at a time */
2920         if (__ffs(dirty.flags) != __fls(dirty.flags))
2921                 return -EINVAL;
2922
2923         if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_START) {
2924                 size_t pgsize;
2925
2926                 mutex_lock(&iommu->lock);
2927                 pgsize = 1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2928                 if (!iommu->dirty_page_tracking) {
2929                         ret = vfio_dma_bitmap_alloc_all(iommu, pgsize);
2930                         if (!ret)
2931                                 iommu->dirty_page_tracking = true;
2932                 }
2933                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2934                 return ret;
2935         } else if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_STOP) {
2936                 mutex_lock(&iommu->lock);
2937                 if (iommu->dirty_page_tracking) {
2938                         iommu->dirty_page_tracking = false;
2939                         vfio_dma_bitmap_free_all(iommu);
2940                 }
2941                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2942                 return 0;
2943         } else if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_GET_BITMAP) {
2944                 struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap_get range;
2945                 unsigned long pgshift;
2946                 size_t data_size = dirty.argsz - minsz;
2947                 size_t iommu_pgsize;
2948
2949                 if (!data_size || data_size < sizeof(range))
2950                         return -EINVAL;
2951
2952                 if (copy_from_user(&range, (void __user *)(arg + minsz),
2953                                    sizeof(range)))
2954                         return -EFAULT;
2955
2956                 if (range.iova + range.size < range.iova)
2957                         return -EINVAL;
2958                 if (!access_ok((void __user *)range.bitmap.data,
2959                                range.bitmap.size))
2960                         return -EINVAL;
2961
2962                 pgshift = __ffs(range.bitmap.pgsize);
2963                 ret = verify_bitmap_size(range.size >> pgshift,
2964                                          range.bitmap.size);
2965                 if (ret)
2966                         return ret;
2967
2968                 mutex_lock(&iommu->lock);
2969
2970                 iommu_pgsize = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2971
2972                 /* allow only smallest supported pgsize */
2973                 if (range.bitmap.pgsize != iommu_pgsize) {
2974                         ret = -EINVAL;
2975                         goto out_unlock;
2976                 }
2977                 if (range.iova & (iommu_pgsize - 1)) {
2978                         ret = -EINVAL;
2979                         goto out_unlock;
2980                 }
2981                 if (!range.size || range.size & (iommu_pgsize - 1)) {
2982                         ret = -EINVAL;
2983                         goto out_unlock;
2984                 }
2985
2986                 if (iommu->dirty_page_tracking)
2987                         ret = vfio_iova_dirty_bitmap(range.bitmap.data,
2988                                                      iommu, range.iova,
2989                                                      range.size,
2990                                                      range.bitmap.pgsize);
2991                 else
2992                         ret = -EINVAL;
2993 out_unlock:
2994                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2995
2996                 return ret;
2997         }
2998
2999         return -EINVAL;
3000 }
3001
3002 static long vfio_iommu_type1_ioctl(void *iommu_data,
3003                                    unsigned int cmd, unsigned long arg)
3004 {
3005         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3006
3007         switch (cmd) {
3008         case VFIO_CHECK_EXTENSION:
3009                 return vfio_iommu_type1_check_extension(iommu, arg);
3010         case VFIO_IOMMU_GET_INFO:
3011                 return vfio_iommu_type1_get_info(iommu, arg);
3012         case VFIO_IOMMU_MAP_DMA:
3013                 return vfio_iommu_type1_map_dma(iommu, arg);
3014         case VFIO_IOMMU_UNMAP_DMA:
3015                 return vfio_iommu_type1_unmap_dma(iommu, arg);
3016         case VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES:
3017                 return vfio_iommu_type1_dirty_pages(iommu, arg);
3018         default:
3019                 return -ENOTTY;
3020         }
3021 }
3022
3023 static int vfio_iommu_type1_register_notifier(void *iommu_data,
3024                                               unsigned long *events,
3025                                               struct notifier_block *nb)
3026 {
3027         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3028
3029         /* clear known events */
3030         *events &= ~VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP;
3031
3032         /* refuse to register if still events remaining */
3033         if (*events)
3034                 return -EINVAL;
3035
3036         return blocking_notifier_chain_register(&iommu->notifier, nb);
3037 }
3038
3039 static int vfio_iommu_type1_unregister_notifier(void *iommu_data,
3040                                                 struct notifier_block *nb)
3041 {
3042         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3043
3044         return blocking_notifier_chain_unregister(&iommu->notifier, nb);
3045 }
3046
3047 static int vfio_iommu_type1_dma_rw_chunk(struct vfio_iommu *iommu,
3048                                          dma_addr_t user_iova, void *data,
3049                                          size_t count, bool write,
3050                                          size_t *copied)
3051 {
3052         struct mm_struct *mm;
3053         unsigned long vaddr;
3054         struct vfio_dma *dma;
3055         bool kthread = current->mm == NULL;
3056         size_t offset;
3057         int ret;
3058
3059         *copied = 0;
3060
3061         ret = vfio_find_dma_valid(iommu, user_iova, 1, &dma);
3062         if (ret < 0)
3063                 return ret;
3064
3065         if ((write && !(dma->prot & IOMMU_WRITE)) ||
3066                         !(dma->prot & IOMMU_READ))
3067                 return -EPERM;
3068
3069         mm = get_task_mm(dma->task);
3070
3071         if (!mm)
3072                 return -EPERM;
3073
3074         if (kthread)
3075                 kthread_use_mm(mm);
3076         else if (current->mm != mm)
3077                 goto out;
3078
3079         offset = user_iova - dma->iova;
3080
3081         if (count > dma->size - offset)
3082                 count = dma->size - offset;
3083
3084         vaddr = dma->vaddr + offset;
3085
3086         if (write) {
3087                 *copied = copy_to_user((void __user *)vaddr, data,
3088                                          count) ? 0 : count;
3089                 if (*copied && iommu->dirty_page_tracking) {
3090                         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
3091                         /*
3092                          * Bitmap populated with the smallest supported page
3093                          * size
3094                          */
3095                         bitmap_set(dma->bitmap, offset >> pgshift,
3096                                    ((offset + *copied - 1) >> pgshift) -
3097                                    (offset >> pgshift) + 1);
3098                 }
3099         } else
3100                 *copied = copy_from_user(data, (void __user *)vaddr,
3101                                            count) ? 0 : count;
3102         if (kthread)
3103                 kthread_unuse_mm(mm);
3104 out:
3105         mmput(mm);
3106         return *copied ? 0 : -EFAULT;
3107 }
3108
3109 static int vfio_iommu_type1_dma_rw(void *iommu_data, dma_addr_t user_iova,
3110                                    void *data, size_t count, bool write)
3111 {
3112         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3113         int ret = 0;
3114         size_t done;
3115
3116         mutex_lock(&iommu->lock);
3117         while (count > 0) {
3118                 ret = vfio_iommu_type1_dma_rw_chunk(iommu, user_iova, data,
3119                                                     count, write, &done);
3120                 if (ret)
3121                         break;
3122
3123                 count -= done;
3124                 data += done;
3125                 user_iova += done;
3126         }
3127
3128         mutex_unlock(&iommu->lock);
3129         return ret;
3130 }
3131
3132 static struct iommu_domain *
3133 vfio_iommu_type1_group_iommu_domain(void *iommu_data,
3134                                     struct iommu_group *iommu_group)
3135 {
3136         struct iommu_domain *domain = ERR_PTR(-ENODEV);
3137         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3138         struct vfio_domain *d;
3139
3140         if (!iommu || !iommu_group)
3141                 return ERR_PTR(-EINVAL);
3142
3143         mutex_lock(&iommu->lock);
3144         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
3145                 if (find_iommu_group(d, iommu_group)) {
3146                         domain = d->domain;
3147                         break;
3148                 }
3149         }
3150         mutex_unlock(&iommu->lock);
3151
3152         return domain;
3153 }
3154
3155 static void vfio_iommu_type1_notify(void *iommu_data,
3156                                     enum vfio_iommu_notify_type event)
3157 {
3158         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3159
3160         if (event != VFIO_IOMMU_CONTAINER_CLOSE)
3161                 return;
3162         mutex_lock(&iommu->lock);
3163         iommu->container_open = false;
3164         mutex_unlock(&iommu->lock);
3165         wake_up_all(&iommu->vaddr_wait);
3166 }
3167
3168 static const struct vfio_iommu_driver_ops vfio_iommu_driver_ops_type1 = {
3169         .name                   = "vfio-iommu-type1",
3170         .owner                  = THIS_MODULE,
3171         .open                   = vfio_iommu_type1_open,
3172         .release                = vfio_iommu_type1_release,
3173         .ioctl                  = vfio_iommu_type1_ioctl,
3174         .attach_group           = vfio_iommu_type1_attach_group,
3175         .detach_group           = vfio_iommu_type1_detach_group,
3176         .pin_pages              = vfio_iommu_type1_pin_pages,
3177         .unpin_pages            = vfio_iommu_type1_unpin_pages,
3178         .register_notifier      = vfio_iommu_type1_register_notifier,
3179         .unregister_notifier    = vfio_iommu_type1_unregister_notifier,
3180         .dma_rw                 = vfio_iommu_type1_dma_rw,
3181         .group_iommu_domain     = vfio_iommu_type1_group_iommu_domain,
3182         .notify                 = vfio_iommu_type1_notify,
3183 };
3184
3185 static int __init vfio_iommu_type1_init(void)
3186 {
3187         return vfio_register_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
3188 }
3189
3190 static void __exit vfio_iommu_type1_cleanup(void)
3191 {
3192         vfio_unregister_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
3193 }
3194
3195 module_init(vfio_iommu_type1_init);
3196 module_exit(vfio_iommu_type1_cleanup);
3197
3198 MODULE_VERSION(DRIVER_VERSION);
3199 MODULE_LICENSE("GPL v2");
3200 MODULE_AUTHOR(DRIVER_AUTHOR);
3201 MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_DESC);