GNU Linux-libre 5.10.153-gnu1
[releases.git] / 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  * userpsace 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/mdev.h>
40 #include <linux/notifier.h>
41 #include <linux/dma-iommu.h>
42 #include <linux/irqdomain.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 vfio_domain      *external_domain; /* domain for external user */
69         struct mutex            lock;
70         struct rb_root          dma_list;
71         struct blocking_notifier_head notifier;
72         unsigned int            dma_avail;
73         uint64_t                pgsize_bitmap;
74         bool                    v2;
75         bool                    nesting;
76         bool                    dirty_page_tracking;
77         bool                    pinned_page_dirty_scope;
78 };
79
80 struct vfio_domain {
81         struct iommu_domain     *domain;
82         struct list_head        next;
83         struct list_head        group_list;
84         int                     prot;           /* IOMMU_CACHE */
85         bool                    fgsp;           /* Fine-grained super pages */
86 };
87
88 struct vfio_dma {
89         struct rb_node          node;
90         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
91         unsigned long           vaddr;          /* Process virtual addr */
92         size_t                  size;           /* Map size (bytes) */
93         int                     prot;           /* IOMMU_READ/WRITE */
94         bool                    iommu_mapped;
95         bool                    lock_cap;       /* capable(CAP_IPC_LOCK) */
96         struct task_struct      *task;
97         struct rb_root          pfn_list;       /* Ex-user pinned pfn list */
98         unsigned long           *bitmap;
99 };
100
101 struct vfio_batch {
102         struct page             **pages;        /* for pin_user_pages_remote */
103         struct page             *fallback_page; /* if pages alloc fails */
104         int                     capacity;       /* length of pages array */
105 };
106
107 struct vfio_group {
108         struct iommu_group      *iommu_group;
109         struct list_head        next;
110         bool                    mdev_group;     /* An mdev group */
111         bool                    pinned_page_dirty_scope;
112 };
113
114 struct vfio_iova {
115         struct list_head        list;
116         dma_addr_t              start;
117         dma_addr_t              end;
118 };
119
120 /*
121  * Guest RAM pinning working set or DMA target
122  */
123 struct vfio_pfn {
124         struct rb_node          node;
125         dma_addr_t              iova;           /* Device address */
126         unsigned long           pfn;            /* Host pfn */
127         unsigned int            ref_count;
128 };
129
130 struct vfio_regions {
131         struct list_head list;
132         dma_addr_t iova;
133         phys_addr_t phys;
134         size_t len;
135 };
136
137 #define IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu) \
138                                         (!list_empty(&iommu->domain_list))
139
140 #define DIRTY_BITMAP_BYTES(n)   (ALIGN(n, BITS_PER_TYPE(u64)) / BITS_PER_BYTE)
141
142 /*
143  * Input argument of number of bits to bitmap_set() is unsigned integer, which
144  * further casts to signed integer for unaligned multi-bit operation,
145  * __bitmap_set().
146  * Then maximum bitmap size supported is 2^31 bits divided by 2^3 bits/byte,
147  * that is 2^28 (256 MB) which maps to 2^31 * 2^12 = 2^43 (8TB) on 4K page
148  * system.
149  */
150 #define DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX   ((u64)INT_MAX)
151 #define DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX    DIRTY_BITMAP_BYTES(DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX)
152
153 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot);
154
155 static struct vfio_group *vfio_iommu_find_iommu_group(struct vfio_iommu *iommu,
156                                                struct iommu_group *iommu_group);
157
158 static void update_pinned_page_dirty_scope(struct vfio_iommu *iommu);
159 /*
160  * This code handles mapping and unmapping of user data buffers
161  * into DMA'ble space using the IOMMU
162  */
163
164 static struct vfio_dma *vfio_find_dma(struct vfio_iommu *iommu,
165                                       dma_addr_t start, size_t size)
166 {
167         struct rb_node *node = iommu->dma_list.rb_node;
168
169         while (node) {
170                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(node, struct vfio_dma, node);
171
172                 if (start + size <= dma->iova)
173                         node = node->rb_left;
174                 else if (start >= dma->iova + dma->size)
175                         node = node->rb_right;
176                 else
177                         return dma;
178         }
179
180         return NULL;
181 }
182
183 static void vfio_link_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *new)
184 {
185         struct rb_node **link = &iommu->dma_list.rb_node, *parent = NULL;
186         struct vfio_dma *dma;
187
188         while (*link) {
189                 parent = *link;
190                 dma = rb_entry(parent, struct vfio_dma, node);
191
192                 if (new->iova + new->size <= dma->iova)
193                         link = &(*link)->rb_left;
194                 else
195                         link = &(*link)->rb_right;
196         }
197
198         rb_link_node(&new->node, parent, link);
199         rb_insert_color(&new->node, &iommu->dma_list);
200 }
201
202 static void vfio_unlink_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *old)
203 {
204         rb_erase(&old->node, &iommu->dma_list);
205 }
206
207
208 static int vfio_dma_bitmap_alloc(struct vfio_dma *dma, size_t pgsize)
209 {
210         uint64_t npages = dma->size / pgsize;
211
212         if (npages > DIRTY_BITMAP_PAGES_MAX)
213                 return -EINVAL;
214
215         /*
216          * Allocate extra 64 bits that are used to calculate shift required for
217          * bitmap_shift_left() to manipulate and club unaligned number of pages
218          * in adjacent vfio_dma ranges.
219          */
220         dma->bitmap = kvzalloc(DIRTY_BITMAP_BYTES(npages) + sizeof(u64),
221                                GFP_KERNEL);
222         if (!dma->bitmap)
223                 return -ENOMEM;
224
225         return 0;
226 }
227
228 static void vfio_dma_bitmap_free(struct vfio_dma *dma)
229 {
230         kfree(dma->bitmap);
231         dma->bitmap = NULL;
232 }
233
234 static void vfio_dma_populate_bitmap(struct vfio_dma *dma, size_t pgsize)
235 {
236         struct rb_node *p;
237         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
238
239         for (p = rb_first(&dma->pfn_list); p; p = rb_next(p)) {
240                 struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn, node);
241
242                 bitmap_set(dma->bitmap, (vpfn->iova - dma->iova) >> pgshift, 1);
243         }
244 }
245
246 static void vfio_iommu_populate_bitmap_full(struct vfio_iommu *iommu)
247 {
248         struct rb_node *n;
249         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
250
251         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
252                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
253
254                 bitmap_set(dma->bitmap, 0, dma->size >> pgshift);
255         }
256 }
257
258 static int vfio_dma_bitmap_alloc_all(struct vfio_iommu *iommu, size_t pgsize)
259 {
260         struct rb_node *n;
261
262         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
263                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
264                 int ret;
265
266                 ret = vfio_dma_bitmap_alloc(dma, pgsize);
267                 if (ret) {
268                         struct rb_node *p;
269
270                         for (p = rb_prev(n); p; p = rb_prev(p)) {
271                                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n,
272                                                         struct vfio_dma, node);
273
274                                 vfio_dma_bitmap_free(dma);
275                         }
276                         return ret;
277                 }
278                 vfio_dma_populate_bitmap(dma, pgsize);
279         }
280         return 0;
281 }
282
283 static void vfio_dma_bitmap_free_all(struct vfio_iommu *iommu)
284 {
285         struct rb_node *n;
286
287         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
288                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
289
290                 vfio_dma_bitmap_free(dma);
291         }
292 }
293
294 /*
295  * Helper Functions for host iova-pfn list
296  */
297 static struct vfio_pfn *vfio_find_vpfn(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova)
298 {
299         struct vfio_pfn *vpfn;
300         struct rb_node *node = dma->pfn_list.rb_node;
301
302         while (node) {
303                 vpfn = rb_entry(node, struct vfio_pfn, node);
304
305                 if (iova < vpfn->iova)
306                         node = node->rb_left;
307                 else if (iova > vpfn->iova)
308                         node = node->rb_right;
309                 else
310                         return vpfn;
311         }
312         return NULL;
313 }
314
315 static void vfio_link_pfn(struct vfio_dma *dma,
316                           struct vfio_pfn *new)
317 {
318         struct rb_node **link, *parent = NULL;
319         struct vfio_pfn *vpfn;
320
321         link = &dma->pfn_list.rb_node;
322         while (*link) {
323                 parent = *link;
324                 vpfn = rb_entry(parent, struct vfio_pfn, node);
325
326                 if (new->iova < vpfn->iova)
327                         link = &(*link)->rb_left;
328                 else
329                         link = &(*link)->rb_right;
330         }
331
332         rb_link_node(&new->node, parent, link);
333         rb_insert_color(&new->node, &dma->pfn_list);
334 }
335
336 static void vfio_unlink_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *old)
337 {
338         rb_erase(&old->node, &dma->pfn_list);
339 }
340
341 static int vfio_add_to_pfn_list(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
342                                 unsigned long pfn)
343 {
344         struct vfio_pfn *vpfn;
345
346         vpfn = kzalloc(sizeof(*vpfn), GFP_KERNEL);
347         if (!vpfn)
348                 return -ENOMEM;
349
350         vpfn->iova = iova;
351         vpfn->pfn = pfn;
352         vpfn->ref_count = 1;
353         vfio_link_pfn(dma, vpfn);
354         return 0;
355 }
356
357 static void vfio_remove_from_pfn_list(struct vfio_dma *dma,
358                                       struct vfio_pfn *vpfn)
359 {
360         vfio_unlink_pfn(dma, vpfn);
361         kfree(vpfn);
362 }
363
364 static struct vfio_pfn *vfio_iova_get_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma,
365                                                unsigned long iova)
366 {
367         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
368
369         if (vpfn)
370                 vpfn->ref_count++;
371         return vpfn;
372 }
373
374 static int vfio_iova_put_vfio_pfn(struct vfio_dma *dma, struct vfio_pfn *vpfn)
375 {
376         int ret = 0;
377
378         vpfn->ref_count--;
379         if (!vpfn->ref_count) {
380                 ret = put_pfn(vpfn->pfn, dma->prot);
381                 vfio_remove_from_pfn_list(dma, vpfn);
382         }
383         return ret;
384 }
385
386 static int vfio_lock_acct(struct vfio_dma *dma, long npage, bool async)
387 {
388         struct mm_struct *mm;
389         int ret;
390
391         if (!npage)
392                 return 0;
393
394         mm = async ? get_task_mm(dma->task) : dma->task->mm;
395         if (!mm)
396                 return -ESRCH; /* process exited */
397
398         ret = mmap_write_lock_killable(mm);
399         if (!ret) {
400                 ret = __account_locked_vm(mm, abs(npage), npage > 0, dma->task,
401                                           dma->lock_cap);
402                 mmap_write_unlock(mm);
403         }
404
405         if (async)
406                 mmput(mm);
407
408         return ret;
409 }
410
411 /*
412  * Some mappings aren't backed by a struct page, for example an mmap'd
413  * MMIO range for our own or another device.  These use a different
414  * pfn conversion and shouldn't be tracked as locked pages.
415  * For compound pages, any driver that sets the reserved bit in head
416  * page needs to set the reserved bit in all subpages to be safe.
417  */
418 static bool is_invalid_reserved_pfn(unsigned long pfn)
419 {
420         if (pfn_valid(pfn))
421                 return PageReserved(pfn_to_page(pfn));
422
423         return true;
424 }
425
426 static int put_pfn(unsigned long pfn, int prot)
427 {
428         if (!is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
429                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
430
431                 unpin_user_pages_dirty_lock(&page, 1, prot & IOMMU_WRITE);
432                 return 1;
433         }
434         return 0;
435 }
436
437 #define VFIO_BATCH_MAX_CAPACITY (PAGE_SIZE / sizeof(struct page *))
438
439 static void vfio_batch_init(struct vfio_batch *batch)
440 {
441         if (unlikely(disable_hugepages))
442                 goto fallback;
443
444         batch->pages = (struct page **) __get_free_page(GFP_KERNEL);
445         if (!batch->pages)
446                 goto fallback;
447
448         batch->capacity = VFIO_BATCH_MAX_CAPACITY;
449         return;
450
451 fallback:
452         batch->pages = &batch->fallback_page;
453         batch->capacity = 1;
454 }
455
456 static void vfio_batch_fini(struct vfio_batch *batch)
457 {
458         if (batch->capacity == VFIO_BATCH_MAX_CAPACITY)
459                 free_page((unsigned long)batch->pages);
460 }
461
462 static int follow_fault_pfn(struct vm_area_struct *vma, struct mm_struct *mm,
463                             unsigned long vaddr, unsigned long *pfn,
464                             bool write_fault)
465 {
466         pte_t *ptep;
467         spinlock_t *ptl;
468         int ret;
469
470         ret = follow_pte(vma->vm_mm, vaddr, &ptep, &ptl);
471         if (ret) {
472                 bool unlocked = false;
473
474                 ret = fixup_user_fault(mm, vaddr,
475                                        FAULT_FLAG_REMOTE |
476                                        (write_fault ?  FAULT_FLAG_WRITE : 0),
477                                        &unlocked);
478                 if (unlocked)
479                         return -EAGAIN;
480
481                 if (ret)
482                         return ret;
483
484                 ret = follow_pte(vma->vm_mm, vaddr, &ptep, &ptl);
485                 if (ret)
486                         return ret;
487         }
488
489         if (write_fault && !pte_write(*ptep))
490                 ret = -EFAULT;
491         else
492                 *pfn = pte_pfn(*ptep);
493
494         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
495         return ret;
496 }
497
498 /*
499  * Returns the positive number of pfns successfully obtained or a negative
500  * error code.
501  */
502 static int vaddr_get_pfns(struct mm_struct *mm, unsigned long vaddr,
503                           long npages, int prot, unsigned long *pfn,
504                           struct page **pages)
505 {
506         struct vm_area_struct *vma;
507         unsigned int flags = 0;
508         int ret;
509
510         if (prot & IOMMU_WRITE)
511                 flags |= FOLL_WRITE;
512
513         mmap_read_lock(mm);
514         ret = pin_user_pages_remote(mm, vaddr, npages, flags | FOLL_LONGTERM,
515                                     pages, NULL, NULL);
516         if (ret > 0) {
517                 int i;
518
519                 /*
520                  * The zero page is always resident, we don't need to pin it
521                  * and it falls into our invalid/reserved test so we don't
522                  * unpin in put_pfn().  Unpin all zero pages in the batch here.
523                  */
524                 for (i = 0 ; i < ret; i++) {
525                         if (unlikely(is_zero_pfn(page_to_pfn(pages[i]))))
526                                 unpin_user_page(pages[i]);
527                 }
528
529                 *pfn = page_to_pfn(pages[0]);
530                 goto done;
531         }
532
533         vaddr = untagged_addr(vaddr);
534
535 retry:
536         vma = find_vma_intersection(mm, vaddr, vaddr + 1);
537
538         if (vma && vma->vm_flags & VM_PFNMAP) {
539                 ret = follow_fault_pfn(vma, mm, vaddr, pfn, prot & IOMMU_WRITE);
540                 if (ret == -EAGAIN)
541                         goto retry;
542
543                 if (!ret) {
544                         if (is_invalid_reserved_pfn(*pfn))
545                                 ret = 1;
546                         else
547                                 ret = -EFAULT;
548                 }
549         }
550 done:
551         mmap_read_unlock(mm);
552         return ret;
553 }
554
555 /*
556  * Attempt to pin pages.  We really don't want to track all the pfns and
557  * the iommu can only map chunks of consecutive pfns anyway, so get the
558  * first page and all consecutive pages with the same locking.
559  */
560 static long vfio_pin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
561                                   long npage, unsigned long *pfn_base,
562                                   unsigned long limit, struct vfio_batch *batch)
563 {
564         unsigned long pfn = 0;
565         long ret, pinned = 0, lock_acct = 0;
566         bool rsvd;
567         dma_addr_t iova = vaddr - dma->vaddr + dma->iova;
568
569         /* This code path is only user initiated */
570         if (!current->mm)
571                 return -ENODEV;
572
573         ret = vaddr_get_pfns(current->mm, vaddr, 1, dma->prot, pfn_base,
574                              batch->pages);
575         if (ret < 0)
576                 return ret;
577
578         pinned++;
579         rsvd = is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base);
580
581         /*
582          * Reserved pages aren't counted against the user, externally pinned
583          * pages are already counted against the user.
584          */
585         if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
586                 if (!dma->lock_cap && current->mm->locked_vm + 1 > limit) {
587                         put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
588                         pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n", __func__,
589                                         limit << PAGE_SHIFT);
590                         return -ENOMEM;
591                 }
592                 lock_acct++;
593         }
594
595         if (unlikely(disable_hugepages))
596                 goto out;
597
598         /* Lock all the consecutive pages from pfn_base */
599         for (vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE; pinned < npage;
600              pinned++, vaddr += PAGE_SIZE, iova += PAGE_SIZE) {
601                 ret = vaddr_get_pfns(current->mm, vaddr, 1, dma->prot, &pfn,
602                                      batch->pages);
603                 if (ret < 0)
604                         break;
605
606                 if (pfn != *pfn_base + pinned ||
607                     rsvd != is_invalid_reserved_pfn(pfn)) {
608                         put_pfn(pfn, dma->prot);
609                         break;
610                 }
611
612                 if (!rsvd && !vfio_find_vpfn(dma, iova)) {
613                         if (!dma->lock_cap &&
614                             current->mm->locked_vm + lock_acct + 1 > limit) {
615                                 put_pfn(pfn, dma->prot);
616                                 pr_warn("%s: RLIMIT_MEMLOCK (%ld) exceeded\n",
617                                         __func__, limit << PAGE_SHIFT);
618                                 ret = -ENOMEM;
619                                 goto unpin_out;
620                         }
621                         lock_acct++;
622                 }
623         }
624
625 out:
626         ret = vfio_lock_acct(dma, lock_acct, false);
627
628 unpin_out:
629         if (ret < 0) {
630                 if (!rsvd) {
631                         for (pfn = *pfn_base ; pinned ; pfn++, pinned--)
632                                 put_pfn(pfn, dma->prot);
633                 }
634
635                 return ret;
636         }
637
638         return pinned;
639 }
640
641 static long vfio_unpin_pages_remote(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
642                                     unsigned long pfn, long npage,
643                                     bool do_accounting)
644 {
645         long unlocked = 0, locked = 0;
646         long i;
647
648         for (i = 0; i < npage; i++, iova += PAGE_SIZE) {
649                 if (put_pfn(pfn++, dma->prot)) {
650                         unlocked++;
651                         if (vfio_find_vpfn(dma, iova))
652                                 locked++;
653                 }
654         }
655
656         if (do_accounting)
657                 vfio_lock_acct(dma, locked - unlocked, true);
658
659         return unlocked;
660 }
661
662 static int vfio_pin_page_external(struct vfio_dma *dma, unsigned long vaddr,
663                                   unsigned long *pfn_base, bool do_accounting)
664 {
665         struct page *pages[1];
666         struct mm_struct *mm;
667         int ret;
668
669         mm = get_task_mm(dma->task);
670         if (!mm)
671                 return -ENODEV;
672
673         ret = vaddr_get_pfns(mm, vaddr, 1, dma->prot, pfn_base, pages);
674         if (ret != 1)
675                 goto out;
676
677         ret = 0;
678
679         if (do_accounting && !is_invalid_reserved_pfn(*pfn_base)) {
680                 ret = vfio_lock_acct(dma, 1, true);
681                 if (ret) {
682                         put_pfn(*pfn_base, dma->prot);
683                         if (ret == -ENOMEM)
684                                 pr_warn("%s: Task %s (%d) RLIMIT_MEMLOCK "
685                                         "(%ld) exceeded\n", __func__,
686                                         dma->task->comm, task_pid_nr(dma->task),
687                                         task_rlimit(dma->task, RLIMIT_MEMLOCK));
688                 }
689         }
690
691 out:
692         mmput(mm);
693         return ret;
694 }
695
696 static int vfio_unpin_page_external(struct vfio_dma *dma, dma_addr_t iova,
697                                     bool do_accounting)
698 {
699         int unlocked;
700         struct vfio_pfn *vpfn = vfio_find_vpfn(dma, iova);
701
702         if (!vpfn)
703                 return 0;
704
705         unlocked = vfio_iova_put_vfio_pfn(dma, vpfn);
706
707         if (do_accounting)
708                 vfio_lock_acct(dma, -unlocked, true);
709
710         return unlocked;
711 }
712
713 static int vfio_iommu_type1_pin_pages(void *iommu_data,
714                                       struct iommu_group *iommu_group,
715                                       unsigned long *user_pfn,
716                                       int npage, int prot,
717                                       unsigned long *phys_pfn)
718 {
719         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
720         struct vfio_group *group;
721         int i, j, ret;
722         unsigned long remote_vaddr;
723         struct vfio_dma *dma;
724         bool do_accounting;
725
726         if (!iommu || !user_pfn || !phys_pfn)
727                 return -EINVAL;
728
729         /* Supported for v2 version only */
730         if (!iommu->v2)
731                 return -EACCES;
732
733         mutex_lock(&iommu->lock);
734
735         /* Fail if notifier list is empty */
736         if (!iommu->notifier.head) {
737                 ret = -EINVAL;
738                 goto pin_done;
739         }
740
741         /*
742          * If iommu capable domain exist in the container then all pages are
743          * already pinned and accounted. Accouting should be done if there is no
744          * iommu capable domain in the container.
745          */
746         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
747
748         for (i = 0; i < npage; i++) {
749                 dma_addr_t iova;
750                 struct vfio_pfn *vpfn;
751
752                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
753                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
754                 if (!dma) {
755                         ret = -EINVAL;
756                         goto pin_unwind;
757                 }
758
759                 if ((dma->prot & prot) != prot) {
760                         ret = -EPERM;
761                         goto pin_unwind;
762                 }
763
764                 vpfn = vfio_iova_get_vfio_pfn(dma, iova);
765                 if (vpfn) {
766                         phys_pfn[i] = vpfn->pfn;
767                         continue;
768                 }
769
770                 remote_vaddr = dma->vaddr + (iova - dma->iova);
771                 ret = vfio_pin_page_external(dma, remote_vaddr, &phys_pfn[i],
772                                              do_accounting);
773                 if (ret)
774                         goto pin_unwind;
775
776                 ret = vfio_add_to_pfn_list(dma, iova, phys_pfn[i]);
777                 if (ret) {
778                         if (put_pfn(phys_pfn[i], dma->prot) && do_accounting)
779                                 vfio_lock_acct(dma, -1, true);
780                         goto pin_unwind;
781                 }
782
783                 if (iommu->dirty_page_tracking) {
784                         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
785
786                         /*
787                          * Bitmap populated with the smallest supported page
788                          * size
789                          */
790                         bitmap_set(dma->bitmap,
791                                    (iova - dma->iova) >> pgshift, 1);
792                 }
793         }
794         ret = i;
795
796         group = vfio_iommu_find_iommu_group(iommu, iommu_group);
797         if (!group->pinned_page_dirty_scope) {
798                 group->pinned_page_dirty_scope = true;
799                 update_pinned_page_dirty_scope(iommu);
800         }
801
802         goto pin_done;
803
804 pin_unwind:
805         phys_pfn[i] = 0;
806         for (j = 0; j < i; j++) {
807                 dma_addr_t iova;
808
809                 iova = user_pfn[j] << PAGE_SHIFT;
810                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
811                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
812                 phys_pfn[j] = 0;
813         }
814 pin_done:
815         mutex_unlock(&iommu->lock);
816         return ret;
817 }
818
819 static int vfio_iommu_type1_unpin_pages(void *iommu_data,
820                                         unsigned long *user_pfn,
821                                         int npage)
822 {
823         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
824         bool do_accounting;
825         int i;
826
827         if (!iommu || !user_pfn)
828                 return -EINVAL;
829
830         /* Supported for v2 version only */
831         if (!iommu->v2)
832                 return -EACCES;
833
834         mutex_lock(&iommu->lock);
835
836         do_accounting = !IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu);
837         for (i = 0; i < npage; i++) {
838                 struct vfio_dma *dma;
839                 dma_addr_t iova;
840
841                 iova = user_pfn[i] << PAGE_SHIFT;
842                 dma = vfio_find_dma(iommu, iova, PAGE_SIZE);
843                 if (!dma)
844                         goto unpin_exit;
845                 vfio_unpin_page_external(dma, iova, do_accounting);
846         }
847
848 unpin_exit:
849         mutex_unlock(&iommu->lock);
850         return i > npage ? npage : (i > 0 ? i : -EINVAL);
851 }
852
853 static long vfio_sync_unpin(struct vfio_dma *dma, struct vfio_domain *domain,
854                             struct list_head *regions,
855                             struct iommu_iotlb_gather *iotlb_gather)
856 {
857         long unlocked = 0;
858         struct vfio_regions *entry, *next;
859
860         iommu_iotlb_sync(domain->domain, iotlb_gather);
861
862         list_for_each_entry_safe(entry, next, regions, list) {
863                 unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma,
864                                                     entry->iova,
865                                                     entry->phys >> PAGE_SHIFT,
866                                                     entry->len >> PAGE_SHIFT,
867                                                     false);
868                 list_del(&entry->list);
869                 kfree(entry);
870         }
871
872         cond_resched();
873
874         return unlocked;
875 }
876
877 /*
878  * Generally, VFIO needs to unpin remote pages after each IOTLB flush.
879  * Therefore, when using IOTLB flush sync interface, VFIO need to keep track
880  * of these regions (currently using a list).
881  *
882  * This value specifies maximum number of regions for each IOTLB flush sync.
883  */
884 #define VFIO_IOMMU_TLB_SYNC_MAX         512
885
886 static size_t unmap_unpin_fast(struct vfio_domain *domain,
887                                struct vfio_dma *dma, dma_addr_t *iova,
888                                size_t len, phys_addr_t phys, long *unlocked,
889                                struct list_head *unmapped_list,
890                                int *unmapped_cnt,
891                                struct iommu_iotlb_gather *iotlb_gather)
892 {
893         size_t unmapped = 0;
894         struct vfio_regions *entry = kzalloc(sizeof(*entry), GFP_KERNEL);
895
896         if (entry) {
897                 unmapped = iommu_unmap_fast(domain->domain, *iova, len,
898                                             iotlb_gather);
899
900                 if (!unmapped) {
901                         kfree(entry);
902                 } else {
903                         entry->iova = *iova;
904                         entry->phys = phys;
905                         entry->len  = unmapped;
906                         list_add_tail(&entry->list, unmapped_list);
907
908                         *iova += unmapped;
909                         (*unmapped_cnt)++;
910                 }
911         }
912
913         /*
914          * Sync if the number of fast-unmap regions hits the limit
915          * or in case of errors.
916          */
917         if (*unmapped_cnt >= VFIO_IOMMU_TLB_SYNC_MAX || !unmapped) {
918                 *unlocked += vfio_sync_unpin(dma, domain, unmapped_list,
919                                              iotlb_gather);
920                 *unmapped_cnt = 0;
921         }
922
923         return unmapped;
924 }
925
926 static size_t unmap_unpin_slow(struct vfio_domain *domain,
927                                struct vfio_dma *dma, dma_addr_t *iova,
928                                size_t len, phys_addr_t phys,
929                                long *unlocked)
930 {
931         size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, *iova, len);
932
933         if (unmapped) {
934                 *unlocked += vfio_unpin_pages_remote(dma, *iova,
935                                                      phys >> PAGE_SHIFT,
936                                                      unmapped >> PAGE_SHIFT,
937                                                      false);
938                 *iova += unmapped;
939                 cond_resched();
940         }
941         return unmapped;
942 }
943
944 static long vfio_unmap_unpin(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
945                              bool do_accounting)
946 {
947         dma_addr_t iova = dma->iova, end = dma->iova + dma->size;
948         struct vfio_domain *domain, *d;
949         LIST_HEAD(unmapped_region_list);
950         struct iommu_iotlb_gather iotlb_gather;
951         int unmapped_region_cnt = 0;
952         long unlocked = 0;
953
954         if (!dma->size)
955                 return 0;
956
957         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
958                 return 0;
959
960         /*
961          * We use the IOMMU to track the physical addresses, otherwise we'd
962          * need a much more complicated tracking system.  Unfortunately that
963          * means we need to use one of the iommu domains to figure out the
964          * pfns to unpin.  The rest need to be unmapped in advance so we have
965          * no iommu translations remaining when the pages are unpinned.
966          */
967         domain = d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
968                                       struct vfio_domain, next);
969
970         list_for_each_entry_continue(d, &iommu->domain_list, next) {
971                 iommu_unmap(d->domain, dma->iova, dma->size);
972                 cond_resched();
973         }
974
975         iommu_iotlb_gather_init(&iotlb_gather);
976         while (iova < end) {
977                 size_t unmapped, len;
978                 phys_addr_t phys, next;
979
980                 phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
981                 if (WARN_ON(!phys)) {
982                         iova += PAGE_SIZE;
983                         continue;
984                 }
985
986                 /*
987                  * To optimize for fewer iommu_unmap() calls, each of which
988                  * may require hardware cache flushing, try to find the
989                  * largest contiguous physical memory chunk to unmap.
990                  */
991                 for (len = PAGE_SIZE;
992                      !domain->fgsp && iova + len < end; len += PAGE_SIZE) {
993                         next = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova + len);
994                         if (next != phys + len)
995                                 break;
996                 }
997
998                 /*
999                  * First, try to use fast unmap/unpin. In case of failure,
1000                  * switch to slow unmap/unpin path.
1001                  */
1002                 unmapped = unmap_unpin_fast(domain, dma, &iova, len, phys,
1003                                             &unlocked, &unmapped_region_list,
1004                                             &unmapped_region_cnt,
1005                                             &iotlb_gather);
1006                 if (!unmapped) {
1007                         unmapped = unmap_unpin_slow(domain, dma, &iova, len,
1008                                                     phys, &unlocked);
1009                         if (WARN_ON(!unmapped))
1010                                 break;
1011                 }
1012         }
1013
1014         dma->iommu_mapped = false;
1015
1016         if (unmapped_region_cnt) {
1017                 unlocked += vfio_sync_unpin(dma, domain, &unmapped_region_list,
1018                                             &iotlb_gather);
1019         }
1020
1021         if (do_accounting) {
1022                 vfio_lock_acct(dma, -unlocked, true);
1023                 return 0;
1024         }
1025         return unlocked;
1026 }
1027
1028 static void vfio_remove_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma)
1029 {
1030         WARN_ON(!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list));
1031         vfio_unmap_unpin(iommu, dma, true);
1032         vfio_unlink_dma(iommu, dma);
1033         put_task_struct(dma->task);
1034         vfio_dma_bitmap_free(dma);
1035         kfree(dma);
1036         iommu->dma_avail++;
1037 }
1038
1039 static void vfio_update_pgsize_bitmap(struct vfio_iommu *iommu)
1040 {
1041         struct vfio_domain *domain;
1042
1043         iommu->pgsize_bitmap = ULONG_MAX;
1044
1045         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next)
1046                 iommu->pgsize_bitmap &= domain->domain->pgsize_bitmap;
1047
1048         /*
1049          * In case the IOMMU supports page sizes smaller than PAGE_SIZE
1050          * we pretend PAGE_SIZE is supported and hide sub-PAGE_SIZE sizes.
1051          * That way the user will be able to map/unmap buffers whose size/
1052          * start address is aligned with PAGE_SIZE. Pinning code uses that
1053          * granularity while iommu driver can use the sub-PAGE_SIZE size
1054          * to map the buffer.
1055          */
1056         if (iommu->pgsize_bitmap & ~PAGE_MASK) {
1057                 iommu->pgsize_bitmap &= PAGE_MASK;
1058                 iommu->pgsize_bitmap |= PAGE_SIZE;
1059         }
1060 }
1061
1062 static int update_user_bitmap(u64 __user *bitmap, struct vfio_iommu *iommu,
1063                               struct vfio_dma *dma, dma_addr_t base_iova,
1064                               size_t pgsize)
1065 {
1066         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
1067         unsigned long nbits = dma->size >> pgshift;
1068         unsigned long bit_offset = (dma->iova - base_iova) >> pgshift;
1069         unsigned long copy_offset = bit_offset / BITS_PER_LONG;
1070         unsigned long shift = bit_offset % BITS_PER_LONG;
1071         unsigned long leftover;
1072
1073         /*
1074          * mark all pages dirty if any IOMMU capable device is not able
1075          * to report dirty pages and all pages are pinned and mapped.
1076          */
1077         if (!iommu->pinned_page_dirty_scope && dma->iommu_mapped)
1078                 bitmap_set(dma->bitmap, 0, nbits);
1079
1080         if (shift) {
1081                 bitmap_shift_left(dma->bitmap, dma->bitmap, shift,
1082                                   nbits + shift);
1083
1084                 if (copy_from_user(&leftover,
1085                                    (void __user *)(bitmap + copy_offset),
1086                                    sizeof(leftover)))
1087                         return -EFAULT;
1088
1089                 bitmap_or(dma->bitmap, dma->bitmap, &leftover, shift);
1090         }
1091
1092         if (copy_to_user((void __user *)(bitmap + copy_offset), dma->bitmap,
1093                          DIRTY_BITMAP_BYTES(nbits + shift)))
1094                 return -EFAULT;
1095
1096         return 0;
1097 }
1098
1099 static int vfio_iova_dirty_bitmap(u64 __user *bitmap, struct vfio_iommu *iommu,
1100                                   dma_addr_t iova, size_t size, size_t pgsize)
1101 {
1102         struct vfio_dma *dma;
1103         struct rb_node *n;
1104         unsigned long pgshift = __ffs(pgsize);
1105         int ret;
1106
1107         /*
1108          * GET_BITMAP request must fully cover vfio_dma mappings.  Multiple
1109          * vfio_dma mappings may be clubbed by specifying large ranges, but
1110          * there must not be any previous mappings bisected by the range.
1111          * An error will be returned if these conditions are not met.
1112          */
1113         dma = vfio_find_dma(iommu, iova, 1);
1114         if (dma && dma->iova != iova)
1115                 return -EINVAL;
1116
1117         dma = vfio_find_dma(iommu, iova + size - 1, 0);
1118         if (dma && dma->iova + dma->size != iova + size)
1119                 return -EINVAL;
1120
1121         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
1122                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1123
1124                 if (dma->iova < iova)
1125                         continue;
1126
1127                 if (dma->iova > iova + size - 1)
1128                         break;
1129
1130                 ret = update_user_bitmap(bitmap, iommu, dma, iova, pgsize);
1131                 if (ret)
1132                         return ret;
1133
1134                 /*
1135                  * Re-populate bitmap to include all pinned pages which are
1136                  * considered as dirty but exclude pages which are unpinned and
1137                  * pages which are marked dirty by vfio_dma_rw()
1138                  */
1139                 bitmap_clear(dma->bitmap, 0, dma->size >> pgshift);
1140                 vfio_dma_populate_bitmap(dma, pgsize);
1141         }
1142         return 0;
1143 }
1144
1145 static int verify_bitmap_size(uint64_t npages, uint64_t bitmap_size)
1146 {
1147         if (!npages || !bitmap_size || (bitmap_size > DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX) ||
1148             (bitmap_size < DIRTY_BITMAP_BYTES(npages)))
1149                 return -EINVAL;
1150
1151         return 0;
1152 }
1153
1154 static int vfio_dma_do_unmap(struct vfio_iommu *iommu,
1155                              struct vfio_iommu_type1_dma_unmap *unmap,
1156                              struct vfio_bitmap *bitmap)
1157 {
1158         struct vfio_dma *dma, *dma_last = NULL;
1159         size_t unmapped = 0, pgsize;
1160         int ret = 0, retries = 0;
1161         unsigned long pgshift;
1162
1163         mutex_lock(&iommu->lock);
1164
1165         pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
1166         pgsize = (size_t)1 << pgshift;
1167
1168         if (unmap->iova & (pgsize - 1)) {
1169                 ret = -EINVAL;
1170                 goto unlock;
1171         }
1172
1173         if (!unmap->size || unmap->size & (pgsize - 1)) {
1174                 ret = -EINVAL;
1175                 goto unlock;
1176         }
1177
1178         if (unmap->iova + unmap->size - 1 < unmap->iova ||
1179             unmap->size > SIZE_MAX) {
1180                 ret = -EINVAL;
1181                 goto unlock;
1182         }
1183
1184         /* When dirty tracking is enabled, allow only min supported pgsize */
1185         if ((unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) &&
1186             (!iommu->dirty_page_tracking || (bitmap->pgsize != pgsize))) {
1187                 ret = -EINVAL;
1188                 goto unlock;
1189         }
1190
1191         WARN_ON((pgsize - 1) & PAGE_MASK);
1192 again:
1193         /*
1194          * vfio-iommu-type1 (v1) - User mappings were coalesced together to
1195          * avoid tracking individual mappings.  This means that the granularity
1196          * of the original mapping was lost and the user was allowed to attempt
1197          * to unmap any range.  Depending on the contiguousness of physical
1198          * memory and page sizes supported by the IOMMU, arbitrary unmaps may
1199          * or may not have worked.  We only guaranteed unmap granularity
1200          * matching the original mapping; even though it was untracked here,
1201          * the original mappings are reflected in IOMMU mappings.  This
1202          * resulted in a couple unusual behaviors.  First, if a range is not
1203          * able to be unmapped, ex. a set of 4k pages that was mapped as a
1204          * 2M hugepage into the IOMMU, the unmap ioctl returns success but with
1205          * a zero sized unmap.  Also, if an unmap request overlaps the first
1206          * address of a hugepage, the IOMMU will unmap the entire hugepage.
1207          * This also returns success and the returned unmap size reflects the
1208          * actual size unmapped.
1209          *
1210          * We attempt to maintain compatibility with this "v1" interface, but
1211          * we take control out of the hands of the IOMMU.  Therefore, an unmap
1212          * request offset from the beginning of the original mapping will
1213          * return success with zero sized unmap.  And an unmap request covering
1214          * the first iova of mapping will unmap the entire range.
1215          *
1216          * The v2 version of this interface intends to be more deterministic.
1217          * Unmap requests must fully cover previous mappings.  Multiple
1218          * mappings may still be unmaped by specifying large ranges, but there
1219          * must not be any previous mappings bisected by the range.  An error
1220          * will be returned if these conditions are not met.  The v2 interface
1221          * will only return success and a size of zero if there were no
1222          * mappings within the range.
1223          */
1224         if (iommu->v2) {
1225                 dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova, 1);
1226                 if (dma && dma->iova != unmap->iova) {
1227                         ret = -EINVAL;
1228                         goto unlock;
1229                 }
1230                 dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova + unmap->size - 1, 0);
1231                 if (dma && dma->iova + dma->size != unmap->iova + unmap->size) {
1232                         ret = -EINVAL;
1233                         goto unlock;
1234                 }
1235         }
1236
1237         while ((dma = vfio_find_dma(iommu, unmap->iova, unmap->size))) {
1238                 if (!iommu->v2 && unmap->iova > dma->iova)
1239                         break;
1240                 /*
1241                  * Task with same address space who mapped this iova range is
1242                  * allowed to unmap the iova range.
1243                  */
1244                 if (dma->task->mm != current->mm)
1245                         break;
1246
1247                 if (!RB_EMPTY_ROOT(&dma->pfn_list)) {
1248                         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap nb_unmap;
1249
1250                         if (dma_last == dma) {
1251                                 BUG_ON(++retries > 10);
1252                         } else {
1253                                 dma_last = dma;
1254                                 retries = 0;
1255                         }
1256
1257                         nb_unmap.iova = dma->iova;
1258                         nb_unmap.size = dma->size;
1259
1260                         /*
1261                          * Notify anyone (mdev vendor drivers) to invalidate and
1262                          * unmap iovas within the range we're about to unmap.
1263                          * Vendor drivers MUST unpin pages in response to an
1264                          * invalidation.
1265                          */
1266                         mutex_unlock(&iommu->lock);
1267                         blocking_notifier_call_chain(&iommu->notifier,
1268                                                     VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP,
1269                                                     &nb_unmap);
1270                         mutex_lock(&iommu->lock);
1271                         goto again;
1272                 }
1273
1274                 if (unmap->flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) {
1275                         ret = update_user_bitmap(bitmap->data, iommu, dma,
1276                                                  unmap->iova, pgsize);
1277                         if (ret)
1278                                 break;
1279                 }
1280
1281                 unmapped += dma->size;
1282                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
1283         }
1284
1285 unlock:
1286         mutex_unlock(&iommu->lock);
1287
1288         /* Report how much was unmapped */
1289         unmap->size = unmapped;
1290
1291         return ret;
1292 }
1293
1294 static int vfio_iommu_map(struct vfio_iommu *iommu, dma_addr_t iova,
1295                           unsigned long pfn, long npage, int prot)
1296 {
1297         struct vfio_domain *d;
1298         int ret;
1299
1300         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
1301                 ret = iommu_map(d->domain, iova, (phys_addr_t)pfn << PAGE_SHIFT,
1302                                 npage << PAGE_SHIFT, prot | d->prot);
1303                 if (ret)
1304                         goto unwind;
1305
1306                 cond_resched();
1307         }
1308
1309         return 0;
1310
1311 unwind:
1312         list_for_each_entry_continue_reverse(d, &iommu->domain_list, next) {
1313                 iommu_unmap(d->domain, iova, npage << PAGE_SHIFT);
1314                 cond_resched();
1315         }
1316
1317         return ret;
1318 }
1319
1320 static int vfio_pin_map_dma(struct vfio_iommu *iommu, struct vfio_dma *dma,
1321                             size_t map_size)
1322 {
1323         dma_addr_t iova = dma->iova;
1324         unsigned long vaddr = dma->vaddr;
1325         struct vfio_batch batch;
1326         size_t size = map_size;
1327         long npage;
1328         unsigned long pfn, limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
1329         int ret = 0;
1330
1331         vfio_batch_init(&batch);
1332
1333         while (size) {
1334                 /* Pin a contiguous chunk of memory */
1335                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr + dma->size,
1336                                               size >> PAGE_SHIFT, &pfn, limit,
1337                                               &batch);
1338                 if (npage <= 0) {
1339                         WARN_ON(!npage);
1340                         ret = (int)npage;
1341                         break;
1342                 }
1343
1344                 /* Map it! */
1345                 ret = vfio_iommu_map(iommu, iova + dma->size, pfn, npage,
1346                                      dma->prot);
1347                 if (ret) {
1348                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova + dma->size, pfn,
1349                                                 npage, true);
1350                         break;
1351                 }
1352
1353                 size -= npage << PAGE_SHIFT;
1354                 dma->size += npage << PAGE_SHIFT;
1355         }
1356
1357         vfio_batch_fini(&batch);
1358         dma->iommu_mapped = true;
1359
1360         if (ret)
1361                 vfio_remove_dma(iommu, dma);
1362
1363         return ret;
1364 }
1365
1366 /*
1367  * Check dma map request is within a valid iova range
1368  */
1369 static bool vfio_iommu_iova_dma_valid(struct vfio_iommu *iommu,
1370                                       dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1371 {
1372         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1373         struct vfio_iova *node;
1374
1375         list_for_each_entry(node, iova, list) {
1376                 if (start >= node->start && end <= node->end)
1377                         return true;
1378         }
1379
1380         /*
1381          * Check for list_empty() as well since a container with
1382          * a single mdev device will have an empty list.
1383          */
1384         return list_empty(iova);
1385 }
1386
1387 static int vfio_dma_do_map(struct vfio_iommu *iommu,
1388                            struct vfio_iommu_type1_dma_map *map)
1389 {
1390         dma_addr_t iova = map->iova;
1391         unsigned long vaddr = map->vaddr;
1392         size_t size = map->size;
1393         int ret = 0, prot = 0;
1394         size_t pgsize;
1395         struct vfio_dma *dma;
1396
1397         /* Verify that none of our __u64 fields overflow */
1398         if (map->size != size || map->vaddr != vaddr || map->iova != iova)
1399                 return -EINVAL;
1400
1401         /* READ/WRITE from device perspective */
1402         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE)
1403                 prot |= IOMMU_WRITE;
1404         if (map->flags & VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ)
1405                 prot |= IOMMU_READ;
1406
1407         mutex_lock(&iommu->lock);
1408
1409         pgsize = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
1410
1411         WARN_ON((pgsize - 1) & PAGE_MASK);
1412
1413         if (!prot || !size || (size | iova | vaddr) & (pgsize - 1)) {
1414                 ret = -EINVAL;
1415                 goto out_unlock;
1416         }
1417
1418         /* Don't allow IOVA or virtual address wrap */
1419         if (iova + size - 1 < iova || vaddr + size - 1 < vaddr) {
1420                 ret = -EINVAL;
1421                 goto out_unlock;
1422         }
1423
1424         if (vfio_find_dma(iommu, iova, size)) {
1425                 ret = -EEXIST;
1426                 goto out_unlock;
1427         }
1428
1429         if (!iommu->dma_avail) {
1430                 ret = -ENOSPC;
1431                 goto out_unlock;
1432         }
1433
1434         if (!vfio_iommu_iova_dma_valid(iommu, iova, iova + size - 1)) {
1435                 ret = -EINVAL;
1436                 goto out_unlock;
1437         }
1438
1439         dma = kzalloc(sizeof(*dma), GFP_KERNEL);
1440         if (!dma) {
1441                 ret = -ENOMEM;
1442                 goto out_unlock;
1443         }
1444
1445         iommu->dma_avail--;
1446         dma->iova = iova;
1447         dma->vaddr = vaddr;
1448         dma->prot = prot;
1449
1450         /*
1451          * We need to be able to both add to a task's locked memory and test
1452          * against the locked memory limit and we need to be able to do both
1453          * outside of this call path as pinning can be asynchronous via the
1454          * external interfaces for mdev devices.  RLIMIT_MEMLOCK requires a
1455          * task_struct and VM locked pages requires an mm_struct, however
1456          * holding an indefinite mm reference is not recommended, therefore we
1457          * only hold a reference to a task.  We could hold a reference to
1458          * current, however QEMU uses this call path through vCPU threads,
1459          * which can be killed resulting in a NULL mm and failure in the unmap
1460          * path when called via a different thread.  Avoid this problem by
1461          * using the group_leader as threads within the same group require
1462          * both CLONE_THREAD and CLONE_VM and will therefore use the same
1463          * mm_struct.
1464          *
1465          * Previously we also used the task for testing CAP_IPC_LOCK at the
1466          * time of pinning and accounting, however has_capability() makes use
1467          * of real_cred, a copy-on-write field, so we can't guarantee that it
1468          * matches group_leader, or in fact that it might not change by the
1469          * time it's evaluated.  If a process were to call MAP_DMA with
1470          * CAP_IPC_LOCK but later drop it, it doesn't make sense that they
1471          * possibly see different results for an iommu_mapped vfio_dma vs
1472          * externally mapped.  Therefore track CAP_IPC_LOCK in vfio_dma at the
1473          * time of calling MAP_DMA.
1474          */
1475         get_task_struct(current->group_leader);
1476         dma->task = current->group_leader;
1477         dma->lock_cap = capable(CAP_IPC_LOCK);
1478
1479         dma->pfn_list = RB_ROOT;
1480
1481         /* Insert zero-sized and grow as we map chunks of it */
1482         vfio_link_dma(iommu, dma);
1483
1484         /* Don't pin and map if container doesn't contain IOMMU capable domain*/
1485         if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu))
1486                 dma->size = size;
1487         else
1488                 ret = vfio_pin_map_dma(iommu, dma, size);
1489
1490         if (!ret && iommu->dirty_page_tracking) {
1491                 ret = vfio_dma_bitmap_alloc(dma, pgsize);
1492                 if (ret)
1493                         vfio_remove_dma(iommu, dma);
1494         }
1495
1496 out_unlock:
1497         mutex_unlock(&iommu->lock);
1498         return ret;
1499 }
1500
1501 static int vfio_bus_type(struct device *dev, void *data)
1502 {
1503         struct bus_type **bus = data;
1504
1505         if (*bus && *bus != dev->bus)
1506                 return -EINVAL;
1507
1508         *bus = dev->bus;
1509
1510         return 0;
1511 }
1512
1513 static int vfio_iommu_replay(struct vfio_iommu *iommu,
1514                              struct vfio_domain *domain)
1515 {
1516         struct vfio_batch batch;
1517         struct vfio_domain *d = NULL;
1518         struct rb_node *n;
1519         unsigned long limit = rlimit(RLIMIT_MEMLOCK) >> PAGE_SHIFT;
1520         int ret;
1521
1522         /* Arbitrarily pick the first domain in the list for lookups */
1523         if (!list_empty(&iommu->domain_list))
1524                 d = list_first_entry(&iommu->domain_list,
1525                                      struct vfio_domain, next);
1526
1527         vfio_batch_init(&batch);
1528
1529         n = rb_first(&iommu->dma_list);
1530
1531         for (; n; n = rb_next(n)) {
1532                 struct vfio_dma *dma;
1533                 dma_addr_t iova;
1534
1535                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1536                 iova = dma->iova;
1537
1538                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1539                         phys_addr_t phys;
1540                         size_t size;
1541
1542                         if (dma->iommu_mapped) {
1543                                 phys_addr_t p;
1544                                 dma_addr_t i;
1545
1546                                 if (WARN_ON(!d)) { /* mapped w/o a domain?! */
1547                                         ret = -EINVAL;
1548                                         goto unwind;
1549                                 }
1550
1551                                 phys = iommu_iova_to_phys(d->domain, iova);
1552
1553                                 if (WARN_ON(!phys)) {
1554                                         iova += PAGE_SIZE;
1555                                         continue;
1556                                 }
1557
1558                                 size = PAGE_SIZE;
1559                                 p = phys + size;
1560                                 i = iova + size;
1561                                 while (i < dma->iova + dma->size &&
1562                                        p == iommu_iova_to_phys(d->domain, i)) {
1563                                         size += PAGE_SIZE;
1564                                         p += PAGE_SIZE;
1565                                         i += PAGE_SIZE;
1566                                 }
1567                         } else {
1568                                 unsigned long pfn;
1569                                 unsigned long vaddr = dma->vaddr +
1570                                                      (iova - dma->iova);
1571                                 size_t n = dma->iova + dma->size - iova;
1572                                 long npage;
1573
1574                                 npage = vfio_pin_pages_remote(dma, vaddr,
1575                                                               n >> PAGE_SHIFT,
1576                                                               &pfn, limit,
1577                                                               &batch);
1578                                 if (npage <= 0) {
1579                                         WARN_ON(!npage);
1580                                         ret = (int)npage;
1581                                         goto unwind;
1582                                 }
1583
1584                                 phys = pfn << PAGE_SHIFT;
1585                                 size = npage << PAGE_SHIFT;
1586                         }
1587
1588                         ret = iommu_map(domain->domain, iova, phys,
1589                                         size, dma->prot | domain->prot);
1590                         if (ret) {
1591                                 if (!dma->iommu_mapped)
1592                                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova,
1593                                                         phys >> PAGE_SHIFT,
1594                                                         size >> PAGE_SHIFT,
1595                                                         true);
1596                                 goto unwind;
1597                         }
1598
1599                         iova += size;
1600                 }
1601         }
1602
1603         /* All dmas are now mapped, defer to second tree walk for unwind */
1604         for (n = rb_first(&iommu->dma_list); n; n = rb_next(n)) {
1605                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1606
1607                 dma->iommu_mapped = true;
1608         }
1609
1610         vfio_batch_fini(&batch);
1611         return 0;
1612
1613 unwind:
1614         for (; n; n = rb_prev(n)) {
1615                 struct vfio_dma *dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
1616                 dma_addr_t iova;
1617
1618                 if (dma->iommu_mapped) {
1619                         iommu_unmap(domain->domain, dma->iova, dma->size);
1620                         continue;
1621                 }
1622
1623                 iova = dma->iova;
1624                 while (iova < dma->iova + dma->size) {
1625                         phys_addr_t phys, p;
1626                         size_t size;
1627                         dma_addr_t i;
1628
1629                         phys = iommu_iova_to_phys(domain->domain, iova);
1630                         if (!phys) {
1631                                 iova += PAGE_SIZE;
1632                                 continue;
1633                         }
1634
1635                         size = PAGE_SIZE;
1636                         p = phys + size;
1637                         i = iova + size;
1638                         while (i < dma->iova + dma->size &&
1639                                p == iommu_iova_to_phys(domain->domain, i)) {
1640                                 size += PAGE_SIZE;
1641                                 p += PAGE_SIZE;
1642                                 i += PAGE_SIZE;
1643                         }
1644
1645                         iommu_unmap(domain->domain, iova, size);
1646                         vfio_unpin_pages_remote(dma, iova, phys >> PAGE_SHIFT,
1647                                                 size >> PAGE_SHIFT, true);
1648                 }
1649         }
1650
1651         vfio_batch_fini(&batch);
1652         return ret;
1653 }
1654
1655 /*
1656  * We change our unmap behavior slightly depending on whether the IOMMU
1657  * supports fine-grained superpages.  IOMMUs like AMD-Vi will use a superpage
1658  * for practically any contiguous power-of-two mapping we give it.  This means
1659  * we don't need to look for contiguous chunks ourselves to make unmapping
1660  * more efficient.  On IOMMUs with coarse-grained super pages, like Intel VT-d
1661  * with discrete 2M/1G/512G/1T superpages, identifying contiguous chunks
1662  * significantly boosts non-hugetlbfs mappings and doesn't seem to hurt when
1663  * hugetlbfs is in use.
1664  */
1665 static void vfio_test_domain_fgsp(struct vfio_domain *domain)
1666 {
1667         struct page *pages;
1668         int ret, order = get_order(PAGE_SIZE * 2);
1669
1670         pages = alloc_pages(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO, order);
1671         if (!pages)
1672                 return;
1673
1674         ret = iommu_map(domain->domain, 0, page_to_phys(pages), PAGE_SIZE * 2,
1675                         IOMMU_READ | IOMMU_WRITE | domain->prot);
1676         if (!ret) {
1677                 size_t unmapped = iommu_unmap(domain->domain, 0, PAGE_SIZE);
1678
1679                 if (unmapped == PAGE_SIZE)
1680                         iommu_unmap(domain->domain, PAGE_SIZE, PAGE_SIZE);
1681                 else
1682                         domain->fgsp = true;
1683         }
1684
1685         __free_pages(pages, order);
1686 }
1687
1688 static struct vfio_group *find_iommu_group(struct vfio_domain *domain,
1689                                            struct iommu_group *iommu_group)
1690 {
1691         struct vfio_group *g;
1692
1693         list_for_each_entry(g, &domain->group_list, next) {
1694                 if (g->iommu_group == iommu_group)
1695                         return g;
1696         }
1697
1698         return NULL;
1699 }
1700
1701 static struct vfio_group *vfio_iommu_find_iommu_group(struct vfio_iommu *iommu,
1702                                                struct iommu_group *iommu_group)
1703 {
1704         struct vfio_domain *domain;
1705         struct vfio_group *group = NULL;
1706
1707         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1708                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
1709                 if (group)
1710                         return group;
1711         }
1712
1713         if (iommu->external_domain)
1714                 group = find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group);
1715
1716         return group;
1717 }
1718
1719 static void update_pinned_page_dirty_scope(struct vfio_iommu *iommu)
1720 {
1721         struct vfio_domain *domain;
1722         struct vfio_group *group;
1723
1724         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
1725                 list_for_each_entry(group, &domain->group_list, next) {
1726                         if (!group->pinned_page_dirty_scope) {
1727                                 iommu->pinned_page_dirty_scope = false;
1728                                 return;
1729                         }
1730                 }
1731         }
1732
1733         if (iommu->external_domain) {
1734                 domain = iommu->external_domain;
1735                 list_for_each_entry(group, &domain->group_list, next) {
1736                         if (!group->pinned_page_dirty_scope) {
1737                                 iommu->pinned_page_dirty_scope = false;
1738                                 return;
1739                         }
1740                 }
1741         }
1742
1743         iommu->pinned_page_dirty_scope = true;
1744 }
1745
1746 static bool vfio_iommu_has_sw_msi(struct list_head *group_resv_regions,
1747                                   phys_addr_t *base)
1748 {
1749         struct iommu_resv_region *region;
1750         bool ret = false;
1751
1752         list_for_each_entry(region, group_resv_regions, list) {
1753                 /*
1754                  * The presence of any 'real' MSI regions should take
1755                  * precedence over the software-managed one if the
1756                  * IOMMU driver happens to advertise both types.
1757                  */
1758                 if (region->type == IOMMU_RESV_MSI) {
1759                         ret = false;
1760                         break;
1761                 }
1762
1763                 if (region->type == IOMMU_RESV_SW_MSI) {
1764                         *base = region->start;
1765                         ret = true;
1766                 }
1767         }
1768
1769         return ret;
1770 }
1771
1772 static struct device *vfio_mdev_get_iommu_device(struct device *dev)
1773 {
1774         struct device *(*fn)(struct device *dev);
1775         struct device *iommu_device;
1776
1777         fn = symbol_get(mdev_get_iommu_device);
1778         if (fn) {
1779                 iommu_device = fn(dev);
1780                 symbol_put(mdev_get_iommu_device);
1781
1782                 return iommu_device;
1783         }
1784
1785         return NULL;
1786 }
1787
1788 static int vfio_mdev_attach_domain(struct device *dev, void *data)
1789 {
1790         struct iommu_domain *domain = data;
1791         struct device *iommu_device;
1792
1793         iommu_device = vfio_mdev_get_iommu_device(dev);
1794         if (iommu_device) {
1795                 if (iommu_dev_feature_enabled(iommu_device, IOMMU_DEV_FEAT_AUX))
1796                         return iommu_aux_attach_device(domain, iommu_device);
1797                 else
1798                         return iommu_attach_device(domain, iommu_device);
1799         }
1800
1801         return -EINVAL;
1802 }
1803
1804 static int vfio_mdev_detach_domain(struct device *dev, void *data)
1805 {
1806         struct iommu_domain *domain = data;
1807         struct device *iommu_device;
1808
1809         iommu_device = vfio_mdev_get_iommu_device(dev);
1810         if (iommu_device) {
1811                 if (iommu_dev_feature_enabled(iommu_device, IOMMU_DEV_FEAT_AUX))
1812                         iommu_aux_detach_device(domain, iommu_device);
1813                 else
1814                         iommu_detach_device(domain, iommu_device);
1815         }
1816
1817         return 0;
1818 }
1819
1820 static int vfio_iommu_attach_group(struct vfio_domain *domain,
1821                                    struct vfio_group *group)
1822 {
1823         if (group->mdev_group)
1824                 return iommu_group_for_each_dev(group->iommu_group,
1825                                                 domain->domain,
1826                                                 vfio_mdev_attach_domain);
1827         else
1828                 return iommu_attach_group(domain->domain, group->iommu_group);
1829 }
1830
1831 static void vfio_iommu_detach_group(struct vfio_domain *domain,
1832                                     struct vfio_group *group)
1833 {
1834         if (group->mdev_group)
1835                 iommu_group_for_each_dev(group->iommu_group, domain->domain,
1836                                          vfio_mdev_detach_domain);
1837         else
1838                 iommu_detach_group(domain->domain, group->iommu_group);
1839 }
1840
1841 static bool vfio_bus_is_mdev(struct bus_type *bus)
1842 {
1843         struct bus_type *mdev_bus;
1844         bool ret = false;
1845
1846         mdev_bus = symbol_get(mdev_bus_type);
1847         if (mdev_bus) {
1848                 ret = (bus == mdev_bus);
1849                 symbol_put(mdev_bus_type);
1850         }
1851
1852         return ret;
1853 }
1854
1855 static int vfio_mdev_iommu_device(struct device *dev, void *data)
1856 {
1857         struct device **old = data, *new;
1858
1859         new = vfio_mdev_get_iommu_device(dev);
1860         if (!new || (*old && *old != new))
1861                 return -EINVAL;
1862
1863         *old = new;
1864
1865         return 0;
1866 }
1867
1868 /*
1869  * This is a helper function to insert an address range to iova list.
1870  * The list is initially created with a single entry corresponding to
1871  * the IOMMU domain geometry to which the device group is attached.
1872  * The list aperture gets modified when a new domain is added to the
1873  * container if the new aperture doesn't conflict with the current one
1874  * or with any existing dma mappings. The list is also modified to
1875  * exclude any reserved regions associated with the device group.
1876  */
1877 static int vfio_iommu_iova_insert(struct list_head *head,
1878                                   dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1879 {
1880         struct vfio_iova *region;
1881
1882         region = kmalloc(sizeof(*region), GFP_KERNEL);
1883         if (!region)
1884                 return -ENOMEM;
1885
1886         INIT_LIST_HEAD(&region->list);
1887         region->start = start;
1888         region->end = end;
1889
1890         list_add_tail(&region->list, head);
1891         return 0;
1892 }
1893
1894 /*
1895  * Check the new iommu aperture conflicts with existing aper or with any
1896  * existing dma mappings.
1897  */
1898 static bool vfio_iommu_aper_conflict(struct vfio_iommu *iommu,
1899                                      dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1900 {
1901         struct vfio_iova *first, *last;
1902         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
1903
1904         if (list_empty(iova))
1905                 return false;
1906
1907         /* Disjoint sets, return conflict */
1908         first = list_first_entry(iova, struct vfio_iova, list);
1909         last = list_last_entry(iova, struct vfio_iova, list);
1910         if (start > last->end || end < first->start)
1911                 return true;
1912
1913         /* Check for any existing dma mappings below the new start */
1914         if (start > first->start) {
1915                 if (vfio_find_dma(iommu, first->start, start - first->start))
1916                         return true;
1917         }
1918
1919         /* Check for any existing dma mappings beyond the new end */
1920         if (end < last->end) {
1921                 if (vfio_find_dma(iommu, end + 1, last->end - end))
1922                         return true;
1923         }
1924
1925         return false;
1926 }
1927
1928 /*
1929  * Resize iommu iova aperture window. This is called only if the new
1930  * aperture has no conflict with existing aperture and dma mappings.
1931  */
1932 static int vfio_iommu_aper_resize(struct list_head *iova,
1933                                   dma_addr_t start, dma_addr_t end)
1934 {
1935         struct vfio_iova *node, *next;
1936
1937         if (list_empty(iova))
1938                 return vfio_iommu_iova_insert(iova, start, end);
1939
1940         /* Adjust iova list start */
1941         list_for_each_entry_safe(node, next, iova, list) {
1942                 if (start < node->start)
1943                         break;
1944                 if (start >= node->start && start < node->end) {
1945                         node->start = start;
1946                         break;
1947                 }
1948                 /* Delete nodes before new start */
1949                 list_del(&node->list);
1950                 kfree(node);
1951         }
1952
1953         /* Adjust iova list end */
1954         list_for_each_entry_safe(node, next, iova, list) {
1955                 if (end > node->end)
1956                         continue;
1957                 if (end > node->start && end <= node->end) {
1958                         node->end = end;
1959                         continue;
1960                 }
1961                 /* Delete nodes after new end */
1962                 list_del(&node->list);
1963                 kfree(node);
1964         }
1965
1966         return 0;
1967 }
1968
1969 /*
1970  * Check reserved region conflicts with existing dma mappings
1971  */
1972 static bool vfio_iommu_resv_conflict(struct vfio_iommu *iommu,
1973                                      struct list_head *resv_regions)
1974 {
1975         struct iommu_resv_region *region;
1976
1977         /* Check for conflict with existing dma mappings */
1978         list_for_each_entry(region, resv_regions, list) {
1979                 if (region->type == IOMMU_RESV_DIRECT_RELAXABLE)
1980                         continue;
1981
1982                 if (vfio_find_dma(iommu, region->start, region->length))
1983                         return true;
1984         }
1985
1986         return false;
1987 }
1988
1989 /*
1990  * Check iova region overlap with  reserved regions and
1991  * exclude them from the iommu iova range
1992  */
1993 static int vfio_iommu_resv_exclude(struct list_head *iova,
1994                                    struct list_head *resv_regions)
1995 {
1996         struct iommu_resv_region *resv;
1997         struct vfio_iova *n, *next;
1998
1999         list_for_each_entry(resv, resv_regions, list) {
2000                 phys_addr_t start, end;
2001
2002                 if (resv->type == IOMMU_RESV_DIRECT_RELAXABLE)
2003                         continue;
2004
2005                 start = resv->start;
2006                 end = resv->start + resv->length - 1;
2007
2008                 list_for_each_entry_safe(n, next, iova, list) {
2009                         int ret = 0;
2010
2011                         /* No overlap */
2012                         if (start > n->end || end < n->start)
2013                                 continue;
2014                         /*
2015                          * Insert a new node if current node overlaps with the
2016                          * reserve region to exlude that from valid iova range.
2017                          * Note that, new node is inserted before the current
2018                          * node and finally the current node is deleted keeping
2019                          * the list updated and sorted.
2020                          */
2021                         if (start > n->start)
2022                                 ret = vfio_iommu_iova_insert(&n->list, n->start,
2023                                                              start - 1);
2024                         if (!ret && end < n->end)
2025                                 ret = vfio_iommu_iova_insert(&n->list, end + 1,
2026                                                              n->end);
2027                         if (ret)
2028                                 return ret;
2029
2030                         list_del(&n->list);
2031                         kfree(n);
2032                 }
2033         }
2034
2035         if (list_empty(iova))
2036                 return -EINVAL;
2037
2038         return 0;
2039 }
2040
2041 static void vfio_iommu_resv_free(struct list_head *resv_regions)
2042 {
2043         struct iommu_resv_region *n, *next;
2044
2045         list_for_each_entry_safe(n, next, resv_regions, list) {
2046                 list_del(&n->list);
2047                 kfree(n);
2048         }
2049 }
2050
2051 static void vfio_iommu_iova_free(struct list_head *iova)
2052 {
2053         struct vfio_iova *n, *next;
2054
2055         list_for_each_entry_safe(n, next, iova, list) {
2056                 list_del(&n->list);
2057                 kfree(n);
2058         }
2059 }
2060
2061 static int vfio_iommu_iova_get_copy(struct vfio_iommu *iommu,
2062                                     struct list_head *iova_copy)
2063 {
2064         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
2065         struct vfio_iova *n;
2066         int ret;
2067
2068         list_for_each_entry(n, iova, list) {
2069                 ret = vfio_iommu_iova_insert(iova_copy, n->start, n->end);
2070                 if (ret)
2071                         goto out_free;
2072         }
2073
2074         return 0;
2075
2076 out_free:
2077         vfio_iommu_iova_free(iova_copy);
2078         return ret;
2079 }
2080
2081 static void vfio_iommu_iova_insert_copy(struct vfio_iommu *iommu,
2082                                         struct list_head *iova_copy)
2083 {
2084         struct list_head *iova = &iommu->iova_list;
2085
2086         vfio_iommu_iova_free(iova);
2087
2088         list_splice_tail(iova_copy, iova);
2089 }
2090
2091 static int vfio_iommu_type1_attach_group(void *iommu_data,
2092                                          struct iommu_group *iommu_group)
2093 {
2094         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2095         struct vfio_group *group;
2096         struct vfio_domain *domain, *d;
2097         struct bus_type *bus = NULL;
2098         int ret;
2099         bool resv_msi, msi_remap;
2100         phys_addr_t resv_msi_base = 0;
2101         struct iommu_domain_geometry geo;
2102         LIST_HEAD(iova_copy);
2103         LIST_HEAD(group_resv_regions);
2104
2105         mutex_lock(&iommu->lock);
2106
2107         /* Check for duplicates */
2108         if (vfio_iommu_find_iommu_group(iommu, iommu_group)) {
2109                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2110                 return -EINVAL;
2111         }
2112
2113         group = kzalloc(sizeof(*group), GFP_KERNEL);
2114         domain = kzalloc(sizeof(*domain), GFP_KERNEL);
2115         if (!group || !domain) {
2116                 ret = -ENOMEM;
2117                 goto out_free;
2118         }
2119
2120         group->iommu_group = iommu_group;
2121
2122         /* Determine bus_type in order to allocate a domain */
2123         ret = iommu_group_for_each_dev(iommu_group, &bus, vfio_bus_type);
2124         if (ret)
2125                 goto out_free;
2126
2127         if (vfio_bus_is_mdev(bus)) {
2128                 struct device *iommu_device = NULL;
2129
2130                 group->mdev_group = true;
2131
2132                 /* Determine the isolation type */
2133                 ret = iommu_group_for_each_dev(iommu_group, &iommu_device,
2134                                                vfio_mdev_iommu_device);
2135                 if (ret || !iommu_device) {
2136                         if (!iommu->external_domain) {
2137                                 INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
2138                                 iommu->external_domain = domain;
2139                                 vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2140                         } else {
2141                                 kfree(domain);
2142                         }
2143
2144                         list_add(&group->next,
2145                                  &iommu->external_domain->group_list);
2146                         /*
2147                          * Non-iommu backed group cannot dirty memory directly,
2148                          * it can only use interfaces that provide dirty
2149                          * tracking.
2150                          * The iommu scope can only be promoted with the
2151                          * addition of a dirty tracking group.
2152                          */
2153                         group->pinned_page_dirty_scope = true;
2154                         if (!iommu->pinned_page_dirty_scope)
2155                                 update_pinned_page_dirty_scope(iommu);
2156                         mutex_unlock(&iommu->lock);
2157
2158                         return 0;
2159                 }
2160
2161                 bus = iommu_device->bus;
2162         }
2163
2164         domain->domain = iommu_domain_alloc(bus);
2165         if (!domain->domain) {
2166                 ret = -EIO;
2167                 goto out_free;
2168         }
2169
2170         if (iommu->nesting) {
2171                 int attr = 1;
2172
2173                 ret = iommu_domain_set_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_NESTING,
2174                                             &attr);
2175                 if (ret)
2176                         goto out_domain;
2177         }
2178
2179         ret = vfio_iommu_attach_group(domain, group);
2180         if (ret)
2181                 goto out_domain;
2182
2183         /* Get aperture info */
2184         iommu_domain_get_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_GEOMETRY, &geo);
2185
2186         if (vfio_iommu_aper_conflict(iommu, geo.aperture_start,
2187                                      geo.aperture_end)) {
2188                 ret = -EINVAL;
2189                 goto out_detach;
2190         }
2191
2192         ret = iommu_get_group_resv_regions(iommu_group, &group_resv_regions);
2193         if (ret)
2194                 goto out_detach;
2195
2196         if (vfio_iommu_resv_conflict(iommu, &group_resv_regions)) {
2197                 ret = -EINVAL;
2198                 goto out_detach;
2199         }
2200
2201         /*
2202          * We don't want to work on the original iova list as the list
2203          * gets modified and in case of failure we have to retain the
2204          * original list. Get a copy here.
2205          */
2206         ret = vfio_iommu_iova_get_copy(iommu, &iova_copy);
2207         if (ret)
2208                 goto out_detach;
2209
2210         ret = vfio_iommu_aper_resize(&iova_copy, geo.aperture_start,
2211                                      geo.aperture_end);
2212         if (ret)
2213                 goto out_detach;
2214
2215         ret = vfio_iommu_resv_exclude(&iova_copy, &group_resv_regions);
2216         if (ret)
2217                 goto out_detach;
2218
2219         resv_msi = vfio_iommu_has_sw_msi(&group_resv_regions, &resv_msi_base);
2220
2221         INIT_LIST_HEAD(&domain->group_list);
2222         list_add(&group->next, &domain->group_list);
2223
2224         msi_remap = irq_domain_check_msi_remap() ||
2225                     iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_INTR_REMAP);
2226
2227         if (!allow_unsafe_interrupts && !msi_remap) {
2228                 pr_warn("%s: No interrupt remapping support.  Use the module param \"allow_unsafe_interrupts\" to enable VFIO IOMMU support on this platform\n",
2229                        __func__);
2230                 ret = -EPERM;
2231                 goto out_detach;
2232         }
2233
2234         if (iommu_capable(bus, IOMMU_CAP_CACHE_COHERENCY))
2235                 domain->prot |= IOMMU_CACHE;
2236
2237         /*
2238          * Try to match an existing compatible domain.  We don't want to
2239          * preclude an IOMMU driver supporting multiple bus_types and being
2240          * able to include different bus_types in the same IOMMU domain, so
2241          * we test whether the domains use the same iommu_ops rather than
2242          * testing if they're on the same bus_type.
2243          */
2244         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
2245                 if (d->domain->ops == domain->domain->ops &&
2246                     d->prot == domain->prot) {
2247                         vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2248                         if (!vfio_iommu_attach_group(d, group)) {
2249                                 list_add(&group->next, &d->group_list);
2250                                 iommu_domain_free(domain->domain);
2251                                 kfree(domain);
2252                                 goto done;
2253                         }
2254
2255                         ret = vfio_iommu_attach_group(domain, group);
2256                         if (ret)
2257                                 goto out_domain;
2258                 }
2259         }
2260
2261         vfio_test_domain_fgsp(domain);
2262
2263         /* replay mappings on new domains */
2264         ret = vfio_iommu_replay(iommu, domain);
2265         if (ret)
2266                 goto out_detach;
2267
2268         if (resv_msi) {
2269                 ret = iommu_get_msi_cookie(domain->domain, resv_msi_base);
2270                 if (ret && ret != -ENODEV)
2271                         goto out_detach;
2272         }
2273
2274         list_add(&domain->next, &iommu->domain_list);
2275         vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2276 done:
2277         /* Delete the old one and insert new iova list */
2278         vfio_iommu_iova_insert_copy(iommu, &iova_copy);
2279
2280         /*
2281          * An iommu backed group can dirty memory directly and therefore
2282          * demotes the iommu scope until it declares itself dirty tracking
2283          * capable via the page pinning interface.
2284          */
2285         iommu->pinned_page_dirty_scope = false;
2286         mutex_unlock(&iommu->lock);
2287         vfio_iommu_resv_free(&group_resv_regions);
2288
2289         return 0;
2290
2291 out_detach:
2292         vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2293 out_domain:
2294         iommu_domain_free(domain->domain);
2295         vfio_iommu_iova_free(&iova_copy);
2296         vfio_iommu_resv_free(&group_resv_regions);
2297 out_free:
2298         kfree(domain);
2299         kfree(group);
2300         mutex_unlock(&iommu->lock);
2301         return ret;
2302 }
2303
2304 static void vfio_iommu_unmap_unpin_all(struct vfio_iommu *iommu)
2305 {
2306         struct rb_node *node;
2307
2308         while ((node = rb_first(&iommu->dma_list)))
2309                 vfio_remove_dma(iommu, rb_entry(node, struct vfio_dma, node));
2310 }
2311
2312 static void vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(struct vfio_iommu *iommu)
2313 {
2314         struct rb_node *n, *p;
2315
2316         n = rb_first(&iommu->dma_list);
2317         for (; n; n = rb_next(n)) {
2318                 struct vfio_dma *dma;
2319                 long locked = 0, unlocked = 0;
2320
2321                 dma = rb_entry(n, struct vfio_dma, node);
2322                 unlocked += vfio_unmap_unpin(iommu, dma, false);
2323                 p = rb_first(&dma->pfn_list);
2324                 for (; p; p = rb_next(p)) {
2325                         struct vfio_pfn *vpfn = rb_entry(p, struct vfio_pfn,
2326                                                          node);
2327
2328                         if (!is_invalid_reserved_pfn(vpfn->pfn))
2329                                 locked++;
2330                 }
2331                 vfio_lock_acct(dma, locked - unlocked, true);
2332         }
2333 }
2334
2335 /*
2336  * Called when a domain is removed in detach. It is possible that
2337  * the removed domain decided the iova aperture window. Modify the
2338  * iova aperture with the smallest window among existing domains.
2339  */
2340 static void vfio_iommu_aper_expand(struct vfio_iommu *iommu,
2341                                    struct list_head *iova_copy)
2342 {
2343         struct vfio_domain *domain;
2344         struct iommu_domain_geometry geo;
2345         struct vfio_iova *node;
2346         dma_addr_t start = 0;
2347         dma_addr_t end = (dma_addr_t)~0;
2348
2349         if (list_empty(iova_copy))
2350                 return;
2351
2352         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2353                 iommu_domain_get_attr(domain->domain, DOMAIN_ATTR_GEOMETRY,
2354                                       &geo);
2355                 if (geo.aperture_start > start)
2356                         start = geo.aperture_start;
2357                 if (geo.aperture_end < end)
2358                         end = geo.aperture_end;
2359         }
2360
2361         /* Modify aperture limits. The new aper is either same or bigger */
2362         node = list_first_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2363         node->start = start;
2364         node = list_last_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2365         node->end = end;
2366 }
2367
2368 /*
2369  * Called when a group is detached. The reserved regions for that
2370  * group can be part of valid iova now. But since reserved regions
2371  * may be duplicated among groups, populate the iova valid regions
2372  * list again.
2373  */
2374 static int vfio_iommu_resv_refresh(struct vfio_iommu *iommu,
2375                                    struct list_head *iova_copy)
2376 {
2377         struct vfio_domain *d;
2378         struct vfio_group *g;
2379         struct vfio_iova *node;
2380         dma_addr_t start, end;
2381         LIST_HEAD(resv_regions);
2382         int ret;
2383
2384         if (list_empty(iova_copy))
2385                 return -EINVAL;
2386
2387         list_for_each_entry(d, &iommu->domain_list, next) {
2388                 list_for_each_entry(g, &d->group_list, next) {
2389                         ret = iommu_get_group_resv_regions(g->iommu_group,
2390                                                            &resv_regions);
2391                         if (ret)
2392                                 goto done;
2393                 }
2394         }
2395
2396         node = list_first_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2397         start = node->start;
2398         node = list_last_entry(iova_copy, struct vfio_iova, list);
2399         end = node->end;
2400
2401         /* purge the iova list and create new one */
2402         vfio_iommu_iova_free(iova_copy);
2403
2404         ret = vfio_iommu_aper_resize(iova_copy, start, end);
2405         if (ret)
2406                 goto done;
2407
2408         /* Exclude current reserved regions from iova ranges */
2409         ret = vfio_iommu_resv_exclude(iova_copy, &resv_regions);
2410 done:
2411         vfio_iommu_resv_free(&resv_regions);
2412         return ret;
2413 }
2414
2415 static void vfio_iommu_type1_detach_group(void *iommu_data,
2416                                           struct iommu_group *iommu_group)
2417 {
2418         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2419         struct vfio_domain *domain;
2420         struct vfio_group *group;
2421         bool update_dirty_scope = false;
2422         LIST_HEAD(iova_copy);
2423
2424         mutex_lock(&iommu->lock);
2425
2426         if (iommu->external_domain) {
2427                 group = find_iommu_group(iommu->external_domain, iommu_group);
2428                 if (group) {
2429                         update_dirty_scope = !group->pinned_page_dirty_scope;
2430                         list_del(&group->next);
2431                         kfree(group);
2432
2433                         if (list_empty(&iommu->external_domain->group_list)) {
2434                                 if (!IS_IOMMU_CAP_DOMAIN_IN_CONTAINER(iommu)) {
2435                                         WARN_ON(iommu->notifier.head);
2436                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2437                                 }
2438
2439                                 kfree(iommu->external_domain);
2440                                 iommu->external_domain = NULL;
2441                         }
2442                         goto detach_group_done;
2443                 }
2444         }
2445
2446         /*
2447          * Get a copy of iova list. This will be used to update
2448          * and to replace the current one later. Please note that
2449          * we will leave the original list as it is if update fails.
2450          */
2451         vfio_iommu_iova_get_copy(iommu, &iova_copy);
2452
2453         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2454                 group = find_iommu_group(domain, iommu_group);
2455                 if (!group)
2456                         continue;
2457
2458                 vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2459                 update_dirty_scope = !group->pinned_page_dirty_scope;
2460                 list_del(&group->next);
2461                 kfree(group);
2462                 /*
2463                  * Group ownership provides privilege, if the group list is
2464                  * empty, the domain goes away. If it's the last domain with
2465                  * iommu and external domain doesn't exist, then all the
2466                  * mappings go away too. If it's the last domain with iommu and
2467                  * external domain exist, update accounting
2468                  */
2469                 if (list_empty(&domain->group_list)) {
2470                         if (list_is_singular(&iommu->domain_list)) {
2471                                 if (!iommu->external_domain) {
2472                                         WARN_ON(iommu->notifier.head);
2473                                         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2474                                 } else {
2475                                         vfio_iommu_unmap_unpin_reaccount(iommu);
2476                                 }
2477                         }
2478                         iommu_domain_free(domain->domain);
2479                         list_del(&domain->next);
2480                         kfree(domain);
2481                         vfio_iommu_aper_expand(iommu, &iova_copy);
2482                         vfio_update_pgsize_bitmap(iommu);
2483                 }
2484                 break;
2485         }
2486
2487         if (!vfio_iommu_resv_refresh(iommu, &iova_copy))
2488                 vfio_iommu_iova_insert_copy(iommu, &iova_copy);
2489         else
2490                 vfio_iommu_iova_free(&iova_copy);
2491
2492 detach_group_done:
2493         /*
2494          * Removal of a group without dirty tracking may allow the iommu scope
2495          * to be promoted.
2496          */
2497         if (update_dirty_scope) {
2498                 update_pinned_page_dirty_scope(iommu);
2499                 if (iommu->dirty_page_tracking)
2500                         vfio_iommu_populate_bitmap_full(iommu);
2501         }
2502         mutex_unlock(&iommu->lock);
2503 }
2504
2505 static void *vfio_iommu_type1_open(unsigned long arg)
2506 {
2507         struct vfio_iommu *iommu;
2508
2509         iommu = kzalloc(sizeof(*iommu), GFP_KERNEL);
2510         if (!iommu)
2511                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
2512
2513         switch (arg) {
2514         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
2515                 break;
2516         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
2517                 iommu->nesting = true;
2518                 fallthrough;
2519         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
2520                 iommu->v2 = true;
2521                 break;
2522         default:
2523                 kfree(iommu);
2524                 return ERR_PTR(-EINVAL);
2525         }
2526
2527         INIT_LIST_HEAD(&iommu->domain_list);
2528         INIT_LIST_HEAD(&iommu->iova_list);
2529         iommu->dma_list = RB_ROOT;
2530         iommu->dma_avail = dma_entry_limit;
2531         mutex_init(&iommu->lock);
2532         BLOCKING_INIT_NOTIFIER_HEAD(&iommu->notifier);
2533
2534         return iommu;
2535 }
2536
2537 static void vfio_release_domain(struct vfio_domain *domain, bool external)
2538 {
2539         struct vfio_group *group, *group_tmp;
2540
2541         list_for_each_entry_safe(group, group_tmp,
2542                                  &domain->group_list, next) {
2543                 if (!external)
2544                         vfio_iommu_detach_group(domain, group);
2545                 list_del(&group->next);
2546                 kfree(group);
2547         }
2548
2549         if (!external)
2550                 iommu_domain_free(domain->domain);
2551 }
2552
2553 static void vfio_iommu_type1_release(void *iommu_data)
2554 {
2555         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2556         struct vfio_domain *domain, *domain_tmp;
2557
2558         if (iommu->external_domain) {
2559                 vfio_release_domain(iommu->external_domain, true);
2560                 kfree(iommu->external_domain);
2561         }
2562
2563         vfio_iommu_unmap_unpin_all(iommu);
2564
2565         list_for_each_entry_safe(domain, domain_tmp,
2566                                  &iommu->domain_list, next) {
2567                 vfio_release_domain(domain, false);
2568                 list_del(&domain->next);
2569                 kfree(domain);
2570         }
2571
2572         vfio_iommu_iova_free(&iommu->iova_list);
2573
2574         kfree(iommu);
2575 }
2576
2577 static int vfio_domains_have_iommu_cache(struct vfio_iommu *iommu)
2578 {
2579         struct vfio_domain *domain;
2580         int ret = 1;
2581
2582         mutex_lock(&iommu->lock);
2583         list_for_each_entry(domain, &iommu->domain_list, next) {
2584                 if (!(domain->prot & IOMMU_CACHE)) {
2585                         ret = 0;
2586                         break;
2587                 }
2588         }
2589         mutex_unlock(&iommu->lock);
2590
2591         return ret;
2592 }
2593
2594 static int vfio_iommu_type1_check_extension(struct vfio_iommu *iommu,
2595                                             unsigned long arg)
2596 {
2597         switch (arg) {
2598         case VFIO_TYPE1_IOMMU:
2599         case VFIO_TYPE1v2_IOMMU:
2600         case VFIO_TYPE1_NESTING_IOMMU:
2601                 return 1;
2602         case VFIO_DMA_CC_IOMMU:
2603                 if (!iommu)
2604                         return 0;
2605                 return vfio_domains_have_iommu_cache(iommu);
2606         default:
2607                 return 0;
2608         }
2609 }
2610
2611 static int vfio_iommu_iova_add_cap(struct vfio_info_cap *caps,
2612                  struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *cap_iovas,
2613                  size_t size)
2614 {
2615         struct vfio_info_cap_header *header;
2616         struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *iova_cap;
2617
2618         header = vfio_info_cap_add(caps, size,
2619                                    VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_CAP_IOVA_RANGE, 1);
2620         if (IS_ERR(header))
2621                 return PTR_ERR(header);
2622
2623         iova_cap = container_of(header,
2624                                 struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range,
2625                                 header);
2626         iova_cap->nr_iovas = cap_iovas->nr_iovas;
2627         memcpy(iova_cap->iova_ranges, cap_iovas->iova_ranges,
2628                cap_iovas->nr_iovas * sizeof(*cap_iovas->iova_ranges));
2629         return 0;
2630 }
2631
2632 static int vfio_iommu_iova_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2633                                       struct vfio_info_cap *caps)
2634 {
2635         struct vfio_iommu_type1_info_cap_iova_range *cap_iovas;
2636         struct vfio_iova *iova;
2637         size_t size;
2638         int iovas = 0, i = 0, ret;
2639
2640         list_for_each_entry(iova, &iommu->iova_list, list)
2641                 iovas++;
2642
2643         if (!iovas) {
2644                 /*
2645                  * Return 0 as a container with a single mdev device
2646                  * will have an empty list
2647                  */
2648                 return 0;
2649         }
2650
2651         size = sizeof(*cap_iovas) + (iovas * sizeof(*cap_iovas->iova_ranges));
2652
2653         cap_iovas = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
2654         if (!cap_iovas)
2655                 return -ENOMEM;
2656
2657         cap_iovas->nr_iovas = iovas;
2658
2659         list_for_each_entry(iova, &iommu->iova_list, list) {
2660                 cap_iovas->iova_ranges[i].start = iova->start;
2661                 cap_iovas->iova_ranges[i].end = iova->end;
2662                 i++;
2663         }
2664
2665         ret = vfio_iommu_iova_add_cap(caps, cap_iovas, size);
2666
2667         kfree(cap_iovas);
2668         return ret;
2669 }
2670
2671 static int vfio_iommu_migration_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2672                                            struct vfio_info_cap *caps)
2673 {
2674         struct vfio_iommu_type1_info_cap_migration cap_mig;
2675
2676         cap_mig.header.id = VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_CAP_MIGRATION;
2677         cap_mig.header.version = 1;
2678
2679         cap_mig.flags = 0;
2680         /* support minimum pgsize */
2681         cap_mig.pgsize_bitmap = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2682         cap_mig.max_dirty_bitmap_size = DIRTY_BITMAP_SIZE_MAX;
2683
2684         return vfio_info_add_capability(caps, &cap_mig.header, sizeof(cap_mig));
2685 }
2686
2687 static int vfio_iommu_dma_avail_build_caps(struct vfio_iommu *iommu,
2688                                            struct vfio_info_cap *caps)
2689 {
2690         struct vfio_iommu_type1_info_dma_avail cap_dma_avail;
2691
2692         cap_dma_avail.header.id = VFIO_IOMMU_TYPE1_INFO_DMA_AVAIL;
2693         cap_dma_avail.header.version = 1;
2694
2695         cap_dma_avail.avail = iommu->dma_avail;
2696
2697         return vfio_info_add_capability(caps, &cap_dma_avail.header,
2698                                         sizeof(cap_dma_avail));
2699 }
2700
2701 static int vfio_iommu_type1_get_info(struct vfio_iommu *iommu,
2702                                      unsigned long arg)
2703 {
2704         struct vfio_iommu_type1_info info;
2705         unsigned long minsz;
2706         struct vfio_info_cap caps = { .buf = NULL, .size = 0 };
2707         unsigned long capsz;
2708         int ret;
2709
2710         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, iova_pgsizes);
2711
2712         /* For backward compatibility, cannot require this */
2713         capsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_info, cap_offset);
2714
2715         if (copy_from_user(&info, (void __user *)arg, minsz))
2716                 return -EFAULT;
2717
2718         if (info.argsz < minsz)
2719                 return -EINVAL;
2720
2721         if (info.argsz >= capsz) {
2722                 minsz = capsz;
2723                 info.cap_offset = 0; /* output, no-recopy necessary */
2724         }
2725
2726         mutex_lock(&iommu->lock);
2727         info.flags = VFIO_IOMMU_INFO_PGSIZES;
2728
2729         info.iova_pgsizes = iommu->pgsize_bitmap;
2730
2731         ret = vfio_iommu_migration_build_caps(iommu, &caps);
2732
2733         if (!ret)
2734                 ret = vfio_iommu_dma_avail_build_caps(iommu, &caps);
2735
2736         if (!ret)
2737                 ret = vfio_iommu_iova_build_caps(iommu, &caps);
2738
2739         mutex_unlock(&iommu->lock);
2740
2741         if (ret)
2742                 return ret;
2743
2744         if (caps.size) {
2745                 info.flags |= VFIO_IOMMU_INFO_CAPS;
2746
2747                 if (info.argsz < sizeof(info) + caps.size) {
2748                         info.argsz = sizeof(info) + caps.size;
2749                 } else {
2750                         vfio_info_cap_shift(&caps, sizeof(info));
2751                         if (copy_to_user((void __user *)arg +
2752                                         sizeof(info), caps.buf,
2753                                         caps.size)) {
2754                                 kfree(caps.buf);
2755                                 return -EFAULT;
2756                         }
2757                         info.cap_offset = sizeof(info);
2758                 }
2759
2760                 kfree(caps.buf);
2761         }
2762
2763         return copy_to_user((void __user *)arg, &info, minsz) ?
2764                         -EFAULT : 0;
2765 }
2766
2767 static int vfio_iommu_type1_map_dma(struct vfio_iommu *iommu,
2768                                     unsigned long arg)
2769 {
2770         struct vfio_iommu_type1_dma_map map;
2771         unsigned long minsz;
2772         uint32_t mask = VFIO_DMA_MAP_FLAG_READ | VFIO_DMA_MAP_FLAG_WRITE;
2773
2774         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_map, size);
2775
2776         if (copy_from_user(&map, (void __user *)arg, minsz))
2777                 return -EFAULT;
2778
2779         if (map.argsz < minsz || map.flags & ~mask)
2780                 return -EINVAL;
2781
2782         return vfio_dma_do_map(iommu, &map);
2783 }
2784
2785 static int vfio_iommu_type1_unmap_dma(struct vfio_iommu *iommu,
2786                                       unsigned long arg)
2787 {
2788         struct vfio_iommu_type1_dma_unmap unmap;
2789         struct vfio_bitmap bitmap = { 0 };
2790         unsigned long minsz;
2791         int ret;
2792
2793         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dma_unmap, size);
2794
2795         if (copy_from_user(&unmap, (void __user *)arg, minsz))
2796                 return -EFAULT;
2797
2798         if (unmap.argsz < minsz ||
2799             unmap.flags & ~VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP)
2800                 return -EINVAL;
2801
2802         if (unmap.flags & VFIO_DMA_UNMAP_FLAG_GET_DIRTY_BITMAP) {
2803                 unsigned long pgshift;
2804
2805                 if (unmap.argsz < (minsz + sizeof(bitmap)))
2806                         return -EINVAL;
2807
2808                 if (copy_from_user(&bitmap,
2809                                    (void __user *)(arg + minsz),
2810                                    sizeof(bitmap)))
2811                         return -EFAULT;
2812
2813                 if (!access_ok((void __user *)bitmap.data, bitmap.size))
2814                         return -EINVAL;
2815
2816                 pgshift = __ffs(bitmap.pgsize);
2817                 ret = verify_bitmap_size(unmap.size >> pgshift,
2818                                          bitmap.size);
2819                 if (ret)
2820                         return ret;
2821         }
2822
2823         ret = vfio_dma_do_unmap(iommu, &unmap, &bitmap);
2824         if (ret)
2825                 return ret;
2826
2827         return copy_to_user((void __user *)arg, &unmap, minsz) ?
2828                         -EFAULT : 0;
2829 }
2830
2831 static int vfio_iommu_type1_dirty_pages(struct vfio_iommu *iommu,
2832                                         unsigned long arg)
2833 {
2834         struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap dirty;
2835         uint32_t mask = VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_START |
2836                         VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_STOP |
2837                         VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_GET_BITMAP;
2838         unsigned long minsz;
2839         int ret = 0;
2840
2841         if (!iommu->v2)
2842                 return -EACCES;
2843
2844         minsz = offsetofend(struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap, flags);
2845
2846         if (copy_from_user(&dirty, (void __user *)arg, minsz))
2847                 return -EFAULT;
2848
2849         if (dirty.argsz < minsz || dirty.flags & ~mask)
2850                 return -EINVAL;
2851
2852         /* only one flag should be set at a time */
2853         if (__ffs(dirty.flags) != __fls(dirty.flags))
2854                 return -EINVAL;
2855
2856         if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_START) {
2857                 size_t pgsize;
2858
2859                 mutex_lock(&iommu->lock);
2860                 pgsize = 1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2861                 if (!iommu->dirty_page_tracking) {
2862                         ret = vfio_dma_bitmap_alloc_all(iommu, pgsize);
2863                         if (!ret)
2864                                 iommu->dirty_page_tracking = true;
2865                 }
2866                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2867                 return ret;
2868         } else if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_STOP) {
2869                 mutex_lock(&iommu->lock);
2870                 if (iommu->dirty_page_tracking) {
2871                         iommu->dirty_page_tracking = false;
2872                         vfio_dma_bitmap_free_all(iommu);
2873                 }
2874                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2875                 return 0;
2876         } else if (dirty.flags & VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES_FLAG_GET_BITMAP) {
2877                 struct vfio_iommu_type1_dirty_bitmap_get range;
2878                 unsigned long pgshift;
2879                 size_t data_size = dirty.argsz - minsz;
2880                 size_t iommu_pgsize;
2881
2882                 if (!data_size || data_size < sizeof(range))
2883                         return -EINVAL;
2884
2885                 if (copy_from_user(&range, (void __user *)(arg + minsz),
2886                                    sizeof(range)))
2887                         return -EFAULT;
2888
2889                 if (range.iova + range.size < range.iova)
2890                         return -EINVAL;
2891                 if (!access_ok((void __user *)range.bitmap.data,
2892                                range.bitmap.size))
2893                         return -EINVAL;
2894
2895                 pgshift = __ffs(range.bitmap.pgsize);
2896                 ret = verify_bitmap_size(range.size >> pgshift,
2897                                          range.bitmap.size);
2898                 if (ret)
2899                         return ret;
2900
2901                 mutex_lock(&iommu->lock);
2902
2903                 iommu_pgsize = (size_t)1 << __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
2904
2905                 /* allow only smallest supported pgsize */
2906                 if (range.bitmap.pgsize != iommu_pgsize) {
2907                         ret = -EINVAL;
2908                         goto out_unlock;
2909                 }
2910                 if (range.iova & (iommu_pgsize - 1)) {
2911                         ret = -EINVAL;
2912                         goto out_unlock;
2913                 }
2914                 if (!range.size || range.size & (iommu_pgsize - 1)) {
2915                         ret = -EINVAL;
2916                         goto out_unlock;
2917                 }
2918
2919                 if (iommu->dirty_page_tracking)
2920                         ret = vfio_iova_dirty_bitmap(range.bitmap.data,
2921                                                      iommu, range.iova,
2922                                                      range.size,
2923                                                      range.bitmap.pgsize);
2924                 else
2925                         ret = -EINVAL;
2926 out_unlock:
2927                 mutex_unlock(&iommu->lock);
2928
2929                 return ret;
2930         }
2931
2932         return -EINVAL;
2933 }
2934
2935 static long vfio_iommu_type1_ioctl(void *iommu_data,
2936                                    unsigned int cmd, unsigned long arg)
2937 {
2938         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2939
2940         switch (cmd) {
2941         case VFIO_CHECK_EXTENSION:
2942                 return vfio_iommu_type1_check_extension(iommu, arg);
2943         case VFIO_IOMMU_GET_INFO:
2944                 return vfio_iommu_type1_get_info(iommu, arg);
2945         case VFIO_IOMMU_MAP_DMA:
2946                 return vfio_iommu_type1_map_dma(iommu, arg);
2947         case VFIO_IOMMU_UNMAP_DMA:
2948                 return vfio_iommu_type1_unmap_dma(iommu, arg);
2949         case VFIO_IOMMU_DIRTY_PAGES:
2950                 return vfio_iommu_type1_dirty_pages(iommu, arg);
2951         default:
2952                 return -ENOTTY;
2953         }
2954 }
2955
2956 static int vfio_iommu_type1_register_notifier(void *iommu_data,
2957                                               unsigned long *events,
2958                                               struct notifier_block *nb)
2959 {
2960         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2961
2962         /* clear known events */
2963         *events &= ~VFIO_IOMMU_NOTIFY_DMA_UNMAP;
2964
2965         /* refuse to register if still events remaining */
2966         if (*events)
2967                 return -EINVAL;
2968
2969         return blocking_notifier_chain_register(&iommu->notifier, nb);
2970 }
2971
2972 static int vfio_iommu_type1_unregister_notifier(void *iommu_data,
2973                                                 struct notifier_block *nb)
2974 {
2975         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
2976
2977         return blocking_notifier_chain_unregister(&iommu->notifier, nb);
2978 }
2979
2980 static int vfio_iommu_type1_dma_rw_chunk(struct vfio_iommu *iommu,
2981                                          dma_addr_t user_iova, void *data,
2982                                          size_t count, bool write,
2983                                          size_t *copied)
2984 {
2985         struct mm_struct *mm;
2986         unsigned long vaddr;
2987         struct vfio_dma *dma;
2988         bool kthread = current->mm == NULL;
2989         size_t offset;
2990
2991         *copied = 0;
2992
2993         dma = vfio_find_dma(iommu, user_iova, 1);
2994         if (!dma)
2995                 return -EINVAL;
2996
2997         if ((write && !(dma->prot & IOMMU_WRITE)) ||
2998                         !(dma->prot & IOMMU_READ))
2999                 return -EPERM;
3000
3001         mm = get_task_mm(dma->task);
3002
3003         if (!mm)
3004                 return -EPERM;
3005
3006         if (kthread)
3007                 kthread_use_mm(mm);
3008         else if (current->mm != mm)
3009                 goto out;
3010
3011         offset = user_iova - dma->iova;
3012
3013         if (count > dma->size - offset)
3014                 count = dma->size - offset;
3015
3016         vaddr = dma->vaddr + offset;
3017
3018         if (write) {
3019                 *copied = copy_to_user((void __user *)vaddr, data,
3020                                          count) ? 0 : count;
3021                 if (*copied && iommu->dirty_page_tracking) {
3022                         unsigned long pgshift = __ffs(iommu->pgsize_bitmap);
3023                         /*
3024                          * Bitmap populated with the smallest supported page
3025                          * size
3026                          */
3027                         bitmap_set(dma->bitmap, offset >> pgshift,
3028                                    ((offset + *copied - 1) >> pgshift) -
3029                                    (offset >> pgshift) + 1);
3030                 }
3031         } else
3032                 *copied = copy_from_user(data, (void __user *)vaddr,
3033                                            count) ? 0 : count;
3034         if (kthread)
3035                 kthread_unuse_mm(mm);
3036 out:
3037         mmput(mm);
3038         return *copied ? 0 : -EFAULT;
3039 }
3040
3041 static int vfio_iommu_type1_dma_rw(void *iommu_data, dma_addr_t user_iova,
3042                                    void *data, size_t count, bool write)
3043 {
3044         struct vfio_iommu *iommu = iommu_data;
3045         int ret = 0;
3046         size_t done;
3047
3048         mutex_lock(&iommu->lock);
3049         while (count > 0) {
3050                 ret = vfio_iommu_type1_dma_rw_chunk(iommu, user_iova, data,
3051                                                     count, write, &done);
3052                 if (ret)
3053                         break;
3054
3055                 count -= done;
3056                 data += done;
3057                 user_iova += done;
3058         }
3059
3060         mutex_unlock(&iommu->lock);
3061         return ret;
3062 }
3063
3064 static const struct vfio_iommu_driver_ops vfio_iommu_driver_ops_type1 = {
3065         .name                   = "vfio-iommu-type1",
3066         .owner                  = THIS_MODULE,
3067         .open                   = vfio_iommu_type1_open,
3068         .release                = vfio_iommu_type1_release,
3069         .ioctl                  = vfio_iommu_type1_ioctl,
3070         .attach_group           = vfio_iommu_type1_attach_group,
3071         .detach_group           = vfio_iommu_type1_detach_group,
3072         .pin_pages              = vfio_iommu_type1_pin_pages,
3073         .unpin_pages            = vfio_iommu_type1_unpin_pages,
3074         .register_notifier      = vfio_iommu_type1_register_notifier,
3075         .unregister_notifier    = vfio_iommu_type1_unregister_notifier,
3076         .dma_rw                 = vfio_iommu_type1_dma_rw,
3077 };
3078
3079 static int __init vfio_iommu_type1_init(void)
3080 {
3081         return vfio_register_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
3082 }
3083
3084 static void __exit vfio_iommu_type1_cleanup(void)
3085 {
3086         vfio_unregister_iommu_driver(&vfio_iommu_driver_ops_type1);
3087 }
3088
3089 module_init(vfio_iommu_type1_init);
3090 module_exit(vfio_iommu_type1_cleanup);
3091
3092 MODULE_VERSION(DRIVER_VERSION);
3093 MODULE_LICENSE("GPL v2");
3094 MODULE_AUTHOR(DRIVER_AUTHOR);
3095 MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_DESC);