palacios/src/devices/io_apic.c

   1 /*
   2  * This file is part of the Palacios Virtual Machine Monitor developed
   3  * by the V3VEE Project with funding from the United States National
   4  * Science Foundation and the Department of Energy.
   5  *
   6  * The V3VEE Project is a joint project between Northwestern University
   7  * and the University of New Mexico.  You can find out more at
   8  * http://www.v3vee.org
   9  *
  10  * Copyright (c) 2008, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  11  * Copyright (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org>
  12  * All rights reserved.
  13  *
  14  * Author: Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  15  *
  16  * This is free software.  You are permitted to use,
  17  * redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
  18  */
  19
  20
  21 #include <palacios/vmm.h>
  22 #include <palacios/vmm_dev_mgr.h>
  23 #include <devices/apic.h>
  24 #include <palacios/vm_guest.h>
  25
  26 #ifndef CONFIG_DEBUG_IO_APIC
  27 #undef PrintDebug
  28 #define PrintDebug(fmt, args...)
  29 #endif
  30
  31
  32
  33 #define IO_APIC_BASE_ADDR 0xfec00000
  34
  35
  36 #define IOAPIC_ID_REG 0x00
  37 #define IOAPIC_VER_REG 0x01
  38 #define IOAPIC_ARB_REG 0x02
  39
  40 #define IOAPIC_REDIR_BASE_REG 0x10
  41
  42 #define REDIR_LO_MASK  ~0x00005000
  43
  44 struct ioapic_reg_sel {
  45     union {
  46         uint32_t val;
  47         struct {
  48             uint_t reg_addr     : 8;
  49             uint_t rsvd         : 24;
  50         } __attribute__((packed));
  51     } __attribute__((packed));
  52 } __attribute__((packed));
  53
  54 struct ioapic_id_reg {
  55     union {
  56         uint32_t val;
  57         struct {
  58             uint_t rsvd1      : 24;
  59             uint_t id         : 4;
  60             uint_t rsvd2      : 4;
  61         } __attribute__((packed));
  62     } __attribute__((packed));
  63 } __attribute__((packed));
  64
  65 struct ioapic_ver_reg {
  66     union {
  67         uint32_t val;
  68         struct {
  69             uint_t version    : 8;
  70             uint_t rsvd1      : 8;
  71             uint_t max_redir  : 8;
  72             uint_t rsvd2      : 8;
  73         } __attribute__((packed));
  74     } __attribute__((packed));
  75 } __attribute__((packed));
  76
  77
  78 struct ioapic_arb_reg {
  79     union {
  80         uint32_t val;
  81         struct {
  82             uint_t rsvd1      : 24;
  83             uint_t max_redir  : 4;
  84             uint_t rsvd2      : 4;
  85         } __attribute__((packed));
  86     } __attribute__((packed));
  87 } __attribute__((packed));
  88
  89
  90 struct redir_tbl_entry {
  91     union {
  92         uint64_t val;
  93         struct {
  94             uint32_t lo;
  95             uint32_t hi;
  96         } __attribute__((packed));
  97         struct {
  98             uint_t vec        : 8;
  99
 100 #define FIXED        0x0
 101 #define LOWEST_PRIOR 0x1
 102 #define SMI          0x2
 103 #define NMI          0x4
 104 #define INIT         0x5
 105 #define EXTINT       0x7
 106             uint_t del_mode   : 3;
 107
 108 #define PHSYICAL_DST_MODE 0
 109 #define LOGICAL_DST_MODE 1
 110             uint_t dst_mode   : 1;
 111             uint_t del_status : 1;
 112
 113 #define HIGH_ACTIVE 0
 114 #define LOW_ACTIVE 1
 115             uint_t intr_pol   : 1;
 116             uint_t rem_irr    : 1;
 117             uint_t trig_mode  : 1;
 118             uint_t mask       : 1;
 119             uint64_t rsvd     : 39;
 120             uint_t dst_field  : 8;
 121         } __attribute__((packed));
 122     } __attribute__((packed));
 123 } __attribute__((packed));
 124
 125
 126
 127 struct io_apic_state {
 128     addr_t base_addr;
 129
 130     uint32_t index_reg;
 131
 132     struct ioapic_id_reg ioapic_id;
 133     struct ioapic_ver_reg ioapic_ver;
 134     struct ioapic_arb_reg ioapic_arb_id;
 135
 136     struct redir_tbl_entry redir_tbl[24];
 137
 138     void * apic_dev_data;
 139
 140 };
 141
 142
 143 static void init_ioapic_state(struct io_apic_state * ioapic, uint32_t id) {
 144     int i = 0;
 145     ioapic->base_addr = IO_APIC_BASE_ADDR;
 146     ioapic->index_reg = 0;
 147
 148     ioapic->ioapic_id.id = id;
 149     ioapic->ioapic_ver.val = 0x00170011;
 150     ioapic->ioapic_arb_id.val = 0x00000000;
 151
 152     for (i = 0; i < 24; i++) {
 153         ioapic->redir_tbl[i].val = 0x0001000000000000LL;
 154         // Mask all interrupts until they are enabled....
 155         ioapic->redir_tbl[i].mask = 1;
 156     }
 157
 158     // special case redir_tbl[0] for pin 0 as ExtInt for Virtual Wire Mode
 159     // ioapic->redir_tbl[0].del_mode=EXTINT;
 160     // ioapic->redir_tbl[0].mask=0;
 161 }
 162
 163
 164 static int ioapic_read(struct guest_info * core, addr_t guest_addr, void * dst, uint_t length, void * priv_data) {
 165     struct io_apic_state * ioapic = (struct io_apic_state *)(priv_data);
 166     uint32_t reg_tgt = guest_addr - ioapic->base_addr;
 167     uint32_t * op_val = (uint32_t *)dst;
 168
 169     PrintDebug("ioapic %u: IOAPIC Read at %p\n", ioapic->ioapic_id.id, (void *)guest_addr);
 170
 171     if (reg_tgt == 0x00) {
 172         *op_val = ioapic->index_reg;
 173     } else if (reg_tgt == 0x10) {
 174         // IOWIN register
 175         switch (ioapic->index_reg) {
 176             case IOAPIC_ID_REG:
 177                 *op_val = ioapic->ioapic_id.val;
 178                 break;
 179             case IOAPIC_VER_REG:
 180                 *op_val = ioapic->ioapic_ver.val;
 181                 break;
 182             case IOAPIC_ARB_REG:
 183                 *op_val = ioapic->ioapic_arb_id.val;
 184                 break;
 185             default: {
 186                 uint_t redir_index = (ioapic->index_reg - IOAPIC_REDIR_BASE_REG) >> 1;
 187                 uint_t hi_val = (ioapic->index_reg - IOAPIC_REDIR_BASE_REG) & 1;
 188
 189                 if (redir_index > 0x3f) {
 190                     PrintError("ioapic %u: Invalid redirection table entry %x\n", ioapic->ioapic_id.id, (uint32_t)redir_index);
 191                     return -1;
 192                 }
 193
 194                 if (hi_val) {
 195                     *op_val = ioapic->redir_tbl[redir_index].hi;
 196                 } else {
 197                     *op_val = ioapic->redir_tbl[redir_index].lo;
 198                 }
 199             }
 200         }
 201     }
 202
 203     PrintDebug("ioapic %u: IOAPIC Read at %p gave value 0x%x\n", ioapic->ioapic_id.id, (void *)guest_addr, *op_val);
 204
 205     return length;
 206 }
 207
 208
 209 static int ioapic_write(struct guest_info * core, addr_t guest_addr, void * src, uint_t length, void * priv_data) {
 210     struct io_apic_state * ioapic = (struct io_apic_state *)(priv_data);
 211     uint32_t reg_tgt = guest_addr - ioapic->base_addr;
 212     uint32_t op_val = *(uint32_t *)src;
 213
 214     PrintDebug("ioapic %u: IOAPIC Write at %p (val = %d)\n",  ioapic->ioapic_id.id, (void *)guest_addr, *(uint32_t *)src);
 215
 216     if (reg_tgt == 0x00) {
 217         PrintDebug("ioapic %u: Setting ioapic index register to 0x%x.\n", ioapic->ioapic_id.id, op_val);
 218         ioapic->index_reg = op_val;
 219     } else if (reg_tgt == 0x10) {
 220         // IOWIN register
 221         switch (ioapic->index_reg) {
 222             case IOAPIC_ID_REG:
 223                 // What does this do to our relationship with the ICC bus?
 224                 ioapic->ioapic_id.val = op_val;
 225                 break;
 226             case IOAPIC_VER_REG:
 227                 // GPF/PageFault/Ignore?
 228                 PrintError("ioapic %u: Writing to read only IOAPIC register\n", ioapic->ioapic_id.id);
 229                 return -1;
 230             case IOAPIC_ARB_REG:
 231                 ioapic->ioapic_arb_id.val = op_val;
 232                 break;
 233             default:
 234                 {
 235                     uint_t redir_index = (ioapic->index_reg - IOAPIC_REDIR_BASE_REG) >> 1;
 236                     uint_t hi_val = (ioapic->index_reg - IOAPIC_REDIR_BASE_REG) & 1;
 237
 238                     PrintDebug("ioapic %u: Writing value 0x%x to redirection entry %u (%s)\n",
 239                                ioapic->ioapic_id.id, op_val, redir_index, hi_val ? "hi" : "low");
 240
 241                     if (redir_index > 0x3f) {
 242                         PrintError("ioapic %u: Invalid redirection table entry %x\n", ioapic->ioapic_id.id, (uint32_t)redir_index);
 243                         return -1;
 244                     }
 245                     if (hi_val) {
 246                         PrintDebug("ioapic %u: Writing to hi of pin %d\n", ioapic->ioapic_id.id, redir_index);
 247                         ioapic->redir_tbl[redir_index].hi = op_val;
 248                     } else {
 249                         PrintDebug("ioapic %u: Writing to lo of pin %d\n", ioapic->ioapic_id.id, redir_index);
 250                         op_val &= REDIR_LO_MASK;
 251                         ioapic->redir_tbl[redir_index].lo &= ~REDIR_LO_MASK;
 252                         ioapic->redir_tbl[redir_index].lo |= op_val;
 253                     }
 254                 }
 255         }
 256     }
 257
 258     return length;
 259 }
 260
 261
 262 static int ioapic_raise_irq(struct v3_vm_info * vm, void * private_data, int irq) {
 263     struct io_apic_state * ioapic = (struct io_apic_state *)(private_data);
 264     struct redir_tbl_entry * irq_entry = NULL;
 265
 266     if (irq > 24) {
 267         PrintDebug("ioapic %u: IRQ out of range of IO APIC\n", ioapic->ioapic_id.id);
 268         return -1;
 269     }
 270
 271     irq_entry = &(ioapic->redir_tbl[irq]);
 272
 273     if (irq_entry->mask == 0) {
 274         struct v3_gen_ipi ipi;
 275
 276         PrintDebug("ioapic %u: IOAPIC Signalling APIC to raise INTR %d\n",
 277                    ioapic->ioapic_id.id, irq_entry->vec);
 278
 279
 280         ipi.vector = irq_entry->vec;
 281         ipi.mode = irq_entry->del_mode;
 282         ipi.logical = irq_entry->dst_mode;
 283         ipi.trigger_mode = irq_entry->trig_mode;
 284         ipi.dst = irq_entry->dst_field;
 285         ipi.dst_shorthand = 0;
 286
 287         // Need to add destination argument here...
 288         if (v3_apic_send_ipi(vm, &ipi, ioapic->apic_dev_data) == -1) {
 289             PrintError("Error sending IPI to apic %d\n", ipi.dst);
 290             return -1;
 291         }
 292     }
 293
 294     return 0;
 295 }
 296
 297 /* I don't know if we can do anything here.... */
 298 static int ioapic_lower_irq(struct v3_vm_info * vm, void * private_data, int irq) {
 299     return 0;
 300 }
 301
 302 static struct intr_router_ops router_ops = {
 303     .raise_intr = ioapic_raise_irq,
 304     .lower_intr = ioapic_lower_irq,
 305 };
 306
 307
 308
 309
 310 static int io_apic_free(struct io_apic_state * ioapic) {
 311
 312     // unregister intr router
 313
 314     // unhook memory
 315
 316     V3_Free(ioapic);
 317
 318     return 0;
 319 }
 320
 321
 322 static struct v3_device_ops dev_ops = {
 323     .free = (int (*)(void *))io_apic_free,
 324
 325 };
 326
 327
 328
 329 static int ioapic_init(struct v3_vm_info * vm, v3_cfg_tree_t * cfg) {
 330     struct vm_device * apic_dev = v3_find_dev(vm, v3_cfg_val(cfg, "apic"));
 331     char * dev_id = v3_cfg_val(cfg, "ID");
 332
 333
 334     PrintDebug("ioapic: Creating IO APIC\n");
 335
 336     struct io_apic_state * ioapic = (struct io_apic_state *)V3_Malloc(sizeof(struct io_apic_state));
 337
 338     ioapic->apic_dev_data = apic_dev;
 339
 340     struct vm_device * dev = v3_add_device(vm, dev_id, &dev_ops, ioapic);
 341
 342     if (dev == NULL) {
 343         PrintError("ioapic: Could not attach device %s\n", dev_id);
 344         V3_Free(ioapic);
 345         return -1;
 346     }
 347
 348     v3_register_intr_router(vm, &router_ops, ioapic);
 349
 350     init_ioapic_state(ioapic, vm->num_cores);
 351
 352     v3_hook_full_mem(vm, V3_MEM_CORE_ANY, ioapic->base_addr, ioapic->base_addr + PAGE_SIZE_4KB,
 353                      ioapic_read, ioapic_write, ioapic);
 354
 355     return 0;
 356 }
 357
 358
 359 device_register("IOAPIC", ioapic_init)