palacios/src/devices/pci.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) 2009, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  11  * Copyright (c) 2009, Lei Xia <lxia@northwestern.edu>
  12  * Copyright (c) 2009, Chang Seok Bae <jhuell@gmail.com>
  13  * Copyright (c) 2009, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org>
  14  * All rights reserved.
  15  *
  16  * Author:  Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  17  *          Lei Xia <lxia@northwestern.edu>
  18  *          Chang Seok Bae <jhuell@gmail.com>
  19  *
  20  * This is free software.  You are permitted to use,
  21  * redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
  22  */
  23
  24
  25
  26 #include <palacios/vmm.h>
  27 #include <palacios/vmm_types.h>
  28 #include <palacios/vmm_io.h>
  29 #include <palacios/vmm_intr.h>
  30 #include <palacios/vmm_rbtree.h>
  31 #include <palacios/vmm_dev_mgr.h>
  32
  33 #include <devices/pci.h>
  34 #include <devices/pci_types.h>
  35
  36 #include <palacios/vm_guest.h>
  37 #include <palacios/vm_guest_mem.h>
  38
  39
  40 #include <devices/apic.h>
  41
  42
  43 #ifndef V3_CONFIG_DEBUG_PCI
  44 #undef PrintDebug
  45 #define PrintDebug(fmt, args...)
  46 #endif
  47
  48
  49 #define CONFIG_ADDR_PORT    0x0cf8
  50 #define CONFIG_DATA_PORT    0x0cfc
  51
  52 #define PCI_DEV_IO_PORT_BASE 0xc000
  53
  54 #define PCI_BUS_COUNT 1
  55
  56 // This must always be a multiple of 8
  57 #define MAX_BUS_DEVICES 32
  58
  59 #define PCI_CAP_ID_MSI 0x05
  60 #define PCI_CAP_ID_MSIX 0x11
  61
  62
  63 struct pci_addr_reg {
  64     union {
  65         uint32_t val;
  66         struct {
  67             uint_t rsvd       : 2;
  68             uint_t reg_num    : 6;
  69             uint_t fn_num     : 3;
  70             uint_t dev_num    : 5;
  71             uint_t bus_num    : 8;
  72             uint_t hi_reg_num : 4;
  73             uint_t rsvd2      : 3;
  74             uint_t enable     : 1;
  75         } __attribute__((packed));
  76     } __attribute__((packed));
  77 } __attribute__((packed));
  78
  79
  80
  81
  82
  83 struct pci_bus {
  84     int bus_num;
  85
  86     // Red Black tree containing all attached devices
  87     struct rb_root devices;
  88
  89     // Bitmap of the allocated device numbers
  90     uint8_t dev_map[MAX_BUS_DEVICES / 8];
  91
  92
  93     int (*raise_pci_irq)(struct pci_device * pci_dev, void * dev_data, struct v3_irq * vec);
  94     int (*lower_pci_irq)(struct pci_device * pci_dev, void * dev_data, struct v3_irq * vec);
  95     void * irq_dev_data;
  96 };
  97
  98
  99
 100 struct pci_internal {
 101     // Configuration address register
 102     struct pci_addr_reg addr_reg;
 103
 104     // Base IO Port which PCI devices will register with...
 105     uint16_t dev_io_base;
 106
 107     // Attached Busses
 108     struct pci_bus bus_list[PCI_BUS_COUNT];
 109 };
 110
 111
 112
 113 struct cfg_range_hook {
 114     uint32_t start;
 115     uint32_t length;
 116
 117     int (*write)(struct pci_device * pci_dev, uint32_t offset,
 118                  void * src, uint_t length, void * private_data);
 119
 120     int (*read)(struct pci_device * pci_dev, uint32_t offset,
 121                 void * dst, uint_t length, void * private_data);
 122
 123     void * private_data;
 124
 125     struct list_head list_node;
 126 };
 127
 128
 129
 130 struct pci_cap {
 131     uint8_t id;
 132     uint32_t offset;
 133     uint8_t enabled;
 134
 135     struct list_head cap_node;
 136 };
 137
 138
 139 // These mark read only fields in the pci config header.
 140 // If a bit is 1, then the field is writable in the header
 141 /* Notes:
 142  * BIST is disabled by default (All writes to it will be dropped
 143  * Cardbus CIS is disabled (All writes are dropped)
 144  * Writes to capability pointer are disabled
 145  */
 146 static uint8_t pci_hdr_write_mask_00[64] = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /* Device ID, Vendor ID */
 147                                              0xbf, 0xff, 0x00, 0xf9, /* Command, status */
 148                                              0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /* Revision ID, Class code */
 149                                              0x00, 0xff, 0x00, 0x00, /* CacheLine Size, Latency Timer, Header Type, BIST */
 150                                              0xff, 0xff, 0xff, 0xff, /* BAR 0 */
 151                                              0xff, 0xff, 0xff, 0xff, /* BAR 1 */
 152                                              0xff, 0xff, 0xff, 0xff, /* BAR 2 */
 153                                              0xff, 0xff, 0xff, 0xff, /* BAR 3 */
 154                                              0xff, 0xff, 0xff, 0xff, /* BAR 4 */
 155                                              0xff, 0xff, 0xff, 0xff, /* BAR 5 */
 156                                              0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /* CardBus CIS Ptr */
 157                                              0xff, 0xff, 0xff, 0xff, /* SubSystem Vendor ID, SubSystem ID */
 158                                              0xff, 0xff, 0xff, 0xff, /* ExpRom BAR */
 159                                              0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /* CAP ptr (0xfc to enable), RSVD */
 160                                              0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /* Reserved */
 161                                              0xff, 0x00, 0x00, 0x00 /* INTR Line, INTR Pin, MIN_GNT, MAX_LAT */
 162 };
 163
 164
 165
 166
 167 #ifdef V3_CONFIG_DEBUG_PCI
 168
 169 static void pci_dump_state(struct pci_internal * pci_state) {
 170     struct rb_node * node = v3_rb_first(&(pci_state->bus_list[0].devices));
 171     struct pci_device * tmp_dev = NULL;
 172
 173     PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "===PCI: Dumping state Begin ==========\n");
 174
 175     do {
 176         tmp_dev = rb_entry(node, struct pci_device, dev_tree_node);
 177
 178         PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "PCI Device Number: %d (%s):\n", tmp_dev->dev_num,  tmp_dev->name);
 179         PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "irq = %d\n", tmp_dev->config_header.intr_line);
 180         PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "Vend ID: 0x%x\n", tmp_dev->config_header.vendor_id);
 181         PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "Device ID: 0x%x\n", tmp_dev->config_header.device_id);
 182
 183     } while ((node = v3_rb_next(node)));
 184
 185     PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "====PCI: Dumping state End==========\n");
 186 }
 187
 188 #endif
 189
 190
 191
 192
 193 // Scan the dev_map bitmap for the first '0' bit
 194 static int get_free_dev_num(struct pci_bus * bus) {
 195     int i, j;
 196
 197     for (i = 0; i < sizeof(bus->dev_map); i++) {
 198         PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "i=%d\n", i);
 199         if (bus->dev_map[i] != 0xff) {
 200             // availability
 201             for (j = 0; j < 8; j++) {
 202                 PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "\tj=%d\n", j);
 203                 if (!(bus->dev_map[i] & (0x1 << j))) {
 204                     return ((i * 8) + j);
 205                 }
 206             }
 207         }
 208     }
 209
 210     return -1;
 211 }
 212
 213 static void allocate_dev_num(struct pci_bus * bus, int dev_num) {
 214     int major = (dev_num / 8);
 215     int minor = dev_num % 8;
 216
 217     bus->dev_map[major] |= (0x1 << minor);
 218 }
 219
 220
 221
 222 static inline
 223 struct pci_device * __add_device_to_bus(struct pci_bus * bus, struct pci_device * dev) {
 224
 225   struct rb_node ** p = &(bus->devices.rb_node);
 226   struct rb_node * parent = NULL;
 227   struct pci_device * tmp_dev = NULL;
 228
 229   while (*p) {
 230     parent = *p;
 231     tmp_dev = rb_entry(parent, struct pci_device, dev_tree_node);
 232
 233     if (dev->devfn < tmp_dev->devfn) {
 234       p = &(*p)->rb_left;
 235     } else if (dev->devfn > tmp_dev->devfn) {
 236       p = &(*p)->rb_right;
 237     } else {
 238       return tmp_dev;
 239     }
 240   }
 241
 242   rb_link_node(&(dev->dev_tree_node), parent, p);
 243
 244   return NULL;
 245 }
 246
 247
 248 static inline
 249 struct pci_device * add_device_to_bus(struct pci_bus * bus, struct pci_device * dev) {
 250
 251   struct pci_device * ret = NULL;
 252
 253   if ((ret = __add_device_to_bus(bus, dev))) {
 254     return ret;
 255   }
 256
 257   v3_rb_insert_color(&(dev->dev_tree_node), &(bus->devices));
 258
 259   allocate_dev_num(bus, dev->dev_num);
 260
 261   return NULL;
 262 }
 263
 264
 265 static struct pci_device * get_device(struct pci_bus * bus, uint8_t dev_num, uint8_t fn_num) {
 266     struct rb_node * n = bus->devices.rb_node;
 267     struct pci_device * dev = NULL;
 268     uint8_t devfn = ((dev_num & 0x1f) << 3) | (fn_num & 0x7);
 269
 270     while (n) {
 271         dev = rb_entry(n, struct pci_device, dev_tree_node);
 272
 273         if (devfn < dev->devfn) {
 274             n = n->rb_left;
 275         } else if (devfn > dev->devfn) {
 276             n = n->rb_right;
 277         } else {
 278             return dev;
 279         }
 280     }
 281
 282     return NULL;
 283 }
 284
 285
 286
 287
 288 // There won't be many hooks at all, so unordered lists are acceptible for now
 289 static struct cfg_range_hook * find_cfg_range_hook(struct pci_device * pci, uint32_t start, uint32_t length) {
 290     uint32_t end = start + length - 1; // end is inclusive
 291     struct cfg_range_hook * hook = NULL;
 292
 293     list_for_each_entry(hook, &(pci->cfg_hooks), list_node) {
 294         uint32_t hook_end = hook->start + hook->length - 1;
 295         if (!((hook->start > end) || (hook_end < start))) {
 296             return hook;
 297         }
 298     }
 299
 300     return NULL;
 301 }
 302
 303
 304 int v3_pci_hook_config_range(struct pci_device * pci,
 305                              uint32_t start, uint32_t length,
 306                              int (*write)(struct pci_device * pci_dev, uint32_t offset,
 307                                                  void * src, uint_t length, void * private_data),
 308                              int (*read)(struct pci_device * pci_dev, uint32_t offset,
 309                                                 void * dst, uint_t length, void * private_data),
 310                              void * private_data) {
 311     struct cfg_range_hook * hook = NULL;
 312
 313
 314     if (find_cfg_range_hook(pci, start, length)) {
 315         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Tried to hook an already hooked config region\n");
 316         return -1;
 317     }
 318
 319     hook = V3_Malloc(sizeof(struct cfg_range_hook));
 320
 321     if (!hook) {
 322         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Could not allocate range hook\n");
 323         return -1;
 324     }
 325
 326     memset(hook, 0, sizeof(struct cfg_range_hook));
 327
 328     hook->start = start;
 329     hook->length = length;
 330     hook->private_data = private_data;
 331     hook->write = write;
 332     hook->read = read;
 333
 334     list_add(&(hook->list_node), &(pci->cfg_hooks));
 335
 336     return 0;
 337
 338 }
 339
 340
 341
 342
 343 // Note byte ordering: LSB -> MSB
 344 static uint8_t msi_32_rw_bitmask[10] = { 0x00, 0x00,                     /* ID, next ptr */
 345                                          0x71, 0x00,                     /* MSG CTRL */
 346                                          0xfc, 0xff, 0xff, 0xff,         /* MSG ADDR */
 347                                          0xff, 0xff};                    /* MSG DATA */
 348
 349 static uint8_t msi_64_rw_bitmask[14] = { 0x00, 0x00,                     /* ID, next ptr */
 350                                          0x71, 0x00,                     /* MSG CTRL */
 351                                          0xfc, 0xff, 0xff, 0xff,         /* MSG LO ADDR */
 352                                          0xff, 0xff, 0xff, 0xff,         /* MSG HI ADDR */
 353                                          0xff, 0xff};                    /* MSG DATA */
 354
 355 static uint8_t msi_64pervect_rw_bitmask[24] = { 0x00, 0x00,              /* ID, next ptr */
 356                                                 0x71, 0x00,              /* MSG CTRL */
 357                                                 0xfc, 0xff, 0xff, 0xff,  /* MSG LO CTRL */
 358                                                 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,  /* MSG HI ADDR */
 359                                                 0xff, 0xff,              /* MSG DATA */
 360                                                 0x00, 0x00,              /* RSVD */
 361                                                 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
 362                                                 0x00, 0x00, 0x00, 0x00};
 363
 364 static uint8_t msix_rw_bitmask[12] = { 0x00, 0x00,                       /* ID, next ptr */
 365                                        0x00, 0x80,
 366                                        0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
 367                                        0x08, 0xff, 0xff, 0xff};
 368
 369
 370 /* I am completely guessing what the format is here.
 371    I only have version 1 of the PCIe spec and cannot download version 2 or 3
 372    without paying the PCI-SIG $3000 a year for membership.
 373    So this is just cobbled together from the version 1 spec and KVM.
 374 */
 375
 376
 377 static uint8_t pciev1_rw_bitmask[20] = { 0x00, 0x00, /* ID, next ptr */
 378                                          0x00, 0x00, /* PCIE CAP register */
 379                                          0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /* DEV CAP */
 380                                          0xff, 0xff, /* DEV CTRL */
 381                                          0x0f, 0x00, /* DEV STATUS */
 382                                          0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /* LINK CAP */
 383                                          0xfb, 0x01, /* LINK CTRL */
 384                                          0x00, 0x00  /* LINK STATUS */
 385 };
 386
 387
 388 static uint8_t pciev2_rw_bitmask[60] = { 0x00, 0x00, /* ID, next ptr */
 389                                          0x00, 0x00, /* PCIE CAP register */
 390                                          0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /* DEV CAP */
 391                                          0xff, 0xff, /* DEV CTRL */
 392                                          0x0f, 0x00, /* DEV STATUS */
 393                                          0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /* LINK CAP */
 394                                          0xfb, 0x01, /* LINK CTRL */
 395                                          0x00, 0x00, /* LINK STATUS */
 396                                          0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /* SLOT CAP ?? */
 397                                          0x00, 0x00, /* SLOT CTRL ?? */
 398                                          0x00, 0x00, /* SLOT STATUS */
 399                                          0x00, 0x00, /* ROOT CTRL */
 400                                          0x00, 0x00, /* ROOT CAP */
 401                                          0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /* ROOT STATUS */
 402                                          0x00, 0x00, 0x00, 0x00, /* WHO THE FUCK KNOWS */
 403                                          0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 404                                          0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 405                                          0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 406                                          0x00, 0x00, 0x00, 0x00
 407 };
 408
 409 static uint8_t pm_rw_bitmask[] = { 0x00, 0x00, /* ID, next ptr */
 410                                    0x00, 0x00, /* PWR MGMT CAPS */
 411                                    0x03, 0x9f, /* PWR MGMT CTRL */
 412                                    0x00, 0x00  /* PMCSR_BSE, Data */
 413 };
 414
 415
 416
 417 int cap_write(struct pci_device * pci, uint32_t offset, void * src, uint_t length, void * private_data) {
 418     struct pci_cap * cap = private_data;
 419     uint32_t cap_offset = cap->offset;
 420     pci_cap_type_t cap_type = cap->id;
 421
 422     uint32_t write_offset = offset - cap_offset;
 423     void * cap_ptr = &(pci->config_space[cap_offset + 2]);
 424     int i = 0;
 425
 426     int msi_was_enabled = 0;
 427     int msix_was_enabled = 0;
 428
 429
 430     V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "CAP write trapped (val=%x, cfg_offset=%d, write_offset=%d)\n", *(uint32_t *)src, offset, write_offset);
 431
 432     if (cap_type == PCI_CAP_MSI) {
 433         struct msi_msg_ctrl * msg_ctrl = cap_ptr;
 434
 435         if (msg_ctrl->msi_enable == 1) {
 436             msi_was_enabled = 1;
 437         }
 438     } else if (cap_type == PCI_CAP_MSIX) {
 439         struct msix_cap * msix_cap = cap_ptr;
 440
 441         if (msix_cap->msg_ctrl.msix_enable == 1) {
 442             msix_was_enabled = 1;
 443         }
 444     }
 445
 446     for (i = 0; i < length; i++) {
 447         uint8_t mask = 0;
 448
 449         if (cap_type == PCI_CAP_MSI) {
 450             struct msi_msg_ctrl * msg_ctrl = cap_ptr;
 451
 452             V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "MSI Cap Ctrl=%x\n", *(uint16_t *)pci->msi_cap);
 453             V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "MSI ADDR=%x\n", *(uint32_t *)(cap_ptr + 2));
 454             V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "MSI HI ADDR=%x\n", *(uint32_t *)(cap_ptr + 6));
 455             V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "MSI Data=%x\n", *(uint16_t *)(cap_ptr + 10));
 456
 457             if (msg_ctrl->cap_64bit) {
 458                 if (msg_ctrl->per_vect_mask) {
 459                     mask = msi_64pervect_rw_bitmask[write_offset];
 460                 } else {
 461                     mask = msi_64_rw_bitmask[write_offset];
 462                 }
 463             } else {
 464                 mask = msi_32_rw_bitmask[write_offset];
 465             }
 466         } else if (cap_type == PCI_CAP_MSIX) {
 467             mask = msix_rw_bitmask[write_offset];
 468         } else if (cap_type == PCI_CAP_PCIE) {
 469             struct pcie_cap_reg * pcie_cap = cap_ptr;
 470
 471             if (pcie_cap->version == 1) {
 472                 mask = pciev1_rw_bitmask[write_offset];
 473             } else if (pcie_cap->version == 2) {
 474                 mask = pciev2_rw_bitmask[write_offset];
 475             } else {
 476                 return 0;
 477             }
 478         } else if (cap_type == PCI_CAP_PM) {
 479             mask = pm_rw_bitmask[write_offset];
 480         }
 481
 482         pci->config_space[offset + i] &= ~mask;
 483         pci->config_space[offset + i] |= ((*(uint8_t *)(src + i)) & mask);
 484
 485         write_offset++;
 486     }
 487
 488
 489     if (pci->cmd_update) {
 490
 491         /* Detect changes to interrupt types for cmd updates */
 492         if (cap_type == PCI_CAP_MSI) {
 493             struct msi_msg_ctrl * msg_ctrl = cap_ptr;
 494
 495             V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "msi_was_enabled=%d, msi_is_enabled=%d\n", msi_was_enabled,  msg_ctrl->msi_enable);
 496
 497             if ((msg_ctrl->msi_enable == 1) && (msi_was_enabled == 0)) {
 498                 pci->irq_type = IRQ_MSI;
 499                 pci->cmd_update(pci, PCI_CMD_MSI_ENABLE, msg_ctrl->mult_msg_enable, pci->priv_data);
 500             } else if ((msg_ctrl->msi_enable == 0) && (msi_was_enabled == 1)) {
 501                 pci->irq_type = IRQ_NONE;
 502                 pci->cmd_update(pci, PCI_CMD_MSI_DISABLE, 0, pci->priv_data);
 503             }
 504         } else if (cap_type == PCI_CAP_MSIX) {
 505             struct msix_cap * msix_cap = cap_ptr;
 506
 507             if ((msix_cap->msg_ctrl.msix_enable == 1) && (msix_was_enabled == 0)) {
 508                 pci->irq_type = IRQ_MSIX;
 509                 pci->cmd_update(pci, PCI_CMD_MSIX_ENABLE, msix_cap->msg_ctrl.table_size, pci->priv_data);
 510             } else if ((msix_cap->msg_ctrl.msix_enable == 0) && (msix_was_enabled == 1)) {
 511                 pci->irq_type = IRQ_NONE;
 512                 pci->cmd_update(pci, PCI_CMD_MSIX_DISABLE, msix_cap->msg_ctrl.table_size, pci->priv_data);
 513             }
 514         }
 515     }
 516
 517     return 0;
 518 }
 519
 520
 521 static int init_pci_cap(struct pci_device * pci, pci_cap_type_t cap_type, uint_t cap_offset) {
 522     void * cap_ptr = &(pci->config_space[cap_offset + 2]);
 523
 524     if (cap_type == PCI_CAP_MSI) {
 525         struct msi32_msg_addr * msi = cap_ptr;
 526
 527         // We only expose a basic 32 bit MSI interface
 528         msi->msg_ctrl.msi_enable = 0;
 529         msi->msg_ctrl.mult_msg_enable = 0;
 530         msi->msg_ctrl.cap_64bit = 0;
 531         msi->msg_ctrl.per_vect_mask = 0;
 532
 533         msi->addr.val = 0;
 534         msi->data.val = 0;
 535
 536     } else if (cap_type == PCI_CAP_MSIX) {
 537
 538
 539
 540     } else if (cap_type == PCI_CAP_PCIE) {
 541         struct pcie_cap_v2 * pcie = cap_ptr;
 542
 543         // The v1 and v2 formats are identical for the first X bytes
 544         // So we use the v2 struct, and only modify extended fields if v2 is detected
 545
 546         pcie->dev_cap.fn_level_reset = 0;
 547
 548         pcie->dev_ctrl.val &= 0x70e0; // only preserve max_payload_size and max_read_req_size untouched
 549         pcie->dev_ctrl.relaxed_order_enable = 1;
 550         pcie->dev_ctrl.no_snoop_enable = 1;
 551
 552         pcie->dev_status.val = 0;
 553
 554         pcie->link_cap.val &= 0x0003ffff;
 555
 556         pcie->link_status.val &= 0x03ff;
 557
 558         if (pcie->pcie_cap.version >= 2) {
 559             pcie->slot_cap = 0;
 560             pcie->slot_ctrl = 0;
 561             pcie->slot_status = 0;
 562
 563             pcie->root_ctrl = 0;
 564             pcie->root_cap = 0;
 565             pcie->root_status = 0;
 566         }
 567     } else if (cap_type == PCI_CAP_PM) {
 568
 569     }
 570
 571
 572     return 0;
 573 }
 574
 575
 576 // enumerate all capabilities and disable them.
 577 static int scan_pci_caps(struct pci_device * pci) {
 578     uint_t cap_offset = pci->config_header.cap_ptr;
 579
 580     V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "Scanning for Capabilities (cap_offset=%d)\n", cap_offset);
 581
 582     while (cap_offset != 0) {
 583         uint8_t id = pci->config_space[cap_offset];
 584         uint8_t next = pci->config_space[cap_offset + 1];
 585
 586         V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "Found Capability 0x%x at offset %d (0x%x)\n",
 587                  id, cap_offset, cap_offset);
 588
 589         struct pci_cap * cap = V3_Malloc(sizeof(struct pci_cap));
 590
 591         if (!cap) {
 592             PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Error allocating PCI CAP info\n");
 593             return -1;
 594         }
 595         memset(cap, 0, sizeof(struct pci_cap));
 596
 597         cap->id = id;
 598         cap->offset = cap_offset;
 599
 600         list_add(&(cap->cap_node), &(pci->capabilities));
 601
 602         // set correct init values
 603         init_pci_cap(pci, id, cap_offset);
 604
 605
 606         // set to the next pointer
 607         cap_offset = next;
 608     }
 609
 610     // Disable Capabilities
 611     pci->config_header.cap_ptr = 0;
 612
 613     // Hook Cap pointer to return cached config space value
 614     if (v3_pci_hook_config_range(pci, 0x34, 1,
 615                                  NULL, NULL, NULL) == -1) {
 616         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Could not hook cap pointer\n");
 617         return -1;
 618     }
 619
 620
 621
 622 /*
 623     // Disable all PCIE extended capabilities for now
 624     pci->config_space[0x100] = 0;
 625     pci->config_space[0x101] = 0;
 626     pci->config_space[0x102] = 0;
 627     pci->config_space[0x103] = 0;
 628 */
 629
 630
 631     return 0;
 632
 633 }
 634
 635 int v3_pci_enable_capability(struct pci_device * pci, pci_cap_type_t cap_type) {
 636     uint32_t size = 0;
 637     struct pci_cap * tmp_cap = NULL;
 638     struct pci_cap * cap = NULL;
 639     void * cap_ptr = NULL;
 640
 641
 642     list_for_each_entry(tmp_cap, &(pci->capabilities), cap_node) {
 643         if (tmp_cap->id == cap_type) {
 644             cap = tmp_cap;
 645             break;
 646         }
 647     }
 648
 649     if ((cap == NULL) || (cap->enabled)) {
 650         return -1;
 651     }
 652
 653
 654     V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "Found Capability %x at %x (%d)\n", cap_type, cap->offset, cap->offset);
 655
 656     // found the capability
 657
 658     // mark it as enabled
 659     cap->enabled = 1;
 660
 661     cap_ptr = &(pci->config_space[cap->offset + 2]);
 662
 663     if (cap_type == PCI_CAP_MSI) {
 664         pci->msi_cap = cap_ptr;
 665
 666         if (pci->msi_cap->cap_64bit) {
 667             if (pci->msi_cap->per_vect_mask) {
 668                 // 64 bit MSI w/ per vector masking
 669                 size = 22;
 670             } else {
 671                 // 64 bit MSI
 672                 size = 12;
 673             }
 674         } else {
 675             // 32 bit MSI
 676             size = 8;
 677         }
 678     } else if (cap_type == PCI_CAP_MSIX) {
 679         pci->msix_cap = cap_ptr;
 680
 681         // disable passthrough for MSIX BAR
 682
 683         pci->bar[pci->msix_cap->bir].type = PCI_BAR_MEM32;
 684
 685         size = 10;
 686     } else if (cap_type == PCI_CAP_PCIE) {
 687         struct pcie_cap_reg * pcie_cap = (struct pcie_cap_reg *)&(pci->config_space[cap->offset + 2]);
 688
 689         if (pcie_cap->version == 1) {
 690             size = 20;
 691         } else if (pcie_cap->version == 2) {
 692             size = 60;
 693         } else {
 694             return -1;
 695         }
 696     } else if (cap_type == PCI_CAP_PM) {
 697         size = 8;
 698     }
 699
 700
 701     V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "Hooking capability range (offset=%d, size=%d)\n", cap->offset, size);
 702
 703     if (v3_pci_hook_config_range(pci, cap->offset, size + 2,
 704                                  cap_write, NULL, cap) == -1) {
 705         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Could not hook config range (start=%d, size=%d)\n",
 706                    cap->offset + 2, size);
 707         return -1;
 708     }
 709
 710
 711
 712     // link it to the active capabilities list
 713     pci->config_space[cap->offset + 1] = pci->config_header.cap_ptr;
 714     pci->config_header.cap_ptr = cap->offset; // add to the head of the list
 715
 716     return 0;
 717 }
 718
 719
 720
 721
 722 static int addr_port_read(struct guest_info * core, ushort_t port, void * dst, uint_t length, void * priv_data) {
 723     struct pci_internal * pci_state = priv_data;
 724     int reg_offset = port & 0x3;
 725     uint8_t * reg_addr = ((uint8_t *)&(pci_state->addr_reg.val)) + reg_offset;
 726
 727     PrintDebug(core->vm_info, core, "Reading PCI Address Port (%x): %x len=%d\n", port, pci_state->addr_reg.val, length);
 728
 729     if (reg_offset + length > 4) {
 730         PrintError(core->vm_info, core, "Invalid Address port write\n");
 731         return -1;
 732     }
 733
 734     memcpy(dst, reg_addr, length);
 735
 736     return length;
 737 }
 738
 739
 740 static int addr_port_write(struct guest_info * core, ushort_t port, void * src, uint_t length, void * priv_data) {
 741     struct pci_internal * pci_state = priv_data;
 742     int reg_offset = port & 0x3;
 743     uint8_t * reg_addr = ((uint8_t *)&(pci_state->addr_reg.val)) + reg_offset;
 744
 745     if (reg_offset + length > 4) {
 746         PrintError(core->vm_info, core, "Invalid Address port write\n");
 747         return -1;
 748     }
 749
 750     // Set address register
 751     memcpy(reg_addr, src, length);
 752
 753     PrintDebug(core->vm_info, core, "Writing PCI Address Port(%x): AddrReg=%x (op_val = %x, len=%d) \n", port, pci_state->addr_reg.val, *(uint32_t *)src, length);
 754
 755     return length;
 756 }
 757
 758
 759 static int data_port_read(struct guest_info * core, uint16_t port, void * dst, uint_t length, void * priv_data) {
 760     struct pci_internal * pci_state =  priv_data;
 761     struct pci_device * pci_dev = NULL;
 762     uint_t reg_num =  (pci_state->addr_reg.hi_reg_num << 16) +(pci_state->addr_reg.reg_num << 2) + (port & 0x3);
 763     int i = 0;
 764     int bytes_left = length;
 765
 766     if (pci_state->addr_reg.bus_num != 0) {
 767         memset(dst, 0xff, length);
 768         return length;
 769     }
 770
 771
 772     pci_dev = get_device(&(pci_state->bus_list[0]), pci_state->addr_reg.dev_num, pci_state->addr_reg.fn_num);
 773
 774     if (pci_dev == NULL) {
 775         memset(dst, 0xff, length);
 776         return length;
 777     }
 778
 779     PrintDebug(core->vm_info, core, "Reading PCI Data register. bus = %d, dev = %d, fn = %d, reg = %d (%x), cfg_reg = %x\n",
 780                pci_state->addr_reg.bus_num,
 781                pci_state->addr_reg.dev_num,
 782                pci_state->addr_reg.fn_num,
 783                reg_num, reg_num,
 784                pci_state->addr_reg.val);
 785
 786
 787     while (bytes_left > 0) {
 788         struct cfg_range_hook * cfg_hook  = find_cfg_range_hook(pci_dev, reg_num + i, 1);
 789         void * cfg_dst =  &(pci_dev->config_space[reg_num + i]);
 790
 791         if (cfg_hook) {
 792             uint_t range_len = cfg_hook->length - ((reg_num + i) - cfg_hook->start);
 793             range_len = (range_len > bytes_left) ? bytes_left : range_len;
 794
 795             if (cfg_hook->read) {
 796                 cfg_hook->read(pci_dev, reg_num + i, cfg_dst, range_len, cfg_hook->private_data);
 797             }
 798
 799             bytes_left -= range_len;
 800             i += range_len;
 801         } else {
 802             if (pci_dev->config_read) {
 803                 if (pci_dev->config_read(pci_dev, reg_num + i, cfg_dst, 1, pci_dev->priv_data) != 0) {
 804                     PrintError(core->vm_info, core, "Error in config_read from PCI device (%s)\n", pci_dev->name);
 805                 }
 806             }
 807
 808             bytes_left--;
 809             i++;
 810         }
 811     }
 812
 813     memcpy(dst, &(pci_dev->config_space[reg_num]), length);
 814
 815     PrintDebug(core->vm_info, core, "\tVal=%x, len=%d\n", *(uint32_t *)dst, length);
 816
 817     return length;
 818 }
 819
 820
 821
 822 static int bar_update(struct pci_device * pci_dev, uint32_t offset,
 823                       void * src, uint_t length, void * private_data) {
 824     struct v3_pci_bar * bar = (struct v3_pci_bar *)private_data;
 825     int bar_offset = offset & ~0x03;
 826     int bar_num = (bar_offset - 0x10) / 4;
 827     uint32_t new_val = *(uint32_t *)src;
 828
 829     PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "Updating BAR Register  (Dev=%s) (bar=%d) (old_val=0x%x) (new_val=0x%x)\n",
 830                pci_dev->name, bar_num, bar->val, new_val);
 831
 832     // Cache the changes locally
 833     memcpy(&(pci_dev->config_space[offset]), src, length);
 834
 835     if (bar->type == PCI_BAR_PASSTHROUGH) {
 836         if (bar->bar_write(bar_num, (void *)(pci_dev->config_space + bar_offset), bar->private_data) == -1) {
 837             PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Error in Passthrough bar write operation\n");
 838             return -1;
 839         }
 840
 841         return 0;
 842     }
 843
 844     // Else we are a virtualized BAR
 845
 846     *(uint32_t *)(pci_dev->config_space + offset) &= bar->mask;
 847
 848     switch (bar->type) {
 849         case PCI_BAR_IO: {
 850             int i = 0;
 851
 852             PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "\tRehooking %d IO ports from base 0x%x to 0x%x for %d ports\n",
 853                        bar->num_ports, PCI_IO_BASE(bar->val), PCI_IO_BASE(new_val),
 854                        bar->num_ports);
 855
 856             // only do this if pci device is enabled....
 857             if (!(pci_dev->config_header.status & 0x1)) {
 858                 PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "PCI Device IO space not enabled\n");
 859             }
 860
 861             for (i = 0; i < bar->num_ports; i++) {
 862
 863                 PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "Rehooking PCI IO port (old port=%u) (new port=%u)\n",
 864                            PCI_IO_BASE(bar->val) + i, PCI_IO_BASE(new_val) + i);
 865
 866                 v3_unhook_io_port(pci_dev->vm, PCI_IO_BASE(bar->val) + i);
 867
 868                 if (v3_hook_io_port(pci_dev->vm, PCI_IO_BASE(new_val) + i,
 869                                     bar->io_read, bar->io_write,
 870                                     bar->private_data) == -1) {
 871
 872                     PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Could not hook PCI IO port (old port=%u) (new port=%u)\n",
 873                                PCI_IO_BASE(bar->val) + i, PCI_IO_BASE(new_val) + i);
 874                     v3_print_io_map(pci_dev->vm);
 875                     return -1;
 876                 }
 877             }
 878
 879             bar->val = new_val;
 880
 881             break;
 882         }
 883         case PCI_BAR_MEM32: {
 884             v3_unhook_mem(pci_dev->vm, V3_MEM_CORE_ANY, (addr_t)(bar->val));
 885
 886             if (bar->mem_read) {
 887                 v3_hook_full_mem(pci_dev->vm, V3_MEM_CORE_ANY, PCI_MEM32_BASE(new_val),
 888                                  PCI_MEM32_BASE(new_val) + (bar->num_pages * PAGE_SIZE_4KB),
 889                                  bar->mem_read, bar->mem_write, pci_dev->priv_data);
 890             } else {
 891                 PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Write hooks not supported for PCI\n");
 892                 return -1;
 893             }
 894
 895             bar->val = new_val;
 896
 897             break;
 898         }
 899         case PCI_BAR_NONE: {
 900             PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "Reprogramming an unsupported BAR register (Dev=%s) (bar=%d) (val=%x)\n",
 901                        pci_dev->name, bar_num, new_val);
 902             break;
 903         }
 904         default:
 905             PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Invalid Bar Reg updated (bar=%d)\n", bar_num);
 906             return -1;
 907     }
 908
 909     return 0;
 910 }
 911
 912
 913 static int data_port_write(struct guest_info * core, uint16_t port, void * src, uint_t length, void * priv_data) {
 914     struct pci_internal * pci_state = priv_data;
 915     struct pci_device * pci_dev = NULL;
 916     uint_t reg_num = (pci_state->addr_reg.hi_reg_num << 16) +(pci_state->addr_reg.reg_num << 2) + (port & 0x3);
 917     int i = 0;
 918     int ret = length;
 919
 920     if (pci_state->addr_reg.bus_num != 0) {
 921         return length;
 922     }
 923
 924     PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "Writing PCI Data register. bus = %d, dev = %d, fn = %d, reg = %d (0x%x) addr_reg = 0x%x (val=0x%x, len=%d)\n",
 925                pci_state->addr_reg.bus_num,
 926                pci_state->addr_reg.dev_num,
 927                pci_state->addr_reg.fn_num,
 928                reg_num, reg_num,
 929                pci_state->addr_reg.val,
 930                *(uint32_t *)src, length);
 931
 932
 933     pci_dev = get_device(&(pci_state->bus_list[0]), pci_state->addr_reg.dev_num, pci_state->addr_reg.fn_num);
 934
 935     if (pci_dev == NULL) {
 936         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Writing configuration space for non-present device (dev_num=%d)\n",
 937                    pci_state->addr_reg.dev_num);
 938         return -1;
 939     }
 940
 941     /* update the config space
 942        If a hook has been registered for a given region, call the hook with the max write length
 943     */
 944     while (length > 0) {
 945         struct cfg_range_hook * cfg_hook  = find_cfg_range_hook(pci_dev, reg_num + i, 1);
 946
 947         if (cfg_hook) {
 948             uint_t range_len = cfg_hook->length - ((reg_num + i) - cfg_hook->start);
 949             range_len = (range_len > length) ? length : range_len;
 950
 951             if (cfg_hook->write) {
 952                 cfg_hook->write(pci_dev, reg_num + i, (void *)(src + i), range_len, cfg_hook->private_data);
 953             }
 954
 955             length -= range_len;
 956             i += range_len;
 957         } else {
 958             // send the writes to the cached config space, and to the generic callback if present
 959             uint8_t mask = 0xff;
 960
 961             if (reg_num < 64) {
 962                 mask = pci_hdr_write_mask_00[reg_num + i];
 963             }
 964
 965             if (mask != 0) {
 966                 uint8_t new_val = *(uint8_t *)(src + i);
 967                 uint8_t old_val = pci_dev->config_space[reg_num + i];
 968
 969                 pci_dev->config_space[reg_num + i] = ((new_val & mask) | (old_val & ~mask));
 970
 971                 if (pci_dev->config_write) {
 972                     pci_dev->config_write(pci_dev, reg_num + i, &(pci_dev->config_space[reg_num + i]), 1, pci_dev->priv_data);
 973                 }
 974             }
 975
 976             length--;
 977             i++;
 978         }
 979     }
 980
 981     return ret;
 982 }
 983
 984
 985
 986 static int exp_rom_write(struct pci_device * pci_dev, uint32_t offset,
 987                          void * src, uint_t length, void * private_data) {
 988     int bar_offset = offset & ~0x03;
 989
 990     if (pci_dev->exp_rom_update) {
 991         pci_dev->exp_rom_update(pci_dev, (void *)(pci_dev->config_space + bar_offset), pci_dev->priv_data);
 992
 993         return 0;
 994     }
 995
 996     PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Expansion ROM update not handled. Will appear to not Exist\n");
 997
 998     return 0;
 999 }
1000
1001
1002 static int cmd_write(struct pci_device * pci_dev, uint32_t offset,
1003                      void * src, uint_t length, void * private_data) {
1004
1005     int i = 0;
1006
1007     struct pci_cmd_reg old_cmd;
1008     struct pci_cmd_reg new_cmd;
1009     old_cmd.val = pci_dev->config_header.command;
1010
1011     for (i = 0; i < length; i++) {
1012         uint8_t mask = pci_hdr_write_mask_00[offset + i];
1013         uint8_t new_val = *(uint8_t *)(src + i);
1014         uint8_t old_val = pci_dev->config_space[offset + i];
1015
1016         pci_dev->config_space[offset + i] = ((new_val & mask) | (old_val & ~mask));
1017     }
1018
1019     new_cmd.val = pci_dev->config_header.command;
1020
1021
1022     if (pci_dev->cmd_update) {
1023         if ((new_cmd.intx_disable == 1) && (old_cmd.intx_disable == 0)) {
1024             pci_dev->irq_type = IRQ_NONE;
1025             pci_dev->cmd_update(pci_dev, PCI_CMD_INTX_DISABLE, 0, pci_dev->priv_data);
1026         } else if ((new_cmd.intx_disable == 0) && (old_cmd.intx_disable == 1)) {
1027             pci_dev->irq_type = IRQ_INTX;
1028             pci_dev->cmd_update(pci_dev, PCI_CMD_INTX_ENABLE, 0, pci_dev->priv_data);
1029         }
1030
1031
1032         if ((new_cmd.dma_enable == 1) && (old_cmd.dma_enable == 0)) {
1033             pci_dev->cmd_update(pci_dev, PCI_CMD_DMA_ENABLE, 0, pci_dev->priv_data);
1034         } else if ((new_cmd.dma_enable == 0) && (old_cmd.dma_enable == 1)) {
1035             pci_dev->cmd_update(pci_dev, PCI_CMD_DMA_DISABLE, 0, pci_dev->priv_data);
1036         }
1037     }
1038
1039     return 0;
1040 }
1041
1042
1043 static void init_pci_busses(struct pci_internal * pci_state) {
1044     int i;
1045
1046     for (i = 0; i < PCI_BUS_COUNT; i++) {
1047         pci_state->bus_list[i].bus_num = i;
1048         pci_state->bus_list[i].devices.rb_node = NULL;
1049         memset(pci_state->bus_list[i].dev_map, 0, sizeof(pci_state->bus_list[i].dev_map));
1050     }
1051 }
1052
1053
1054 static int pci_free(struct pci_internal * pci_state) {
1055     int i;
1056
1057
1058     // cleanup devices
1059     for (i = 0; i < PCI_BUS_COUNT; i++) {
1060         struct pci_bus * bus = &(pci_state->bus_list[i]);
1061         struct rb_node * node = v3_rb_first(&(bus->devices));
1062         struct pci_device * dev = NULL;
1063
1064         while (node) {
1065             dev = rb_entry(node, struct pci_device, dev_tree_node);
1066             node = v3_rb_next(node);
1067
1068             v3_rb_erase(&(dev->dev_tree_node), &(bus->devices));
1069
1070             // Free config range hooks
1071             {
1072                 struct cfg_range_hook * hook = NULL;
1073                 struct cfg_range_hook * tmp = NULL;
1074                 list_for_each_entry_safe(hook, tmp, &(dev->cfg_hooks), list_node) {
1075                     list_del(&(hook->list_node));
1076                     V3_Free(hook);
1077                 }
1078             }
1079
1080             // Free caps
1081             {
1082                 struct pci_cap * cap = NULL;
1083                 struct pci_cap * tmp = NULL;
1084                 list_for_each_entry_safe(cap, tmp, &(dev->cfg_hooks), cap_node) {
1085                     list_del(&(cap->cap_node));
1086                     V3_Free(cap);
1087                 }
1088             }
1089
1090             V3_Free(dev);
1091         }
1092
1093     }
1094
1095     V3_Free(pci_state);
1096     return 0;
1097 }
1098
1099 #ifdef V3_CONFIG_CHECKPOINT
1100
1101 #include <palacios/vmm_sprintf.h>
1102
1103 static int pci_save_extended(struct v3_chkpt *chkpt, char *id, void * private_data) {
1104     struct pci_internal * pci = (struct pci_internal *)private_data;
1105     struct v3_chkpt_ctx *ctx=0;
1106     char buf[128];
1107     int i = 0;
1108
1109     ctx = v3_chkpt_open_ctx(chkpt,id);
1110
1111     if (!ctx) {
1112       PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Unable to open base context on save\n");
1113       goto savefailout;
1114     }
1115
1116     V3_CHKPT_SAVE(ctx, "ADDR_REG", pci->addr_reg.val, savefailout);
1117     V3_CHKPT_SAVE(ctx, "IO_BASE", pci->dev_io_base, savefailout);
1118
1119     v3_chkpt_close_ctx(ctx); ctx=0;
1120
1121     for (i = 0; i < PCI_BUS_COUNT; i++) {
1122         struct pci_bus * bus = &(pci->bus_list[i]);
1123         struct rb_node * node = v3_rb_first(&(bus->devices));
1124         struct pci_device * dev = NULL;
1125
1126         snprintf(buf, 128, "%s-%d", id, i);
1127
1128         ctx = v3_chkpt_open_ctx(chkpt, buf);
1129
1130         if (!ctx) {
1131           PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Failed to open context for %s\n", buf);
1132           goto savefailout;
1133         }
1134
1135         // nothing actually saved on the bus context... (later expansion)
1136
1137         v3_chkpt_close_ctx(ctx); ctx=0;
1138
1139         while (node) {
1140             int bar_idx = 0;
1141             dev = rb_entry(node, struct pci_device, dev_tree_node);
1142
1143             snprintf(buf, 128, "%s-%d.%d-%d", id, i, dev->dev_num, dev->fn_num);
1144
1145             ctx = v3_chkpt_open_ctx(chkpt, buf);
1146
1147             if (!ctx) {
1148               PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Failed to open context for device\n");
1149               goto savefailout;
1150             }
1151
1152             V3_CHKPT_SAVE(ctx, "CONFIG_SPACE", dev->config_space, savefailout);
1153
1154             for (bar_idx = 0; bar_idx < 6; bar_idx++) {
1155                 snprintf(buf, 128, "BAR-%d", bar_idx);
1156                 V3_CHKPT_SAVE(ctx, buf, dev->bar[bar_idx].val, savefailout);
1157             }
1158
1159             v3_chkpt_close_ctx(ctx); ctx=0;
1160
1161             node = v3_rb_next(node);
1162         }
1163     }
1164
1165 // goodout:
1166
1167     return 0;
1168
1169  savefailout:
1170     PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Failed to save PCI\n");
1171     if (ctx) { v3_chkpt_close_ctx(ctx); }
1172     return -1;
1173
1174 }
1175
1176
1177 static int pci_load_extended(struct v3_chkpt *chkpt, char *id, void * private_data) {
1178     struct pci_internal * pci = (struct pci_internal *)private_data;
1179     struct v3_chkpt_ctx *ctx=0;
1180     char buf[128];
1181     int i = 0;
1182
1183     ctx = v3_chkpt_open_ctx(chkpt,id);
1184
1185     if (!ctx) {
1186       PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Unable to open base context on load\n");
1187       goto loadfailout;
1188     }
1189
1190     V3_CHKPT_LOAD(ctx, "ADDR_REG", pci->addr_reg.val, loadfailout);
1191     V3_CHKPT_LOAD(ctx, "IO_BASE", pci->dev_io_base, loadfailout);
1192
1193     v3_chkpt_close_ctx(ctx); ctx=0;
1194
1195     for (i = 0; i < PCI_BUS_COUNT; i++) {
1196         struct pci_bus * bus = &(pci->bus_list[i]);
1197         struct rb_node * node = v3_rb_first(&(bus->devices));
1198         struct pci_device * dev = NULL;
1199
1200         snprintf(buf, 128, "pci-%d", i);
1201
1202         ctx = v3_chkpt_open_ctx(chkpt, buf);
1203
1204         if (!ctx) {
1205           PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Failed to open context for %s\n", buf);
1206           goto loadfailout;
1207         }
1208
1209         // nothing actually saved on the bus context... (later expansion)
1210
1211         v3_chkpt_close_ctx(ctx); ctx=0;
1212
1213         while (node) {
1214             int bar_idx = 0;
1215             dev = rb_entry(node, struct pci_device, dev_tree_node);
1216
1217             snprintf(buf, 128, "pci-%d.%d-%d", i, dev->dev_num, dev->fn_num);
1218
1219             ctx = v3_chkpt_open_ctx(chkpt, buf);
1220
1221             if (!ctx) {
1222               PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Failed to open context for device\n");
1223               goto loadfailout;
1224             }
1225
1226             V3_CHKPT_LOAD(ctx, "CONFIG_SPACE", dev->config_space, loadfailout);
1227
1228             for (bar_idx = 0; bar_idx < 6; bar_idx++) {
1229                 snprintf(buf, 128, "BAR-%d", bar_idx);
1230                 V3_CHKPT_LOAD(ctx, buf, dev->bar[bar_idx].val, loadfailout);
1231             }
1232
1233             v3_chkpt_close_ctx(ctx); ctx=0;
1234
1235             node = v3_rb_next(node);
1236         }
1237     }
1238
1239 // goodout:
1240     return 0;
1241
1242  loadfailout:
1243     PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Failed to load PCI\n");
1244     if (ctx) { v3_chkpt_close_ctx(ctx); }
1245     return -1;
1246
1247 }
1248
1249
1250 #endif
1251
1252
1253
1254
1255 static struct v3_device_ops dev_ops = {
1256     .free = (int (*)(void *))pci_free,
1257 #ifdef V3_CONFIG_CHECKPOINT
1258     .save_extended = pci_save_extended,
1259     .load_extended = pci_load_extended
1260 #endif
1261 };
1262
1263
1264
1265
1266 static int pci_init(struct v3_vm_info * vm, v3_cfg_tree_t * cfg) {
1267     struct pci_internal * pci_state = V3_Malloc(sizeof(struct pci_internal));
1268
1269     if (!pci_state) {
1270         PrintError(vm, VCORE_NONE, "Cannot allocate in init\n");
1271         return -1;
1272     }
1273
1274     int i = 0;
1275     char * dev_id = v3_cfg_val(cfg, "ID");
1276     int ret = 0;
1277
1278     PrintDebug(vm, VCORE_NONE, "PCI internal at %p\n",(void *)pci_state);
1279
1280     struct vm_device * dev = v3_add_device(vm, dev_id, &dev_ops, pci_state);
1281
1282     if (dev == NULL) {
1283         PrintError(vm, VCORE_NONE, "Could not attach device %s\n", dev_id);
1284         V3_Free(pci_state);
1285         return -1;
1286     }
1287
1288
1289     pci_state->addr_reg.val = 0;
1290     pci_state->dev_io_base = PCI_DEV_IO_PORT_BASE;
1291
1292     init_pci_busses(pci_state);
1293
1294     PrintDebug(vm, VCORE_NONE, "Sizeof config header=%d\n", (int)sizeof(struct pci_config_header));
1295
1296     for (i = 0; i < 4; i++) {
1297         ret |= v3_dev_hook_io(dev, CONFIG_ADDR_PORT + i, &addr_port_read, &addr_port_write);
1298         ret |= v3_dev_hook_io(dev, CONFIG_DATA_PORT + i, &data_port_read, &data_port_write);
1299     }
1300
1301     if (ret != 0) {
1302         PrintError(vm, VCORE_NONE, "Error hooking PCI IO ports\n");
1303         v3_remove_device(dev);
1304         return -1;
1305     }
1306
1307     return 0;
1308 }
1309
1310
1311 device_register("PCI", pci_init)
1312
1313
1314 static inline int init_bars(struct v3_vm_info * vm, struct pci_device * pci_dev) {
1315     int i = 0;
1316
1317     for (i = 0; i < 6; i++) {
1318         int bar_offset = 0x10 + (4 * i);
1319         struct v3_pci_bar * bar = &(pci_dev->bar[i]);
1320
1321         if (bar->type == PCI_BAR_IO) {
1322             int j = 0;
1323             bar->mask = (~((bar->num_ports) - 1)) | 0x01;
1324
1325             if (bar->default_base_port != 0xffff) {
1326                 bar->val = bar->default_base_port & bar->mask;
1327             } else {
1328                 bar->val = 0;
1329             }
1330
1331             bar->val |= 0x00000001;
1332
1333             for (j = 0; j < bar->num_ports; j++) {
1334                 // hook IO
1335                 if (bar->default_base_port != 0xffff) {
1336                     if (v3_hook_io_port(vm, bar->default_base_port + j,
1337                                         bar->io_read, bar->io_write,
1338                                         bar->private_data) == -1) {
1339                         PrintError(vm, VCORE_NONE, "Could not hook default io port %x\n", bar->default_base_port + j);
1340                         return -1;
1341                     }
1342                 }
1343             }
1344
1345             *(uint32_t *)(pci_dev->config_space + bar_offset) = bar->val;
1346
1347         } else if (bar->type == PCI_BAR_MEM32) {
1348             bar->mask = ~((bar->num_pages << 12) - 1);
1349             bar->mask |= 0xf; // preserve the configuration flags
1350
1351             if (bar->default_base_addr != 0xffffffff) {
1352                 bar->val = bar->default_base_addr & bar->mask;
1353             } else {
1354                 bar->val = 0;
1355             }
1356
1357             // hook memory
1358             if (bar->mem_read) {
1359                 // full hook
1360                 v3_hook_full_mem(vm, V3_MEM_CORE_ANY, bar->default_base_addr,
1361                                  bar->default_base_addr + (bar->num_pages * PAGE_SIZE_4KB),
1362                                  bar->mem_read, bar->mem_write, pci_dev->priv_data);
1363             } else if (bar->mem_write) {
1364                 // write hook
1365                 PrintError(vm, VCORE_NONE, "Write hooks not supported for PCI devices\n");
1366                 return -1;
1367                 /*
1368                   v3_hook_write_mem(pci_dev->vm_dev->vm, bar->default_base_addr,
1369                   bar->default_base_addr + (bar->num_pages * PAGE_SIZE_4KB),
1370                   bar->mem_write, pci_dev->vm_dev);
1371                 */
1372             } else {
1373                 // set the prefetchable flag...
1374                 bar->val |= 0x00000008;
1375             }
1376
1377
1378             *(uint32_t *)(pci_dev->config_space + bar_offset) = bar->val;
1379
1380         } else if (bar->type == PCI_BAR_MEM24) {
1381             PrintError(vm, VCORE_NONE, "16 Bit memory ranges not supported (reg: %d)\n", i);
1382             return -1;
1383         } else if (bar->type == PCI_BAR_NONE) {
1384             bar->val = 0x00000000;
1385             bar->mask = 0x00000000; // This ensures that all updates will be dropped
1386             *(uint32_t *)(pci_dev->config_space + bar_offset) = bar->val;
1387         } else if (bar->type == PCI_BAR_PASSTHROUGH) {
1388
1389             // Call the bar init function to get the local cached value
1390             bar->bar_init(i, &(bar->val), bar->private_data);
1391
1392             // Copy back changes it made
1393             *(uint32_t *)(pci_dev->config_space + bar_offset) = bar->val;
1394
1395         } else {
1396             PrintError(vm, VCORE_NONE, "Invalid BAR type for bar #%d\n", i);
1397             return -1;
1398         }
1399
1400         v3_pci_hook_config_range(pci_dev, bar_offset, 4, bar_update, NULL, bar);
1401     }
1402
1403     return 0;
1404 }
1405
1406
1407 int v3_pci_set_irq_bridge(struct  vm_device * pci_bus, int bus_num,
1408                           int (*raise_pci_irq)(struct pci_device * pci_dev, void * dev_data, struct v3_irq * vec),
1409                           int (*lower_pci_irq)(struct pci_device * pci_dev, void * dev_data, struct v3_irq * vec),
1410                           void * priv_data) {
1411     struct pci_internal * pci_state = (struct pci_internal *)pci_bus->private_data;
1412
1413
1414     pci_state->bus_list[bus_num].raise_pci_irq = raise_pci_irq;
1415     pci_state->bus_list[bus_num].lower_pci_irq = lower_pci_irq;
1416     pci_state->bus_list[bus_num].irq_dev_data = priv_data;
1417
1418     return 0;
1419 }
1420
1421 int v3_pci_raise_irq(struct vm_device * pci_bus, struct pci_device * dev, uint32_t vec_index) {
1422    struct v3_irq vec;
1423
1424    vec.ack = NULL;
1425    vec.private_data = NULL;
1426    vec.irq = vec_index;
1427
1428    return v3_pci_raise_acked_irq(pci_bus, dev, vec);
1429 }
1430
1431 int v3_pci_lower_irq(struct vm_device * pci_bus, struct pci_device * dev, uint32_t vec_index) {
1432     struct v3_irq vec;
1433
1434     vec.irq = vec_index;
1435     vec.ack = NULL;
1436     vec.private_data = NULL;
1437
1438     return v3_pci_lower_acked_irq(pci_bus, dev, vec);
1439 }
1440
1441 int v3_pci_raise_acked_irq(struct vm_device * pci_bus, struct pci_device * dev, struct v3_irq vec) {
1442    struct pci_internal * pci_state = (struct pci_internal *)pci_bus->private_data;
1443    struct pci_bus * bus = &(pci_state->bus_list[dev->bus_num]);
1444
1445
1446    if (dev->irq_type == IRQ_INTX) {
1447        return bus->raise_pci_irq(dev, bus->irq_dev_data, &vec);
1448    } else if (dev->irq_type == IRQ_MSI) {
1449        struct v3_gen_ipi ipi;
1450        struct msi_addr * addr = NULL;
1451        struct msi_data * data = NULL;
1452
1453        if (dev->msi_cap->cap_64bit) {
1454            if (dev->msi_cap->per_vect_mask) {
1455                struct msi64_pervec_msg_addr * msi = (void *)dev->msi_cap;
1456                addr = &(msi->addr);
1457                data = &(msi->data);
1458            } else {
1459                struct msi64_msg_addr * msi = (void *)dev->msi_cap;
1460                addr = &(msi->addr);
1461                data = &(msi->data);
1462            }
1463        } else {
1464            struct msi32_msg_addr * msi = (void *)dev->msi_cap;
1465            addr = &(msi->addr);
1466            data = &(msi->data);
1467        }
1468
1469        memset(&ipi, 0, sizeof(struct v3_gen_ipi));
1470
1471        // decode MSI fields into IPI
1472
1473        ipi.vector = data->vector + vec.irq;
1474        ipi.mode = data->del_mode;
1475        ipi.logical = addr->dst_mode;
1476        ipi.trigger_mode = data->trig_mode;
1477        ipi.dst_shorthand = 0;
1478        ipi.dst = addr->dst_id;
1479
1480
1481        v3_apic_send_ipi(dev->vm, &ipi, dev->apic_dev);
1482
1483        return 0;
1484    } else if (dev->irq_type == IRQ_MSIX) {
1485        addr_t msix_table_gpa = 0;
1486        struct msix_table * msix_table = NULL;
1487        uint_t bar_idx = dev->msix_cap->bir;
1488        struct v3_gen_ipi ipi;
1489        struct msi_addr * addr = NULL;
1490        struct msi_data * data = NULL;
1491
1492        if (dev->bar[bar_idx].type != PCI_BAR_MEM32) {
1493            PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Non 32bit MSIX BAR registers are not supported\n");
1494            return -1;
1495        }
1496
1497        msix_table_gpa = dev->bar[bar_idx].val;
1498        msix_table_gpa += dev->msix_cap->table_offset;
1499
1500        if (v3_gpa_to_hva(&(dev->vm->cores[0]), msix_table_gpa, (void *)&(msix_table)) != 0) {
1501            PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Could not translate MSIX Table GPA (%p)\n", (void *)msix_table_gpa);
1502            return -1;
1503        }
1504
1505        memset(&ipi, 0, sizeof(struct v3_gen_ipi));
1506
1507        data = &(msix_table->entries[vec.irq].data);
1508        addr = &(msix_table->entries[vec.irq].addr);;
1509
1510        // decode MSIX fields into IPI
1511        ipi.vector = data->vector + vec.irq;
1512        ipi.mode = data->del_mode;
1513        ipi.logical = addr->dst_mode;
1514        ipi.trigger_mode = data->trig_mode;
1515        ipi.dst_shorthand = 0;
1516        ipi.dst = addr->dst_id;
1517
1518
1519
1520        V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "Decode MSIX\n");
1521
1522        v3_apic_send_ipi(dev->vm, &ipi, dev->apic_dev);
1523
1524        return 0;
1525    }
1526
1527    // Should never get here
1528    return -1;
1529
1530 }
1531
1532 int v3_pci_lower_acked_irq(struct vm_device * pci_bus, struct pci_device * dev, struct v3_irq vec) {
1533     if (dev->irq_type == IRQ_INTX) {
1534         struct pci_internal * pci_state = (struct pci_internal *)pci_bus->private_data;
1535         struct pci_bus * bus = &(pci_state->bus_list[dev->bus_num]);
1536
1537         return bus->lower_pci_irq(dev, bus->irq_dev_data, &vec);
1538     } else {
1539         return -1;
1540     }
1541 }
1542
1543
1544 // if dev_num == -1, auto assign
1545 struct pci_device * v3_pci_register_device(struct vm_device * pci,
1546                                            pci_device_type_t dev_type,
1547                                            int bus_num,
1548                                            int dev_num,
1549                                            int fn_num,
1550                                            const char * name,
1551                                            struct v3_pci_bar * bars,
1552                                            int (*config_write)(struct pci_device * pci_dev, uint32_t reg_num, void * src,
1553                                                                uint_t length, void * priv_data),
1554                                            int (*config_read)(struct pci_device * pci_dev, uint32_t reg_num, void * dst,
1555                                                               uint_t length, void * priv_data),
1556                                            int (*cmd_update)(struct pci_device * pci_dev, pci_cmd_t cmd, uint64_t arg, void * priv_data),
1557                                            int (*exp_rom_update)(struct pci_device * pci_dev, uint32_t * src, void * priv_data),
1558                                            void * priv_data) {
1559
1560     struct pci_internal * pci_state = (struct pci_internal *)pci->private_data;
1561     struct pci_bus * bus = &(pci_state->bus_list[bus_num]);
1562     struct pci_device * pci_dev = NULL;
1563     int i;
1564
1565     if (dev_num > MAX_BUS_DEVICES) {
1566         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Requested Invalid device number (%d)\n", dev_num);
1567         return NULL;
1568     }
1569
1570     if (dev_num == PCI_AUTO_DEV_NUM) {
1571         PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "Searching for free device number\n");
1572         if ((dev_num = get_free_dev_num(bus)) == -1) {
1573             PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "No more available PCI slots on bus %d\n", bus->bus_num);
1574             return NULL;
1575         }
1576     }
1577
1578     PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "Checking for PCI Device\n");
1579
1580     if (get_device(bus, dev_num, fn_num) != NULL) {
1581         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "PCI Device already registered at slot %d on bus %d\n",
1582                    dev_num, bus->bus_num);
1583         return NULL;
1584     }
1585
1586
1587     pci_dev = (struct pci_device *)V3_Malloc(sizeof(struct pci_device));
1588
1589     if (pci_dev == NULL) {
1590         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Could not allocate pci device\n");
1591         return NULL;
1592     }
1593
1594     memset(pci_dev, 0, sizeof(struct pci_device));
1595
1596
1597     pci_dev->type = dev_type;
1598
1599     switch (pci_dev->type) {
1600         case PCI_STD_DEVICE:
1601             pci_dev->config_header.header_type = 0x00;
1602             break;
1603         case PCI_MULTIFUNCTION:
1604             pci_dev->config_header.header_type = 0x80;
1605             break;
1606         default:
1607             PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Unhandled PCI Device Type: %d\n", dev_type);
1608             return NULL;
1609     }
1610
1611
1612
1613     pci_dev->bus_num = bus_num;
1614     pci_dev->dev_num = dev_num;
1615     pci_dev->fn_num = fn_num;
1616
1617     strncpy(pci_dev->name, name, sizeof(pci_dev->name));
1618     pci_dev->vm = pci->vm;
1619     pci_dev->priv_data = priv_data;
1620
1621     INIT_LIST_HEAD(&(pci_dev->cfg_hooks));
1622     INIT_LIST_HEAD(&(pci_dev->capabilities));
1623
1624
1625     {
1626         // locate APIC for MSI/MSI-X
1627         pci_dev->apic_dev = v3_find_dev(pci->vm, "apic");
1628     }
1629
1630     // register update callbacks
1631     pci_dev->config_write = config_write;
1632     pci_dev->config_read = config_read;
1633     pci_dev->cmd_update = cmd_update;
1634     pci_dev->exp_rom_update = exp_rom_update;
1635
1636
1637
1638     if (config_read) {
1639         int i = 0;
1640
1641         // Only 256 bytes for now, should expand it in the future
1642         for (i = 0; i < 256; i++) {
1643             config_read(pci_dev, i, &(pci_dev->config_space[i]), 1, pci_dev->priv_data);
1644         }
1645     }
1646
1647     V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "Scanning for Capabilities\n");
1648
1649     // scan for caps
1650     scan_pci_caps(pci_dev);
1651
1652     pci_dev->irq_type = IRQ_INTX;
1653
1654     V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "Caps scanned\n");
1655
1656     // hook important regions
1657     v3_pci_hook_config_range(pci_dev, 0x30, 4, exp_rom_write, NULL, NULL);  // ExpRom
1658     v3_pci_hook_config_range(pci_dev, 0x04, 2, cmd_write, NULL, NULL);      // CMD Reg
1659     // * Status resets
1660     // * Drop BIST
1661     //
1662
1663
1664
1665     //copy bars
1666     for (i = 0; i < 6; i ++) {
1667         pci_dev->bar[i].type = bars[i].type;
1668         pci_dev->bar[i].private_data = bars[i].private_data;
1669
1670         if (pci_dev->bar[i].type == PCI_BAR_IO) {
1671             pci_dev->bar[i].num_ports = bars[i].num_ports;
1672
1673             // This is a horrible HACK becaues the BIOS is supposed to set the PCI base ports
1674             // And if the BIOS doesn't, Linux just happily overlaps device port assignments
1675             if (bars[i].default_base_port != (uint16_t)-1) {
1676                 pci_dev->bar[i].default_base_port = bars[i].default_base_port;
1677             } else {
1678                 pci_dev->bar[i].default_base_port = pci_state->dev_io_base;
1679                 pci_state->dev_io_base += ( 0x100 * ((bars[i].num_ports / 0x100) + 1) );
1680             }
1681
1682             pci_dev->bar[i].io_read = bars[i].io_read;
1683             pci_dev->bar[i].io_write = bars[i].io_write;
1684         } else if (pci_dev->bar[i].type == PCI_BAR_MEM32) {
1685             pci_dev->bar[i].num_pages = bars[i].num_pages;
1686             pci_dev->bar[i].default_base_addr = bars[i].default_base_addr;
1687             pci_dev->bar[i].mem_read = bars[i].mem_read;
1688             pci_dev->bar[i].mem_write = bars[i].mem_write;
1689         } else if (pci_dev->bar[i].type == PCI_BAR_PASSTHROUGH) {
1690             pci_dev->bar[i].bar_init = bars[i].bar_init;
1691             pci_dev->bar[i].bar_write = bars[i].bar_write;
1692         } else {
1693             pci_dev->bar[i].num_pages = 0;
1694             pci_dev->bar[i].default_base_addr = 0;
1695             pci_dev->bar[i].mem_read = NULL;
1696             pci_dev->bar[i].mem_write = NULL;
1697         }
1698     }
1699
1700     if (init_bars(pci->vm, pci_dev) == -1) {
1701         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "could not initialize bar registers\n");
1702         return NULL;
1703     }
1704
1705     // add the device
1706     add_device_to_bus(bus, pci_dev);
1707
1708 #ifdef V3_CONFIG_DEBUG_PCI
1709     pci_dump_state(pci_state);
1710 #endif
1711
1712     return pci_dev;
1713 }
1714