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         break;
 860             }
 861
 862             for (i = 0; i < bar->num_ports; i++) {
 863
 864                 PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "Rehooking PCI IO port (old port=%u) (new port=%u)\n",
 865                            PCI_IO_BASE(bar->val) + i, PCI_IO_BASE(new_val) + i);
 866
 867                 v3_unhook_io_port(pci_dev->vm, PCI_IO_BASE(bar->val) + i);
 868
 869                 if (v3_hook_io_port(pci_dev->vm, PCI_IO_BASE(new_val) + i,
 870                                     bar->io_read, bar->io_write,
 871                                     bar->private_data) == -1) {
 872
 873                     PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Could not hook PCI IO port (old port=%u) (new port=%u)\n",
 874                                PCI_IO_BASE(bar->val) + i, PCI_IO_BASE(new_val) + i);
 875                     v3_print_io_map(pci_dev->vm);
 876                     return -1;
 877                 }
 878             }
 879
 880             bar->val = new_val;
 881
 882             break;
 883         }
 884         case PCI_BAR_MEM32: {
 885             v3_unhook_mem(pci_dev->vm, V3_MEM_CORE_ANY, (addr_t)(bar->val));
 886
 887             if (bar->mem_read) {
 888                 v3_hook_full_mem(pci_dev->vm, V3_MEM_CORE_ANY, PCI_MEM32_BASE(new_val),
 889                                  PCI_MEM32_BASE(new_val) + (bar->num_pages * PAGE_SIZE_4KB),
 890                                  bar->mem_read, bar->mem_write, pci_dev->priv_data);
 891             } else {
 892                 PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Write hooks not supported for PCI\n");
 893                 return -1;
 894             }
 895
 896             bar->val = new_val;
 897
 898             break;
 899         }
 900         case PCI_BAR_NONE: {
 901             PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "Reprogramming an unsupported BAR register (Dev=%s) (bar=%d) (val=%x)\n",
 902                        pci_dev->name, bar_num, new_val);
 903             break;
 904         }
 905         default:
 906             PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Invalid Bar Reg updated (bar=%d)\n", bar_num);
 907             return -1;
 908     }
 909
 910     return 0;
 911 }
 912
 913
 914 static int data_port_write(struct guest_info * core, uint16_t port, void * src, uint_t length, void * priv_data) {
 915     struct pci_internal * pci_state = priv_data;
 916     struct pci_device * pci_dev = NULL;
 917     uint_t reg_num = (pci_state->addr_reg.hi_reg_num << 16) +(pci_state->addr_reg.reg_num << 2) + (port & 0x3);
 918     int i = 0;
 919     int ret = length;
 920
 921     if (pci_state->addr_reg.bus_num != 0) {
 922         return length;
 923     }
 924
 925     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",
 926                pci_state->addr_reg.bus_num,
 927                pci_state->addr_reg.dev_num,
 928                pci_state->addr_reg.fn_num,
 929                reg_num, reg_num,
 930                pci_state->addr_reg.val,
 931                *(uint32_t *)src, length);
 932
 933
 934     pci_dev = get_device(&(pci_state->bus_list[0]), pci_state->addr_reg.dev_num, pci_state->addr_reg.fn_num);
 935
 936     if (pci_dev == NULL) {
 937         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Writing configuration space for non-present device (dev_num=%d)\n",
 938                    pci_state->addr_reg.dev_num);
 939         return -1;
 940     }
 941
 942     /* update the config space
 943        If a hook has been registered for a given region, call the hook with the max write length
 944     */
 945     while (length > 0) {
 946         struct cfg_range_hook * cfg_hook  = find_cfg_range_hook(pci_dev, reg_num + i, 1);
 947
 948         if (cfg_hook) {
 949             uint_t range_len = cfg_hook->length - ((reg_num + i) - cfg_hook->start);
 950             range_len = (range_len > length) ? length : range_len;
 951
 952             if (cfg_hook->write) {
 953                 cfg_hook->write(pci_dev, reg_num + i, (void *)(src + i), range_len, cfg_hook->private_data);
 954             }
 955
 956             length -= range_len;
 957             i += range_len;
 958         } else {
 959             // send the writes to the cached config space, and to the generic callback if present
 960             uint8_t mask = 0xff;
 961
 962             if (reg_num < 64) {
 963                 mask = pci_hdr_write_mask_00[reg_num + i];
 964             }
 965
 966             if (mask != 0) {
 967                 uint8_t new_val = *(uint8_t *)(src + i);
 968                 uint8_t old_val = pci_dev->config_space[reg_num + i];
 969
 970                 pci_dev->config_space[reg_num + i] = ((new_val & mask) | (old_val & ~mask));
 971
 972                 if (pci_dev->config_write) {
 973                     pci_dev->config_write(pci_dev, reg_num + i, &(pci_dev->config_space[reg_num + i]), 1, pci_dev->priv_data);
 974                 }
 975             }
 976
 977             length--;
 978             i++;
 979         }
 980     }
 981
 982     return ret;
 983 }
 984
 985
 986
 987 static int exp_rom_write(struct pci_device * pci_dev, uint32_t offset,
 988                          void * src, uint_t length, void * private_data) {
 989     int bar_offset = offset & ~0x03;
 990
 991     if (pci_dev->exp_rom_update) {
 992         pci_dev->exp_rom_update(pci_dev, (void *)(pci_dev->config_space + bar_offset), pci_dev->priv_data);
 993
 994         return 0;
 995     }
 996
 997     PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Expansion ROM update not handled. Will appear to not Exist\n");
 998
 999     return 0;
1000 }
1001
1002
1003 static int cmd_write(struct pci_device * pci_dev, uint32_t offset,
1004                      void * src, uint_t length, void * private_data) {
1005
1006     int i = 0;
1007
1008     struct pci_cmd_reg old_cmd;
1009     struct pci_cmd_reg new_cmd;
1010     old_cmd.val = pci_dev->config_header.command;
1011
1012     for (i = 0; i < length; i++) {
1013         uint8_t mask = pci_hdr_write_mask_00[offset + i];
1014         uint8_t new_val = *(uint8_t *)(src + i);
1015         uint8_t old_val = pci_dev->config_space[offset + i];
1016
1017         pci_dev->config_space[offset + i] = ((new_val & mask) | (old_val & ~mask));
1018     }
1019
1020     new_cmd.val = pci_dev->config_header.command;
1021
1022
1023     if (pci_dev->cmd_update) {
1024         if ((new_cmd.intx_disable == 1) && (old_cmd.intx_disable == 0)) {
1025             pci_dev->irq_type = IRQ_NONE;
1026             pci_dev->cmd_update(pci_dev, PCI_CMD_INTX_DISABLE, 0, pci_dev->priv_data);
1027         } else if ((new_cmd.intx_disable == 0) && (old_cmd.intx_disable == 1)) {
1028             pci_dev->irq_type = IRQ_INTX;
1029             pci_dev->cmd_update(pci_dev, PCI_CMD_INTX_ENABLE, 0, pci_dev->priv_data);
1030         }
1031
1032
1033         if ((new_cmd.dma_enable == 1) && (old_cmd.dma_enable == 0)) {
1034             pci_dev->cmd_update(pci_dev, PCI_CMD_DMA_ENABLE, 0, pci_dev->priv_data);
1035         } else if ((new_cmd.dma_enable == 0) && (old_cmd.dma_enable == 1)) {
1036             pci_dev->cmd_update(pci_dev, PCI_CMD_DMA_DISABLE, 0, pci_dev->priv_data);
1037         }
1038     }
1039
1040     return 0;
1041 }
1042
1043
1044 static void init_pci_busses(struct pci_internal * pci_state) {
1045     int i;
1046
1047     for (i = 0; i < PCI_BUS_COUNT; i++) {
1048         pci_state->bus_list[i].bus_num = i;
1049         pci_state->bus_list[i].devices.rb_node = NULL;
1050         memset(pci_state->bus_list[i].dev_map, 0, sizeof(pci_state->bus_list[i].dev_map));
1051     }
1052 }
1053
1054
1055 static int pci_free(struct pci_internal * pci_state) {
1056     int i;
1057
1058
1059     // cleanup devices
1060     for (i = 0; i < PCI_BUS_COUNT; i++) {
1061         struct pci_bus * bus = &(pci_state->bus_list[i]);
1062         struct rb_node * node = v3_rb_first(&(bus->devices));
1063         struct pci_device * dev = NULL;
1064
1065         while (node) {
1066             dev = rb_entry(node, struct pci_device, dev_tree_node);
1067             node = v3_rb_next(node);
1068
1069             v3_rb_erase(&(dev->dev_tree_node), &(bus->devices));
1070
1071             // Free config range hooks
1072             {
1073                 struct cfg_range_hook * hook = NULL;
1074                 struct cfg_range_hook * tmp = NULL;
1075                 list_for_each_entry_safe(hook, tmp, &(dev->cfg_hooks), list_node) {
1076                     list_del(&(hook->list_node));
1077                     V3_Free(hook);
1078                 }
1079             }
1080
1081             // Free caps
1082             {
1083                 struct pci_cap * cap = NULL;
1084                 struct pci_cap * tmp = NULL;
1085                 list_for_each_entry_safe(cap, tmp, &(dev->cfg_hooks), cap_node) {
1086                     list_del(&(cap->cap_node));
1087                     V3_Free(cap);
1088                 }
1089             }
1090
1091             V3_Free(dev);
1092         }
1093
1094     }
1095
1096     V3_Free(pci_state);
1097     return 0;
1098 }
1099
1100 #ifdef V3_CONFIG_CHECKPOINT
1101
1102 #include <palacios/vmm_sprintf.h>
1103
1104 static int pci_save_extended(struct v3_chkpt *chkpt, char *id, void * private_data) {
1105     struct pci_internal * pci = (struct pci_internal *)private_data;
1106     struct v3_chkpt_ctx *ctx=0;
1107     char buf[128];
1108     int i = 0;
1109
1110     ctx = v3_chkpt_open_ctx(chkpt,id);
1111
1112     if (!ctx) {
1113       PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Unable to open base context on save\n");
1114       goto savefailout;
1115     }
1116
1117     V3_CHKPT_SAVE(ctx, "ADDR_REG", pci->addr_reg.val, savefailout);
1118     V3_CHKPT_SAVE(ctx, "IO_BASE", pci->dev_io_base, savefailout);
1119
1120     v3_chkpt_close_ctx(ctx); ctx=0;
1121
1122     for (i = 0; i < PCI_BUS_COUNT; i++) {
1123         struct pci_bus * bus = &(pci->bus_list[i]);
1124         struct rb_node * node = v3_rb_first(&(bus->devices));
1125         struct pci_device * dev = NULL;
1126
1127         snprintf(buf, 128, "%s-%d", id, i);
1128
1129         ctx = v3_chkpt_open_ctx(chkpt, buf);
1130
1131         if (!ctx) {
1132           PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Failed to open context for %s\n", buf);
1133           goto savefailout;
1134         }
1135
1136         // nothing actually saved on the bus context... (later expansion)
1137
1138         v3_chkpt_close_ctx(ctx); ctx=0;
1139
1140         while (node) {
1141             int bar_idx = 0;
1142             dev = rb_entry(node, struct pci_device, dev_tree_node);
1143
1144             snprintf(buf, 128, "%s-%d.%d-%d", id, i, dev->dev_num, dev->fn_num);
1145
1146             ctx = v3_chkpt_open_ctx(chkpt, buf);
1147
1148             if (!ctx) {
1149               PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Failed to open context for device\n");
1150               goto savefailout;
1151             }
1152
1153             V3_CHKPT_SAVE(ctx, "CONFIG_SPACE", dev->config_space, savefailout);
1154
1155             for (bar_idx = 0; bar_idx < 6; bar_idx++) {
1156                 snprintf(buf, 128, "BAR-%d", bar_idx);
1157                 V3_CHKPT_SAVE(ctx, buf, dev->bar[bar_idx].val, savefailout);
1158             }
1159
1160             v3_chkpt_close_ctx(ctx); ctx=0;
1161
1162             node = v3_rb_next(node);
1163         }
1164     }
1165
1166 // goodout:
1167
1168     return 0;
1169
1170  savefailout:
1171     PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Failed to save PCI\n");
1172     if (ctx) { v3_chkpt_close_ctx(ctx); }
1173     return -1;
1174
1175 }
1176
1177
1178 static int pci_load_extended(struct v3_chkpt *chkpt, char *id, void * private_data) {
1179     struct pci_internal * pci = (struct pci_internal *)private_data;
1180     struct v3_chkpt_ctx *ctx=0;
1181     char buf[128];
1182     int i = 0;
1183
1184     ctx = v3_chkpt_open_ctx(chkpt,id);
1185
1186     if (!ctx) {
1187       PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Unable to open base context on load\n");
1188       goto loadfailout;
1189     }
1190
1191     V3_CHKPT_LOAD(ctx, "ADDR_REG", pci->addr_reg.val, loadfailout);
1192     V3_CHKPT_LOAD(ctx, "IO_BASE", pci->dev_io_base, loadfailout);
1193
1194     v3_chkpt_close_ctx(ctx); ctx=0;
1195
1196     for (i = 0; i < PCI_BUS_COUNT; i++) {
1197         struct pci_bus * bus = &(pci->bus_list[i]);
1198         struct rb_node * node = v3_rb_first(&(bus->devices));
1199         struct pci_device * dev = NULL;
1200
1201         snprintf(buf, 128, "pci-%d", i);
1202
1203         ctx = v3_chkpt_open_ctx(chkpt, buf);
1204
1205         if (!ctx) {
1206           PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Failed to open context for %s\n", buf);
1207           goto loadfailout;
1208         }
1209
1210         // nothing actually saved on the bus context... (later expansion)
1211
1212         v3_chkpt_close_ctx(ctx); ctx=0;
1213
1214         while (node) {
1215             int bar_idx = 0;
1216             dev = rb_entry(node, struct pci_device, dev_tree_node);
1217
1218             snprintf(buf, 128, "pci-%d.%d-%d", i, dev->dev_num, dev->fn_num);
1219
1220             ctx = v3_chkpt_open_ctx(chkpt, buf);
1221
1222             if (!ctx) {
1223               PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Failed to open context for device\n");
1224               goto loadfailout;
1225             }
1226
1227             V3_CHKPT_LOAD(ctx, "CONFIG_SPACE", dev->config_space, loadfailout);
1228
1229             for (bar_idx = 0; bar_idx < 6; bar_idx++) {
1230                 snprintf(buf, 128, "BAR-%d", bar_idx);
1231                 V3_CHKPT_LOAD(ctx, buf, dev->bar[bar_idx].val, loadfailout);
1232             }
1233
1234             v3_chkpt_close_ctx(ctx); ctx=0;
1235
1236             node = v3_rb_next(node);
1237         }
1238     }
1239
1240 // goodout:
1241     return 0;
1242
1243  loadfailout:
1244     PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Failed to load PCI\n");
1245     if (ctx) { v3_chkpt_close_ctx(ctx); }
1246     return -1;
1247
1248 }
1249
1250
1251 #endif
1252
1253
1254
1255
1256 static struct v3_device_ops dev_ops = {
1257     .free = (int (*)(void *))pci_free,
1258 #ifdef V3_CONFIG_CHECKPOINT
1259     .save_extended = pci_save_extended,
1260     .load_extended = pci_load_extended
1261 #endif
1262 };
1263
1264
1265
1266
1267 static int pci_init(struct v3_vm_info * vm, v3_cfg_tree_t * cfg) {
1268     struct pci_internal * pci_state = V3_Malloc(sizeof(struct pci_internal));
1269
1270     if (!pci_state) {
1271         PrintError(vm, VCORE_NONE, "Cannot allocate in init\n");
1272         return -1;
1273     }
1274
1275     int i = 0;
1276     char * dev_id = v3_cfg_val(cfg, "ID");
1277     int ret = 0;
1278
1279     PrintDebug(vm, VCORE_NONE, "PCI internal at %p\n",(void *)pci_state);
1280
1281     struct vm_device * dev = v3_add_device(vm, dev_id, &dev_ops, pci_state);
1282
1283     if (dev == NULL) {
1284         PrintError(vm, VCORE_NONE, "Could not attach device %s\n", dev_id);
1285         V3_Free(pci_state);
1286         return -1;
1287     }
1288
1289
1290     pci_state->addr_reg.val = 0;
1291     pci_state->dev_io_base = PCI_DEV_IO_PORT_BASE;
1292
1293     init_pci_busses(pci_state);
1294
1295     PrintDebug(vm, VCORE_NONE, "Sizeof config header=%d\n", (int)sizeof(struct pci_config_header));
1296
1297     for (i = 0; i < 4; i++) {
1298         ret |= v3_dev_hook_io(dev, CONFIG_ADDR_PORT + i, &addr_port_read, &addr_port_write);
1299         ret |= v3_dev_hook_io(dev, CONFIG_DATA_PORT + i, &data_port_read, &data_port_write);
1300     }
1301
1302     if (ret != 0) {
1303         PrintError(vm, VCORE_NONE, "Error hooking PCI IO ports\n");
1304         v3_remove_device(dev);
1305         return -1;
1306     }
1307
1308     return 0;
1309 }
1310
1311
1312 device_register("PCI", pci_init)
1313
1314
1315 static inline int init_bars(struct v3_vm_info * vm, struct pci_device * pci_dev) {
1316     int i = 0;
1317
1318     for (i = 0; i < 6; i++) {
1319         int bar_offset = 0x10 + (4 * i);
1320         struct v3_pci_bar * bar = &(pci_dev->bar[i]);
1321
1322         if (bar->type == PCI_BAR_IO) {
1323             int j = 0;
1324             bar->mask = (~((bar->num_ports) - 1)) | 0x01;
1325
1326             if (bar->default_base_port != 0xffff) {
1327                 bar->val = bar->default_base_port & bar->mask;
1328             } else {
1329                 bar->val = 0;
1330             }
1331
1332             bar->val |= 0x00000001;
1333
1334             for (j = 0; j < bar->num_ports; j++) {
1335                 // hook IO
1336                 if (bar->default_base_port != 0xffff) {
1337                     if (v3_hook_io_port(vm, bar->default_base_port + j,
1338                                         bar->io_read, bar->io_write,
1339                                         bar->private_data) == -1) {
1340                         PrintError(vm, VCORE_NONE, "Could not hook default io port %x\n", bar->default_base_port + j);
1341                         return -1;
1342                     }
1343                 }
1344             }
1345
1346             *(uint32_t *)(pci_dev->config_space + bar_offset) = bar->val;
1347
1348         } else if (bar->type == PCI_BAR_MEM32) {
1349             bar->mask = ~((bar->num_pages << 12) - 1);
1350             bar->mask |= 0xf; // preserve the configuration flags
1351
1352             if (bar->default_base_addr != 0xffffffff) {
1353                 bar->val = bar->default_base_addr & bar->mask;
1354             } else {
1355                 bar->val = 0;
1356             }
1357
1358             // hook memory
1359             if (bar->mem_read) {
1360                 // full hook
1361                 v3_hook_full_mem(vm, V3_MEM_CORE_ANY, bar->default_base_addr,
1362                                  bar->default_base_addr + (bar->num_pages * PAGE_SIZE_4KB),
1363                                  bar->mem_read, bar->mem_write, pci_dev->priv_data);
1364             } else if (bar->mem_write) {
1365                 // write hook
1366                 PrintError(vm, VCORE_NONE, "Write hooks not supported for PCI devices\n");
1367                 return -1;
1368                 /*
1369                   v3_hook_write_mem(pci_dev->vm_dev->vm, bar->default_base_addr,
1370                   bar->default_base_addr + (bar->num_pages * PAGE_SIZE_4KB),
1371                   bar->mem_write, pci_dev->vm_dev);
1372                 */
1373             } else {
1374                 // set the prefetchable flag...
1375                 bar->val |= 0x00000008;
1376             }
1377
1378
1379             *(uint32_t *)(pci_dev->config_space + bar_offset) = bar->val;
1380
1381         } else if (bar->type == PCI_BAR_MEM24) {
1382             PrintError(vm, VCORE_NONE, "16 Bit memory ranges not supported (reg: %d)\n", i);
1383             return -1;
1384         } else if (bar->type == PCI_BAR_NONE) {
1385             bar->val = 0x00000000;
1386             bar->mask = 0x00000000; // This ensures that all updates will be dropped
1387             *(uint32_t *)(pci_dev->config_space + bar_offset) = bar->val;
1388         } else if (bar->type == PCI_BAR_PASSTHROUGH) {
1389
1390             // Call the bar init function to get the local cached value
1391             bar->bar_init(i, &(bar->val), bar->private_data);
1392
1393             // Copy back changes it made
1394             *(uint32_t *)(pci_dev->config_space + bar_offset) = bar->val;
1395
1396         } else {
1397             PrintError(vm, VCORE_NONE, "Invalid BAR type for bar #%d\n", i);
1398             return -1;
1399         }
1400
1401         v3_pci_hook_config_range(pci_dev, bar_offset, 4, bar_update, NULL, bar);
1402     }
1403
1404     return 0;
1405 }
1406
1407
1408 int v3_pci_set_irq_bridge(struct  vm_device * pci_bus, int bus_num,
1409                           int (*raise_pci_irq)(struct pci_device * pci_dev, void * dev_data, struct v3_irq * vec),
1410                           int (*lower_pci_irq)(struct pci_device * pci_dev, void * dev_data, struct v3_irq * vec),
1411                           void * priv_data) {
1412     struct pci_internal * pci_state = (struct pci_internal *)pci_bus->private_data;
1413
1414
1415     pci_state->bus_list[bus_num].raise_pci_irq = raise_pci_irq;
1416     pci_state->bus_list[bus_num].lower_pci_irq = lower_pci_irq;
1417     pci_state->bus_list[bus_num].irq_dev_data = priv_data;
1418
1419     return 0;
1420 }
1421
1422 int v3_pci_raise_irq(struct vm_device * pci_bus, struct pci_device * dev, uint32_t vec_index) {
1423    struct v3_irq vec;
1424
1425    vec.ack = NULL;
1426    vec.private_data = NULL;
1427    vec.irq = vec_index;
1428
1429    return v3_pci_raise_acked_irq(pci_bus, dev, vec);
1430 }
1431
1432 int v3_pci_lower_irq(struct vm_device * pci_bus, struct pci_device * dev, uint32_t vec_index) {
1433     struct v3_irq vec;
1434
1435     vec.irq = vec_index;
1436     vec.ack = NULL;
1437     vec.private_data = NULL;
1438
1439     return v3_pci_lower_acked_irq(pci_bus, dev, vec);
1440 }
1441
1442 int v3_pci_raise_acked_irq(struct vm_device * pci_bus, struct pci_device * dev, struct v3_irq vec) {
1443    struct pci_internal * pci_state = (struct pci_internal *)pci_bus->private_data;
1444    struct pci_bus * bus = &(pci_state->bus_list[dev->bus_num]);
1445
1446
1447    if (dev->irq_type == IRQ_INTX) {
1448        return bus->raise_pci_irq(dev, bus->irq_dev_data, &vec);
1449    } else if (dev->irq_type == IRQ_MSI) {
1450        struct v3_gen_ipi ipi;
1451        struct msi_addr * addr = NULL;
1452        struct msi_data * data = NULL;
1453
1454        if (dev->msi_cap->cap_64bit) {
1455            if (dev->msi_cap->per_vect_mask) {
1456                struct msi64_pervec_msg_addr * msi = (void *)dev->msi_cap;
1457                addr = &(msi->addr);
1458                data = &(msi->data);
1459            } else {
1460                struct msi64_msg_addr * msi = (void *)dev->msi_cap;
1461                addr = &(msi->addr);
1462                data = &(msi->data);
1463            }
1464        } else {
1465            struct msi32_msg_addr * msi = (void *)dev->msi_cap;
1466            addr = &(msi->addr);
1467            data = &(msi->data);
1468        }
1469
1470        memset(&ipi, 0, sizeof(struct v3_gen_ipi));
1471
1472        // decode MSI fields into IPI
1473
1474        ipi.vector = data->vector + vec.irq;
1475        ipi.mode = data->del_mode;
1476        ipi.logical = addr->dst_mode;
1477        ipi.trigger_mode = data->trig_mode;
1478        ipi.dst_shorthand = 0;
1479        ipi.dst = addr->dst_id;
1480
1481
1482        v3_apic_send_ipi(dev->vm, &ipi, dev->apic_dev);
1483
1484        return 0;
1485    } else if (dev->irq_type == IRQ_MSIX) {
1486        addr_t msix_table_gpa = 0;
1487        struct msix_table * msix_table = NULL;
1488        uint_t bar_idx = dev->msix_cap->bir;
1489        struct v3_gen_ipi ipi;
1490        struct msi_addr * addr = NULL;
1491        struct msi_data * data = NULL;
1492
1493        if (dev->bar[bar_idx].type != PCI_BAR_MEM32) {
1494            PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Non 32bit MSIX BAR registers are not supported\n");
1495            return -1;
1496        }
1497
1498        msix_table_gpa = dev->bar[bar_idx].val;
1499        msix_table_gpa += dev->msix_cap->table_offset;
1500
1501        if (v3_gpa_to_hva(&(dev->vm->cores[0]), msix_table_gpa, (void *)&(msix_table)) != 0) {
1502            PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Could not translate MSIX Table GPA (%p)\n", (void *)msix_table_gpa);
1503            return -1;
1504        }
1505
1506        memset(&ipi, 0, sizeof(struct v3_gen_ipi));
1507
1508        data = &(msix_table->entries[vec.irq].data);
1509        addr = &(msix_table->entries[vec.irq].addr);;
1510
1511        // decode MSIX fields into IPI
1512        ipi.vector = data->vector + vec.irq;
1513        ipi.mode = data->del_mode;
1514        ipi.logical = addr->dst_mode;
1515        ipi.trigger_mode = data->trig_mode;
1516        ipi.dst_shorthand = 0;
1517        ipi.dst = addr->dst_id;
1518
1519
1520
1521        V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "Decode MSIX\n");
1522
1523        v3_apic_send_ipi(dev->vm, &ipi, dev->apic_dev);
1524
1525        return 0;
1526    }
1527
1528    // Should never get here
1529    return -1;
1530
1531 }
1532
1533 int v3_pci_lower_acked_irq(struct vm_device * pci_bus, struct pci_device * dev, struct v3_irq vec) {
1534     if (dev->irq_type == IRQ_INTX) {
1535         struct pci_internal * pci_state = (struct pci_internal *)pci_bus->private_data;
1536         struct pci_bus * bus = &(pci_state->bus_list[dev->bus_num]);
1537
1538         return bus->lower_pci_irq(dev, bus->irq_dev_data, &vec);
1539     } else {
1540         return -1;
1541     }
1542 }
1543
1544
1545 // if dev_num == -1, auto assign
1546 struct pci_device * v3_pci_register_device(struct vm_device * pci,
1547                                            pci_device_type_t dev_type,
1548                                            int bus_num,
1549                                            int dev_num,
1550                                            int fn_num,
1551                                            const char * name,
1552                                            struct v3_pci_bar * bars,
1553                                            int (*config_write)(struct pci_device * pci_dev, uint32_t reg_num, void * src,
1554                                                                uint_t length, void * priv_data),
1555                                            int (*config_read)(struct pci_device * pci_dev, uint32_t reg_num, void * dst,
1556                                                               uint_t length, void * priv_data),
1557                                            int (*cmd_update)(struct pci_device * pci_dev, pci_cmd_t cmd, uint64_t arg, void * priv_data),
1558                                            int (*exp_rom_update)(struct pci_device * pci_dev, uint32_t * src, void * priv_data),
1559                                            void * priv_data) {
1560
1561     struct pci_internal * pci_state = (struct pci_internal *)pci->private_data;
1562     struct pci_bus * bus = &(pci_state->bus_list[bus_num]);
1563     struct pci_device * pci_dev = NULL;
1564     int i;
1565
1566     if (dev_num > MAX_BUS_DEVICES) {
1567         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Requested Invalid device number (%d)\n", dev_num);
1568         return NULL;
1569     }
1570
1571     if (dev_num == PCI_AUTO_DEV_NUM) {
1572         PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "Searching for free device number\n");
1573         if ((dev_num = get_free_dev_num(bus)) == -1) {
1574             PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "No more available PCI slots on bus %d\n", bus->bus_num);
1575             return NULL;
1576         }
1577     }
1578
1579     PrintDebug(VM_NONE, VCORE_NONE, "Checking for PCI Device\n");
1580
1581     if (get_device(bus, dev_num, fn_num) != NULL) {
1582         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "PCI Device already registered at slot %d on bus %d\n",
1583                    dev_num, bus->bus_num);
1584         return NULL;
1585     }
1586
1587
1588     pci_dev = (struct pci_device *)V3_Malloc(sizeof(struct pci_device));
1589
1590     if (pci_dev == NULL) {
1591         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Could not allocate pci device\n");
1592         return NULL;
1593     }
1594
1595     memset(pci_dev, 0, sizeof(struct pci_device));
1596
1597
1598     pci_dev->type = dev_type;
1599
1600     switch (pci_dev->type) {
1601         case PCI_STD_DEVICE:
1602             pci_dev->config_header.header_type = 0x00;
1603             break;
1604         case PCI_MULTIFUNCTION:
1605             pci_dev->config_header.header_type = 0x80;
1606             break;
1607         default:
1608             PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "Unhandled PCI Device Type: %d\n", dev_type);
1609             return NULL;
1610     }
1611
1612
1613
1614     pci_dev->bus_num = bus_num;
1615     pci_dev->dev_num = dev_num;
1616     pci_dev->fn_num = fn_num;
1617
1618     strncpy(pci_dev->name, name, sizeof(pci_dev->name));
1619     pci_dev->vm = pci->vm;
1620     pci_dev->priv_data = priv_data;
1621
1622     INIT_LIST_HEAD(&(pci_dev->cfg_hooks));
1623     INIT_LIST_HEAD(&(pci_dev->capabilities));
1624
1625
1626     {
1627         // locate APIC for MSI/MSI-X
1628         pci_dev->apic_dev = v3_find_dev(pci->vm, "apic");
1629     }
1630
1631     // register update callbacks
1632     pci_dev->config_write = config_write;
1633     pci_dev->config_read = config_read;
1634     pci_dev->cmd_update = cmd_update;
1635     pci_dev->exp_rom_update = exp_rom_update;
1636
1637
1638
1639     if (config_read) {
1640         int i = 0;
1641
1642         // Only 256 bytes for now, should expand it in the future
1643         for (i = 0; i < 256; i++) {
1644             config_read(pci_dev, i, &(pci_dev->config_space[i]), 1, pci_dev->priv_data);
1645         }
1646     }
1647
1648     V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "Scanning for Capabilities\n");
1649
1650     // scan for caps
1651     scan_pci_caps(pci_dev);
1652
1653     pci_dev->irq_type = IRQ_INTX;
1654
1655     V3_Print(VM_NONE, VCORE_NONE, "Caps scanned\n");
1656
1657     // hook important regions
1658     v3_pci_hook_config_range(pci_dev, 0x30, 4, exp_rom_write, NULL, NULL);  // ExpRom
1659     v3_pci_hook_config_range(pci_dev, 0x04, 2, cmd_write, NULL, NULL);      // CMD Reg
1660     // * Status resets
1661     // * Drop BIST
1662     //
1663
1664
1665
1666     //copy bars
1667     for (i = 0; i < 6; i ++) {
1668         pci_dev->bar[i].type = bars[i].type;
1669         pci_dev->bar[i].private_data = bars[i].private_data;
1670
1671         if (pci_dev->bar[i].type == PCI_BAR_IO) {
1672             pci_dev->bar[i].num_ports = bars[i].num_ports;
1673
1674             // This is a horrible HACK becaues the BIOS is supposed to set the PCI base ports
1675             // And if the BIOS doesn't, Linux just happily overlaps device port assignments
1676             if (bars[i].default_base_port != (uint16_t)-1) {
1677                 pci_dev->bar[i].default_base_port = bars[i].default_base_port;
1678             } else {
1679                 pci_dev->bar[i].default_base_port = pci_state->dev_io_base;
1680                 pci_state->dev_io_base += ( 0x100 * ((bars[i].num_ports / 0x100) + 1) );
1681             }
1682
1683             pci_dev->bar[i].io_read = bars[i].io_read;
1684             pci_dev->bar[i].io_write = bars[i].io_write;
1685         } else if (pci_dev->bar[i].type == PCI_BAR_MEM32) {
1686             pci_dev->bar[i].num_pages = bars[i].num_pages;
1687             pci_dev->bar[i].default_base_addr = bars[i].default_base_addr;
1688             pci_dev->bar[i].mem_read = bars[i].mem_read;
1689             pci_dev->bar[i].mem_write = bars[i].mem_write;
1690         } else if (pci_dev->bar[i].type == PCI_BAR_PASSTHROUGH) {
1691             pci_dev->bar[i].bar_init = bars[i].bar_init;
1692             pci_dev->bar[i].bar_write = bars[i].bar_write;
1693         } else {
1694             pci_dev->bar[i].num_pages = 0;
1695             pci_dev->bar[i].default_base_addr = 0;
1696             pci_dev->bar[i].mem_read = NULL;
1697             pci_dev->bar[i].mem_write = NULL;
1698         }
1699     }
1700
1701     if (init_bars(pci->vm, pci_dev) == -1) {
1702         PrintError(VM_NONE, VCORE_NONE, "could not initialize bar registers\n");
1703         return NULL;
1704     }
1705
1706     // add the device
1707     add_device_to_bus(bus, pci_dev);
1708
1709 #ifdef V3_CONFIG_DEBUG_PCI
1710     pci_dump_state(pci_state);
1711 #endif
1712
1713     return pci_dev;
1714 }
1715