// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * kvm eventfd support - use eventfd objects to signal various KVM events
 *
 * Copyright 2009 Novell.  All Rights Reserved.
 * Copyright 2010 Red Hat, Inc. and/or its affiliates.
 *
 * Author:
 * Gregory Haskins <ghaskins@novell.com>
 */

#include <linux/kvm_host.h>
#include <linux/kvm.h>
#include <linux/kvm_irqfd.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <linux/syscalls.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/file.h>
#include <linux/list.h>
#include <linux/eventfd.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/srcu.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/seqlock.h>
#include <linux/irqbypass.h>
#include <trace/events/kvm.h>

#include <kvm/iodev.h>

#ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQCHIP

static struct workqueue_struct *irqfd_cleanup_wq;

bool __attribute__((weak))
kvm_arch_irqfd_allowed(struct kvm *kvm, struct kvm_irqfd *args)
{
 return true;
}

static void
irqfd_inject(struct work_struct *work)
{
 struct kvm_kernel_irqfd *irqfd =
  container_of(work, struct kvm_kernel_irqfd, inject);
 struct kvm *kvm = irqfd->kvm;

 if (!irqfd->resampler) {
  kvm_set_irq(kvm, KVM_USERSPACE_IRQ_SOURCE_ID, irqfd->gsi, 1,
    false);
  kvm_set_irq(kvm, KVM_USERSPACE_IRQ_SOURCE_ID, irqfd->gsi, 0,
    false);
 } else
  kvm_set_irq(kvm, KVM_IRQFD_RESAMPLE_IRQ_SOURCE_ID,
       irqfd->gsi, 1, false);
}

static void irqfd_resampler_notify(struct kvm_kernel_irqfd_resampler *resampler)
{
 struct kvm_kernel_irqfd *irqfd;

 list_for_each_entry_srcu(irqfd, &resampler->list, resampler_link,
     srcu_read_lock_held(&resampler->kvm->irq_srcu))
  eventfd_signal(irqfd->resamplefd);
}

/*
 * Since resampler irqfds share an IRQ source ID, we de-assert once
 * then notify all of the resampler irqfds using this GSI.  We can't
 * do multiple de-asserts or we risk racing with incoming re-asserts.
 */
static void
irqfd_resampler_ack(struct kvm_irq_ack_notifier *kian)
{
 struct kvm_kernel_irqfd_resampler *resampler;
 struct kvm *kvm;
 int idx;

 resampler = container_of(kian,
   struct kvm_kernel_irqfd_resampler, notifier);
 kvm = resampler->kvm;

 kvm_set_irq(kvm, KVM_IRQFD_RESAMPLE_IRQ_SOURCE_ID,
      resampler->notifier.gsi, 0, false);

 idx = srcu_read_lock(&kvm->irq_srcu);
 irqfd_resampler_notify(resampler);
 srcu_read_unlock(&kvm->irq_srcu, idx);
}

static void
irqfd_resampler_shutdown(struct kvm_kernel_irqfd *irqfd)
{
 struct kvm_kernel_irqfd_resampler *resampler = irqfd->resampler;
 struct kvm *kvm = resampler->kvm;

 mutex_lock(&kvm->irqfds.resampler_lock);

 list_del_rcu(&irqfd->resampler_link);

 if (list_empty(&resampler->list)) {
  list_del_rcu(&resampler->link);
  kvm_unregister_irq_ack_notifier(kvm, &resampler->notifier);
  /*
   * synchronize_srcu_expedited(&kvm->irq_srcu) already called
   * in kvm_unregister_irq_ack_notifier().
 */
  kvm_set_irq(kvm, KVM_IRQFD_RESAMPLE_IRQ_SOURCE_ID,
       resampler->notifier.gsi, 0, false);
  kfree(resampler);
 } else {
  synchronize_srcu_expedited(&kvm->irq_srcu);
 }

 mutex_unlock(&kvm->irqfds.resampler_lock);
}

/*
 * Race-free decouple logic (ordering is critical)
 */
static void
irqfd_shutdown(struct work_struct *work)
{
 struct kvm_kernel_irqfd *irqfd =
  container_of(work, struct kvm_kernel_irqfd, shutdown);
 struct kvm *kvm = irqfd->kvm;
 u64 cnt;

 /* Make sure irqfd has been initialized in assign path. */
 synchronize_srcu_expedited(&kvm->irq_srcu);

 /*
  * Synchronize with the wait-queue and unhook ourselves to prevent
  * further events.
 */
 eventfd_ctx_remove_wait_queue(irqfd->eventfd, &irqfd->wait, &cnt);

 /*
  * We know no new events will be scheduled at this point, so block
  * until all previously outstanding events have completed
 */
 flush_work(&irqfd->inject);

 if (irqfd->resampler) {
  irqfd_resampler_shutdown(irqfd);
  eventfd_ctx_put(irqfd->resamplefd);
 }

 /*
  * It is now safe to release the object's resources
 */
#if IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_KVM_IRQ_BYPASS)
 irq_bypass_unregister_consumer(&irqfd->consumer);
#endif
 eventfd_ctx_put(irqfd->eventfd);
 kfree(irqfd);
}


/* assumes kvm->irqfds.lock is held */
static bool
irqfd_is_active(struct kvm_kernel_irqfd *irqfd)
{
 return list_empty(&irqfd->list) ? false : true;
}

/*
 * Mark the irqfd as inactive and schedule it for removal
 *
 * assumes kvm->irqfds.lock is held
 */
static void
irqfd_deactivate(struct kvm_kernel_irqfd *irqfd)
{
 BUG_ON(!irqfd_is_active(irqfd));

 list_del_init(&irqfd->list);

 queue_work(irqfd_cleanup_wq, &irqfd->shutdown);
}

int __attribute__((weak)) kvm_arch_set_irq_inatomic(
    struct kvm_kernel_irq_routing_entry *irq,
    struct kvm *kvm, int irq_source_id,
    int level,
    bool line_status)
{
 return -EWOULDBLOCK;
}

/*
 * Called with wqh->lock held and interrupts disabled
 */
static int
irqfd_wakeup(wait_queue_entry_t *wait, unsigned mode, int sync, void *key)
{
 struct kvm_kernel_irqfd *irqfd =
  container_of(wait, struct kvm_kernel_irqfd, wait);
 __poll_t flags = key_to_poll(key);
 struct kvm_kernel_irq_routing_entry irq;
 struct kvm *kvm = irqfd->kvm;
 unsigned seq;
 int idx;
 int ret = 0;

 if (flags & EPOLLIN) {
  /*
   * WARNING: Do NOT take irqfds.lock in any path except EPOLLHUP,
   * as KVM holds irqfds.lock when registering the irqfd with the
   * eventfd.
 */
  u64 cnt;
  eventfd_ctx_do_read(irqfd->eventfd, &cnt);

  idx = srcu_read_lock(&kvm->irq_srcu);
  do {
   seq = read_seqcount_begin(&irqfd->irq_entry_sc);
   irq = irqfd->irq_entry;
  } while (read_seqcount_retry(&irqfd->irq_entry_sc, seq));
  /* An event has been signaled, inject an interrupt */
  if (kvm_arch_set_irq_inatomic(&irq, kvm,
           KVM_USERSPACE_IRQ_SOURCE_ID, 1,
           false) == -EWOULDBLOCK)
   schedule_work(&irqfd->inject);
  srcu_read_unlock(&kvm->irq_srcu, idx);
  ret = 1;
 }

 if (flags & EPOLLHUP) {
  /* The eventfd is closing, detach from KVM */
  unsigned long iflags;

  /*
   * Taking irqfds.lock is safe here, as KVM holds a reference to
   * the eventfd when registering the irqfd, i.e. this path can't
   * be reached while kvm_irqfd_add() is running.
 */
  spin_lock_irqsave(&kvm->irqfds.lock, iflags);

  /*
   * We must check if someone deactivated the irqfd before
   * we could acquire the irqfds.lock since the item is
   * deactivated from the KVM side before it is unhooked from
   * the wait-queue.  If it is already deactivated, we can
   * simply return knowing the other side will cleanup for us.
   * We cannot race against the irqfd going away since the
   * other side is required to acquire wqh->lock, which we hold
 */
  if (irqfd_is_active(irqfd))
   irqfd_deactivate(irqfd);

  spin_unlock_irqrestore(&kvm->irqfds.lock, iflags);
 }

 return ret;
}

static void irqfd_update(struct kvm *kvm, struct kvm_kernel_irqfd *irqfd)
{
 struct kvm_kernel_irq_routing_entry *e;
 struct kvm_kernel_irq_routing_entry entries[KVM_NR_IRQCHIPS];
 int n_entries;

 lockdep_assert_held(&kvm->irqfds.lock);

 n_entries = kvm_irq_map_gsi(kvm, entries, irqfd->gsi);

 write_seqcount_begin(&irqfd->irq_entry_sc);

 e = entries;
 if (n_entries == 1)
  irqfd->irq_entry = *e;
 else
  irqfd->irq_entry.type = 0;

 write_seqcount_end(&irqfd->irq_entry_sc);
}

struct kvm_irqfd_pt {
 struct kvm_kernel_irqfd *irqfd;
 struct kvm *kvm;
 poll_table pt;
 int ret;
};

static void kvm_irqfd_register(struct file *file, wait_queue_head_t *wqh,
          poll_table *pt)
{
 struct kvm_irqfd_pt *p = container_of(pt, struct kvm_irqfd_pt, pt);
 struct kvm_kernel_irqfd *irqfd = p->irqfd;
 struct kvm *kvm = p->kvm;

 /*
  * Note, irqfds.lock protects the irqfd's irq_entry, i.e. its routing,
  * and irqfds.items.  It does NOT protect registering with the eventfd.
 */
 spin_lock_irq(&kvm->irqfds.lock);

 /*
  * Initialize the routing information prior to adding the irqfd to the
  * eventfd's waitqueue, as irqfd_wakeup() can be invoked as soon as the
  * irqfd is registered.
 */
 irqfd_update(kvm, irqfd);

 /*
  * Add the irqfd as a priority waiter on the eventfd, with a custom
  * wake-up handler, so that KVM *and only KVM* is notified whenever the
  * underlying eventfd is signaled.
 */
 init_waitqueue_func_entry(&irqfd->wait, irqfd_wakeup);

 /*
  * Temporarily lie to lockdep about holding irqfds.lock to avoid a
  * false positive regarding potential deadlock with irqfd_wakeup()
  * (see irqfd_wakeup() for details).
  *
  * Adding to the wait queue will fail if there is already a priority
  * waiter, i.e. if the eventfd is associated with another irqfd (in any
  * VM).  Note, kvm_irqfd_deassign() waits for all in-flight shutdown
  * jobs to complete, i.e. ensures the irqfd has been removed from the
  * eventfd's waitqueue before returning to userspace.
 */
 spin_release(&kvm->irqfds.lock.dep_map, _RET_IP_);
 p->ret = add_wait_queue_priority_exclusive(wqh, &irqfd->wait);
 spin_acquire(&kvm->irqfds.lock.dep_map, 0, 0, _RET_IP_);
 if (p->ret)
  goto out;

 list_add_tail(&irqfd->list, &kvm->irqfds.items);

out:
 spin_unlock_irq(&kvm->irqfds.lock);
}

#if IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_KVM_IRQ_BYPASS)
void __attribute__((weak)) kvm_arch_irq_bypass_stop(
    struct irq_bypass_consumer *cons)
{
}

void __attribute__((weak)) kvm_arch_irq_bypass_start(
    struct irq_bypass_consumer *cons)
{
}

void __weak kvm_arch_update_irqfd_routing(struct kvm_kernel_irqfd *irqfd,
       struct kvm_kernel_irq_routing_entry *old,
       struct kvm_kernel_irq_routing_entry *new)
{

}
#endif

static int
kvm_irqfd_assign(struct kvm *kvm, struct kvm_irqfd *args)
{
 struct kvm_kernel_irqfd *irqfd;
 struct eventfd_ctx *eventfd = NULL, *resamplefd = NULL;
 struct kvm_irqfd_pt irqfd_pt;
 int ret;
 __poll_t events;
 int idx;

 if (!kvm_arch_intc_initialized(kvm))
  return -EAGAIN;

 if (!kvm_arch_irqfd_allowed(kvm, args))
  return -EINVAL;

 irqfd = kzalloc(sizeof(*irqfd), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
 if (!irqfd)
  return -ENOMEM;

 irqfd->kvm = kvm;
 irqfd->gsi = args->gsi;
 INIT_LIST_HEAD(&irqfd->list);
 INIT_WORK(&irqfd->inject, irqfd_inject);
 INIT_WORK(&irqfd->shutdown, irqfd_shutdown);
 seqcount_spinlock_init(&irqfd->irq_entry_sc, &kvm->irqfds.lock);

 CLASS(fd, f)(args->fd);
 if (fd_empty(f)) {
  ret = -EBADF;
  goto out;
 }

 eventfd = eventfd_ctx_fileget(fd_file(f));
 if (IS_ERR(eventfd)) {
  ret = PTR_ERR(eventfd);
  goto out;
 }

 irqfd->eventfd = eventfd;

 if (args->flags & KVM_IRQFD_FLAG_RESAMPLE) {
  struct kvm_kernel_irqfd_resampler *resampler;

  resamplefd = eventfd_ctx_fdget(args->resamplefd);
  if (IS_ERR(resamplefd)) {
   ret = PTR_ERR(resamplefd);
   goto fail;
  }

  irqfd->resamplefd = resamplefd;
  INIT_LIST_HEAD(&irqfd->resampler_link);

  mutex_lock(&kvm->irqfds.resampler_lock);

  list_for_each_entry(resampler,
        &kvm->irqfds.resampler_list, link) {
   if (resampler->notifier.gsi == irqfd->gsi) {
    irqfd->resampler = resampler;
    break;
   }
  }

  if (!irqfd->resampler) {
   resampler = kzalloc(sizeof(*resampler),
         GFP_KERNEL_ACCOUNT);
   if (!resampler) {
    ret = -ENOMEM;
    mutex_unlock(&kvm->irqfds.resampler_lock);
    goto fail;
   }

   resampler->kvm = kvm;
   INIT_LIST_HEAD(&resampler->list);
   resampler->notifier.gsi = irqfd->gsi;
   resampler->notifier.irq_acked = irqfd_resampler_ack;
   INIT_LIST_HEAD(&resampler->link);

   list_add_rcu(&resampler->link, &kvm->irqfds.resampler_list);
   kvm_register_irq_ack_notifier(kvm,
            &resampler->notifier);
   irqfd->resampler = resampler;
  }

  list_add_rcu(&irqfd->resampler_link, &irqfd->resampler->list);
  synchronize_srcu_expedited(&kvm->irq_srcu);

  mutex_unlock(&kvm->irqfds.resampler_lock);
 }

 /*
  * Set the irqfd routing and add it to KVM's list before registering
  * the irqfd with the eventfd, so that the routing information is valid
  * and stays valid, e.g. if there are GSI routing changes, prior to
  * making the irqfd visible, i.e. before it might be signaled.
  *
  * Note, holding SRCU ensures a stable read of routing information, and
  * also prevents irqfd_shutdown() from freeing the irqfd before it's
  * fully initialized.
 */
 idx = srcu_read_lock(&kvm->irq_srcu);

 /*
  * Register the irqfd with the eventfd by polling on the eventfd, and
  * simultaneously and the irqfd to KVM's list.  If there was en event
  * pending on the eventfd prior to registering, manually trigger IRQ
  * injection.
 */
 irqfd_pt.irqfd = irqfd;
 irqfd_pt.kvm = kvm;
 init_poll_funcptr(&irqfd_pt.pt, kvm_irqfd_register);

 events = vfs_poll(fd_file(f), &irqfd_pt.pt);

 ret = irqfd_pt.ret;
 if (ret)
  goto fail_poll;

 if (events & EPOLLIN)
  schedule_work(&irqfd->inject);

#if IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_KVM_IRQ_BYPASS)
 if (kvm_arch_has_irq_bypass()) {
  irqfd->consumer.add_producer = kvm_arch_irq_bypass_add_producer;
  irqfd->consumer.del_producer = kvm_arch_irq_bypass_del_producer;
  irqfd->consumer.stop = kvm_arch_irq_bypass_stop;
  irqfd->consumer.start = kvm_arch_irq_bypass_start;
  ret = irq_bypass_register_consumer(&irqfd->consumer, irqfd->eventfd);
  if (ret)
   pr_info("irq bypass consumer (eventfd %p) registration fails: %d\n",
    irqfd->eventfd, ret);
 }
#endif

 srcu_read_unlock(&kvm->irq_srcu, idx);
 return 0;

fail_poll:
 srcu_read_unlock(&kvm->irq_srcu, idx);
fail:
 if (irqfd->resampler)
  irqfd_resampler_shutdown(irqfd);

 if (resamplefd && !IS_ERR(resamplefd))
  eventfd_ctx_put(resamplefd);

 if (eventfd && !IS_ERR(eventfd))
  eventfd_ctx_put(eventfd);

out:
 kfree(irqfd);
 return ret;
}

bool kvm_irq_has_notifier(struct kvm *kvm, unsigned irqchip, unsigned pin)
{
 struct kvm_irq_ack_notifier *kian;
 int gsi, idx;

 idx = srcu_read_lock(&kvm->irq_srcu);
 gsi = kvm_irq_map_chip_pin(kvm, irqchip, pin);
 if (gsi != -1)
  hlist_for_each_entry_srcu(kian, &kvm->irq_ack_notifier_list,
       link, srcu_read_lock_held(&kvm->irq_srcu))
   if (kian->gsi == gsi) {
    srcu_read_unlock(&kvm->irq_srcu, idx);
    return true;
   }

 srcu_read_unlock(&kvm->irq_srcu, idx);

 return false;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_irq_has_notifier);

void kvm_notify_acked_gsi(struct kvm *kvm, int gsi)
{
 struct kvm_irq_ack_notifier *kian;

 hlist_for_each_entry_srcu(kian, &kvm->irq_ack_notifier_list,
      link, srcu_read_lock_held(&kvm->irq_srcu))
  if (kian->gsi == gsi)
   kian->irq_acked(kian);
}

void kvm_notify_acked_irq(struct kvm *kvm, unsigned irqchip, unsigned pin)
{
 int gsi, idx;

 trace_kvm_ack_irq(irqchip, pin);

 idx = srcu_read_lock(&kvm->irq_srcu);
 gsi = kvm_irq_map_chip_pin(kvm, irqchip, pin);
 if (gsi != -1)
  kvm_notify_acked_gsi(kvm, gsi);
 srcu_read_unlock(&kvm->irq_srcu, idx);
}

void kvm_register_irq_ack_notifier(struct kvm *kvm,
       struct kvm_irq_ack_notifier *kian)
{
 mutex_lock(&kvm->irq_lock);
 hlist_add_head_rcu(&kian->link, &kvm->irq_ack_notifier_list);
 mutex_unlock(&kvm->irq_lock);
 kvm_arch_post_irq_ack_notifier_list_update(kvm);
}

void kvm_unregister_irq_ack_notifier(struct kvm *kvm,
        struct kvm_irq_ack_notifier *kian)
{
 mutex_lock(&kvm->irq_lock);
 hlist_del_init_rcu(&kian->link);
 mutex_unlock(&kvm->irq_lock);
 synchronize_srcu_expedited(&kvm->irq_srcu);
 kvm_arch_post_irq_ack_notifier_list_update(kvm);
}

/*
 * shutdown any irqfd's that match fd+gsi
 */
static int
kvm_irqfd_deassign(struct kvm *kvm, struct kvm_irqfd *args)
{
 struct kvm_kernel_irqfd *irqfd, *tmp;
 struct eventfd_ctx *eventfd;

 eventfd = eventfd_ctx_fdget(args->fd);
 if (IS_ERR(eventfd))
  return PTR_ERR(eventfd);

 spin_lock_irq(&kvm->irqfds.lock);

 list_for_each_entry_safe(irqfd, tmp, &kvm->irqfds.items, list) {
  if (irqfd->eventfd == eventfd && irqfd->gsi == args->gsi) {
   /*
    * This clearing of irq_entry.type is needed for when
    * another thread calls kvm_irq_routing_update before
    * we flush workqueue below (we synchronize with
    * kvm_irq_routing_update using irqfds.lock).
 */
   write_seqcount_begin(&irqfd->irq_entry_sc);
   irqfd->irq_entry.type = 0;
   write_seqcount_end(&irqfd->irq_entry_sc);
   irqfd_deactivate(irqfd);
  }
 }

 spin_unlock_irq(&kvm->irqfds.lock);
 eventfd_ctx_put(eventfd);

 /*
  * Block until we know all outstanding shutdown jobs have completed
  * so that we guarantee there will not be any more interrupts on this
  * gsi once this deassign function returns.
 */
 flush_workqueue(irqfd_cleanup_wq);

 return 0;
}

int
kvm_irqfd(struct kvm *kvm, struct kvm_irqfd *args)
{
 if (args->flags & ~(KVM_IRQFD_FLAG_DEASSIGN | KVM_IRQFD_FLAG_RESAMPLE))
  return -EINVAL;

 if (args->flags & KVM_IRQFD_FLAG_DEASSIGN)
  return kvm_irqfd_deassign(kvm, args);

 return kvm_irqfd_assign(kvm, args);
}

/*
 * This function is called as the kvm VM fd is being released. Shutdown all
 * irqfds that still remain open
 */
void
kvm_irqfd_release(struct kvm *kvm)
{
 struct kvm_kernel_irqfd *irqfd, *tmp;

 spin_lock_irq(&kvm->irqfds.lock);

 list_for_each_entry_safe(irqfd, tmp, &kvm->irqfds.items, list)
  irqfd_deactivate(irqfd);

 spin_unlock_irq(&kvm->irqfds.lock);

 /*
  * Block until we know all outstanding shutdown jobs have completed
  * since we do not take a kvm* reference.
 */
 flush_workqueue(irqfd_cleanup_wq);

}

/*
 * Take note of a change in irq routing.
 * Caller must invoke synchronize_srcu_expedited(&kvm->irq_srcu) afterwards.
 */
void kvm_irq_routing_update(struct kvm *kvm)
{
 struct kvm_kernel_irqfd *irqfd;

 spin_lock_irq(&kvm->irqfds.lock);

 list_for_each_entry(irqfd, &kvm->irqfds.items, list) {
#if IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_KVM_IRQ_BYPASS)
  /* Under irqfds.lock, so can read irq_entry safely */
  struct kvm_kernel_irq_routing_entry old = irqfd->irq_entry;
#endif

  irqfd_update(kvm, irqfd);

#if IS_ENABLED(CONFIG_HAVE_KVM_IRQ_BYPASS)
  if (irqfd->producer)
   kvm_arch_update_irqfd_routing(irqfd, &old, &irqfd->irq_entry);
#endif
 }

 spin_unlock_irq(&kvm->irqfds.lock);
}

bool kvm_notify_irqfd_resampler(struct kvm *kvm,
    unsigned int irqchip,
    unsigned int pin)
{
 struct kvm_kernel_irqfd_resampler *resampler;
 int gsi, idx;

 idx = srcu_read_lock(&kvm->irq_srcu);
 gsi = kvm_irq_map_chip_pin(kvm, irqchip, pin);
 if (gsi != -1) {
  list_for_each_entry_srcu(resampler,
      &kvm->irqfds.resampler_list, link,
      srcu_read_lock_held(&kvm->irq_srcu)) {
   if (resampler->notifier.gsi == gsi) {
    irqfd_resampler_notify(resampler);
    srcu_read_unlock(&kvm->irq_srcu, idx);
    return true;
   }
  }
 }
 srcu_read_unlock(&kvm->irq_srcu, idx);

 return false;
}

/*
 * create a host-wide workqueue for issuing deferred shutdown requests
 * aggregated from all vm* instances. We need our own isolated
 * queue to ease flushing work items when a VM exits.
 */
int kvm_irqfd_init(void)
{
 irqfd_cleanup_wq = alloc_workqueue("kvm-irqfd-cleanup", 0, 0);
 if (!irqfd_cleanup_wq)
  return -ENOMEM;

 return 0;
}

void kvm_irqfd_exit(void)
{
 destroy_workqueue(irqfd_cleanup_wq);
}
#endif

/*
 * --------------------------------------------------------------------
 * ioeventfd: translate a PIO/MMIO memory write to an eventfd signal.
 *
 * userspace can register a PIO/MMIO address with an eventfd for receiving
 * notification when the memory has been touched.
 * --------------------------------------------------------------------
 */

struct _ioeventfd {
 struct list_head     list;
 u64                  addr;
 int                  length;
 struct eventfd_ctx  *eventfd;
 u64                  datamatch;
 struct kvm_io_device dev;
 u8                   bus_idx;
 bool                 wildcard;
};

static inline struct _ioeventfd *
to_ioeventfd(struct kvm_io_device *dev)
{
 return container_of(dev, struct _ioeventfd, dev);
}

static void
ioeventfd_release(struct _ioeventfd *p)
{
 eventfd_ctx_put(p->eventfd);
 list_del(&p->list);
 kfree(p);
}

static bool
ioeventfd_in_range(struct _ioeventfd *p, gpa_t addr, int len, const void *val)
{
 u64 _val;

 if (addr != p->addr)
  /* address must be precise for a hit */
  return false;

 if (!p->length)
  /* length = 0 means only look at the address, so always a hit */
  return true;

 if (len != p->length)
  /* address-range must be precise for a hit */
  return false;

 if (p->wildcard)
  /* all else equal, wildcard is always a hit */
  return true;

 /* otherwise, we have to actually compare the data */

 BUG_ON(!IS_ALIGNED((unsigned long)val, len));

 switch (len) {
 case 1:
  _val = *(u8 *)val;
  break;
 case 2:
  _val = *(u16 *)val;
  break;
 case 4:
  _val = *(u32 *)val;
  break;
 case 8:
  _val = *(u64 *)val;
  break;
 default:
  return false;
 }

 return _val == p->datamatch;
}

/* MMIO/PIO writes trigger an event if the addr/val match */
static int
ioeventfd_write(struct kvm_vcpu *vcpu, struct kvm_io_device *this, gpa_t addr,
  int len, const void *val)
{
 struct _ioeventfd *p = to_ioeventfd(this);

 if (!ioeventfd_in_range(p, addr, len, val))
  return -EOPNOTSUPP;

 eventfd_signal(p->eventfd);
 return 0;
}

/*
 * This function is called as KVM is completely shutting down.  We do not
 * need to worry about locking just nuke anything we have as quickly as possible
 */
static void
ioeventfd_destructor(struct kvm_io_device *this)
{
 struct _ioeventfd *p = to_ioeventfd(this);

 ioeventfd_release(p);
}

static const struct kvm_io_device_ops ioeventfd_ops = {
 .write      = ioeventfd_write,
 .destructor = ioeventfd_destructor,
};

/* assumes kvm->slots_lock held */
static bool
ioeventfd_check_collision(struct kvm *kvm, struct _ioeventfd *p)
{
 struct _ioeventfd *_p;

 list_for_each_entry(_p, &kvm->ioeventfds, list)
  if (_p->bus_idx == p->bus_idx &&
      _p->addr == p->addr &&
      (!_p->length || !p->length ||
       (_p->length == p->length &&
        (_p->wildcard || p->wildcard ||
         _p->datamatch == p->datamatch))))
   return true;

 return false;
}

static enum kvm_bus ioeventfd_bus_from_flags(__u32 flags)
{
 if (flags & KVM_IOEVENTFD_FLAG_PIO)
  return KVM_PIO_BUS;
 if (flags & KVM_IOEVENTFD_FLAG_VIRTIO_CCW_NOTIFY)
  return KVM_VIRTIO_CCW_NOTIFY_BUS;
 return KVM_MMIO_BUS;
}

static int kvm_assign_ioeventfd_idx(struct kvm *kvm,
    enum kvm_bus bus_idx,
    struct kvm_ioeventfd *args)
{

 struct eventfd_ctx *eventfd;
 struct _ioeventfd *p;
 int ret;

 eventfd = eventfd_ctx_fdget(args->fd);
 if (IS_ERR(eventfd))
  return PTR_ERR(eventfd);

 p = kzalloc(sizeof(*p), GFP_KERNEL_ACCOUNT);
 if (!p) {
  ret = -ENOMEM;
  goto fail;
 }

 INIT_LIST_HEAD(&p->list);
 p->addr    = args->addr;
 p->bus_idx = bus_idx;
 p->length  = args->len;
 p->eventfd = eventfd;

 /* The datamatch feature is optional, otherwise this is a wildcard */
 if (args->flags & KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH)
  p->datamatch = args->datamatch;
 else
  p->wildcard = true;

 mutex_lock(&kvm->slots_lock);

 /* Verify that there isn't a match already */
 if (ioeventfd_check_collision(kvm, p)) {
  ret = -EEXIST;
  goto unlock_fail;
 }

 kvm_iodevice_init(&p->dev, &ioeventfd_ops);

 ret = kvm_io_bus_register_dev(kvm, bus_idx, p->addr, p->length,
          &p->dev);
 if (ret < 0)
  goto unlock_fail;

 kvm_get_bus(kvm, bus_idx)->ioeventfd_count++;
 list_add_tail(&p->list, &kvm->ioeventfds);

 mutex_unlock(&kvm->slots_lock);

 return 0;

unlock_fail:
 mutex_unlock(&kvm->slots_lock);
 kfree(p);

fail:
 eventfd_ctx_put(eventfd);

 return ret;
}

static int
kvm_deassign_ioeventfd_idx(struct kvm *kvm, enum kvm_bus bus_idx,
      struct kvm_ioeventfd *args)
{
 struct _ioeventfd        *p;
 struct eventfd_ctx       *eventfd;
 struct kvm_io_bus  *bus;
 int                       ret = -ENOENT;
 bool                      wildcard;

 eventfd = eventfd_ctx_fdget(args->fd);
 if (IS_ERR(eventfd))
  return PTR_ERR(eventfd);

 wildcard = !(args->flags & KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH);

 mutex_lock(&kvm->slots_lock);

 list_for_each_entry(p, &kvm->ioeventfds, list) {
  if (p->bus_idx != bus_idx ||
      p->eventfd != eventfd  ||
      p->addr != args->addr  ||
      p->length != args->len ||
      p->wildcard != wildcard)
   continue;

  if (!p->wildcard && p->datamatch != args->datamatch)
   continue;

  kvm_io_bus_unregister_dev(kvm, bus_idx, &p->dev);
  bus = kvm_get_bus(kvm, bus_idx);
  if (bus)
   bus->ioeventfd_count--;
  ret = 0;
  break;
 }

 mutex_unlock(&kvm->slots_lock);

 eventfd_ctx_put(eventfd);

 return ret;
}

static int kvm_deassign_ioeventfd(struct kvm *kvm, struct kvm_ioeventfd *args)
{
 enum kvm_bus bus_idx = ioeventfd_bus_from_flags(args->flags);
 int ret = kvm_deassign_ioeventfd_idx(kvm, bus_idx, args);

 if (!args->len && bus_idx == KVM_MMIO_BUS)
  kvm_deassign_ioeventfd_idx(kvm, KVM_FAST_MMIO_BUS, args);

 return ret;
}

static int
kvm_assign_ioeventfd(struct kvm *kvm, struct kvm_ioeventfd *args)
{
 enum kvm_bus              bus_idx;
 int ret;

 bus_idx = ioeventfd_bus_from_flags(args->flags);
 /* must be natural-word sized, or 0 to ignore length */
 switch (args->len) {
 case 0:
 case 1:
 case 2:
 case 4:
 case 8:
  break;
 default:
  return -EINVAL;
 }

 /* check for range overflow */
 if (args->addr + args->len < args->addr)
  return -EINVAL;

 /* check for extra flags that we don't understand */
 if (args->flags & ~KVM_IOEVENTFD_VALID_FLAG_MASK)
  return -EINVAL;

 /* ioeventfd with no length can't be combined with DATAMATCH */
 if (!args->len && (args->flags & KVM_IOEVENTFD_FLAG_DATAMATCH))
  return -EINVAL;

 ret = kvm_assign_ioeventfd_idx(kvm, bus_idx, args);
 if (ret)
  goto fail;

 /* When length is ignored, MMIO is also put on a separate bus, for
  * faster lookups.
 */
 if (!args->len && bus_idx == KVM_MMIO_BUS) {
  ret = kvm_assign_ioeventfd_idx(kvm, KVM_FAST_MMIO_BUS, args);
  if (ret < 0)
   goto fast_fail;
 }

 return 0;

fast_fail:
 kvm_deassign_ioeventfd_idx(kvm, bus_idx, args);
fail:
 return ret;
}

int
kvm_ioeventfd(struct kvm *kvm, struct kvm_ioeventfd *args)
{
 if (args->flags & KVM_IOEVENTFD_FLAG_DEASSIGN)
  return kvm_deassign_ioeventfd(kvm, args);

 return kvm_assign_ioeventfd(kvm, args);
}

void
kvm_eventfd_init(struct kvm *kvm)
{
#ifdef CONFIG_HAVE_KVM_IRQCHIP
 spin_lock_init(&kvm->irqfds.lock);
 INIT_LIST_HEAD(&kvm->irqfds.items);
 INIT_LIST_HEAD(&kvm->irqfds.resampler_list);
 mutex_init(&kvm->irqfds.resampler_lock);
#endif
 INIT_LIST_HEAD(&kvm->ioeventfds);
}