Merge remote-tracking branch 'asoc/topic/omap' into asoc-next
[cascardo/linux.git] / drivers / vfio / pci / vfio_pci_config.c
1 /*
2  * VFIO PCI config space virtualization
3  *
4  * Copyright (C) 2012 Red Hat, Inc.  All rights reserved.
5  *     Author: Alex Williamson <alex.williamson@redhat.com>
6  *
7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
9  * published by the Free Software Foundation.
10  *
11  * Derived from original vfio:
12  * Copyright 2010 Cisco Systems, Inc.  All rights reserved.
13  * Author: Tom Lyon, pugs@cisco.com
14  */
15
16 /*
17  * This code handles reading and writing of PCI configuration registers.
18  * This is hairy because we want to allow a lot of flexibility to the
19  * user driver, but cannot trust it with all of the config fields.
20  * Tables determine which fields can be read and written, as well as
21  * which fields are 'virtualized' - special actions and translations to
22  * make it appear to the user that he has control, when in fact things
23  * must be negotiated with the underlying OS.
24  */
25
26 #include <linux/fs.h>
27 #include <linux/pci.h>
28 #include <linux/uaccess.h>
29 #include <linux/vfio.h>
30 #include <linux/slab.h>
31
32 #include "vfio_pci_private.h"
33
34 #define PCI_CFG_SPACE_SIZE      256
35
36 /* Fake capability ID for standard config space */
37 #define PCI_CAP_ID_BASIC        0
38
39 #define is_bar(offset)  \
40         ((offset >= PCI_BASE_ADDRESS_0 && offset < PCI_BASE_ADDRESS_5 + 4) || \
41          (offset >= PCI_ROM_ADDRESS && offset < PCI_ROM_ADDRESS + 4))
42
43 /*
44  * Lengths of PCI Config Capabilities
45  *   0: Removed from the user visible capability list
46  *   FF: Variable length
47  */
48 static const u8 pci_cap_length[PCI_CAP_ID_MAX + 1] = {
49         [PCI_CAP_ID_BASIC]      = PCI_STD_HEADER_SIZEOF, /* pci config header */
50         [PCI_CAP_ID_PM]         = PCI_PM_SIZEOF,
51         [PCI_CAP_ID_AGP]        = PCI_AGP_SIZEOF,
52         [PCI_CAP_ID_VPD]        = PCI_CAP_VPD_SIZEOF,
53         [PCI_CAP_ID_SLOTID]     = 0,            /* bridge - don't care */
54         [PCI_CAP_ID_MSI]        = 0xFF,         /* 10, 14, 20, or 24 */
55         [PCI_CAP_ID_CHSWP]      = 0,            /* cpci - not yet */
56         [PCI_CAP_ID_PCIX]       = 0xFF,         /* 8 or 24 */
57         [PCI_CAP_ID_HT]         = 0xFF,         /* hypertransport */
58         [PCI_CAP_ID_VNDR]       = 0xFF,         /* variable */
59         [PCI_CAP_ID_DBG]        = 0,            /* debug - don't care */
60         [PCI_CAP_ID_CCRC]       = 0,            /* cpci - not yet */
61         [PCI_CAP_ID_SHPC]       = 0,            /* hotswap - not yet */
62         [PCI_CAP_ID_SSVID]      = 0,            /* bridge - don't care */
63         [PCI_CAP_ID_AGP3]       = 0,            /* AGP8x - not yet */
64         [PCI_CAP_ID_SECDEV]     = 0,            /* secure device not yet */
65         [PCI_CAP_ID_EXP]        = 0xFF,         /* 20 or 44 */
66         [PCI_CAP_ID_MSIX]       = PCI_CAP_MSIX_SIZEOF,
67         [PCI_CAP_ID_SATA]       = 0xFF,
68         [PCI_CAP_ID_AF]         = PCI_CAP_AF_SIZEOF,
69 };
70
71 /*
72  * Lengths of PCIe/PCI-X Extended Config Capabilities
73  *   0: Removed or masked from the user visible capabilty list
74  *   FF: Variable length
75  */
76 static const u16 pci_ext_cap_length[PCI_EXT_CAP_ID_MAX + 1] = {
77         [PCI_EXT_CAP_ID_ERR]    =       PCI_ERR_ROOT_COMMAND,
78         [PCI_EXT_CAP_ID_VC]     =       0xFF,
79         [PCI_EXT_CAP_ID_DSN]    =       PCI_EXT_CAP_DSN_SIZEOF,
80         [PCI_EXT_CAP_ID_PWR]    =       PCI_EXT_CAP_PWR_SIZEOF,
81         [PCI_EXT_CAP_ID_RCLD]   =       0,      /* root only - don't care */
82         [PCI_EXT_CAP_ID_RCILC]  =       0,      /* root only - don't care */
83         [PCI_EXT_CAP_ID_RCEC]   =       0,      /* root only - don't care */
84         [PCI_EXT_CAP_ID_MFVC]   =       0xFF,
85         [PCI_EXT_CAP_ID_VC9]    =       0xFF,   /* same as CAP_ID_VC */
86         [PCI_EXT_CAP_ID_RCRB]   =       0,      /* root only - don't care */
87         [PCI_EXT_CAP_ID_VNDR]   =       0xFF,
88         [PCI_EXT_CAP_ID_CAC]    =       0,      /* obsolete */
89         [PCI_EXT_CAP_ID_ACS]    =       0xFF,
90         [PCI_EXT_CAP_ID_ARI]    =       PCI_EXT_CAP_ARI_SIZEOF,
91         [PCI_EXT_CAP_ID_ATS]    =       PCI_EXT_CAP_ATS_SIZEOF,
92         [PCI_EXT_CAP_ID_SRIOV]  =       PCI_EXT_CAP_SRIOV_SIZEOF,
93         [PCI_EXT_CAP_ID_MRIOV]  =       0,      /* not yet */
94         [PCI_EXT_CAP_ID_MCAST]  =       PCI_EXT_CAP_MCAST_ENDPOINT_SIZEOF,
95         [PCI_EXT_CAP_ID_PRI]    =       PCI_EXT_CAP_PRI_SIZEOF,
96         [PCI_EXT_CAP_ID_AMD_XXX] =      0,      /* not yet */
97         [PCI_EXT_CAP_ID_REBAR]  =       0xFF,
98         [PCI_EXT_CAP_ID_DPA]    =       0xFF,
99         [PCI_EXT_CAP_ID_TPH]    =       0xFF,
100         [PCI_EXT_CAP_ID_LTR]    =       PCI_EXT_CAP_LTR_SIZEOF,
101         [PCI_EXT_CAP_ID_SECPCI] =       0,      /* not yet */
102         [PCI_EXT_CAP_ID_PMUX]   =       0,      /* not yet */
103         [PCI_EXT_CAP_ID_PASID]  =       0,      /* not yet */
104 };
105
106 /*
107  * Read/Write Permission Bits - one bit for each bit in capability
108  * Any field can be read if it exists, but what is read depends on
109  * whether the field is 'virtualized', or just pass thru to the
110  * hardware.  Any virtualized field is also virtualized for writes.
111  * Writes are only permitted if they have a 1 bit here.
112  */
113 struct perm_bits {
114         u8      *virt;          /* read/write virtual data, not hw */
115         u8      *write;         /* writeable bits */
116         int     (*readfn)(struct vfio_pci_device *vdev, int pos, int count,
117                           struct perm_bits *perm, int offset, __le32 *val);
118         int     (*writefn)(struct vfio_pci_device *vdev, int pos, int count,
119                            struct perm_bits *perm, int offset, __le32 val);
120 };
121
122 #define NO_VIRT         0
123 #define ALL_VIRT        0xFFFFFFFFU
124 #define NO_WRITE        0
125 #define ALL_WRITE       0xFFFFFFFFU
126
127 static int vfio_user_config_read(struct pci_dev *pdev, int offset,
128                                  __le32 *val, int count)
129 {
130         int ret = -EINVAL;
131         u32 tmp_val = 0;
132
133         switch (count) {
134         case 1:
135         {
136                 u8 tmp;
137                 ret = pci_user_read_config_byte(pdev, offset, &tmp);
138                 tmp_val = tmp;
139                 break;
140         }
141         case 2:
142         {
143                 u16 tmp;
144                 ret = pci_user_read_config_word(pdev, offset, &tmp);
145                 tmp_val = tmp;
146                 break;
147         }
148         case 4:
149                 ret = pci_user_read_config_dword(pdev, offset, &tmp_val);
150                 break;
151         }
152
153         *val = cpu_to_le32(tmp_val);
154
155         return pcibios_err_to_errno(ret);
156 }
157
158 static int vfio_user_config_write(struct pci_dev *pdev, int offset,
159                                   __le32 val, int count)
160 {
161         int ret = -EINVAL;
162         u32 tmp_val = le32_to_cpu(val);
163
164         switch (count) {
165         case 1:
166                 ret = pci_user_write_config_byte(pdev, offset, tmp_val);
167                 break;
168         case 2:
169                 ret = pci_user_write_config_word(pdev, offset, tmp_val);
170                 break;
171         case 4:
172                 ret = pci_user_write_config_dword(pdev, offset, tmp_val);
173                 break;
174         }
175
176         return pcibios_err_to_errno(ret);
177 }
178
179 static int vfio_default_config_read(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
180                                     int count, struct perm_bits *perm,
181                                     int offset, __le32 *val)
182 {
183         __le32 virt = 0;
184
185         memcpy(val, vdev->vconfig + pos, count);
186
187         memcpy(&virt, perm->virt + offset, count);
188
189         /* Any non-virtualized bits? */
190         if (cpu_to_le32(~0U >> (32 - (count * 8))) != virt) {
191                 struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
192                 __le32 phys_val = 0;
193                 int ret;
194
195                 ret = vfio_user_config_read(pdev, pos, &phys_val, count);
196                 if (ret)
197                         return ret;
198
199                 *val = (phys_val & ~virt) | (*val & virt);
200         }
201
202         return count;
203 }
204
205 static int vfio_default_config_write(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
206                                      int count, struct perm_bits *perm,
207                                      int offset, __le32 val)
208 {
209         __le32 virt = 0, write = 0;
210
211         memcpy(&write, perm->write + offset, count);
212
213         if (!write)
214                 return count; /* drop, no writable bits */
215
216         memcpy(&virt, perm->virt + offset, count);
217
218         /* Virtualized and writable bits go to vconfig */
219         if (write & virt) {
220                 __le32 virt_val = 0;
221
222                 memcpy(&virt_val, vdev->vconfig + pos, count);
223
224                 virt_val &= ~(write & virt);
225                 virt_val |= (val & (write & virt));
226
227                 memcpy(vdev->vconfig + pos, &virt_val, count);
228         }
229
230         /* Non-virtualzed and writable bits go to hardware */
231         if (write & ~virt) {
232                 struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
233                 __le32 phys_val = 0;
234                 int ret;
235
236                 ret = vfio_user_config_read(pdev, pos, &phys_val, count);
237                 if (ret)
238                         return ret;
239
240                 phys_val &= ~(write & ~virt);
241                 phys_val |= (val & (write & ~virt));
242
243                 ret = vfio_user_config_write(pdev, pos, phys_val, count);
244                 if (ret)
245                         return ret;
246         }
247
248         return count;
249 }
250
251 /* Allow direct read from hardware, except for capability next pointer */
252 static int vfio_direct_config_read(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
253                                    int count, struct perm_bits *perm,
254                                    int offset, __le32 *val)
255 {
256         int ret;
257
258         ret = vfio_user_config_read(vdev->pdev, pos, val, count);
259         if (ret)
260                 return pcibios_err_to_errno(ret);
261
262         if (pos >= PCI_CFG_SPACE_SIZE) { /* Extended cap header mangling */
263                 if (offset < 4)
264                         memcpy(val, vdev->vconfig + pos, count);
265         } else if (pos >= PCI_STD_HEADER_SIZEOF) { /* Std cap mangling */
266                 if (offset == PCI_CAP_LIST_ID && count > 1)
267                         memcpy(val, vdev->vconfig + pos,
268                                min(PCI_CAP_FLAGS, count));
269                 else if (offset == PCI_CAP_LIST_NEXT)
270                         memcpy(val, vdev->vconfig + pos, 1);
271         }
272
273         return count;
274 }
275
276 /* Raw access skips any kind of virtualization */
277 static int vfio_raw_config_write(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
278                                  int count, struct perm_bits *perm,
279                                  int offset, __le32 val)
280 {
281         int ret;
282
283         ret = vfio_user_config_write(vdev->pdev, pos, val, count);
284         if (ret)
285                 return ret;
286
287         return count;
288 }
289
290 static int vfio_raw_config_read(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
291                                 int count, struct perm_bits *perm,
292                                 int offset, __le32 *val)
293 {
294         int ret;
295
296         ret = vfio_user_config_read(vdev->pdev, pos, val, count);
297         if (ret)
298                 return pcibios_err_to_errno(ret);
299
300         return count;
301 }
302
303 /* Virt access uses only virtualization */
304 static int vfio_virt_config_write(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
305                                   int count, struct perm_bits *perm,
306                                   int offset, __le32 val)
307 {
308         memcpy(vdev->vconfig + pos, &val, count);
309         return count;
310 }
311
312 static int vfio_virt_config_read(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
313                                  int count, struct perm_bits *perm,
314                                  int offset, __le32 *val)
315 {
316         memcpy(val, vdev->vconfig + pos, count);
317         return count;
318 }
319
320 /* Default capability regions to read-only, no-virtualization */
321 static struct perm_bits cap_perms[PCI_CAP_ID_MAX + 1] = {
322         [0 ... PCI_CAP_ID_MAX] = { .readfn = vfio_direct_config_read }
323 };
324 static struct perm_bits ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_MAX + 1] = {
325         [0 ... PCI_EXT_CAP_ID_MAX] = { .readfn = vfio_direct_config_read }
326 };
327 /*
328  * Default unassigned regions to raw read-write access.  Some devices
329  * require this to function as they hide registers between the gaps in
330  * config space (be2net).  Like MMIO and I/O port registers, we have
331  * to trust the hardware isolation.
332  */
333 static struct perm_bits unassigned_perms = {
334         .readfn = vfio_raw_config_read,
335         .writefn = vfio_raw_config_write
336 };
337
338 static struct perm_bits virt_perms = {
339         .readfn = vfio_virt_config_read,
340         .writefn = vfio_virt_config_write
341 };
342
343 static void free_perm_bits(struct perm_bits *perm)
344 {
345         kfree(perm->virt);
346         kfree(perm->write);
347         perm->virt = NULL;
348         perm->write = NULL;
349 }
350
351 static int alloc_perm_bits(struct perm_bits *perm, int size)
352 {
353         /*
354          * Round up all permission bits to the next dword, this lets us
355          * ignore whether a read/write exceeds the defined capability
356          * structure.  We can do this because:
357          *  - Standard config space is already dword aligned
358          *  - Capabilities are all dword alinged (bits 0:1 of next reserved)
359          *  - Express capabilities defined as dword aligned
360          */
361         size = round_up(size, 4);
362
363         /*
364          * Zero state is
365          * - All Readable, None Writeable, None Virtualized
366          */
367         perm->virt = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
368         perm->write = kzalloc(size, GFP_KERNEL);
369         if (!perm->virt || !perm->write) {
370                 free_perm_bits(perm);
371                 return -ENOMEM;
372         }
373
374         perm->readfn = vfio_default_config_read;
375         perm->writefn = vfio_default_config_write;
376
377         return 0;
378 }
379
380 /*
381  * Helper functions for filling in permission tables
382  */
383 static inline void p_setb(struct perm_bits *p, int off, u8 virt, u8 write)
384 {
385         p->virt[off] = virt;
386         p->write[off] = write;
387 }
388
389 /* Handle endian-ness - pci and tables are little-endian */
390 static inline void p_setw(struct perm_bits *p, int off, u16 virt, u16 write)
391 {
392         *(__le16 *)(&p->virt[off]) = cpu_to_le16(virt);
393         *(__le16 *)(&p->write[off]) = cpu_to_le16(write);
394 }
395
396 /* Handle endian-ness - pci and tables are little-endian */
397 static inline void p_setd(struct perm_bits *p, int off, u32 virt, u32 write)
398 {
399         *(__le32 *)(&p->virt[off]) = cpu_to_le32(virt);
400         *(__le32 *)(&p->write[off]) = cpu_to_le32(write);
401 }
402
403 /*
404  * Restore the *real* BARs after we detect a FLR or backdoor reset.
405  * (backdoor = some device specific technique that we didn't catch)
406  */
407 static void vfio_bar_restore(struct vfio_pci_device *vdev)
408 {
409         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
410         u32 *rbar = vdev->rbar;
411         int i;
412
413         if (pdev->is_virtfn)
414                 return;
415
416         pr_info("%s: %s reset recovery - restoring bars\n",
417                 __func__, dev_name(&pdev->dev));
418
419         for (i = PCI_BASE_ADDRESS_0; i <= PCI_BASE_ADDRESS_5; i += 4, rbar++)
420                 pci_user_write_config_dword(pdev, i, *rbar);
421
422         pci_user_write_config_dword(pdev, PCI_ROM_ADDRESS, *rbar);
423 }
424
425 static __le32 vfio_generate_bar_flags(struct pci_dev *pdev, int bar)
426 {
427         unsigned long flags = pci_resource_flags(pdev, bar);
428         u32 val;
429
430         if (flags & IORESOURCE_IO)
431                 return cpu_to_le32(PCI_BASE_ADDRESS_SPACE_IO);
432
433         val = PCI_BASE_ADDRESS_SPACE_MEMORY;
434
435         if (flags & IORESOURCE_PREFETCH)
436                 val |= PCI_BASE_ADDRESS_MEM_PREFETCH;
437
438         if (flags & IORESOURCE_MEM_64)
439                 val |= PCI_BASE_ADDRESS_MEM_TYPE_64;
440
441         return cpu_to_le32(val);
442 }
443
444 /*
445  * Pretend we're hardware and tweak the values of the *virtual* PCI BARs
446  * to reflect the hardware capabilities.  This implements BAR sizing.
447  */
448 static void vfio_bar_fixup(struct vfio_pci_device *vdev)
449 {
450         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
451         int i;
452         __le32 *bar;
453         u64 mask;
454
455         bar = (__le32 *)&vdev->vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_0];
456
457         for (i = PCI_STD_RESOURCES; i <= PCI_STD_RESOURCE_END; i++, bar++) {
458                 if (!pci_resource_start(pdev, i)) {
459                         *bar = 0; /* Unmapped by host = unimplemented to user */
460                         continue;
461                 }
462
463                 mask = ~(pci_resource_len(pdev, i) - 1);
464
465                 *bar &= cpu_to_le32((u32)mask);
466                 *bar |= vfio_generate_bar_flags(pdev, i);
467
468                 if (*bar & cpu_to_le32(PCI_BASE_ADDRESS_MEM_TYPE_64)) {
469                         bar++;
470                         *bar &= cpu_to_le32((u32)(mask >> 32));
471                         i++;
472                 }
473         }
474
475         bar = (__le32 *)&vdev->vconfig[PCI_ROM_ADDRESS];
476
477         /*
478          * NB. REGION_INFO will have reported zero size if we weren't able
479          * to read the ROM, but we still return the actual BAR size here if
480          * it exists (or the shadow ROM space).
481          */
482         if (pci_resource_start(pdev, PCI_ROM_RESOURCE)) {
483                 mask = ~(pci_resource_len(pdev, PCI_ROM_RESOURCE) - 1);
484                 mask |= PCI_ROM_ADDRESS_ENABLE;
485                 *bar &= cpu_to_le32((u32)mask);
486         } else if (pdev->resource[PCI_ROM_RESOURCE].flags &
487                                         IORESOURCE_ROM_SHADOW) {
488                 mask = ~(0x20000 - 1);
489                 mask |= PCI_ROM_ADDRESS_ENABLE;
490                 *bar &= cpu_to_le32((u32)mask);
491         } else
492                 *bar = 0;
493
494         vdev->bardirty = false;
495 }
496
497 static int vfio_basic_config_read(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
498                                   int count, struct perm_bits *perm,
499                                   int offset, __le32 *val)
500 {
501         if (is_bar(offset)) /* pos == offset for basic config */
502                 vfio_bar_fixup(vdev);
503
504         count = vfio_default_config_read(vdev, pos, count, perm, offset, val);
505
506         /* Mask in virtual memory enable for SR-IOV devices */
507         if (offset == PCI_COMMAND && vdev->pdev->is_virtfn) {
508                 u16 cmd = le16_to_cpu(*(__le16 *)&vdev->vconfig[PCI_COMMAND]);
509                 u32 tmp_val = le32_to_cpu(*val);
510
511                 tmp_val |= cmd & PCI_COMMAND_MEMORY;
512                 *val = cpu_to_le32(tmp_val);
513         }
514
515         return count;
516 }
517
518 static int vfio_basic_config_write(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
519                                    int count, struct perm_bits *perm,
520                                    int offset, __le32 val)
521 {
522         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
523         __le16 *virt_cmd;
524         u16 new_cmd = 0;
525         int ret;
526
527         virt_cmd = (__le16 *)&vdev->vconfig[PCI_COMMAND];
528
529         if (offset == PCI_COMMAND) {
530                 bool phys_mem, virt_mem, new_mem, phys_io, virt_io, new_io;
531                 u16 phys_cmd;
532
533                 ret = pci_user_read_config_word(pdev, PCI_COMMAND, &phys_cmd);
534                 if (ret)
535                         return ret;
536
537                 new_cmd = le32_to_cpu(val);
538
539                 phys_mem = !!(phys_cmd & PCI_COMMAND_MEMORY);
540                 virt_mem = !!(le16_to_cpu(*virt_cmd) & PCI_COMMAND_MEMORY);
541                 new_mem = !!(new_cmd & PCI_COMMAND_MEMORY);
542
543                 phys_io = !!(phys_cmd & PCI_COMMAND_IO);
544                 virt_io = !!(le16_to_cpu(*virt_cmd) & PCI_COMMAND_IO);
545                 new_io = !!(new_cmd & PCI_COMMAND_IO);
546
547                 /*
548                  * If the user is writing mem/io enable (new_mem/io) and we
549                  * think it's already enabled (virt_mem/io), but the hardware
550                  * shows it disabled (phys_mem/io, then the device has
551                  * undergone some kind of backdoor reset and needs to be
552                  * restored before we allow it to enable the bars.
553                  * SR-IOV devices will trigger this, but we catch them later
554                  */
555                 if ((new_mem && virt_mem && !phys_mem) ||
556                     (new_io && virt_io && !phys_io))
557                         vfio_bar_restore(vdev);
558         }
559
560         count = vfio_default_config_write(vdev, pos, count, perm, offset, val);
561         if (count < 0)
562                 return count;
563
564         /*
565          * Save current memory/io enable bits in vconfig to allow for
566          * the test above next time.
567          */
568         if (offset == PCI_COMMAND) {
569                 u16 mask = PCI_COMMAND_MEMORY | PCI_COMMAND_IO;
570
571                 *virt_cmd &= cpu_to_le16(~mask);
572                 *virt_cmd |= cpu_to_le16(new_cmd & mask);
573         }
574
575         /* Emulate INTx disable */
576         if (offset >= PCI_COMMAND && offset <= PCI_COMMAND + 1) {
577                 bool virt_intx_disable;
578
579                 virt_intx_disable = !!(le16_to_cpu(*virt_cmd) &
580                                        PCI_COMMAND_INTX_DISABLE);
581
582                 if (virt_intx_disable && !vdev->virq_disabled) {
583                         vdev->virq_disabled = true;
584                         vfio_pci_intx_mask(vdev);
585                 } else if (!virt_intx_disable && vdev->virq_disabled) {
586                         vdev->virq_disabled = false;
587                         vfio_pci_intx_unmask(vdev);
588                 }
589         }
590
591         if (is_bar(offset))
592                 vdev->bardirty = true;
593
594         return count;
595 }
596
597 /* Permissions for the Basic PCI Header */
598 static int __init init_pci_cap_basic_perm(struct perm_bits *perm)
599 {
600         if (alloc_perm_bits(perm, PCI_STD_HEADER_SIZEOF))
601                 return -ENOMEM;
602
603         perm->readfn = vfio_basic_config_read;
604         perm->writefn = vfio_basic_config_write;
605
606         /* Virtualized for SR-IOV functions, which just have FFFF */
607         p_setw(perm, PCI_VENDOR_ID, (u16)ALL_VIRT, NO_WRITE);
608         p_setw(perm, PCI_DEVICE_ID, (u16)ALL_VIRT, NO_WRITE);
609
610         /*
611          * Virtualize INTx disable, we use it internally for interrupt
612          * control and can emulate it for non-PCI 2.3 devices.
613          */
614         p_setw(perm, PCI_COMMAND, PCI_COMMAND_INTX_DISABLE, (u16)ALL_WRITE);
615
616         /* Virtualize capability list, we might want to skip/disable */
617         p_setw(perm, PCI_STATUS, PCI_STATUS_CAP_LIST, NO_WRITE);
618
619         /* No harm to write */
620         p_setb(perm, PCI_CACHE_LINE_SIZE, NO_VIRT, (u8)ALL_WRITE);
621         p_setb(perm, PCI_LATENCY_TIMER, NO_VIRT, (u8)ALL_WRITE);
622         p_setb(perm, PCI_BIST, NO_VIRT, (u8)ALL_WRITE);
623
624         /* Virtualize all bars, can't touch the real ones */
625         p_setd(perm, PCI_BASE_ADDRESS_0, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
626         p_setd(perm, PCI_BASE_ADDRESS_1, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
627         p_setd(perm, PCI_BASE_ADDRESS_2, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
628         p_setd(perm, PCI_BASE_ADDRESS_3, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
629         p_setd(perm, PCI_BASE_ADDRESS_4, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
630         p_setd(perm, PCI_BASE_ADDRESS_5, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
631         p_setd(perm, PCI_ROM_ADDRESS, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
632
633         /* Allow us to adjust capability chain */
634         p_setb(perm, PCI_CAPABILITY_LIST, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
635
636         /* Sometimes used by sw, just virtualize */
637         p_setb(perm, PCI_INTERRUPT_LINE, (u8)ALL_VIRT, (u8)ALL_WRITE);
638
639         /* Virtualize interrupt pin to allow hiding INTx */
640         p_setb(perm, PCI_INTERRUPT_PIN, (u8)ALL_VIRT, (u8)NO_WRITE);
641
642         return 0;
643 }
644
645 static int vfio_pm_config_write(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
646                                 int count, struct perm_bits *perm,
647                                 int offset, __le32 val)
648 {
649         count = vfio_default_config_write(vdev, pos, count, perm, offset, val);
650         if (count < 0)
651                 return count;
652
653         if (offset == PCI_PM_CTRL) {
654                 pci_power_t state;
655
656                 switch (le32_to_cpu(val) & PCI_PM_CTRL_STATE_MASK) {
657                 case 0:
658                         state = PCI_D0;
659                         break;
660                 case 1:
661                         state = PCI_D1;
662                         break;
663                 case 2:
664                         state = PCI_D2;
665                         break;
666                 case 3:
667                         state = PCI_D3hot;
668                         break;
669                 }
670
671                 pci_set_power_state(vdev->pdev, state);
672         }
673
674         return count;
675 }
676
677 /* Permissions for the Power Management capability */
678 static int __init init_pci_cap_pm_perm(struct perm_bits *perm)
679 {
680         if (alloc_perm_bits(perm, pci_cap_length[PCI_CAP_ID_PM]))
681                 return -ENOMEM;
682
683         perm->writefn = vfio_pm_config_write;
684
685         /*
686          * We always virtualize the next field so we can remove
687          * capabilities from the chain if we want to.
688          */
689         p_setb(perm, PCI_CAP_LIST_NEXT, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
690
691         /*
692          * Power management is defined *per function*, so we can let
693          * the user change power state, but we trap and initiate the
694          * change ourselves, so the state bits are read-only.
695          */
696         p_setd(perm, PCI_PM_CTRL, NO_VIRT, ~PCI_PM_CTRL_STATE_MASK);
697         return 0;
698 }
699
700 static int vfio_vpd_config_write(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
701                                  int count, struct perm_bits *perm,
702                                  int offset, __le32 val)
703 {
704         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
705         __le16 *paddr = (__le16 *)(vdev->vconfig + pos - offset + PCI_VPD_ADDR);
706         __le32 *pdata = (__le32 *)(vdev->vconfig + pos - offset + PCI_VPD_DATA);
707         u16 addr;
708         u32 data;
709
710         /*
711          * Write through to emulation.  If the write includes the upper byte
712          * of PCI_VPD_ADDR, then the PCI_VPD_ADDR_F bit is written and we
713          * have work to do.
714          */
715         count = vfio_default_config_write(vdev, pos, count, perm, offset, val);
716         if (count < 0 || offset > PCI_VPD_ADDR + 1 ||
717             offset + count <= PCI_VPD_ADDR + 1)
718                 return count;
719
720         addr = le16_to_cpu(*paddr);
721
722         if (addr & PCI_VPD_ADDR_F) {
723                 data = le32_to_cpu(*pdata);
724                 if (pci_write_vpd(pdev, addr & ~PCI_VPD_ADDR_F, 4, &data) != 4)
725                         return count;
726         } else {
727                 if (pci_read_vpd(pdev, addr, 4, &data) != 4)
728                         return count;
729                 *pdata = cpu_to_le32(data);
730         }
731
732         /*
733          * Toggle PCI_VPD_ADDR_F in the emulated PCI_VPD_ADDR register to
734          * signal completion.  If an error occurs above, we assume that not
735          * toggling this bit will induce a driver timeout.
736          */
737         addr ^= PCI_VPD_ADDR_F;
738         *paddr = cpu_to_le16(addr);
739
740         return count;
741 }
742
743 /* Permissions for Vital Product Data capability */
744 static int __init init_pci_cap_vpd_perm(struct perm_bits *perm)
745 {
746         if (alloc_perm_bits(perm, pci_cap_length[PCI_CAP_ID_VPD]))
747                 return -ENOMEM;
748
749         perm->writefn = vfio_vpd_config_write;
750
751         /*
752          * We always virtualize the next field so we can remove
753          * capabilities from the chain if we want to.
754          */
755         p_setb(perm, PCI_CAP_LIST_NEXT, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
756
757         /*
758          * Both the address and data registers are virtualized to
759          * enable access through the pci_vpd_read/write functions
760          */
761         p_setw(perm, PCI_VPD_ADDR, (u16)ALL_VIRT, (u16)ALL_WRITE);
762         p_setd(perm, PCI_VPD_DATA, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
763
764         return 0;
765 }
766
767 /* Permissions for PCI-X capability */
768 static int __init init_pci_cap_pcix_perm(struct perm_bits *perm)
769 {
770         /* Alloc 24, but only 8 are used in v0 */
771         if (alloc_perm_bits(perm, PCI_CAP_PCIX_SIZEOF_V2))
772                 return -ENOMEM;
773
774         p_setb(perm, PCI_CAP_LIST_NEXT, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
775
776         p_setw(perm, PCI_X_CMD, NO_VIRT, (u16)ALL_WRITE);
777         p_setd(perm, PCI_X_ECC_CSR, NO_VIRT, ALL_WRITE);
778         return 0;
779 }
780
781 /* Permissions for PCI Express capability */
782 static int __init init_pci_cap_exp_perm(struct perm_bits *perm)
783 {
784         /* Alloc larger of two possible sizes */
785         if (alloc_perm_bits(perm, PCI_CAP_EXP_ENDPOINT_SIZEOF_V2))
786                 return -ENOMEM;
787
788         p_setb(perm, PCI_CAP_LIST_NEXT, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
789
790         /*
791          * Allow writes to device control fields (includes FLR!)
792          * but not to devctl_phantom which could confuse IOMMU
793          * or to the ARI bit in devctl2 which is set at probe time
794          */
795         p_setw(perm, PCI_EXP_DEVCTL, NO_VIRT, ~PCI_EXP_DEVCTL_PHANTOM);
796         p_setw(perm, PCI_EXP_DEVCTL2, NO_VIRT, ~PCI_EXP_DEVCTL2_ARI);
797         return 0;
798 }
799
800 /* Permissions for Advanced Function capability */
801 static int __init init_pci_cap_af_perm(struct perm_bits *perm)
802 {
803         if (alloc_perm_bits(perm, pci_cap_length[PCI_CAP_ID_AF]))
804                 return -ENOMEM;
805
806         p_setb(perm, PCI_CAP_LIST_NEXT, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
807         p_setb(perm, PCI_AF_CTRL, NO_VIRT, PCI_AF_CTRL_FLR);
808         return 0;
809 }
810
811 /* Permissions for Advanced Error Reporting extended capability */
812 static int __init init_pci_ext_cap_err_perm(struct perm_bits *perm)
813 {
814         u32 mask;
815
816         if (alloc_perm_bits(perm, pci_ext_cap_length[PCI_EXT_CAP_ID_ERR]))
817                 return -ENOMEM;
818
819         /*
820          * Virtualize the first dword of all express capabilities
821          * because it includes the next pointer.  This lets us later
822          * remove capabilities from the chain if we need to.
823          */
824         p_setd(perm, 0, ALL_VIRT, NO_WRITE);
825
826         /* Writable bits mask */
827         mask =  PCI_ERR_UNC_UND |               /* Undefined */
828                 PCI_ERR_UNC_DLP |               /* Data Link Protocol */
829                 PCI_ERR_UNC_SURPDN |            /* Surprise Down */
830                 PCI_ERR_UNC_POISON_TLP |        /* Poisoned TLP */
831                 PCI_ERR_UNC_FCP |               /* Flow Control Protocol */
832                 PCI_ERR_UNC_COMP_TIME |         /* Completion Timeout */
833                 PCI_ERR_UNC_COMP_ABORT |        /* Completer Abort */
834                 PCI_ERR_UNC_UNX_COMP |          /* Unexpected Completion */
835                 PCI_ERR_UNC_RX_OVER |           /* Receiver Overflow */
836                 PCI_ERR_UNC_MALF_TLP |          /* Malformed TLP */
837                 PCI_ERR_UNC_ECRC |              /* ECRC Error Status */
838                 PCI_ERR_UNC_UNSUP |             /* Unsupported Request */
839                 PCI_ERR_UNC_ACSV |              /* ACS Violation */
840                 PCI_ERR_UNC_INTN |              /* internal error */
841                 PCI_ERR_UNC_MCBTLP |            /* MC blocked TLP */
842                 PCI_ERR_UNC_ATOMEG |            /* Atomic egress blocked */
843                 PCI_ERR_UNC_TLPPRE;             /* TLP prefix blocked */
844         p_setd(perm, PCI_ERR_UNCOR_STATUS, NO_VIRT, mask);
845         p_setd(perm, PCI_ERR_UNCOR_MASK, NO_VIRT, mask);
846         p_setd(perm, PCI_ERR_UNCOR_SEVER, NO_VIRT, mask);
847
848         mask =  PCI_ERR_COR_RCVR |              /* Receiver Error Status */
849                 PCI_ERR_COR_BAD_TLP |           /* Bad TLP Status */
850                 PCI_ERR_COR_BAD_DLLP |          /* Bad DLLP Status */
851                 PCI_ERR_COR_REP_ROLL |          /* REPLAY_NUM Rollover */
852                 PCI_ERR_COR_REP_TIMER |         /* Replay Timer Timeout */
853                 PCI_ERR_COR_ADV_NFAT |          /* Advisory Non-Fatal */
854                 PCI_ERR_COR_INTERNAL |          /* Corrected Internal */
855                 PCI_ERR_COR_LOG_OVER;           /* Header Log Overflow */
856         p_setd(perm, PCI_ERR_COR_STATUS, NO_VIRT, mask);
857         p_setd(perm, PCI_ERR_COR_MASK, NO_VIRT, mask);
858
859         mask =  PCI_ERR_CAP_ECRC_GENE |         /* ECRC Generation Enable */
860                 PCI_ERR_CAP_ECRC_CHKE;          /* ECRC Check Enable */
861         p_setd(perm, PCI_ERR_CAP, NO_VIRT, mask);
862         return 0;
863 }
864
865 /* Permissions for Power Budgeting extended capability */
866 static int __init init_pci_ext_cap_pwr_perm(struct perm_bits *perm)
867 {
868         if (alloc_perm_bits(perm, pci_ext_cap_length[PCI_EXT_CAP_ID_PWR]))
869                 return -ENOMEM;
870
871         p_setd(perm, 0, ALL_VIRT, NO_WRITE);
872
873         /* Writing the data selector is OK, the info is still read-only */
874         p_setb(perm, PCI_PWR_DATA, NO_VIRT, (u8)ALL_WRITE);
875         return 0;
876 }
877
878 /*
879  * Initialize the shared permission tables
880  */
881 void vfio_pci_uninit_perm_bits(void)
882 {
883         free_perm_bits(&cap_perms[PCI_CAP_ID_BASIC]);
884
885         free_perm_bits(&cap_perms[PCI_CAP_ID_PM]);
886         free_perm_bits(&cap_perms[PCI_CAP_ID_VPD]);
887         free_perm_bits(&cap_perms[PCI_CAP_ID_PCIX]);
888         free_perm_bits(&cap_perms[PCI_CAP_ID_EXP]);
889         free_perm_bits(&cap_perms[PCI_CAP_ID_AF]);
890
891         free_perm_bits(&ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_ERR]);
892         free_perm_bits(&ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_PWR]);
893 }
894
895 int __init vfio_pci_init_perm_bits(void)
896 {
897         int ret;
898
899         /* Basic config space */
900         ret = init_pci_cap_basic_perm(&cap_perms[PCI_CAP_ID_BASIC]);
901
902         /* Capabilities */
903         ret |= init_pci_cap_pm_perm(&cap_perms[PCI_CAP_ID_PM]);
904         ret |= init_pci_cap_vpd_perm(&cap_perms[PCI_CAP_ID_VPD]);
905         ret |= init_pci_cap_pcix_perm(&cap_perms[PCI_CAP_ID_PCIX]);
906         cap_perms[PCI_CAP_ID_VNDR].writefn = vfio_raw_config_write;
907         ret |= init_pci_cap_exp_perm(&cap_perms[PCI_CAP_ID_EXP]);
908         ret |= init_pci_cap_af_perm(&cap_perms[PCI_CAP_ID_AF]);
909
910         /* Extended capabilities */
911         ret |= init_pci_ext_cap_err_perm(&ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_ERR]);
912         ret |= init_pci_ext_cap_pwr_perm(&ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_PWR]);
913         ecap_perms[PCI_EXT_CAP_ID_VNDR].writefn = vfio_raw_config_write;
914
915         if (ret)
916                 vfio_pci_uninit_perm_bits();
917
918         return ret;
919 }
920
921 static int vfio_find_cap_start(struct vfio_pci_device *vdev, int pos)
922 {
923         u8 cap;
924         int base = (pos >= PCI_CFG_SPACE_SIZE) ? PCI_CFG_SPACE_SIZE :
925                                                  PCI_STD_HEADER_SIZEOF;
926         cap = vdev->pci_config_map[pos];
927
928         if (cap == PCI_CAP_ID_BASIC)
929                 return 0;
930
931         /* XXX Can we have to abutting capabilities of the same type? */
932         while (pos - 1 >= base && vdev->pci_config_map[pos - 1] == cap)
933                 pos--;
934
935         return pos;
936 }
937
938 static int vfio_msi_config_read(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
939                                 int count, struct perm_bits *perm,
940                                 int offset, __le32 *val)
941 {
942         /* Update max available queue size from msi_qmax */
943         if (offset <= PCI_MSI_FLAGS && offset + count >= PCI_MSI_FLAGS) {
944                 __le16 *flags;
945                 int start;
946
947                 start = vfio_find_cap_start(vdev, pos);
948
949                 flags = (__le16 *)&vdev->vconfig[start];
950
951                 *flags &= cpu_to_le16(~PCI_MSI_FLAGS_QMASK);
952                 *flags |= cpu_to_le16(vdev->msi_qmax << 1);
953         }
954
955         return vfio_default_config_read(vdev, pos, count, perm, offset, val);
956 }
957
958 static int vfio_msi_config_write(struct vfio_pci_device *vdev, int pos,
959                                  int count, struct perm_bits *perm,
960                                  int offset, __le32 val)
961 {
962         count = vfio_default_config_write(vdev, pos, count, perm, offset, val);
963         if (count < 0)
964                 return count;
965
966         /* Fixup and write configured queue size and enable to hardware */
967         if (offset <= PCI_MSI_FLAGS && offset + count >= PCI_MSI_FLAGS) {
968                 __le16 *pflags;
969                 u16 flags;
970                 int start, ret;
971
972                 start = vfio_find_cap_start(vdev, pos);
973
974                 pflags = (__le16 *)&vdev->vconfig[start + PCI_MSI_FLAGS];
975
976                 flags = le16_to_cpu(*pflags);
977
978                 /* MSI is enabled via ioctl */
979                 if  (!is_msi(vdev))
980                         flags &= ~PCI_MSI_FLAGS_ENABLE;
981
982                 /* Check queue size */
983                 if ((flags & PCI_MSI_FLAGS_QSIZE) >> 4 > vdev->msi_qmax) {
984                         flags &= ~PCI_MSI_FLAGS_QSIZE;
985                         flags |= vdev->msi_qmax << 4;
986                 }
987
988                 /* Write back to virt and to hardware */
989                 *pflags = cpu_to_le16(flags);
990                 ret = pci_user_write_config_word(vdev->pdev,
991                                                  start + PCI_MSI_FLAGS,
992                                                  flags);
993                 if (ret)
994                         return pcibios_err_to_errno(ret);
995         }
996
997         return count;
998 }
999
1000 /*
1001  * MSI determination is per-device, so this routine gets used beyond
1002  * initialization time. Don't add __init
1003  */
1004 static int init_pci_cap_msi_perm(struct perm_bits *perm, int len, u16 flags)
1005 {
1006         if (alloc_perm_bits(perm, len))
1007                 return -ENOMEM;
1008
1009         perm->readfn = vfio_msi_config_read;
1010         perm->writefn = vfio_msi_config_write;
1011
1012         p_setb(perm, PCI_CAP_LIST_NEXT, (u8)ALL_VIRT, NO_WRITE);
1013
1014         /*
1015          * The upper byte of the control register is reserved,
1016          * just setup the lower byte.
1017          */
1018         p_setb(perm, PCI_MSI_FLAGS, (u8)ALL_VIRT, (u8)ALL_WRITE);
1019         p_setd(perm, PCI_MSI_ADDRESS_LO, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
1020         if (flags & PCI_MSI_FLAGS_64BIT) {
1021                 p_setd(perm, PCI_MSI_ADDRESS_HI, ALL_VIRT, ALL_WRITE);
1022                 p_setw(perm, PCI_MSI_DATA_64, (u16)ALL_VIRT, (u16)ALL_WRITE);
1023                 if (flags & PCI_MSI_FLAGS_MASKBIT) {
1024                         p_setd(perm, PCI_MSI_MASK_64, NO_VIRT, ALL_WRITE);
1025                         p_setd(perm, PCI_MSI_PENDING_64, NO_VIRT, ALL_WRITE);
1026                 }
1027         } else {
1028                 p_setw(perm, PCI_MSI_DATA_32, (u16)ALL_VIRT, (u16)ALL_WRITE);
1029                 if (flags & PCI_MSI_FLAGS_MASKBIT) {
1030                         p_setd(perm, PCI_MSI_MASK_32, NO_VIRT, ALL_WRITE);
1031                         p_setd(perm, PCI_MSI_PENDING_32, NO_VIRT, ALL_WRITE);
1032                 }
1033         }
1034         return 0;
1035 }
1036
1037 /* Determine MSI CAP field length; initialize msi_perms on 1st call per vdev */
1038 static int vfio_msi_cap_len(struct vfio_pci_device *vdev, u8 pos)
1039 {
1040         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1041         int len, ret;
1042         u16 flags;
1043
1044         ret = pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_MSI_FLAGS, &flags);
1045         if (ret)
1046                 return pcibios_err_to_errno(ret);
1047
1048         len = 10; /* Minimum size */
1049         if (flags & PCI_MSI_FLAGS_64BIT)
1050                 len += 4;
1051         if (flags & PCI_MSI_FLAGS_MASKBIT)
1052                 len += 10;
1053
1054         if (vdev->msi_perm)
1055                 return len;
1056
1057         vdev->msi_perm = kmalloc(sizeof(struct perm_bits), GFP_KERNEL);
1058         if (!vdev->msi_perm)
1059                 return -ENOMEM;
1060
1061         ret = init_pci_cap_msi_perm(vdev->msi_perm, len, flags);
1062         if (ret)
1063                 return ret;
1064
1065         return len;
1066 }
1067
1068 /* Determine extended capability length for VC (2 & 9) and MFVC */
1069 static int vfio_vc_cap_len(struct vfio_pci_device *vdev, u16 pos)
1070 {
1071         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1072         u32 tmp;
1073         int ret, evcc, phases, vc_arb;
1074         int len = PCI_CAP_VC_BASE_SIZEOF;
1075
1076         ret = pci_read_config_dword(pdev, pos + PCI_VC_PORT_CAP1, &tmp);
1077         if (ret)
1078                 return pcibios_err_to_errno(ret);
1079
1080         evcc = tmp & PCI_VC_CAP1_EVCC; /* extended vc count */
1081         ret = pci_read_config_dword(pdev, pos + PCI_VC_PORT_CAP2, &tmp);
1082         if (ret)
1083                 return pcibios_err_to_errno(ret);
1084
1085         if (tmp & PCI_VC_CAP2_128_PHASE)
1086                 phases = 128;
1087         else if (tmp & PCI_VC_CAP2_64_PHASE)
1088                 phases = 64;
1089         else if (tmp & PCI_VC_CAP2_32_PHASE)
1090                 phases = 32;
1091         else
1092                 phases = 0;
1093
1094         vc_arb = phases * 4;
1095
1096         /*
1097          * Port arbitration tables are root & switch only;
1098          * function arbitration tables are function 0 only.
1099          * In either case, we'll never let user write them so
1100          * we don't care how big they are
1101          */
1102         len += (1 + evcc) * PCI_CAP_VC_PER_VC_SIZEOF;
1103         if (vc_arb) {
1104                 len = round_up(len, 16);
1105                 len += vc_arb / 8;
1106         }
1107         return len;
1108 }
1109
1110 static int vfio_cap_len(struct vfio_pci_device *vdev, u8 cap, u8 pos)
1111 {
1112         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1113         u32 dword;
1114         u16 word;
1115         u8 byte;
1116         int ret;
1117
1118         switch (cap) {
1119         case PCI_CAP_ID_MSI:
1120                 return vfio_msi_cap_len(vdev, pos);
1121         case PCI_CAP_ID_PCIX:
1122                 ret = pci_read_config_word(pdev, pos + PCI_X_CMD, &word);
1123                 if (ret)
1124                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1125
1126                 if (PCI_X_CMD_VERSION(word)) {
1127                         /* Test for extended capabilities */
1128                         pci_read_config_dword(pdev, PCI_CFG_SPACE_SIZE, &dword);
1129                         vdev->extended_caps = (dword != 0);
1130                         return PCI_CAP_PCIX_SIZEOF_V2;
1131                 } else
1132                         return PCI_CAP_PCIX_SIZEOF_V0;
1133         case PCI_CAP_ID_VNDR:
1134                 /* length follows next field */
1135                 ret = pci_read_config_byte(pdev, pos + PCI_CAP_FLAGS, &byte);
1136                 if (ret)
1137                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1138
1139                 return byte;
1140         case PCI_CAP_ID_EXP:
1141                 /* Test for extended capabilities */
1142                 pci_read_config_dword(pdev, PCI_CFG_SPACE_SIZE, &dword);
1143                 vdev->extended_caps = (dword != 0);
1144
1145                 /* length based on version */
1146                 if ((pcie_caps_reg(pdev) & PCI_EXP_FLAGS_VERS) == 1)
1147                         return PCI_CAP_EXP_ENDPOINT_SIZEOF_V1;
1148                 else
1149                         return PCI_CAP_EXP_ENDPOINT_SIZEOF_V2;
1150         case PCI_CAP_ID_HT:
1151                 ret = pci_read_config_byte(pdev, pos + 3, &byte);
1152                 if (ret)
1153                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1154
1155                 return (byte & HT_3BIT_CAP_MASK) ?
1156                         HT_CAP_SIZEOF_SHORT : HT_CAP_SIZEOF_LONG;
1157         case PCI_CAP_ID_SATA:
1158                 ret = pci_read_config_byte(pdev, pos + PCI_SATA_REGS, &byte);
1159                 if (ret)
1160                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1161
1162                 byte &= PCI_SATA_REGS_MASK;
1163                 if (byte == PCI_SATA_REGS_INLINE)
1164                         return PCI_SATA_SIZEOF_LONG;
1165                 else
1166                         return PCI_SATA_SIZEOF_SHORT;
1167         default:
1168                 pr_warn("%s: %s unknown length for pci cap 0x%x@0x%x\n",
1169                         dev_name(&pdev->dev), __func__, cap, pos);
1170         }
1171
1172         return 0;
1173 }
1174
1175 static int vfio_ext_cap_len(struct vfio_pci_device *vdev, u16 ecap, u16 epos)
1176 {
1177         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1178         u8 byte;
1179         u32 dword;
1180         int ret;
1181
1182         switch (ecap) {
1183         case PCI_EXT_CAP_ID_VNDR:
1184                 ret = pci_read_config_dword(pdev, epos + PCI_VSEC_HDR, &dword);
1185                 if (ret)
1186                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1187
1188                 return dword >> PCI_VSEC_HDR_LEN_SHIFT;
1189         case PCI_EXT_CAP_ID_VC:
1190         case PCI_EXT_CAP_ID_VC9:
1191         case PCI_EXT_CAP_ID_MFVC:
1192                 return vfio_vc_cap_len(vdev, epos);
1193         case PCI_EXT_CAP_ID_ACS:
1194                 ret = pci_read_config_byte(pdev, epos + PCI_ACS_CAP, &byte);
1195                 if (ret)
1196                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1197
1198                 if (byte & PCI_ACS_EC) {
1199                         int bits;
1200
1201                         ret = pci_read_config_byte(pdev,
1202                                                    epos + PCI_ACS_EGRESS_BITS,
1203                                                    &byte);
1204                         if (ret)
1205                                 return pcibios_err_to_errno(ret);
1206
1207                         bits = byte ? round_up(byte, 32) : 256;
1208                         return 8 + (bits / 8);
1209                 }
1210                 return 8;
1211
1212         case PCI_EXT_CAP_ID_REBAR:
1213                 ret = pci_read_config_byte(pdev, epos + PCI_REBAR_CTRL, &byte);
1214                 if (ret)
1215                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1216
1217                 byte &= PCI_REBAR_CTRL_NBAR_MASK;
1218                 byte >>= PCI_REBAR_CTRL_NBAR_SHIFT;
1219
1220                 return 4 + (byte * 8);
1221         case PCI_EXT_CAP_ID_DPA:
1222                 ret = pci_read_config_byte(pdev, epos + PCI_DPA_CAP, &byte);
1223                 if (ret)
1224                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1225
1226                 byte &= PCI_DPA_CAP_SUBSTATE_MASK;
1227                 return PCI_DPA_BASE_SIZEOF + byte + 1;
1228         case PCI_EXT_CAP_ID_TPH:
1229                 ret = pci_read_config_dword(pdev, epos + PCI_TPH_CAP, &dword);
1230                 if (ret)
1231                         return pcibios_err_to_errno(ret);
1232
1233                 if ((dword & PCI_TPH_CAP_LOC_MASK) == PCI_TPH_LOC_CAP) {
1234                         int sts;
1235
1236                         sts = dword & PCI_TPH_CAP_ST_MASK;
1237                         sts >>= PCI_TPH_CAP_ST_SHIFT;
1238                         return PCI_TPH_BASE_SIZEOF + (sts * 2) + 2;
1239                 }
1240                 return PCI_TPH_BASE_SIZEOF;
1241         default:
1242                 pr_warn("%s: %s unknown length for pci ecap 0x%x@0x%x\n",
1243                         dev_name(&pdev->dev), __func__, ecap, epos);
1244         }
1245
1246         return 0;
1247 }
1248
1249 static int vfio_fill_vconfig_bytes(struct vfio_pci_device *vdev,
1250                                    int offset, int size)
1251 {
1252         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1253         int ret = 0;
1254
1255         /*
1256          * We try to read physical config space in the largest chunks
1257          * we can, assuming that all of the fields support dword access.
1258          * pci_save_state() makes this same assumption and seems to do ok.
1259          */
1260         while (size) {
1261                 int filled;
1262
1263                 if (size >= 4 && !(offset % 4)) {
1264                         __le32 *dwordp = (__le32 *)&vdev->vconfig[offset];
1265                         u32 dword;
1266
1267                         ret = pci_read_config_dword(pdev, offset, &dword);
1268                         if (ret)
1269                                 return ret;
1270                         *dwordp = cpu_to_le32(dword);
1271                         filled = 4;
1272                 } else if (size >= 2 && !(offset % 2)) {
1273                         __le16 *wordp = (__le16 *)&vdev->vconfig[offset];
1274                         u16 word;
1275
1276                         ret = pci_read_config_word(pdev, offset, &word);
1277                         if (ret)
1278                                 return ret;
1279                         *wordp = cpu_to_le16(word);
1280                         filled = 2;
1281                 } else {
1282                         u8 *byte = &vdev->vconfig[offset];
1283                         ret = pci_read_config_byte(pdev, offset, byte);
1284                         if (ret)
1285                                 return ret;
1286                         filled = 1;
1287                 }
1288
1289                 offset += filled;
1290                 size -= filled;
1291         }
1292
1293         return ret;
1294 }
1295
1296 static int vfio_cap_init(struct vfio_pci_device *vdev)
1297 {
1298         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1299         u8 *map = vdev->pci_config_map;
1300         u16 status;
1301         u8 pos, *prev, cap;
1302         int loops, ret, caps = 0;
1303
1304         /* Any capabilities? */
1305         ret = pci_read_config_word(pdev, PCI_STATUS, &status);
1306         if (ret)
1307                 return ret;
1308
1309         if (!(status & PCI_STATUS_CAP_LIST))
1310                 return 0; /* Done */
1311
1312         ret = pci_read_config_byte(pdev, PCI_CAPABILITY_LIST, &pos);
1313         if (ret)
1314                 return ret;
1315
1316         /* Mark the previous position in case we want to skip a capability */
1317         prev = &vdev->vconfig[PCI_CAPABILITY_LIST];
1318
1319         /* We can bound our loop, capabilities are dword aligned */
1320         loops = (PCI_CFG_SPACE_SIZE - PCI_STD_HEADER_SIZEOF) / PCI_CAP_SIZEOF;
1321         while (pos && loops--) {
1322                 u8 next;
1323                 int i, len = 0;
1324
1325                 ret = pci_read_config_byte(pdev, pos, &cap);
1326                 if (ret)
1327                         return ret;
1328
1329                 ret = pci_read_config_byte(pdev,
1330                                            pos + PCI_CAP_LIST_NEXT, &next);
1331                 if (ret)
1332                         return ret;
1333
1334                 if (cap <= PCI_CAP_ID_MAX) {
1335                         len = pci_cap_length[cap];
1336                         if (len == 0xFF) { /* Variable length */
1337                                 len = vfio_cap_len(vdev, cap, pos);
1338                                 if (len < 0)
1339                                         return len;
1340                         }
1341                 }
1342
1343                 if (!len) {
1344                         pr_info("%s: %s hiding cap 0x%x\n",
1345                                 __func__, dev_name(&pdev->dev), cap);
1346                         *prev = next;
1347                         pos = next;
1348                         continue;
1349                 }
1350
1351                 /* Sanity check, do we overlap other capabilities? */
1352                 for (i = 0; i < len; i++) {
1353                         if (likely(map[pos + i] == PCI_CAP_ID_INVALID))
1354                                 continue;
1355
1356                         pr_warn("%s: %s pci config conflict @0x%x, was cap 0x%x now cap 0x%x\n",
1357                                 __func__, dev_name(&pdev->dev),
1358                                 pos + i, map[pos + i], cap);
1359                 }
1360
1361                 BUILD_BUG_ON(PCI_CAP_ID_MAX >= PCI_CAP_ID_INVALID_VIRT);
1362
1363                 memset(map + pos, cap, len);
1364                 ret = vfio_fill_vconfig_bytes(vdev, pos, len);
1365                 if (ret)
1366                         return ret;
1367
1368                 prev = &vdev->vconfig[pos + PCI_CAP_LIST_NEXT];
1369                 pos = next;
1370                 caps++;
1371         }
1372
1373         /* If we didn't fill any capabilities, clear the status flag */
1374         if (!caps) {
1375                 __le16 *vstatus = (__le16 *)&vdev->vconfig[PCI_STATUS];
1376                 *vstatus &= ~cpu_to_le16(PCI_STATUS_CAP_LIST);
1377         }
1378
1379         return 0;
1380 }
1381
1382 static int vfio_ecap_init(struct vfio_pci_device *vdev)
1383 {
1384         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1385         u8 *map = vdev->pci_config_map;
1386         u16 epos;
1387         __le32 *prev = NULL;
1388         int loops, ret, ecaps = 0;
1389
1390         if (!vdev->extended_caps)
1391                 return 0;
1392
1393         epos = PCI_CFG_SPACE_SIZE;
1394
1395         loops = (pdev->cfg_size - PCI_CFG_SPACE_SIZE) / PCI_CAP_SIZEOF;
1396
1397         while (loops-- && epos >= PCI_CFG_SPACE_SIZE) {
1398                 u32 header;
1399                 u16 ecap;
1400                 int i, len = 0;
1401                 bool hidden = false;
1402
1403                 ret = pci_read_config_dword(pdev, epos, &header);
1404                 if (ret)
1405                         return ret;
1406
1407                 ecap = PCI_EXT_CAP_ID(header);
1408
1409                 if (ecap <= PCI_EXT_CAP_ID_MAX) {
1410                         len = pci_ext_cap_length[ecap];
1411                         if (len == 0xFF) {
1412                                 len = vfio_ext_cap_len(vdev, ecap, epos);
1413                                 if (len < 0)
1414                                         return ret;
1415                         }
1416                 }
1417
1418                 if (!len) {
1419                         pr_info("%s: %s hiding ecap 0x%x@0x%x\n",
1420                                 __func__, dev_name(&pdev->dev), ecap, epos);
1421
1422                         /* If not the first in the chain, we can skip over it */
1423                         if (prev) {
1424                                 u32 val = epos = PCI_EXT_CAP_NEXT(header);
1425                                 *prev &= cpu_to_le32(~(0xffcU << 20));
1426                                 *prev |= cpu_to_le32(val << 20);
1427                                 continue;
1428                         }
1429
1430                         /*
1431                          * Otherwise, fill in a placeholder, the direct
1432                          * readfn will virtualize this automatically
1433                          */
1434                         len = PCI_CAP_SIZEOF;
1435                         hidden = true;
1436                 }
1437
1438                 for (i = 0; i < len; i++) {
1439                         if (likely(map[epos + i] == PCI_CAP_ID_INVALID))
1440                                 continue;
1441
1442                         pr_warn("%s: %s pci config conflict @0x%x, was ecap 0x%x now ecap 0x%x\n",
1443                                 __func__, dev_name(&pdev->dev),
1444                                 epos + i, map[epos + i], ecap);
1445                 }
1446
1447                 /*
1448                  * Even though ecap is 2 bytes, we're currently a long way
1449                  * from exceeding 1 byte capabilities.  If we ever make it
1450                  * up to 0xFE we'll need to up this to a two-byte, byte map.
1451                  */
1452                 BUILD_BUG_ON(PCI_EXT_CAP_ID_MAX >= PCI_CAP_ID_INVALID_VIRT);
1453
1454                 memset(map + epos, ecap, len);
1455                 ret = vfio_fill_vconfig_bytes(vdev, epos, len);
1456                 if (ret)
1457                         return ret;
1458
1459                 /*
1460                  * If we're just using this capability to anchor the list,
1461                  * hide the real ID.  Only count real ecaps.  XXX PCI spec
1462                  * indicates to use cap id = 0, version = 0, next = 0 if
1463                  * ecaps are absent, hope users check all the way to next.
1464                  */
1465                 if (hidden)
1466                         *(__le32 *)&vdev->vconfig[epos] &=
1467                                 cpu_to_le32((0xffcU << 20));
1468                 else
1469                         ecaps++;
1470
1471                 prev = (__le32 *)&vdev->vconfig[epos];
1472                 epos = PCI_EXT_CAP_NEXT(header);
1473         }
1474
1475         if (!ecaps)
1476                 *(u32 *)&vdev->vconfig[PCI_CFG_SPACE_SIZE] = 0;
1477
1478         return 0;
1479 }
1480
1481 /*
1482  * For each device we allocate a pci_config_map that indicates the
1483  * capability occupying each dword and thus the struct perm_bits we
1484  * use for read and write.  We also allocate a virtualized config
1485  * space which tracks reads and writes to bits that we emulate for
1486  * the user.  Initial values filled from device.
1487  *
1488  * Using shared stuct perm_bits between all vfio-pci devices saves
1489  * us from allocating cfg_size buffers for virt and write for every
1490  * device.  We could remove vconfig and allocate individual buffers
1491  * for each area requring emulated bits, but the array of pointers
1492  * would be comparable in size (at least for standard config space).
1493  */
1494 int vfio_config_init(struct vfio_pci_device *vdev)
1495 {
1496         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1497         u8 *map, *vconfig;
1498         int ret;
1499
1500         /*
1501          * Config space, caps and ecaps are all dword aligned, so we could
1502          * use one byte per dword to record the type.  However, there are
1503          * no requiremenst on the length of a capability, so the gap between
1504          * capabilities needs byte granularity.
1505          */
1506         map = kmalloc(pdev->cfg_size, GFP_KERNEL);
1507         if (!map)
1508                 return -ENOMEM;
1509
1510         vconfig = kmalloc(pdev->cfg_size, GFP_KERNEL);
1511         if (!vconfig) {
1512                 kfree(map);
1513                 return -ENOMEM;
1514         }
1515
1516         vdev->pci_config_map = map;
1517         vdev->vconfig = vconfig;
1518
1519         memset(map, PCI_CAP_ID_BASIC, PCI_STD_HEADER_SIZEOF);
1520         memset(map + PCI_STD_HEADER_SIZEOF, PCI_CAP_ID_INVALID,
1521                pdev->cfg_size - PCI_STD_HEADER_SIZEOF);
1522
1523         ret = vfio_fill_vconfig_bytes(vdev, 0, PCI_STD_HEADER_SIZEOF);
1524         if (ret)
1525                 goto out;
1526
1527         vdev->bardirty = true;
1528
1529         /*
1530          * XXX can we just pci_load_saved_state/pci_restore_state?
1531          * may need to rebuild vconfig after that
1532          */
1533
1534         /* For restore after reset */
1535         vdev->rbar[0] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_0]);
1536         vdev->rbar[1] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_1]);
1537         vdev->rbar[2] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_2]);
1538         vdev->rbar[3] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_3]);
1539         vdev->rbar[4] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_4]);
1540         vdev->rbar[5] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_BASE_ADDRESS_5]);
1541         vdev->rbar[6] = le32_to_cpu(*(__le32 *)&vconfig[PCI_ROM_ADDRESS]);
1542
1543         if (pdev->is_virtfn) {
1544                 *(__le16 *)&vconfig[PCI_VENDOR_ID] = cpu_to_le16(pdev->vendor);
1545                 *(__le16 *)&vconfig[PCI_DEVICE_ID] = cpu_to_le16(pdev->device);
1546         }
1547
1548         if (!IS_ENABLED(CONFIG_VFIO_PCI_INTX))
1549                 vconfig[PCI_INTERRUPT_PIN] = 0;
1550
1551         ret = vfio_cap_init(vdev);
1552         if (ret)
1553                 goto out;
1554
1555         ret = vfio_ecap_init(vdev);
1556         if (ret)
1557                 goto out;
1558
1559         return 0;
1560
1561 out:
1562         kfree(map);
1563         vdev->pci_config_map = NULL;
1564         kfree(vconfig);
1565         vdev->vconfig = NULL;
1566         return pcibios_err_to_errno(ret);
1567 }
1568
1569 void vfio_config_free(struct vfio_pci_device *vdev)
1570 {
1571         kfree(vdev->vconfig);
1572         vdev->vconfig = NULL;
1573         kfree(vdev->pci_config_map);
1574         vdev->pci_config_map = NULL;
1575         kfree(vdev->msi_perm);
1576         vdev->msi_perm = NULL;
1577 }
1578
1579 /*
1580  * Find the remaining number of bytes in a dword that match the given
1581  * position.  Stop at either the end of the capability or the dword boundary.
1582  */
1583 static size_t vfio_pci_cap_remaining_dword(struct vfio_pci_device *vdev,
1584                                            loff_t pos)
1585 {
1586         u8 cap = vdev->pci_config_map[pos];
1587         size_t i;
1588
1589         for (i = 1; (pos + i) % 4 && vdev->pci_config_map[pos + i] == cap; i++)
1590                 /* nop */;
1591
1592         return i;
1593 }
1594
1595 static ssize_t vfio_config_do_rw(struct vfio_pci_device *vdev, char __user *buf,
1596                                  size_t count, loff_t *ppos, bool iswrite)
1597 {
1598         struct pci_dev *pdev = vdev->pdev;
1599         struct perm_bits *perm;
1600         __le32 val = 0;
1601         int cap_start = 0, offset;
1602         u8 cap_id;
1603         ssize_t ret;
1604
1605         if (*ppos < 0 || *ppos >= pdev->cfg_size ||
1606             *ppos + count > pdev->cfg_size)
1607                 return -EFAULT;
1608
1609         /*
1610          * Chop accesses into aligned chunks containing no more than a
1611          * single capability.  Caller increments to the next chunk.
1612          */
1613         count = min(count, vfio_pci_cap_remaining_dword(vdev, *ppos));
1614         if (count >= 4 && !(*ppos % 4))
1615                 count = 4;
1616         else if (count >= 2 && !(*ppos % 2))
1617                 count = 2;
1618         else
1619                 count = 1;
1620
1621         ret = count;
1622
1623         cap_id = vdev->pci_config_map[*ppos];
1624
1625         if (cap_id == PCI_CAP_ID_INVALID) {
1626                 perm = &unassigned_perms;
1627                 cap_start = *ppos;
1628         } else if (cap_id == PCI_CAP_ID_INVALID_VIRT) {
1629                 perm = &virt_perms;
1630                 cap_start = *ppos;
1631         } else {
1632                 if (*ppos >= PCI_CFG_SPACE_SIZE) {
1633                         WARN_ON(cap_id > PCI_EXT_CAP_ID_MAX);
1634
1635                         perm = &ecap_perms[cap_id];
1636                         cap_start = vfio_find_cap_start(vdev, *ppos);
1637                 } else {
1638                         WARN_ON(cap_id > PCI_CAP_ID_MAX);
1639
1640                         perm = &cap_perms[cap_id];
1641
1642                         if (cap_id == PCI_CAP_ID_MSI)
1643                                 perm = vdev->msi_perm;
1644
1645                         if (cap_id > PCI_CAP_ID_BASIC)
1646                                 cap_start = vfio_find_cap_start(vdev, *ppos);
1647                 }
1648         }
1649
1650         WARN_ON(!cap_start && cap_id != PCI_CAP_ID_BASIC);
1651         WARN_ON(cap_start > *ppos);
1652
1653         offset = *ppos - cap_start;
1654
1655         if (iswrite) {
1656                 if (!perm->writefn)
1657                         return ret;
1658
1659                 if (copy_from_user(&val, buf, count))
1660                         return -EFAULT;
1661
1662                 ret = perm->writefn(vdev, *ppos, count, perm, offset, val);
1663         } else {
1664                 if (perm->readfn) {
1665                         ret = perm->readfn(vdev, *ppos, count,
1666                                            perm, offset, &val);
1667                         if (ret < 0)
1668                                 return ret;
1669                 }
1670
1671                 if (copy_to_user(buf, &val, count))
1672                         return -EFAULT;
1673         }
1674
1675         return ret;
1676 }
1677
1678 ssize_t vfio_pci_config_rw(struct vfio_pci_device *vdev, char __user *buf,
1679                            size_t count, loff_t *ppos, bool iswrite)
1680 {
1681         size_t done = 0;
1682         int ret = 0;
1683         loff_t pos = *ppos;
1684
1685         pos &= VFIO_PCI_OFFSET_MASK;
1686
1687         while (count) {
1688                 ret = vfio_config_do_rw(vdev, buf, count, &pos, iswrite);
1689                 if (ret < 0)
1690                         return ret;
1691
1692                 count -= ret;
1693                 done += ret;
1694                 buf += ret;
1695                 pos += ret;
1696         }
1697
1698         *ppos += done;
1699
1700         return done;
1701 }