kernel/drivers/xen/evtchn.c

   1 /******************************************************************************
   2  * evtchn.c
   3  *
   4  * Driver for receiving and demuxing event-channel signals.
   5  *
   6  * Copyright (c) 2004-2005, K A Fraser
   7  * Multi-process extensions Copyright (c) 2004, Steven Smith
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU General Public License version 2
  11  * as published by the Free Software Foundation; or, when distributed
  12  * separately from the Linux kernel or incorporated into other
  13  * software packages, subject to the following license:
  14  *
  15  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
  16  * of this source file (the "Software"), to deal in the Software without
  17  * restriction, including without limitation the rights to use, copy, modify,
  18  * merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software,
  19  * and to permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
  20  * the following conditions:
  21  *
  22  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  23  * all copies or substantial portions of the Software.
  24  *
  25  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  26  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  27  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
  28  * AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  29  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
  30  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
  31  * IN THE SOFTWARE.
  32  */
  33
  34 #define pr_fmt(fmt) "xen:" KBUILD_MODNAME ": " fmt
  35
  36 #include <linux/module.h>
  37 #include <linux/kernel.h>
  38 #include <linux/sched.h>
  39 #include <linux/slab.h>
  40 #include <linux/string.h>
  41 #include <linux/errno.h>
  42 #include <linux/fs.h>
  43 #include <linux/miscdevice.h>
  44 #include <linux/major.h>
  45 #include <linux/proc_fs.h>
  46 #include <linux/stat.h>
  47 #include <linux/poll.h>
  48 #include <linux/irq.h>
  49 #include <linux/init.h>
  50 #include <linux/mutex.h>
  51 #include <linux/cpu.h>
  52 #include <linux/mm.h>
  53 #include <linux/vmalloc.h>
  54
  55 #include <xen/xen.h>
  56 #include <xen/events.h>
  57 #include <xen/evtchn.h>
  58 #include <asm/xen/hypervisor.h>
  59
  60 struct per_user_data {
  61         struct mutex bind_mutex; /* serialize bind/unbind operations */
  62         struct rb_root evtchns;
  63         unsigned int nr_evtchns;
  64
  65         /* Notification ring, accessed via /dev/xen/evtchn. */
  66         unsigned int ring_size;
  67         evtchn_port_t *ring;
  68         unsigned int ring_cons, ring_prod, ring_overflow;
  69         struct mutex ring_cons_mutex; /* protect against concurrent readers */
  70         spinlock_t ring_prod_lock; /* product against concurrent interrupts */
  71
  72         /* Processes wait on this queue when ring is empty. */
  73         wait_queue_head_t evtchn_wait;
  74         struct fasync_struct *evtchn_async_queue;
  75         const char *name;
  76 };
  77
  78 struct user_evtchn {
  79         struct rb_node node;
  80         struct per_user_data *user;
  81         unsigned port;
  82         bool enabled;
  83 };
  84
  85 static evtchn_port_t *evtchn_alloc_ring(unsigned int size)
  86 {
  87         evtchn_port_t *ring;
  88         size_t s = size * sizeof(*ring);
  89
  90         ring = kmalloc(s, GFP_KERNEL);
  91         if (!ring)
  92                 ring = vmalloc(s);
  93
  94         return ring;
  95 }
  96
  97 static void evtchn_free_ring(evtchn_port_t *ring)
  98 {
  99         kvfree(ring);
 100 }
 101
 102 static unsigned int evtchn_ring_offset(struct per_user_data *u,
 103                                        unsigned int idx)
 104 {
 105         return idx & (u->ring_size - 1);
 106 }
 107
 108 static evtchn_port_t *evtchn_ring_entry(struct per_user_data *u,
 109                                         unsigned int idx)
 110 {
 111         return u->ring + evtchn_ring_offset(u, idx);
 112 }
 113
 114 static int add_evtchn(struct per_user_data *u, struct user_evtchn *evtchn)
 115 {
 116         struct rb_node **new = &(u->evtchns.rb_node), *parent = NULL;
 117
 118         u->nr_evtchns++;
 119
 120         while (*new) {
 121                 struct user_evtchn *this;
 122
 123                 this = container_of(*new, struct user_evtchn, node);
 124
 125                 parent = *new;
 126                 if (this->port < evtchn->port)
 127                         new = &((*new)->rb_left);
 128                 else if (this->port > evtchn->port)
 129                         new = &((*new)->rb_right);
 130                 else
 131                         return -EEXIST;
 132         }
 133
 134         /* Add new node and rebalance tree. */
 135         rb_link_node(&evtchn->node, parent, new);
 136         rb_insert_color(&evtchn->node, &u->evtchns);
 137
 138         return 0;
 139 }
 140
 141 static void del_evtchn(struct per_user_data *u, struct user_evtchn *evtchn)
 142 {
 143         u->nr_evtchns--;
 144         rb_erase(&evtchn->node, &u->evtchns);
 145         kfree(evtchn);
 146 }
 147
 148 static struct user_evtchn *find_evtchn(struct per_user_data *u, unsigned port)
 149 {
 150         struct rb_node *node = u->evtchns.rb_node;
 151
 152         while (node) {
 153                 struct user_evtchn *evtchn;
 154
 155                 evtchn = container_of(node, struct user_evtchn, node);
 156
 157                 if (evtchn->port < port)
 158                         node = node->rb_left;
 159                 else if (evtchn->port > port)
 160                         node = node->rb_right;
 161                 else
 162                         return evtchn;
 163         }
 164         return NULL;
 165 }
 166
 167 static irqreturn_t evtchn_interrupt(int irq, void *data)
 168 {
 169         struct user_evtchn *evtchn = data;
 170         struct per_user_data *u = evtchn->user;
 171
 172         WARN(!evtchn->enabled,
 173              "Interrupt for port %d, but apparently not enabled; per-user %p\n",
 174              evtchn->port, u);
 175
 176         disable_irq_nosync(irq);
 177         evtchn->enabled = false;
 178
 179         spin_lock(&u->ring_prod_lock);
 180
 181         if ((u->ring_prod - u->ring_cons) < u->ring_size) {
 182                 *evtchn_ring_entry(u, u->ring_prod) = evtchn->port;
 183                 wmb(); /* Ensure ring contents visible */
 184                 if (u->ring_cons == u->ring_prod++) {
 185                         wake_up_interruptible(&u->evtchn_wait);
 186                         kill_fasync(&u->evtchn_async_queue,
 187                                     SIGIO, POLL_IN);
 188                 }
 189         } else
 190                 u->ring_overflow = 1;
 191
 192         spin_unlock(&u->ring_prod_lock);
 193
 194         return IRQ_HANDLED;
 195 }
 196
 197 static ssize_t evtchn_read(struct file *file, char __user *buf,
 198                            size_t count, loff_t *ppos)
 199 {
 200         int rc;
 201         unsigned int c, p, bytes1 = 0, bytes2 = 0;
 202         struct per_user_data *u = file->private_data;
 203
 204         /* Whole number of ports. */
 205         count &= ~(sizeof(evtchn_port_t)-1);
 206
 207         if (count == 0)
 208                 return 0;
 209
 210         if (count > PAGE_SIZE)
 211                 count = PAGE_SIZE;
 212
 213         for (;;) {
 214                 mutex_lock(&u->ring_cons_mutex);
 215
 216                 rc = -EFBIG;
 217                 if (u->ring_overflow)
 218                         goto unlock_out;
 219
 220                 c = u->ring_cons;
 221                 p = u->ring_prod;
 222                 if (c != p)
 223                         break;
 224
 225                 mutex_unlock(&u->ring_cons_mutex);
 226
 227                 if (file->f_flags & O_NONBLOCK)
 228                         return -EAGAIN;
 229
 230                 rc = wait_event_interruptible(u->evtchn_wait,
 231                                               u->ring_cons != u->ring_prod);
 232                 if (rc)
 233                         return rc;
 234         }
 235
 236         /* Byte lengths of two chunks. Chunk split (if any) is at ring wrap. */
 237         if (((c ^ p) & u->ring_size) != 0) {
 238                 bytes1 = (u->ring_size - evtchn_ring_offset(u, c)) *
 239                         sizeof(evtchn_port_t);
 240                 bytes2 = evtchn_ring_offset(u, p) * sizeof(evtchn_port_t);
 241         } else {
 242                 bytes1 = (p - c) * sizeof(evtchn_port_t);
 243                 bytes2 = 0;
 244         }
 245
 246         /* Truncate chunks according to caller's maximum byte count. */
 247         if (bytes1 > count) {
 248                 bytes1 = count;
 249                 bytes2 = 0;
 250         } else if ((bytes1 + bytes2) > count) {
 251                 bytes2 = count - bytes1;
 252         }
 253
 254         rc = -EFAULT;
 255         rmb(); /* Ensure that we see the port before we copy it. */
 256         if (copy_to_user(buf, evtchn_ring_entry(u, c), bytes1) ||
 257             ((bytes2 != 0) &&
 258              copy_to_user(&buf[bytes1], &u->ring[0], bytes2)))
 259                 goto unlock_out;
 260
 261         u->ring_cons += (bytes1 + bytes2) / sizeof(evtchn_port_t);
 262         rc = bytes1 + bytes2;
 263
 264  unlock_out:
 265         mutex_unlock(&u->ring_cons_mutex);
 266         return rc;
 267 }
 268
 269 static ssize_t evtchn_write(struct file *file, const char __user *buf,
 270                             size_t count, loff_t *ppos)
 271 {
 272         int rc, i;
 273         evtchn_port_t *kbuf = (evtchn_port_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
 274         struct per_user_data *u = file->private_data;
 275
 276         if (kbuf == NULL)
 277                 return -ENOMEM;
 278
 279         /* Whole number of ports. */
 280         count &= ~(sizeof(evtchn_port_t)-1);
 281
 282         rc = 0;
 283         if (count == 0)
 284                 goto out;
 285
 286         if (count > PAGE_SIZE)
 287                 count = PAGE_SIZE;
 288
 289         rc = -EFAULT;
 290         if (copy_from_user(kbuf, buf, count) != 0)
 291                 goto out;
 292
 293         mutex_lock(&u->bind_mutex);
 294
 295         for (i = 0; i < (count/sizeof(evtchn_port_t)); i++) {
 296                 unsigned port = kbuf[i];
 297                 struct user_evtchn *evtchn;
 298
 299                 evtchn = find_evtchn(u, port);
 300                 if (evtchn && !evtchn->enabled) {
 301                         evtchn->enabled = true;
 302                         enable_irq(irq_from_evtchn(port));
 303                 }
 304         }
 305
 306         mutex_unlock(&u->bind_mutex);
 307
 308         rc = count;
 309
 310  out:
 311         free_page((unsigned long)kbuf);
 312         return rc;
 313 }
 314
 315 static int evtchn_resize_ring(struct per_user_data *u)
 316 {
 317         unsigned int new_size;
 318         evtchn_port_t *new_ring, *old_ring;
 319         unsigned int p, c;
 320
 321         /*
 322          * Ensure the ring is large enough to capture all possible
 323          * events. i.e., one free slot for each bound event.
 324          */
 325         if (u->nr_evtchns <= u->ring_size)
 326                 return 0;
 327
 328         if (u->ring_size == 0)
 329                 new_size = 64;
 330         else
 331                 new_size = 2 * u->ring_size;
 332
 333         new_ring = evtchn_alloc_ring(new_size);
 334         if (!new_ring)
 335                 return -ENOMEM;
 336
 337         old_ring = u->ring;
 338
 339         /*
 340          * Access to the ring contents is serialized by either the
 341          * prod /or/ cons lock so take both when resizing.
 342          */
 343         mutex_lock(&u->ring_cons_mutex);
 344         spin_lock_irq(&u->ring_prod_lock);
 345
 346         /*
 347          * Copy the old ring contents to the new ring.
 348          *
 349          * If the ring contents crosses the end of the current ring,
 350          * it needs to be copied in two chunks.
 351          *
 352          * +---------+    +------------------+
 353          * |34567  12| -> |       1234567    |
 354          * +-----p-c-+    +------------------+
 355          */
 356         p = evtchn_ring_offset(u, u->ring_prod);
 357         c = evtchn_ring_offset(u, u->ring_cons);
 358         if (p < c) {
 359                 memcpy(new_ring + c, u->ring + c, (u->ring_size - c) * sizeof(*u->ring));
 360                 memcpy(new_ring + u->ring_size, u->ring, p * sizeof(*u->ring));
 361         } else
 362                 memcpy(new_ring + c, u->ring + c, (p - c) * sizeof(*u->ring));
 363
 364         u->ring = new_ring;
 365         u->ring_size = new_size;
 366
 367         spin_unlock_irq(&u->ring_prod_lock);
 368         mutex_unlock(&u->ring_cons_mutex);
 369
 370         evtchn_free_ring(old_ring);
 371
 372         return 0;
 373 }
 374
 375 static int evtchn_bind_to_user(struct per_user_data *u, int port)
 376 {
 377         struct user_evtchn *evtchn;
 378         struct evtchn_close close;
 379         int rc = 0;
 380
 381         /*
 382          * Ports are never reused, so every caller should pass in a
 383          * unique port.
 384          *
 385          * (Locking not necessary because we haven't registered the
 386          * interrupt handler yet, and our caller has already
 387          * serialized bind operations.)
 388          */
 389
 390         evtchn = kzalloc(sizeof(*evtchn), GFP_KERNEL);
 391         if (!evtchn)
 392                 return -ENOMEM;
 393
 394         evtchn->user = u;
 395         evtchn->port = port;
 396         evtchn->enabled = true; /* start enabled */
 397
 398         rc = add_evtchn(u, evtchn);
 399         if (rc < 0)
 400                 goto err;
 401
 402         rc = evtchn_resize_ring(u);
 403         if (rc < 0)
 404                 goto err;
 405
 406         rc = bind_evtchn_to_irqhandler(port, evtchn_interrupt, 0,
 407                                        u->name, evtchn);
 408         if (rc < 0)
 409                 goto err;
 410
 411         rc = evtchn_make_refcounted(port);
 412         return rc;
 413
 414 err:
 415         /* bind failed, should close the port now */
 416         close.port = port;
 417         if (HYPERVISOR_event_channel_op(EVTCHNOP_close, &close) != 0)
 418                 BUG();
 419         del_evtchn(u, evtchn);
 420         return rc;
 421 }
 422
 423 static void evtchn_unbind_from_user(struct per_user_data *u,
 424                                     struct user_evtchn *evtchn)
 425 {
 426         int irq = irq_from_evtchn(evtchn->port);
 427
 428         BUG_ON(irq < 0);
 429
 430         unbind_from_irqhandler(irq, evtchn);
 431
 432         del_evtchn(u, evtchn);
 433 }
 434
 435 static long evtchn_ioctl(struct file *file,
 436                          unsigned int cmd, unsigned long arg)
 437 {
 438         int rc;
 439         struct per_user_data *u = file->private_data;
 440         void __user *uarg = (void __user *) arg;
 441
 442         /* Prevent bind from racing with unbind */
 443         mutex_lock(&u->bind_mutex);
 444
 445         switch (cmd) {
 446         case IOCTL_EVTCHN_BIND_VIRQ: {
 447                 struct ioctl_evtchn_bind_virq bind;
 448                 struct evtchn_bind_virq bind_virq;
 449
 450                 rc = -EFAULT;
 451                 if (copy_from_user(&bind, uarg, sizeof(bind)))
 452                         break;
 453
 454                 bind_virq.virq = bind.virq;
 455                 bind_virq.vcpu = 0;
 456                 rc = HYPERVISOR_event_channel_op(EVTCHNOP_bind_virq,
 457                                                  &bind_virq);
 458                 if (rc != 0)
 459                         break;
 460
 461                 rc = evtchn_bind_to_user(u, bind_virq.port);
 462                 if (rc == 0)
 463                         rc = bind_virq.port;
 464                 break;
 465         }
 466
 467         case IOCTL_EVTCHN_BIND_INTERDOMAIN: {
 468                 struct ioctl_evtchn_bind_interdomain bind;
 469                 struct evtchn_bind_interdomain bind_interdomain;
 470
 471                 rc = -EFAULT;
 472                 if (copy_from_user(&bind, uarg, sizeof(bind)))
 473                         break;
 474
 475                 bind_interdomain.remote_dom  = bind.remote_domain;
 476                 bind_interdomain.remote_port = bind.remote_port;
 477                 rc = HYPERVISOR_event_channel_op(EVTCHNOP_bind_interdomain,
 478                                                  &bind_interdomain);
 479                 if (rc != 0)
 480                         break;
 481
 482                 rc = evtchn_bind_to_user(u, bind_interdomain.local_port);
 483                 if (rc == 0)
 484                         rc = bind_interdomain.local_port;
 485                 break;
 486         }
 487
 488         case IOCTL_EVTCHN_BIND_UNBOUND_PORT: {
 489                 struct ioctl_evtchn_bind_unbound_port bind;
 490                 struct evtchn_alloc_unbound alloc_unbound;
 491
 492                 rc = -EFAULT;
 493                 if (copy_from_user(&bind, uarg, sizeof(bind)))
 494                         break;
 495
 496                 alloc_unbound.dom        = DOMID_SELF;
 497                 alloc_unbound.remote_dom = bind.remote_domain;
 498                 rc = HYPERVISOR_event_channel_op(EVTCHNOP_alloc_unbound,
 499                                                  &alloc_unbound);
 500                 if (rc != 0)
 501                         break;
 502
 503                 rc = evtchn_bind_to_user(u, alloc_unbound.port);
 504                 if (rc == 0)
 505                         rc = alloc_unbound.port;
 506                 break;
 507         }
 508
 509         case IOCTL_EVTCHN_UNBIND: {
 510                 struct ioctl_evtchn_unbind unbind;
 511                 struct user_evtchn *evtchn;
 512
 513                 rc = -EFAULT;
 514                 if (copy_from_user(&unbind, uarg, sizeof(unbind)))
 515                         break;
 516
 517                 rc = -EINVAL;
 518                 if (unbind.port >= xen_evtchn_nr_channels())
 519                         break;
 520
 521                 rc = -ENOTCONN;
 522                 evtchn = find_evtchn(u, unbind.port);
 523                 if (!evtchn)
 524                         break;
 525
 526                 disable_irq(irq_from_evtchn(unbind.port));
 527                 evtchn_unbind_from_user(u, evtchn);
 528                 rc = 0;
 529                 break;
 530         }
 531
 532         case IOCTL_EVTCHN_NOTIFY: {
 533                 struct ioctl_evtchn_notify notify;
 534                 struct user_evtchn *evtchn;
 535
 536                 rc = -EFAULT;
 537                 if (copy_from_user(&notify, uarg, sizeof(notify)))
 538                         break;
 539
 540                 rc = -ENOTCONN;
 541                 evtchn = find_evtchn(u, notify.port);
 542                 if (evtchn) {
 543                         notify_remote_via_evtchn(notify.port);
 544                         rc = 0;
 545                 }
 546                 break;
 547         }
 548
 549         case IOCTL_EVTCHN_RESET: {
 550                 /* Initialise the ring to empty. Clear errors. */
 551                 mutex_lock(&u->ring_cons_mutex);
 552                 spin_lock_irq(&u->ring_prod_lock);
 553                 u->ring_cons = u->ring_prod = u->ring_overflow = 0;
 554                 spin_unlock_irq(&u->ring_prod_lock);
 555                 mutex_unlock(&u->ring_cons_mutex);
 556                 rc = 0;
 557                 break;
 558         }
 559
 560         default:
 561                 rc = -ENOSYS;
 562                 break;
 563         }
 564         mutex_unlock(&u->bind_mutex);
 565
 566         return rc;
 567 }
 568
 569 static unsigned int evtchn_poll(struct file *file, poll_table *wait)
 570 {
 571         unsigned int mask = POLLOUT | POLLWRNORM;
 572         struct per_user_data *u = file->private_data;
 573
 574         poll_wait(file, &u->evtchn_wait, wait);
 575         if (u->ring_cons != u->ring_prod)
 576                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
 577         if (u->ring_overflow)
 578                 mask = POLLERR;
 579         return mask;
 580 }
 581
 582 static int evtchn_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
 583 {
 584         struct per_user_data *u = filp->private_data;
 585         return fasync_helper(fd, filp, on, &u->evtchn_async_queue);
 586 }
 587
 588 static int evtchn_open(struct inode *inode, struct file *filp)
 589 {
 590         struct per_user_data *u;
 591
 592         u = kzalloc(sizeof(*u), GFP_KERNEL);
 593         if (u == NULL)
 594                 return -ENOMEM;
 595
 596         u->name = kasprintf(GFP_KERNEL, "evtchn:%s", current->comm);
 597         if (u->name == NULL) {
 598                 kfree(u);
 599                 return -ENOMEM;
 600         }
 601
 602         init_waitqueue_head(&u->evtchn_wait);
 603
 604         mutex_init(&u->bind_mutex);
 605         mutex_init(&u->ring_cons_mutex);
 606         spin_lock_init(&u->ring_prod_lock);
 607
 608         filp->private_data = u;
 609
 610         return nonseekable_open(inode, filp);
 611 }
 612
 613 static int evtchn_release(struct inode *inode, struct file *filp)
 614 {
 615         struct per_user_data *u = filp->private_data;
 616         struct rb_node *node;
 617
 618         while ((node = u->evtchns.rb_node)) {
 619                 struct user_evtchn *evtchn;
 620
 621                 evtchn = rb_entry(node, struct user_evtchn, node);
 622                 disable_irq(irq_from_evtchn(evtchn->port));
 623                 evtchn_unbind_from_user(u, evtchn);
 624         }
 625
 626         evtchn_free_ring(u->ring);
 627         kfree(u->name);
 628         kfree(u);
 629
 630         return 0;
 631 }
 632
 633 static const struct file_operations evtchn_fops = {
 634         .owner   = THIS_MODULE,
 635         .read    = evtchn_read,
 636         .write   = evtchn_write,
 637         .unlocked_ioctl = evtchn_ioctl,
 638         .poll    = evtchn_poll,
 639         .fasync  = evtchn_fasync,
 640         .open    = evtchn_open,
 641         .release = evtchn_release,
 642         .llseek  = no_llseek,
 643 };
 644
 645 static struct miscdevice evtchn_miscdev = {
 646         .minor        = MISC_DYNAMIC_MINOR,
 647         .name         = "xen/evtchn",
 648         .fops         = &evtchn_fops,
 649 };
 650 static int __init evtchn_init(void)
 651 {
 652         int err;
 653
 654         if (!xen_domain())
 655                 return -ENODEV;
 656
 657         /* Create '/dev/xen/evtchn'. */
 658         err = misc_register(&evtchn_miscdev);
 659         if (err != 0) {
 660                 pr_err("Could not register /dev/xen/evtchn\n");
 661                 return err;
 662         }
 663
 664         pr_info("Event-channel device installed\n");
 665
 666         return 0;
 667 }
 668
 669 static void __exit evtchn_cleanup(void)
 670 {
 671         misc_deregister(&evtchn_miscdev);
 672 }
 673
 674 module_init(evtchn_init);
 675 module_exit(evtchn_cleanup);
 676
 677 MODULE_LICENSE("GPL");