]> git.proxmox.com Git - mirror_qemu.git/blobdiff - hw/i386/intel_iommu.c
Merge remote-tracking branch 'remotes/ehabkost/tags/machine-next-pull-request' into...
[mirror_qemu.git] / hw / i386 / intel_iommu.c
index 327a46cd19175ab13c0fc0abe776c45da2acbce8..d97bcbc2f7d1ae89349e9479dc1d3980047b044a 100644 (file)
 #include "kvm_i386.h"
 #include "trace.h"
 
-/*#define DEBUG_INTEL_IOMMU*/
-#ifdef DEBUG_INTEL_IOMMU
-enum {
-    DEBUG_GENERAL, DEBUG_CSR, DEBUG_INV, DEBUG_MMU, DEBUG_FLOG,
-    DEBUG_CACHE, DEBUG_IR,
-};
-#define VTD_DBGBIT(x)   (1 << DEBUG_##x)
-static int vtd_dbgflags = VTD_DBGBIT(GENERAL) | VTD_DBGBIT(CSR);
-
-#define VTD_DPRINTF(what, fmt, ...) do { \
-    if (vtd_dbgflags & VTD_DBGBIT(what)) { \
-        fprintf(stderr, "(vtd)%s: " fmt "\n", __func__, \
-                ## __VA_ARGS__); } \
-    } while (0)
-#else
-#define VTD_DPRINTF(what, fmt, ...) do {} while (0)
-#endif
+static void vtd_address_space_refresh_all(IntelIOMMUState *s);
+static void vtd_address_space_unmap(VTDAddressSpace *as, IOMMUNotifier *n);
 
 static void vtd_define_quad(IntelIOMMUState *s, hwaddr addr, uint64_t val,
                             uint64_t wmask, uint64_t w1cmask)
@@ -146,6 +131,22 @@ static uint64_t vtd_set_clear_mask_quad(IntelIOMMUState *s, hwaddr addr,
     return new_val;
 }
 
+static inline void vtd_iommu_lock(IntelIOMMUState *s)
+{
+    qemu_mutex_lock(&s->iommu_lock);
+}
+
+static inline void vtd_iommu_unlock(IntelIOMMUState *s)
+{
+    qemu_mutex_unlock(&s->iommu_lock);
+}
+
+/* Whether the address space needs to notify new mappings */
+static inline gboolean vtd_as_has_map_notifier(VTDAddressSpace *as)
+{
+    return as->notifier_flags & IOMMU_NOTIFIER_MAP;
+}
+
 /* GHashTable functions */
 static gboolean vtd_uint64_equal(gconstpointer v1, gconstpointer v2)
 {
@@ -190,20 +191,21 @@ static gboolean vtd_hash_remove_by_page(gpointer key, gpointer value,
 }
 
 /* Reset all the gen of VTDAddressSpace to zero and set the gen of
- * IntelIOMMUState to 1.
+ * IntelIOMMUState to 1.  Must be called with IOMMU lock held.
  */
-static void vtd_reset_context_cache(IntelIOMMUState *s)
+static void vtd_reset_context_cache_locked(IntelIOMMUState *s)
 {
     VTDAddressSpace *vtd_as;
     VTDBus *vtd_bus;
     GHashTableIter bus_it;
     uint32_t devfn_it;
 
+    trace_vtd_context_cache_reset();
+
     g_hash_table_iter_init(&bus_it, s->vtd_as_by_busptr);
 
-    VTD_DPRINTF(CACHE, "global context_cache_gen=1");
     while (g_hash_table_iter_next (&bus_it, NULL, (void**)&vtd_bus)) {
-        for (devfn_it = 0; devfn_it < X86_IOMMU_PCI_DEVFN_MAX; ++devfn_it) {
+        for (devfn_it = 0; devfn_it < PCI_DEVFN_MAX; ++devfn_it) {
             vtd_as = vtd_bus->dev_as[devfn_it];
             if (!vtd_as) {
                 continue;
@@ -214,12 +216,28 @@ static void vtd_reset_context_cache(IntelIOMMUState *s)
     s->context_cache_gen = 1;
 }
 
-static void vtd_reset_iotlb(IntelIOMMUState *s)
+/* Must be called with IOMMU lock held. */
+static void vtd_reset_iotlb_locked(IntelIOMMUState *s)
 {
     assert(s->iotlb);
     g_hash_table_remove_all(s->iotlb);
 }
 
+static void vtd_reset_iotlb(IntelIOMMUState *s)
+{
+    vtd_iommu_lock(s);
+    vtd_reset_iotlb_locked(s);
+    vtd_iommu_unlock(s);
+}
+
+static void vtd_reset_caches(IntelIOMMUState *s)
+{
+    vtd_iommu_lock(s);
+    vtd_reset_iotlb_locked(s);
+    vtd_reset_context_cache_locked(s);
+    vtd_iommu_unlock(s);
+}
+
 static uint64_t vtd_get_iotlb_key(uint64_t gfn, uint16_t source_id,
                                   uint32_t level)
 {
@@ -232,6 +250,7 @@ static uint64_t vtd_get_iotlb_gfn(hwaddr addr, uint32_t level)
     return (addr & vtd_slpt_level_page_mask(level)) >> VTD_PAGE_SHIFT_4K;
 }
 
+/* Must be called with IOMMU lock held */
 static VTDIOTLBEntry *vtd_lookup_iotlb(IntelIOMMUState *s, uint16_t source_id,
                                        hwaddr addr)
 {
@@ -252,10 +271,10 @@ out:
     return entry;
 }
 
+/* Must be with IOMMU lock held */
 static void vtd_update_iotlb(IntelIOMMUState *s, uint16_t source_id,
                              uint16_t domain_id, hwaddr addr, uint64_t slpte,
-                             bool read_flags, bool write_flags,
-                             uint32_t level)
+                             uint8_t access_flags, uint32_t level)
 {
     VTDIOTLBEntry *entry = g_malloc(sizeof(*entry));
     uint64_t *key = g_malloc(sizeof(*key));
@@ -264,14 +283,13 @@ static void vtd_update_iotlb(IntelIOMMUState *s, uint16_t source_id,
     trace_vtd_iotlb_page_update(source_id, addr, slpte, domain_id);
     if (g_hash_table_size(s->iotlb) >= VTD_IOTLB_MAX_SIZE) {
         trace_vtd_iotlb_reset("iotlb exceeds size limit");
-        vtd_reset_iotlb(s);
+        vtd_reset_iotlb_locked(s);
     }
 
     entry->gfn = gfn;
     entry->domain_id = domain_id;
     entry->slpte = slpte;
-    entry->read_flags = read_flags;
-    entry->write_flags = write_flags;
+    entry->access_flags = access_flags;
     entry->mask = vtd_slpt_level_page_mask(level);
     *key = vtd_get_iotlb_key(gfn, source_id, level);
     g_hash_table_replace(s->iotlb, key, entry);
@@ -291,8 +309,8 @@ static void vtd_generate_interrupt(IntelIOMMUState *s, hwaddr mesg_addr_reg,
     msi.address = vtd_get_long_raw(s, mesg_addr_reg);
     msi.data = vtd_get_long_raw(s, mesg_data_reg);
 
-    VTD_DPRINTF(FLOG, "msi: addr 0x%"PRIx64 " data 0x%"PRIx32,
-                msi.address, msi.data);
+    trace_vtd_irq_generate(msi.address, msi.data);
+
     apic_get_class()->send_msi(&msi);
 }
 
@@ -304,14 +322,14 @@ static void vtd_generate_fault_event(IntelIOMMUState *s, uint32_t pre_fsts)
 {
     if (pre_fsts & VTD_FSTS_PPF || pre_fsts & VTD_FSTS_PFO ||
         pre_fsts & VTD_FSTS_IQE) {
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "there are previous interrupt conditions "
-                    "to be serviced by software, fault event is not generated "
-                    "(FSTS_REG 0x%"PRIx32 ")", pre_fsts);
+        error_report_once("There are previous interrupt conditions "
+                          "to be serviced by software, fault event "
+                          "is not generated");
         return;
     }
     vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_FECTL_REG, 0, VTD_FECTL_IP);
     if (vtd_get_long_raw(s, DMAR_FECTL_REG) & VTD_FECTL_IM) {
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "Interrupt Mask set, fault event is not generated");
+        error_report_once("Interrupt Mask set, irq is not generated");
     } else {
         vtd_generate_interrupt(s, DMAR_FEADDR_REG, DMAR_FEDATA_REG);
         vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_FECTL_REG, VTD_FECTL_IP, 0);
@@ -348,7 +366,7 @@ static void vtd_update_fsts_ppf(IntelIOMMUState *s)
         }
     }
     vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_FSTS_REG, VTD_FSTS_PPF, ppf_mask);
-    VTD_DPRINTF(FLOG, "set PPF of FSTS_REG to %d", ppf_mask ? 1 : 0);
+    trace_vtd_fsts_ppf(!!ppf_mask);
 }
 
 static void vtd_set_frcd_and_update_ppf(IntelIOMMUState *s, uint16_t index)
@@ -380,8 +398,8 @@ static void vtd_record_frcd(IntelIOMMUState *s, uint16_t index,
     }
     vtd_set_quad_raw(s, frcd_reg_addr, lo);
     vtd_set_quad_raw(s, frcd_reg_addr + 8, hi);
-    VTD_DPRINTF(FLOG, "record to FRCD_REG #%"PRIu16 ": hi 0x%"PRIx64
-                ", lo 0x%"PRIx64, index, hi, lo);
+
+    trace_vtd_frr_new(index, hi, lo);
 }
 
 /* Try to collapse multiple pending faults from the same requester */
@@ -393,7 +411,6 @@ static bool vtd_try_collapse_fault(IntelIOMMUState *s, uint16_t source_id)
 
     for (i = 0; i < DMAR_FRCD_REG_NR; i++) {
         frcd_reg = vtd_get_quad_raw(s, addr);
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "frcd_reg #%d 0x%"PRIx64, i, frcd_reg);
         if ((frcd_reg & VTD_FRCD_F) &&
             ((frcd_reg & VTD_FRCD_SID_MASK) == source_id)) {
             return true;
@@ -416,21 +433,24 @@ static void vtd_report_dmar_fault(IntelIOMMUState *s, uint16_t source_id,
         /* This is not a normal fault reason case. Drop it. */
         return;
     }
-    VTD_DPRINTF(FLOG, "sid 0x%"PRIx16 ", fault %d, addr 0x%"PRIx64
-                ", is_write %d", source_id, fault, addr, is_write);
+
+    trace_vtd_dmar_fault(source_id, fault, addr, is_write);
+
     if (fsts_reg & VTD_FSTS_PFO) {
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "new fault is not recorded due to "
-                    "Primary Fault Overflow");
+        error_report_once("New fault is not recorded due to "
+                          "Primary Fault Overflow");
         return;
     }
+
     if (vtd_try_collapse_fault(s, source_id)) {
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "new fault is not recorded due to "
-                    "compression of faults");
+        error_report_once("New fault is not recorded due to "
+                          "compression of faults");
         return;
     }
+
     if (vtd_is_frcd_set(s, s->next_frcd_reg)) {
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "Primary Fault Overflow and "
-                    "new fault is not recorded, set PFO field");
+        error_report_once("Next Fault Recording Reg is used, "
+                          "new fault is not recorded, set PFO field");
         vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_FSTS_REG, 0, VTD_FSTS_PFO);
         return;
     }
@@ -438,8 +458,8 @@ static void vtd_report_dmar_fault(IntelIOMMUState *s, uint16_t source_id,
     vtd_record_frcd(s, s->next_frcd_reg, source_id, addr, fault, is_write);
 
     if (fsts_reg & VTD_FSTS_PPF) {
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "there are pending faults already, "
-                    "fault event is not generated");
+        error_report_once("There are pending faults already, "
+                          "fault event is not generated");
         vtd_set_frcd_and_update_ppf(s, s->next_frcd_reg);
         s->next_frcd_reg++;
         if (s->next_frcd_reg == DMAR_FRCD_REG_NR) {
@@ -512,7 +532,7 @@ static int vtd_get_root_entry(IntelIOMMUState *s, uint8_t index,
     return 0;
 }
 
-static inline bool vtd_context_entry_present(VTDContextEntry *context)
+static inline bool vtd_ce_present(VTDContextEntry *context)
 {
     return context->lo & VTD_CONTEXT_ENTRY_P;
 }
@@ -533,14 +553,14 @@ static int vtd_get_context_entry_from_root(VTDRootEntry *root, uint8_t index,
     return 0;
 }
 
-static inline dma_addr_t vtd_get_slpt_base_from_context(VTDContextEntry *ce)
+static inline dma_addr_t vtd_ce_get_slpt_base(VTDContextEntry *ce)
 {
     return ce->lo & VTD_CONTEXT_ENTRY_SLPTPTR;
 }
 
-static inline uint64_t vtd_get_slpte_addr(uint64_t slpte)
+static inline uint64_t vtd_get_slpte_addr(uint64_t slpte, uint8_t aw)
 {
-    return slpte & VTD_SL_PT_BASE_ADDR_MASK;
+    return slpte & VTD_SL_PT_BASE_ADDR_MASK(aw);
 }
 
 /* Whether the pte indicates the address of the page frame */
@@ -585,45 +605,69 @@ static inline bool vtd_is_level_supported(IntelIOMMUState *s, uint32_t level)
 /* Get the page-table level that hardware should use for the second-level
  * page-table walk from the Address Width field of context-entry.
  */
-static inline uint32_t vtd_get_level_from_context_entry(VTDContextEntry *ce)
+static inline uint32_t vtd_ce_get_level(VTDContextEntry *ce)
 {
     return 2 + (ce->hi & VTD_CONTEXT_ENTRY_AW);
 }
 
-static inline uint32_t vtd_get_agaw_from_context_entry(VTDContextEntry *ce)
+static inline uint32_t vtd_ce_get_agaw(VTDContextEntry *ce)
 {
     return 30 + (ce->hi & VTD_CONTEXT_ENTRY_AW) * 9;
 }
 
-static inline uint64_t vtd_iova_limit(VTDContextEntry *ce)
+static inline uint32_t vtd_ce_get_type(VTDContextEntry *ce)
 {
-    uint32_t ce_agaw = vtd_get_agaw_from_context_entry(ce);
-    return 1ULL << MIN(ce_agaw, VTD_MGAW);
+    return ce->lo & VTD_CONTEXT_ENTRY_TT;
+}
+
+/* Return true if check passed, otherwise false */
+static inline bool vtd_ce_type_check(X86IOMMUState *x86_iommu,
+                                     VTDContextEntry *ce)
+{
+    switch (vtd_ce_get_type(ce)) {
+    case VTD_CONTEXT_TT_MULTI_LEVEL:
+        /* Always supported */
+        break;
+    case VTD_CONTEXT_TT_DEV_IOTLB:
+        if (!x86_iommu->dt_supported) {
+            return false;
+        }
+        break;
+    case VTD_CONTEXT_TT_PASS_THROUGH:
+        if (!x86_iommu->pt_supported) {
+            return false;
+        }
+        break;
+    default:
+        /* Unknwon type */
+        return false;
+    }
+    return true;
+}
+
+static inline uint64_t vtd_iova_limit(VTDContextEntry *ce, uint8_t aw)
+{
+    uint32_t ce_agaw = vtd_ce_get_agaw(ce);
+    return 1ULL << MIN(ce_agaw, aw);
 }
 
 /* Return true if IOVA passes range check, otherwise false. */
-static inline bool vtd_iova_range_check(uint64_t iova, VTDContextEntry *ce)
+static inline bool vtd_iova_range_check(uint64_t iova, VTDContextEntry *ce,
+                                        uint8_t aw)
 {
     /*
      * Check if @iova is above 2^X-1, where X is the minimum of MGAW
      * in CAP_REG and AW in context-entry.
      */
-    return !(iova & ~(vtd_iova_limit(ce) - 1));
-}
-
-static const uint64_t vtd_paging_entry_rsvd_field[] = {
-    [0] = ~0ULL,
-    /* For not large page */
-    [1] = 0x800ULL | ~(VTD_HAW_MASK | VTD_SL_IGN_COM),
-    [2] = 0x800ULL | ~(VTD_HAW_MASK | VTD_SL_IGN_COM),
-    [3] = 0x800ULL | ~(VTD_HAW_MASK | VTD_SL_IGN_COM),
-    [4] = 0x880ULL | ~(VTD_HAW_MASK | VTD_SL_IGN_COM),
-    /* For large page */
-    [5] = 0x800ULL | ~(VTD_HAW_MASK | VTD_SL_IGN_COM),
-    [6] = 0x1ff800ULL | ~(VTD_HAW_MASK | VTD_SL_IGN_COM),
-    [7] = 0x3ffff800ULL | ~(VTD_HAW_MASK | VTD_SL_IGN_COM),
-    [8] = 0x880ULL | ~(VTD_HAW_MASK | VTD_SL_IGN_COM),
-};
+    return !(iova & ~(vtd_iova_limit(ce, aw) - 1));
+}
+
+/*
+ * Rsvd field masks for spte:
+ *     Index [1] to [4] 4k pages
+ *     Index [5] to [8] large pages
+ */
+static uint64_t vtd_paging_entry_rsvd_field[9];
 
 static bool vtd_slpte_nonzero_rsvd(uint64_t slpte, uint32_t level)
 {
@@ -635,21 +679,45 @@ static bool vtd_slpte_nonzero_rsvd(uint64_t slpte, uint32_t level)
     }
 }
 
+/* Find the VTD address space associated with a given bus number */
+static VTDBus *vtd_find_as_from_bus_num(IntelIOMMUState *s, uint8_t bus_num)
+{
+    VTDBus *vtd_bus = s->vtd_as_by_bus_num[bus_num];
+    if (!vtd_bus) {
+        /*
+         * Iterate over the registered buses to find the one which
+         * currently hold this bus number, and update the bus_num
+         * lookup table:
+         */
+        GHashTableIter iter;
+
+        g_hash_table_iter_init(&iter, s->vtd_as_by_busptr);
+        while (g_hash_table_iter_next(&iter, NULL, (void **)&vtd_bus)) {
+            if (pci_bus_num(vtd_bus->bus) == bus_num) {
+                s->vtd_as_by_bus_num[bus_num] = vtd_bus;
+                return vtd_bus;
+            }
+        }
+    }
+    return vtd_bus;
+}
+
 /* Given the @iova, get relevant @slptep. @slpte_level will be the last level
  * of the translation, can be used for deciding the size of large page.
  */
 static int vtd_iova_to_slpte(VTDContextEntry *ce, uint64_t iova, bool is_write,
                              uint64_t *slptep, uint32_t *slpte_level,
-                             bool *reads, bool *writes)
+                             bool *reads, bool *writes, uint8_t aw_bits)
 {
-    dma_addr_t addr = vtd_get_slpt_base_from_context(ce);
-    uint32_t level = vtd_get_level_from_context_entry(ce);
+    dma_addr_t addr = vtd_ce_get_slpt_base(ce);
+    uint32_t level = vtd_ce_get_level(ce);
     uint32_t offset;
     uint64_t slpte;
     uint64_t access_right_check;
 
-    if (!vtd_iova_range_check(iova, ce)) {
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: iova 0x%"PRIx64 " exceeds limits", iova);
+    if (!vtd_iova_range_check(iova, ce, aw_bits)) {
+        error_report_once("%s: detected IOVA overflow (iova=0x%" PRIx64 ")",
+                          __func__, iova);
         return -VTD_FR_ADDR_BEYOND_MGAW;
     }
 
@@ -661,10 +729,9 @@ static int vtd_iova_to_slpte(VTDContextEntry *ce, uint64_t iova, bool is_write,
         slpte = vtd_get_slpte(addr, offset);
 
         if (slpte == (uint64_t)-1) {
-            VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: fail to access second-level paging "
-                        "entry at level %"PRIu32 " for iova 0x%"PRIx64,
-                        level, iova);
-            if (level == vtd_get_level_from_context_entry(ce)) {
+            error_report_once("%s: detected read error on DMAR slpte "
+                              "(iova=0x%" PRIx64 ")", __func__, iova);
+            if (level == vtd_ce_get_level(ce)) {
                 /* Invalid programming of context-entry */
                 return -VTD_FR_CONTEXT_ENTRY_INV;
             } else {
@@ -674,15 +741,17 @@ static int vtd_iova_to_slpte(VTDContextEntry *ce, uint64_t iova, bool is_write,
         *reads = (*reads) && (slpte & VTD_SL_R);
         *writes = (*writes) && (slpte & VTD_SL_W);
         if (!(slpte & access_right_check)) {
-            VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: lack of %s permission for "
-                        "iova 0x%"PRIx64 " slpte 0x%"PRIx64,
-                        (is_write ? "write" : "read"), iova, slpte);
+            error_report_once("%s: detected slpte permission error "
+                              "(iova=0x%" PRIx64 ", level=0x%" PRIx32 ", "
+                              "slpte=0x%" PRIx64 ", write=%d)", __func__,
+                              iova, level, slpte, is_write);
             return is_write ? -VTD_FR_WRITE : -VTD_FR_READ;
         }
         if (vtd_slpte_nonzero_rsvd(slpte, level)) {
-            VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: non-zero reserved field in second "
-                        "level paging entry level %"PRIu32 " slpte 0x%"PRIx64,
-                        level, slpte);
+            error_report_once("%s: detected splte reserve non-zero "
+                              "iova=0x%" PRIx64 ", level=0x%" PRIx32
+                              "slpte=0x%" PRIx64 ")", __func__, iova,
+                              level, slpte);
             return -VTD_FR_PAGING_ENTRY_RSVD;
         }
 
@@ -691,29 +760,124 @@ static int vtd_iova_to_slpte(VTDContextEntry *ce, uint64_t iova, bool is_write,
             *slpte_level = level;
             return 0;
         }
-        addr = vtd_get_slpte_addr(slpte);
+        addr = vtd_get_slpte_addr(slpte, aw_bits);
         level--;
     }
 }
 
 typedef int (*vtd_page_walk_hook)(IOMMUTLBEntry *entry, void *private);
 
+/**
+ * Constant information used during page walking
+ *
+ * @hook_fn: hook func to be called when detected page
+ * @private: private data to be passed into hook func
+ * @notify_unmap: whether we should notify invalid entries
+ * @as: VT-d address space of the device
+ * @aw: maximum address width
+ * @domain: domain ID of the page walk
+ */
+typedef struct {
+    VTDAddressSpace *as;
+    vtd_page_walk_hook hook_fn;
+    void *private;
+    bool notify_unmap;
+    uint8_t aw;
+    uint16_t domain_id;
+} vtd_page_walk_info;
+
+static int vtd_page_walk_one(IOMMUTLBEntry *entry, vtd_page_walk_info *info)
+{
+    VTDAddressSpace *as = info->as;
+    vtd_page_walk_hook hook_fn = info->hook_fn;
+    void *private = info->private;
+    DMAMap target = {
+        .iova = entry->iova,
+        .size = entry->addr_mask,
+        .translated_addr = entry->translated_addr,
+        .perm = entry->perm,
+    };
+    DMAMap *mapped = iova_tree_find(as->iova_tree, &target);
+
+    if (entry->perm == IOMMU_NONE && !info->notify_unmap) {
+        trace_vtd_page_walk_one_skip_unmap(entry->iova, entry->addr_mask);
+        return 0;
+    }
+
+    assert(hook_fn);
+
+    /* Update local IOVA mapped ranges */
+    if (entry->perm) {
+        if (mapped) {
+            /* If it's exactly the same translation, skip */
+            if (!memcmp(mapped, &target, sizeof(target))) {
+                trace_vtd_page_walk_one_skip_map(entry->iova, entry->addr_mask,
+                                                 entry->translated_addr);
+                return 0;
+            } else {
+                /*
+                 * Translation changed.  Normally this should not
+                 * happen, but it can happen when with buggy guest
+                 * OSes.  Note that there will be a small window that
+                 * we don't have map at all.  But that's the best
+                 * effort we can do.  The ideal way to emulate this is
+                 * atomically modify the PTE to follow what has
+                 * changed, but we can't.  One example is that vfio
+                 * driver only has VFIO_IOMMU_[UN]MAP_DMA but no
+                 * interface to modify a mapping (meanwhile it seems
+                 * meaningless to even provide one).  Anyway, let's
+                 * mark this as a TODO in case one day we'll have
+                 * a better solution.
+                 */
+                IOMMUAccessFlags cache_perm = entry->perm;
+                int ret;
+
+                /* Emulate an UNMAP */
+                entry->perm = IOMMU_NONE;
+                trace_vtd_page_walk_one(info->domain_id,
+                                        entry->iova,
+                                        entry->translated_addr,
+                                        entry->addr_mask,
+                                        entry->perm);
+                ret = hook_fn(entry, private);
+                if (ret) {
+                    return ret;
+                }
+                /* Drop any existing mapping */
+                iova_tree_remove(as->iova_tree, &target);
+                /* Recover the correct permission */
+                entry->perm = cache_perm;
+            }
+        }
+        iova_tree_insert(as->iova_tree, &target);
+    } else {
+        if (!mapped) {
+            /* Skip since we didn't map this range at all */
+            trace_vtd_page_walk_one_skip_unmap(entry->iova, entry->addr_mask);
+            return 0;
+        }
+        iova_tree_remove(as->iova_tree, &target);
+    }
+
+    trace_vtd_page_walk_one(info->domain_id, entry->iova,
+                            entry->translated_addr, entry->addr_mask,
+                            entry->perm);
+    return hook_fn(entry, private);
+}
+
 /**
  * vtd_page_walk_level - walk over specific level for IOVA range
  *
  * @addr: base GPA addr to start the walk
  * @start: IOVA range start address
  * @end: IOVA range end address (start <= addr < end)
- * @hook_fn: hook func to be called when detected page
- * @private: private data to be passed into hook func
  * @read: whether parent level has read permission
  * @write: whether parent level has write permission
- * @notify_unmap: whether we should notify invalid entries
+ * @info: constant information for the page walk
  */
 static int vtd_page_walk_level(dma_addr_t addr, uint64_t start,
-                               uint64_t end, vtd_page_walk_hook hook_fn,
-                               void *private, uint32_t level,
-                               bool read, bool write, bool notify_unmap)
+                               uint64_t end, uint32_t level, bool read,
+                               bool write, vtd_page_walk_info *info)
 {
     bool read_cur, write_cur, entry_valid;
     uint32_t offset;
@@ -756,37 +920,34 @@ static int vtd_page_walk_level(dma_addr_t addr, uint64_t start,
          */
         entry_valid = read_cur | write_cur;
 
-        if (vtd_is_last_slpte(slpte, level)) {
+        if (!vtd_is_last_slpte(slpte, level) && entry_valid) {
+            /*
+             * This is a valid PDE (or even bigger than PDE).  We need
+             * to walk one further level.
+             */
+            ret = vtd_page_walk_level(vtd_get_slpte_addr(slpte, info->aw),
+                                      iova, MIN(iova_next, end), level - 1,
+                                      read_cur, write_cur, info);
+        } else {
+            /*
+             * This means we are either:
+             *
+             * (1) the real page entry (either 4K page, or huge page)
+             * (2) the whole range is invalid
+             *
+             * In either case, we send an IOTLB notification down.
+             */
             entry.target_as = &address_space_memory;
             entry.iova = iova & subpage_mask;
-            /* NOTE: this is only meaningful if entry_valid == true */
-            entry.translated_addr = vtd_get_slpte_addr(slpte);
-            entry.addr_mask = ~subpage_mask;
             entry.perm = IOMMU_ACCESS_FLAG(read_cur, write_cur);
-            if (!entry_valid && !notify_unmap) {
-                trace_vtd_page_walk_skip_perm(iova, iova_next);
-                goto next;
-            }
-            trace_vtd_page_walk_one(level, entry.iova, entry.translated_addr,
-                                    entry.addr_mask, entry.perm);
-            if (hook_fn) {
-                ret = hook_fn(&entry, private);
-                if (ret < 0) {
-                    return ret;
-                }
-            }
-        } else {
-            if (!entry_valid) {
-                trace_vtd_page_walk_skip_perm(iova, iova_next);
-                goto next;
-            }
-            ret = vtd_page_walk_level(vtd_get_slpte_addr(slpte), iova,
-                                      MIN(iova_next, end), hook_fn, private,
-                                      level - 1, read_cur, write_cur,
-                                      notify_unmap);
-            if (ret < 0) {
-                return ret;
-            }
+            entry.addr_mask = ~subpage_mask;
+            /* NOTE: this is only meaningful if entry_valid == true */
+            entry.translated_addr = vtd_get_slpte_addr(slpte, info->aw);
+            ret = vtd_page_walk_one(&entry, info);
+        }
+
+        if (ret < 0) {
+            return ret;
         }
 
 next:
@@ -802,27 +963,24 @@ next:
  * @ce: context entry to walk upon
  * @start: IOVA address to start the walk
  * @end: IOVA range end address (start <= addr < end)
- * @hook_fn: the hook that to be called for each detected area
- * @private: private data for the hook function
+ * @info: page walking information struct
  */
 static int vtd_page_walk(VTDContextEntry *ce, uint64_t start, uint64_t end,
-                         vtd_page_walk_hook hook_fn, void *private,
-                         bool notify_unmap)
+                         vtd_page_walk_info *info)
 {
-    dma_addr_t addr = vtd_get_slpt_base_from_context(ce);
-    uint32_t level = vtd_get_level_from_context_entry(ce);
+    dma_addr_t addr = vtd_ce_get_slpt_base(ce);
+    uint32_t level = vtd_ce_get_level(ce);
 
-    if (!vtd_iova_range_check(start, ce)) {
+    if (!vtd_iova_range_check(start, ce, info->aw)) {
         return -VTD_FR_ADDR_BEYOND_MGAW;
     }
 
-    if (!vtd_iova_range_check(end, ce)) {
+    if (!vtd_iova_range_check(end, ce, info->aw)) {
         /* Fix end so that it reaches the maximum */
-        end = vtd_iova_limit(ce);
+        end = vtd_iova_limit(ce, info->aw);
     }
 
-    return vtd_page_walk_level(addr, start, end, hook_fn, private,
-                               level, true, true, notify_unmap);
+    return vtd_page_walk_level(addr, start, end, level, true, true, info);
 }
 
 /* Map a device to its corresponding domain (context-entry) */
@@ -831,6 +989,7 @@ static int vtd_dev_to_context_entry(IntelIOMMUState *s, uint8_t bus_num,
 {
     VTDRootEntry re;
     int ret_fr;
+    X86IOMMUState *x86_iommu = X86_IOMMU_DEVICE(s);
 
     ret_fr = vtd_get_root_entry(s, bus_num, &re);
     if (ret_fr) {
@@ -841,7 +1000,9 @@ static int vtd_dev_to_context_entry(IntelIOMMUState *s, uint8_t bus_num,
         /* Not error - it's okay we don't have root entry. */
         trace_vtd_re_not_present(bus_num);
         return -VTD_FR_ROOT_ENTRY_P;
-    } else if (re.rsvd || (re.val & VTD_ROOT_ENTRY_RSVD)) {
+    }
+
+    if (re.rsvd || (re.val & VTD_ROOT_ENTRY_RSVD(s->aw_bits))) {
         trace_vtd_re_invalid(re.rsvd, re.val);
         return -VTD_FR_ROOT_ENTRY_RSVD;
     }
@@ -851,31 +1012,186 @@ static int vtd_dev_to_context_entry(IntelIOMMUState *s, uint8_t bus_num,
         return ret_fr;
     }
 
-    if (!vtd_context_entry_present(ce)) {
+    if (!vtd_ce_present(ce)) {
         /* Not error - it's okay we don't have context entry. */
         trace_vtd_ce_not_present(bus_num, devfn);
         return -VTD_FR_CONTEXT_ENTRY_P;
-    } else if ((ce->hi & VTD_CONTEXT_ENTRY_RSVD_HI) ||
-               (ce->lo & VTD_CONTEXT_ENTRY_RSVD_LO)) {
+    }
+
+    if ((ce->hi & VTD_CONTEXT_ENTRY_RSVD_HI) ||
+               (ce->lo & VTD_CONTEXT_ENTRY_RSVD_LO(s->aw_bits))) {
         trace_vtd_ce_invalid(ce->hi, ce->lo);
         return -VTD_FR_CONTEXT_ENTRY_RSVD;
     }
+
     /* Check if the programming of context-entry is valid */
-    if (!vtd_is_level_supported(s, vtd_get_level_from_context_entry(ce))) {
+    if (!vtd_is_level_supported(s, vtd_ce_get_level(ce))) {
+        trace_vtd_ce_invalid(ce->hi, ce->lo);
+        return -VTD_FR_CONTEXT_ENTRY_INV;
+    }
+
+    /* Do translation type check */
+    if (!vtd_ce_type_check(x86_iommu, ce)) {
         trace_vtd_ce_invalid(ce->hi, ce->lo);
         return -VTD_FR_CONTEXT_ENTRY_INV;
+    }
+
+    return 0;
+}
+
+static int vtd_sync_shadow_page_hook(IOMMUTLBEntry *entry,
+                                     void *private)
+{
+    memory_region_notify_iommu((IOMMUMemoryRegion *)private, 0, *entry);
+    return 0;
+}
+
+static int vtd_sync_shadow_page_table_range(VTDAddressSpace *vtd_as,
+                                            VTDContextEntry *ce,
+                                            hwaddr addr, hwaddr size)
+{
+    IntelIOMMUState *s = vtd_as->iommu_state;
+    vtd_page_walk_info info = {
+        .hook_fn = vtd_sync_shadow_page_hook,
+        .private = (void *)&vtd_as->iommu,
+        .notify_unmap = true,
+        .aw = s->aw_bits,
+        .as = vtd_as,
+        .domain_id = VTD_CONTEXT_ENTRY_DID(ce->hi),
+    };
+
+    return vtd_page_walk(ce, addr, addr + size, &info);
+}
+
+static int vtd_sync_shadow_page_table(VTDAddressSpace *vtd_as)
+{
+    int ret;
+    VTDContextEntry ce;
+    IOMMUNotifier *n;
+
+    ret = vtd_dev_to_context_entry(vtd_as->iommu_state,
+                                   pci_bus_num(vtd_as->bus),
+                                   vtd_as->devfn, &ce);
+    if (ret) {
+        if (ret == -VTD_FR_CONTEXT_ENTRY_P) {
+            /*
+             * It's a valid scenario to have a context entry that is
+             * not present.  For example, when a device is removed
+             * from an existing domain then the context entry will be
+             * zeroed by the guest before it was put into another
+             * domain.  When this happens, instead of synchronizing
+             * the shadow pages we should invalidate all existing
+             * mappings and notify the backends.
+             */
+            IOMMU_NOTIFIER_FOREACH(n, &vtd_as->iommu) {
+                vtd_address_space_unmap(vtd_as, n);
+            }
+            ret = 0;
+        }
+        return ret;
+    }
+
+    return vtd_sync_shadow_page_table_range(vtd_as, &ce, 0, UINT64_MAX);
+}
+
+/*
+ * Fetch translation type for specific device. Returns <0 if error
+ * happens, otherwise return the shifted type to check against
+ * VTD_CONTEXT_TT_*.
+ */
+static int vtd_dev_get_trans_type(VTDAddressSpace *as)
+{
+    IntelIOMMUState *s;
+    VTDContextEntry ce;
+    int ret;
+
+    s = as->iommu_state;
+
+    ret = vtd_dev_to_context_entry(s, pci_bus_num(as->bus),
+                                   as->devfn, &ce);
+    if (ret) {
+        return ret;
+    }
+
+    return vtd_ce_get_type(&ce);
+}
+
+static bool vtd_dev_pt_enabled(VTDAddressSpace *as)
+{
+    int ret;
+
+    assert(as);
+
+    ret = vtd_dev_get_trans_type(as);
+    if (ret < 0) {
+        /*
+         * Possibly failed to parse the context entry for some reason
+         * (e.g., during init, or any guest configuration errors on
+         * context entries). We should assume PT not enabled for
+         * safety.
+         */
+        return false;
+    }
+
+    return ret == VTD_CONTEXT_TT_PASS_THROUGH;
+}
+
+/* Return whether the device is using IOMMU translation. */
+static bool vtd_switch_address_space(VTDAddressSpace *as)
+{
+    bool use_iommu;
+    /* Whether we need to take the BQL on our own */
+    bool take_bql = !qemu_mutex_iothread_locked();
+
+    assert(as);
+
+    use_iommu = as->iommu_state->dmar_enabled & !vtd_dev_pt_enabled(as);
+
+    trace_vtd_switch_address_space(pci_bus_num(as->bus),
+                                   VTD_PCI_SLOT(as->devfn),
+                                   VTD_PCI_FUNC(as->devfn),
+                                   use_iommu);
+
+    /*
+     * It's possible that we reach here without BQL, e.g., when called
+     * from vtd_pt_enable_fast_path(). However the memory APIs need
+     * it. We'd better make sure we have had it already, or, take it.
+     */
+    if (take_bql) {
+        qemu_mutex_lock_iothread();
+    }
+
+    /* Turn off first then on the other */
+    if (use_iommu) {
+        memory_region_set_enabled(&as->sys_alias, false);
+        memory_region_set_enabled(MEMORY_REGION(&as->iommu), true);
     } else {
-        switch (ce->lo & VTD_CONTEXT_ENTRY_TT) {
-        case VTD_CONTEXT_TT_MULTI_LEVEL:
-            /* fall through */
-        case VTD_CONTEXT_TT_DEV_IOTLB:
-            break;
-        default:
-            trace_vtd_ce_invalid(ce->hi, ce->lo);
-            return -VTD_FR_CONTEXT_ENTRY_INV;
+        memory_region_set_enabled(MEMORY_REGION(&as->iommu), false);
+        memory_region_set_enabled(&as->sys_alias, true);
+    }
+
+    if (take_bql) {
+        qemu_mutex_unlock_iothread();
+    }
+
+    return use_iommu;
+}
+
+static void vtd_switch_address_space_all(IntelIOMMUState *s)
+{
+    GHashTableIter iter;
+    VTDBus *vtd_bus;
+    int i;
+
+    g_hash_table_iter_init(&iter, s->vtd_as_by_busptr);
+    while (g_hash_table_iter_next(&iter, NULL, (void **)&vtd_bus)) {
+        for (i = 0; i < PCI_DEVFN_MAX; i++) {
+            if (!vtd_bus->dev_as[i]) {
+                continue;
+            }
+            vtd_switch_address_space(vtd_bus->dev_as[i]);
         }
     }
-    return 0;
 }
 
 static inline uint16_t vtd_make_source_id(uint8_t bus_num, uint8_t devfn)
@@ -915,6 +1231,31 @@ static inline bool vtd_is_interrupt_addr(hwaddr addr)
     return VTD_INTERRUPT_ADDR_FIRST <= addr && addr <= VTD_INTERRUPT_ADDR_LAST;
 }
 
+static void vtd_pt_enable_fast_path(IntelIOMMUState *s, uint16_t source_id)
+{
+    VTDBus *vtd_bus;
+    VTDAddressSpace *vtd_as;
+    bool success = false;
+
+    vtd_bus = vtd_find_as_from_bus_num(s, VTD_SID_TO_BUS(source_id));
+    if (!vtd_bus) {
+        goto out;
+    }
+
+    vtd_as = vtd_bus->dev_as[VTD_SID_TO_DEVFN(source_id)];
+    if (!vtd_as) {
+        goto out;
+    }
+
+    if (vtd_switch_address_space(vtd_as) == false) {
+        /* We switched off IOMMU region successfully. */
+        success = true;
+    }
+
+out:
+    trace_vtd_pt_enable_fast_path(source_id, success);
+}
+
 /* Map dev to context-entry then do a paging-structures walk to do a iommu
  * translation.
  *
@@ -924,15 +1265,17 @@ static inline bool vtd_is_interrupt_addr(hwaddr addr)
  * @devfn: The devfn, which is the  combined of device and function number
  * @is_write: The access is a write operation
  * @entry: IOMMUTLBEntry that contain the addr to be translated and result
+ *
+ * Returns true if translation is successful, otherwise false.
  */
-static void vtd_do_iommu_translate(VTDAddressSpace *vtd_as, PCIBus *bus,
+static bool vtd_do_iommu_translate(VTDAddressSpace *vtd_as, PCIBus *bus,
                                    uint8_t devfn, hwaddr addr, bool is_write,
                                    IOMMUTLBEntry *entry)
 {
     IntelIOMMUState *s = vtd_as->iommu_state;
     VTDContextEntry ce;
     uint8_t bus_num = pci_bus_num(bus);
-    VTDContextCacheEntry *cc_entry = &vtd_as->context_cache_entry;
+    VTDContextCacheEntry *cc_entry;
     uint64_t slpte, page_mask;
     uint32_t level;
     uint16_t source_id = vtd_make_source_id(bus_num, devfn);
@@ -940,6 +1283,7 @@ static void vtd_do_iommu_translate(VTDAddressSpace *vtd_as, PCIBus *bus,
     bool is_fpd_set = false;
     bool reads = true;
     bool writes = true;
+    uint8_t access_flags;
     VTDIOTLBEntry *iotlb_entry;
 
     /*
@@ -948,17 +1292,21 @@ static void vtd_do_iommu_translate(VTDAddressSpace *vtd_as, PCIBus *bus,
      */
     assert(!vtd_is_interrupt_addr(addr));
 
+    vtd_iommu_lock(s);
+
+    cc_entry = &vtd_as->context_cache_entry;
+
     /* Try to fetch slpte form IOTLB */
     iotlb_entry = vtd_lookup_iotlb(s, source_id, addr);
     if (iotlb_entry) {
         trace_vtd_iotlb_page_hit(source_id, addr, iotlb_entry->slpte,
                                  iotlb_entry->domain_id);
         slpte = iotlb_entry->slpte;
-        reads = iotlb_entry->read_flags;
-        writes = iotlb_entry->write_flags;
+        access_flags = iotlb_entry->access_flags;
         page_mask = iotlb_entry->mask;
         goto out;
     }
+
     /* Try to fetch context-entry from cache first */
     if (cc_entry->context_cache_gen == s->context_cache_gen) {
         trace_vtd_iotlb_cc_hit(bus_num, devfn, cc_entry->context_entry.hi,
@@ -976,7 +1324,7 @@ static void vtd_do_iommu_translate(VTDAddressSpace *vtd_as, PCIBus *bus,
             } else {
                 vtd_report_dmar_fault(s, source_id, addr, ret_fr, is_write);
             }
-            return;
+            goto error;
         }
         /* Update context-cache */
         trace_vtd_iotlb_cc_update(bus_num, devfn, ce.hi, ce.lo,
@@ -986,8 +1334,33 @@ static void vtd_do_iommu_translate(VTDAddressSpace *vtd_as, PCIBus *bus,
         cc_entry->context_cache_gen = s->context_cache_gen;
     }
 
+    /*
+     * We don't need to translate for pass-through context entries.
+     * Also, let's ignore IOTLB caching as well for PT devices.
+     */
+    if (vtd_ce_get_type(&ce) == VTD_CONTEXT_TT_PASS_THROUGH) {
+        entry->iova = addr & VTD_PAGE_MASK_4K;
+        entry->translated_addr = entry->iova;
+        entry->addr_mask = ~VTD_PAGE_MASK_4K;
+        entry->perm = IOMMU_RW;
+        trace_vtd_translate_pt(source_id, entry->iova);
+
+        /*
+         * When this happens, it means firstly caching-mode is not
+         * enabled, and this is the first passthrough translation for
+         * the device. Let's enable the fast path for passthrough.
+         *
+         * When passthrough is disabled again for the device, we can
+         * capture it via the context entry invalidation, then the
+         * IOMMU region can be swapped back.
+         */
+        vtd_pt_enable_fast_path(s, source_id);
+        vtd_iommu_unlock(s);
+        return true;
+    }
+
     ret_fr = vtd_iova_to_slpte(&ce, addr, is_write, &slpte, &level,
-                               &reads, &writes);
+                               &reads, &writes, s->aw_bits);
     if (ret_fr) {
         ret_fr = -ret_fr;
         if (is_fpd_set && vtd_is_qualified_fault(ret_fr)) {
@@ -995,27 +1368,37 @@ static void vtd_do_iommu_translate(VTDAddressSpace *vtd_as, PCIBus *bus,
         } else {
             vtd_report_dmar_fault(s, source_id, addr, ret_fr, is_write);
         }
-        return;
+        goto error;
     }
 
     page_mask = vtd_slpt_level_page_mask(level);
+    access_flags = IOMMU_ACCESS_FLAG(reads, writes);
     vtd_update_iotlb(s, source_id, VTD_CONTEXT_ENTRY_DID(ce.hi), addr, slpte,
-                     reads, writes, level);
+                     access_flags, level);
 out:
+    vtd_iommu_unlock(s);
     entry->iova = addr & page_mask;
-    entry->translated_addr = vtd_get_slpte_addr(slpte) & page_mask;
+    entry->translated_addr = vtd_get_slpte_addr(slpte, s->aw_bits) & page_mask;
     entry->addr_mask = ~page_mask;
-    entry->perm = (writes ? 2 : 0) + (reads ? 1 : 0);
+    entry->perm = access_flags;
+    return true;
+
+error:
+    vtd_iommu_unlock(s);
+    entry->iova = 0;
+    entry->translated_addr = 0;
+    entry->addr_mask = 0;
+    entry->perm = IOMMU_NONE;
+    return false;
 }
 
 static void vtd_root_table_setup(IntelIOMMUState *s)
 {
     s->root = vtd_get_quad_raw(s, DMAR_RTADDR_REG);
     s->root_extended = s->root & VTD_RTADDR_RTT;
-    s->root &= VTD_RTADDR_ADDR_MASK;
+    s->root &= VTD_RTADDR_ADDR_MASK(s->aw_bits);
 
-    VTD_DPRINTF(CSR, "root_table addr 0x%"PRIx64 " %s", s->root,
-                (s->root_extended ? "(extended)" : ""));
+    trace_vtd_reg_dmar_root(s->root, s->root_extended);
 }
 
 static void vtd_iec_notify_all(IntelIOMMUState *s, bool global,
@@ -1029,32 +1412,35 @@ static void vtd_interrupt_remap_table_setup(IntelIOMMUState *s)
     uint64_t value = 0;
     value = vtd_get_quad_raw(s, DMAR_IRTA_REG);
     s->intr_size = 1UL << ((value & VTD_IRTA_SIZE_MASK) + 1);
-    s->intr_root = value & VTD_IRTA_ADDR_MASK;
+    s->intr_root = value & VTD_IRTA_ADDR_MASK(s->aw_bits);
     s->intr_eime = value & VTD_IRTA_EIME;
 
     /* Notify global invalidation */
     vtd_iec_notify_all(s, true, 0, 0);
 
-    VTD_DPRINTF(CSR, "int remap table addr 0x%"PRIx64 " size %"PRIu32,
-                s->intr_root, s->intr_size);
+    trace_vtd_reg_ir_root(s->intr_root, s->intr_size);
 }
 
 static void vtd_iommu_replay_all(IntelIOMMUState *s)
 {
-    IntelIOMMUNotifierNode *node;
+    VTDAddressSpace *vtd_as;
 
-    QLIST_FOREACH(node, &s->notifiers_list, next) {
-        memory_region_iommu_replay_all(&node->vtd_as->iommu);
+    QLIST_FOREACH(vtd_as, &s->vtd_as_with_notifiers, next) {
+        vtd_sync_shadow_page_table(vtd_as);
     }
 }
 
 static void vtd_context_global_invalidate(IntelIOMMUState *s)
 {
     trace_vtd_inv_desc_cc_global();
+    /* Protects context cache */
+    vtd_iommu_lock(s);
     s->context_cache_gen++;
     if (s->context_cache_gen == VTD_CONTEXT_CACHE_GEN_MAX) {
-        vtd_reset_context_cache(s);
+        vtd_reset_context_cache_locked(s);
     }
+    vtd_iommu_unlock(s);
+    vtd_address_space_refresh_all(s);
     /*
      * From VT-d spec 6.5.2.1, a global context entry invalidation
      * should be followed by a IOTLB global invalidation, so we should
@@ -1065,29 +1451,6 @@ static void vtd_context_global_invalidate(IntelIOMMUState *s)
     vtd_iommu_replay_all(s);
 }
 
-
-/* Find the VTD address space currently associated with a given bus number,
- */
-static VTDBus *vtd_find_as_from_bus_num(IntelIOMMUState *s, uint8_t bus_num)
-{
-    VTDBus *vtd_bus = s->vtd_as_by_bus_num[bus_num];
-    if (!vtd_bus) {
-        /* Iterate over the registered buses to find the one
-         * which currently hold this bus number, and update the bus_num lookup table:
-         */
-        GHashTableIter iter;
-
-        g_hash_table_iter_init(&iter, s->vtd_as_by_busptr);
-        while (g_hash_table_iter_next (&iter, NULL, (void**)&vtd_bus)) {
-            if (pci_bus_num(vtd_bus->bus) == bus_num) {
-                s->vtd_as_by_bus_num[bus_num] = vtd_bus;
-                return vtd_bus;
-            }
-        }
-    }
-    return vtd_bus;
-}
-
 /* Do a context-cache device-selective invalidation.
  * @func_mask: FM field after shifting
  */
@@ -1123,22 +1486,28 @@ static void vtd_context_device_invalidate(IntelIOMMUState *s,
     vtd_bus = vtd_find_as_from_bus_num(s, bus_n);
     if (vtd_bus) {
         devfn = VTD_SID_TO_DEVFN(source_id);
-        for (devfn_it = 0; devfn_it < X86_IOMMU_PCI_DEVFN_MAX; ++devfn_it) {
+        for (devfn_it = 0; devfn_it < PCI_DEVFN_MAX; ++devfn_it) {
             vtd_as = vtd_bus->dev_as[devfn_it];
             if (vtd_as && ((devfn_it & mask) == (devfn & mask))) {
                 trace_vtd_inv_desc_cc_device(bus_n, VTD_PCI_SLOT(devfn_it),
                                              VTD_PCI_FUNC(devfn_it));
+                vtd_iommu_lock(s);
                 vtd_as->context_cache_entry.context_cache_gen = 0;
+                vtd_iommu_unlock(s);
+                /*
+                 * Do switch address space when needed, in case if the
+                 * device passthrough bit is switched.
+                 */
+                vtd_switch_address_space(vtd_as);
                 /*
                  * So a device is moving out of (or moving into) a
-                 * domain, a replay() suites here to notify all the
-                 * IOMMU_NOTIFIER_MAP registers about this change.
+                 * domain, resync the shadow page table.
                  * This won't bring bad even if we have no such
                  * notifier registered - the IOMMU notification
                  * framework will skip MAP notifications if that
                  * happened.
                  */
-                memory_region_iommu_replay_all(&vtd_as->iommu);
+                vtd_sync_shadow_page_table(vtd_as);
             }
         }
     }
@@ -1155,11 +1524,8 @@ static uint64_t vtd_context_cache_invalidate(IntelIOMMUState *s, uint64_t val)
 
     switch (type) {
     case VTD_CCMD_DOMAIN_INVL:
-        VTD_DPRINTF(INV, "domain-selective invalidation domain 0x%"PRIx16,
-                    (uint16_t)VTD_CCMD_DID(val));
         /* Fall through */
     case VTD_CCMD_GLOBAL_INVL:
-        VTD_DPRINTF(INV, "global invalidation");
         caig = VTD_CCMD_GLOBAL_INVL_A;
         vtd_context_global_invalidate(s);
         break;
@@ -1170,7 +1536,8 @@ static uint64_t vtd_context_cache_invalidate(IntelIOMMUState *s, uint64_t val)
         break;
 
     default:
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: invalid granularity");
+        error_report_once("%s: invalid context: 0x%" PRIx64,
+                          __func__, val);
         caig = 0;
     }
     return caig;
@@ -1178,53 +1545,67 @@ static uint64_t vtd_context_cache_invalidate(IntelIOMMUState *s, uint64_t val)
 
 static void vtd_iotlb_global_invalidate(IntelIOMMUState *s)
 {
-    trace_vtd_iotlb_reset("global invalidation recved");
+    trace_vtd_inv_desc_iotlb_global();
     vtd_reset_iotlb(s);
     vtd_iommu_replay_all(s);
 }
 
 static void vtd_iotlb_domain_invalidate(IntelIOMMUState *s, uint16_t domain_id)
 {
-    IntelIOMMUNotifierNode *node;
     VTDContextEntry ce;
     VTDAddressSpace *vtd_as;
 
+    trace_vtd_inv_desc_iotlb_domain(domain_id);
+
+    vtd_iommu_lock(s);
     g_hash_table_foreach_remove(s->iotlb, vtd_hash_remove_by_domain,
                                 &domain_id);
+    vtd_iommu_unlock(s);
 
-    QLIST_FOREACH(node, &s->notifiers_list, next) {
-        vtd_as = node->vtd_as;
+    QLIST_FOREACH(vtd_as, &s->vtd_as_with_notifiers, next) {
         if (!vtd_dev_to_context_entry(s, pci_bus_num(vtd_as->bus),
                                       vtd_as->devfn, &ce) &&
             domain_id == VTD_CONTEXT_ENTRY_DID(ce.hi)) {
-            memory_region_iommu_replay_all(&vtd_as->iommu);
+            vtd_sync_shadow_page_table(vtd_as);
         }
     }
 }
 
-static int vtd_page_invalidate_notify_hook(IOMMUTLBEntry *entry,
-                                           void *private)
-{
-    memory_region_notify_iommu((MemoryRegion *)private, *entry);
-    return 0;
-}
-
 static void vtd_iotlb_page_invalidate_notify(IntelIOMMUState *s,
                                            uint16_t domain_id, hwaddr addr,
                                            uint8_t am)
 {
-    IntelIOMMUNotifierNode *node;
+    VTDAddressSpace *vtd_as;
     VTDContextEntry ce;
     int ret;
+    hwaddr size = (1 << am) * VTD_PAGE_SIZE;
 
-    QLIST_FOREACH(node, &(s->notifiers_list), next) {
-        VTDAddressSpace *vtd_as = node->vtd_as;
+    QLIST_FOREACH(vtd_as, &(s->vtd_as_with_notifiers), next) {
         ret = vtd_dev_to_context_entry(s, pci_bus_num(vtd_as->bus),
                                        vtd_as->devfn, &ce);
         if (!ret && domain_id == VTD_CONTEXT_ENTRY_DID(ce.hi)) {
-            vtd_page_walk(&ce, addr, addr + (1 << am) * VTD_PAGE_SIZE,
-                          vtd_page_invalidate_notify_hook,
-                          (void *)&vtd_as->iommu, true);
+            if (vtd_as_has_map_notifier(vtd_as)) {
+                /*
+                 * As long as we have MAP notifications registered in
+                 * any of our IOMMU notifiers, we need to sync the
+                 * shadow page table.
+                 */
+                vtd_sync_shadow_page_table_range(vtd_as, &ce, addr, size);
+            } else {
+                /*
+                 * For UNMAP-only notifiers, we don't need to walk the
+                 * page tables.  We just deliver the PSI down to
+                 * invalidate caches.
+                 */
+                IOMMUTLBEntry entry = {
+                    .target_as = &address_space_memory,
+                    .iova = addr,
+                    .translated_addr = 0,
+                    .addr_mask = size - 1,
+                    .perm = IOMMU_NONE,
+                };
+                memory_region_notify_iommu(&vtd_as->iommu, 0, entry);
+            }
         }
     }
 }
@@ -1234,11 +1615,15 @@ static void vtd_iotlb_page_invalidate(IntelIOMMUState *s, uint16_t domain_id,
 {
     VTDIOTLBPageInvInfo info;
 
+    trace_vtd_inv_desc_iotlb_pages(domain_id, addr, am);
+
     assert(am <= VTD_MAMV);
     info.domain_id = domain_id;
     info.addr = addr;
     info.mask = ~((1 << am) - 1);
+    vtd_iommu_lock(s);
     g_hash_table_foreach_remove(s->iotlb, vtd_hash_remove_by_page, &info);
+    vtd_iommu_unlock(s);
     vtd_iotlb_page_invalidate_notify(s, domain_id, addr, am);
 }
 
@@ -1256,15 +1641,12 @@ static uint64_t vtd_iotlb_flush(IntelIOMMUState *s, uint64_t val)
 
     switch (type) {
     case VTD_TLB_GLOBAL_FLUSH:
-        VTD_DPRINTF(INV, "global invalidation");
         iaig = VTD_TLB_GLOBAL_FLUSH_A;
         vtd_iotlb_global_invalidate(s);
         break;
 
     case VTD_TLB_DSI_FLUSH:
         domain_id = VTD_TLB_DID(val);
-        VTD_DPRINTF(INV, "domain-selective invalidation domain 0x%"PRIx16,
-                    domain_id);
         iaig = VTD_TLB_DSI_FLUSH_A;
         vtd_iotlb_domain_invalidate(s, domain_id);
         break;
@@ -1274,11 +1656,9 @@ static uint64_t vtd_iotlb_flush(IntelIOMMUState *s, uint64_t val)
         addr = vtd_get_quad_raw(s, DMAR_IVA_REG);
         am = VTD_IVA_AM(addr);
         addr = VTD_IVA_ADDR(addr);
-        VTD_DPRINTF(INV, "page-selective invalidation domain 0x%"PRIx16
-                    " addr 0x%"PRIx64 " mask %"PRIu8, domain_id, addr, am);
         if (am > VTD_MAMV) {
-            VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: supported max address mask value is "
-                        "%"PRIu8, (uint8_t)VTD_MAMV);
+            error_report_once("%s: address mask overflow: 0x%" PRIx64,
+                              __func__, vtd_get_quad_raw(s, DMAR_IVA_REG));
             iaig = 0;
             break;
         }
@@ -1287,16 +1667,14 @@ static uint64_t vtd_iotlb_flush(IntelIOMMUState *s, uint64_t val)
         break;
 
     default:
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: invalid granularity");
+        error_report_once("%s: invalid granularity: 0x%" PRIx64,
+                          __func__, val);
         iaig = 0;
     }
     return iaig;
 }
 
-static inline bool vtd_queued_inv_enable_check(IntelIOMMUState *s)
-{
-    return s->iq_tail == 0;
-}
+static void vtd_fetch_inv_desc(IntelIOMMUState *s);
 
 static inline bool vtd_queued_inv_disable_check(IntelIOMMUState *s)
 {
@@ -1308,21 +1686,27 @@ static void vtd_handle_gcmd_qie(IntelIOMMUState *s, bool en)
 {
     uint64_t iqa_val = vtd_get_quad_raw(s, DMAR_IQA_REG);
 
-    VTD_DPRINTF(INV, "Queued Invalidation Enable %s", (en ? "on" : "off"));
+    trace_vtd_inv_qi_enable(en);
+
     if (en) {
-        if (vtd_queued_inv_enable_check(s)) {
-            s->iq = iqa_val & VTD_IQA_IQA_MASK;
-            /* 2^(x+8) entries */
-            s->iq_size = 1UL << ((iqa_val & VTD_IQA_QS) + 8);
-            s->qi_enabled = true;
-            VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IQA_REG 0x%"PRIx64, iqa_val);
-            VTD_DPRINTF(INV, "Invalidation Queue addr 0x%"PRIx64 " size %d",
-                        s->iq, s->iq_size);
-            /* Ok - report back to driver */
-            vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_GSTS_REG, 0, VTD_GSTS_QIES);
-        } else {
-            VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: can't enable Queued Invalidation: "
-                        "tail %"PRIu16, s->iq_tail);
+        s->iq = iqa_val & VTD_IQA_IQA_MASK(s->aw_bits);
+        /* 2^(x+8) entries */
+        s->iq_size = 1UL << ((iqa_val & VTD_IQA_QS) + 8);
+        s->qi_enabled = true;
+        trace_vtd_inv_qi_setup(s->iq, s->iq_size);
+        /* Ok - report back to driver */
+        vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_GSTS_REG, 0, VTD_GSTS_QIES);
+
+        if (s->iq_tail != 0) {
+            /*
+             * This is a spec violation but Windows guests are known to set up
+             * Queued Invalidation this way so we allow the write and process
+             * Invalidation Descriptors right away.
+             */
+            trace_vtd_warn_invalid_qi_tail(s->iq_tail);
+            if (!(vtd_get_long_raw(s, DMAR_FSTS_REG) & VTD_FSTS_IQE)) {
+                vtd_fetch_inv_desc(s);
+            }
         }
     } else {
         if (vtd_queued_inv_disable_check(s)) {
@@ -1333,10 +1717,10 @@ static void vtd_handle_gcmd_qie(IntelIOMMUState *s, bool en)
             /* Ok - report back to driver */
             vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_GSTS_REG, VTD_GSTS_QIES, 0);
         } else {
-            VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: can't disable Queued Invalidation: "
-                        "head %"PRIu16 ", tail %"PRIu16
-                        ", last_descriptor %"PRIu8,
-                        s->iq_head, s->iq_tail, s->iq_last_desc_type);
+            error_report_once("%s: detected improper state when disable QI "
+                              "(head=0x%x, tail=0x%x, last_type=%d)",
+                              __func__,
+                              s->iq_head, s->iq_tail, s->iq_last_desc_type);
         }
     }
 }
@@ -1344,59 +1728,21 @@ static void vtd_handle_gcmd_qie(IntelIOMMUState *s, bool en)
 /* Set Root Table Pointer */
 static void vtd_handle_gcmd_srtp(IntelIOMMUState *s)
 {
-    VTD_DPRINTF(CSR, "set Root Table Pointer");
-
     vtd_root_table_setup(s);
     /* Ok - report back to driver */
     vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_GSTS_REG, 0, VTD_GSTS_RTPS);
+    vtd_reset_caches(s);
+    vtd_address_space_refresh_all(s);
 }
 
 /* Set Interrupt Remap Table Pointer */
 static void vtd_handle_gcmd_sirtp(IntelIOMMUState *s)
 {
-    VTD_DPRINTF(CSR, "set Interrupt Remap Table Pointer");
-
     vtd_interrupt_remap_table_setup(s);
     /* Ok - report back to driver */
     vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_GSTS_REG, 0, VTD_GSTS_IRTPS);
 }
 
-static void vtd_switch_address_space(VTDAddressSpace *as)
-{
-    assert(as);
-
-    trace_vtd_switch_address_space(pci_bus_num(as->bus),
-                                   VTD_PCI_SLOT(as->devfn),
-                                   VTD_PCI_FUNC(as->devfn),
-                                   as->iommu_state->dmar_enabled);
-
-    /* Turn off first then on the other */
-    if (as->iommu_state->dmar_enabled) {
-        memory_region_set_enabled(&as->sys_alias, false);
-        memory_region_set_enabled(&as->iommu, true);
-    } else {
-        memory_region_set_enabled(&as->iommu, false);
-        memory_region_set_enabled(&as->sys_alias, true);
-    }
-}
-
-static void vtd_switch_address_space_all(IntelIOMMUState *s)
-{
-    GHashTableIter iter;
-    VTDBus *vtd_bus;
-    int i;
-
-    g_hash_table_iter_init(&iter, s->vtd_as_by_busptr);
-    while (g_hash_table_iter_next(&iter, NULL, (void **)&vtd_bus)) {
-        for (i = 0; i < X86_IOMMU_PCI_DEVFN_MAX; i++) {
-            if (!vtd_bus->dev_as[i]) {
-                continue;
-            }
-            vtd_switch_address_space(vtd_bus->dev_as[i]);
-        }
-    }
-}
-
 /* Handle Translation Enable/Disable */
 static void vtd_handle_gcmd_te(IntelIOMMUState *s, bool en)
 {
@@ -1404,7 +1750,7 @@ static void vtd_handle_gcmd_te(IntelIOMMUState *s, bool en)
         return;
     }
 
-    VTD_DPRINTF(CSR, "Translation Enable %s", (en ? "on" : "off"));
+    trace_vtd_dmar_enable(en);
 
     if (en) {
         s->dmar_enabled = true;
@@ -1419,13 +1765,14 @@ static void vtd_handle_gcmd_te(IntelIOMMUState *s, bool en)
         vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_GSTS_REG, VTD_GSTS_TES, 0);
     }
 
-    vtd_switch_address_space_all(s);
+    vtd_reset_caches(s);
+    vtd_address_space_refresh_all(s);
 }
 
 /* Handle Interrupt Remap Enable/Disable */
 static void vtd_handle_gcmd_ire(IntelIOMMUState *s, bool en)
 {
-    VTD_DPRINTF(CSR, "Interrupt Remap Enable %s", (en ? "on" : "off"));
+    trace_vtd_ir_enable(en);
 
     if (en) {
         s->intr_enabled = true;
@@ -1445,7 +1792,7 @@ static void vtd_handle_gcmd_write(IntelIOMMUState *s)
     uint32_t val = vtd_get_long_raw(s, DMAR_GCMD_REG);
     uint32_t changed = status ^ val;
 
-    VTD_DPRINTF(CSR, "value 0x%"PRIx32 " status 0x%"PRIx32, val, status);
+    trace_vtd_reg_write_gcmd(status, val);
     if (changed & VTD_GCMD_TE) {
         /* Translation enable/disable */
         vtd_handle_gcmd_te(s, val & VTD_GCMD_TE);
@@ -1477,8 +1824,8 @@ static void vtd_handle_ccmd_write(IntelIOMMUState *s)
     /* Context-cache invalidation request */
     if (val & VTD_CCMD_ICC) {
         if (s->qi_enabled) {
-            VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: Queued Invalidation enabled, "
-                        "should not use register-based invalidation");
+            error_report_once("Queued Invalidation enabled, "
+                              "should not use register-based invalidation");
             return;
         }
         ret = vtd_context_cache_invalidate(s, val);
@@ -1486,7 +1833,6 @@ static void vtd_handle_ccmd_write(IntelIOMMUState *s)
         vtd_set_clear_mask_quad(s, DMAR_CCMD_REG, VTD_CCMD_ICC, 0ULL);
         ret = vtd_set_clear_mask_quad(s, DMAR_CCMD_REG, VTD_CCMD_CAIG_MASK,
                                       ret);
-        VTD_DPRINTF(INV, "CCMD_REG write-back val: 0x%"PRIx64, ret);
     }
 }
 
@@ -1499,8 +1845,8 @@ static void vtd_handle_iotlb_write(IntelIOMMUState *s)
     /* IOTLB invalidation request */
     if (val & VTD_TLB_IVT) {
         if (s->qi_enabled) {
-            VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: Queued Invalidation enabled, "
-                        "should not use register-based invalidation");
+            error_report_once("Queued Invalidation enabled, "
+                              "should not use register-based invalidation");
             return;
         }
         ret = vtd_iotlb_flush(s, val);
@@ -1508,7 +1854,6 @@ static void vtd_handle_iotlb_write(IntelIOMMUState *s)
         vtd_set_clear_mask_quad(s, DMAR_IOTLB_REG, VTD_TLB_IVT, 0ULL);
         ret = vtd_set_clear_mask_quad(s, DMAR_IOTLB_REG,
                                       VTD_TLB_FLUSH_GRANU_MASK_A, ret);
-        VTD_DPRINTF(INV, "IOTLB_REG write-back val: 0x%"PRIx64, ret);
     }
 }
 
@@ -1519,11 +1864,9 @@ static bool vtd_get_inv_desc(dma_addr_t base_addr, uint32_t offset,
     dma_addr_t addr = base_addr + offset * sizeof(*inv_desc);
     if (dma_memory_read(&address_space_memory, addr, inv_desc,
         sizeof(*inv_desc))) {
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: fail to fetch Invalidation Descriptor "
-                    "base_addr 0x%"PRIx64 " offset %"PRIu32, base_addr, offset);
+        error_report_once("Read INV DESC failed");
         inv_desc->lo = 0;
         inv_desc->hi = 0;
-
         return false;
     }
     inv_desc->lo = le64_to_cpu(inv_desc->lo);
@@ -1609,13 +1952,11 @@ static bool vtd_process_iotlb_desc(IntelIOMMUState *s, VTDInvDesc *inv_desc)
 
     switch (inv_desc->lo & VTD_INV_DESC_IOTLB_G) {
     case VTD_INV_DESC_IOTLB_GLOBAL:
-        trace_vtd_inv_desc_iotlb_global();
         vtd_iotlb_global_invalidate(s);
         break;
 
     case VTD_INV_DESC_IOTLB_DOMAIN:
         domain_id = VTD_INV_DESC_IOTLB_DID(inv_desc->lo);
-        trace_vtd_inv_desc_iotlb_domain(domain_id);
         vtd_iotlb_domain_invalidate(s, domain_id);
         break;
 
@@ -1623,7 +1964,6 @@ static bool vtd_process_iotlb_desc(IntelIOMMUState *s, VTDInvDesc *inv_desc)
         domain_id = VTD_INV_DESC_IOTLB_DID(inv_desc->lo);
         addr = VTD_INV_DESC_IOTLB_ADDR(inv_desc->hi);
         am = VTD_INV_DESC_IOTLB_AM(inv_desc->hi);
-        trace_vtd_inv_desc_iotlb_pages(domain_id, addr, am);
         if (am > VTD_MAMV) {
             trace_vtd_inv_desc_iotlb_invalid(inv_desc->hi, inv_desc->lo);
             return false;
@@ -1641,10 +1981,9 @@ static bool vtd_process_iotlb_desc(IntelIOMMUState *s, VTDInvDesc *inv_desc)
 static bool vtd_process_inv_iec_desc(IntelIOMMUState *s,
                                      VTDInvDesc *inv_desc)
 {
-    VTD_DPRINTF(INV, "inv ir glob %d index %d mask %d",
-                inv_desc->iec.granularity,
-                inv_desc->iec.index,
-                inv_desc->iec.index_mask);
+    trace_vtd_inv_desc_iec(inv_desc->iec.granularity,
+                           inv_desc->iec.index,
+                           inv_desc->iec.index_mask);
 
     vtd_iec_notify_all(s, !inv_desc->iec.granularity,
                        inv_desc->iec.index,
@@ -1673,9 +2012,7 @@ static bool vtd_process_device_iotlb_desc(IntelIOMMUState *s,
 
     if ((inv_desc->lo & VTD_INV_DESC_DEVICE_IOTLB_RSVD_LO) ||
         (inv_desc->hi & VTD_INV_DESC_DEVICE_IOTLB_RSVD_HI)) {
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: non-zero reserved field in Device "
-                    "IOTLB Invalidate Descriptor hi 0x%"PRIx64 " lo 0x%"PRIx64,
-                    inv_desc->hi, inv_desc->lo);
+        trace_vtd_inv_desc_iotlb_invalid(inv_desc->hi, inv_desc->lo);
         return false;
     }
 
@@ -1709,7 +2046,7 @@ static bool vtd_process_device_iotlb_desc(IntelIOMMUState *s,
     entry.iova = addr;
     entry.perm = IOMMU_NONE;
     entry.translated_addr = 0;
-    memory_region_notify_iommu(&vtd_dev_as->iommu, entry);
+    memory_region_notify_iommu(&vtd_dev_as->iommu, 0, entry);
 
 done:
     return true;
@@ -1720,7 +2057,7 @@ static bool vtd_process_inv_desc(IntelIOMMUState *s)
     VTDInvDesc inv_desc;
     uint8_t desc_type;
 
-    VTD_DPRINTF(INV, "iq head %"PRIu16, s->iq_head);
+    trace_vtd_inv_qi_head(s->iq_head);
     if (!vtd_get_inv_desc(s->iq, s->iq_head, &inv_desc)) {
         s->iq_last_desc_type = VTD_INV_DESC_NONE;
         return false;
@@ -1759,8 +2096,7 @@ static bool vtd_process_inv_desc(IntelIOMMUState *s)
         break;
 
     case VTD_INV_DESC_DEVICE:
-        VTD_DPRINTF(INV, "Device IOTLB Invalidation Descriptor hi 0x%"PRIx64
-                    " lo 0x%"PRIx64, inv_desc.hi, inv_desc.lo);
+        trace_vtd_inv_desc("device", inv_desc.hi, inv_desc.lo);
         if (!vtd_process_device_iotlb_desc(s, &inv_desc)) {
             return false;
         }
@@ -1780,11 +2116,13 @@ static bool vtd_process_inv_desc(IntelIOMMUState *s)
 /* Try to fetch and process more Invalidation Descriptors */
 static void vtd_fetch_inv_desc(IntelIOMMUState *s)
 {
-    VTD_DPRINTF(INV, "fetch Invalidation Descriptors");
+    trace_vtd_inv_qi_fetch();
+
     if (s->iq_tail >= s->iq_size) {
         /* Detects an invalid Tail pointer */
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: iq_tail is %"PRIu16
-                    " while iq_size is %"PRIu16, s->iq_tail, s->iq_size);
+        error_report_once("%s: detected invalid QI tail "
+                          "(tail=0x%x, size=0x%x)",
+                          __func__, s->iq_tail, s->iq_size);
         vtd_handle_inv_queue_error(s);
         return;
     }
@@ -1807,7 +2145,8 @@ static void vtd_handle_iqt_write(IntelIOMMUState *s)
     uint64_t val = vtd_get_quad_raw(s, DMAR_IQT_REG);
 
     s->iq_tail = VTD_IQT_QT(val);
-    VTD_DPRINTF(INV, "set iq tail %"PRIu16, s->iq_tail);
+    trace_vtd_inv_qi_tail(s->iq_tail);
+
     if (s->qi_enabled && !(vtd_get_long_raw(s, DMAR_FSTS_REG) & VTD_FSTS_IQE)) {
         /* Process Invalidation Queue here */
         vtd_fetch_inv_desc(s);
@@ -1822,8 +2161,7 @@ static void vtd_handle_fsts_write(IntelIOMMUState *s)
 
     if ((fectl_reg & VTD_FECTL_IP) && !(fsts_reg & status_fields)) {
         vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_FECTL_REG, VTD_FECTL_IP, 0);
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "all pending interrupt conditions serviced, clear "
-                    "IP field of FECTL_REG");
+        trace_vtd_fsts_clear_ip();
     }
     /* FIXME: when IQE is Clear, should we try to fetch some Invalidation
      * Descriptors if there are any when Queued Invalidation is enabled?
@@ -1838,11 +2176,12 @@ static void vtd_handle_fectl_write(IntelIOMMUState *s)
      * software clears the IM field? Or just check if the IM field is zero?
      */
     fectl_reg = vtd_get_long_raw(s, DMAR_FECTL_REG);
+
+    trace_vtd_reg_write_fectl(fectl_reg);
+
     if ((fectl_reg & VTD_FECTL_IP) && !(fectl_reg & VTD_FECTL_IM)) {
         vtd_generate_interrupt(s, DMAR_FEADDR_REG, DMAR_FEDATA_REG);
         vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_FECTL_REG, VTD_FECTL_IP, 0);
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "IM field is cleared, generate "
-                    "fault event interrupt");
     }
 }
 
@@ -1852,9 +2191,8 @@ static void vtd_handle_ics_write(IntelIOMMUState *s)
     uint32_t iectl_reg = vtd_get_long_raw(s, DMAR_IECTL_REG);
 
     if ((iectl_reg & VTD_IECTL_IP) && !(ics_reg & VTD_ICS_IWC)) {
+        trace_vtd_reg_ics_clear_ip();
         vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_IECTL_REG, VTD_IECTL_IP, 0);
-        VTD_DPRINTF(INV, "pending completion interrupt condition serviced, "
-                    "clear IP field of IECTL_REG");
     }
 }
 
@@ -1866,11 +2204,12 @@ static void vtd_handle_iectl_write(IntelIOMMUState *s)
      * software clears the IM field? Or just check if the IM field is zero?
      */
     iectl_reg = vtd_get_long_raw(s, DMAR_IECTL_REG);
+
+    trace_vtd_reg_write_iectl(iectl_reg);
+
     if ((iectl_reg & VTD_IECTL_IP) && !(iectl_reg & VTD_IECTL_IM)) {
         vtd_generate_interrupt(s, DMAR_IEADDR_REG, DMAR_IEDATA_REG);
         vtd_set_clear_mask_long(s, DMAR_IECTL_REG, VTD_IECTL_IP, 0);
-        VTD_DPRINTF(INV, "IM field is cleared, generate "
-                    "invalidation event interrupt");
     }
 }
 
@@ -1879,10 +2218,11 @@ static uint64_t vtd_mem_read(void *opaque, hwaddr addr, unsigned size)
     IntelIOMMUState *s = opaque;
     uint64_t val;
 
+    trace_vtd_reg_read(addr, size);
+
     if (addr + size > DMAR_REG_SIZE) {
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: addr outside region: max 0x%"PRIx64
-                    ", got 0x%"PRIx64 " %d",
-                    (uint64_t)DMAR_REG_SIZE, addr, size);
+        error_report_once("%s: MMIO over range: addr=0x%" PRIx64
+                          " size=0x%u", __func__, addr, size);
         return (uint64_t)-1;
     }
 
@@ -1921,8 +2261,7 @@ static uint64_t vtd_mem_read(void *opaque, hwaddr addr, unsigned size)
             val = vtd_get_quad(s, addr);
         }
     }
-    VTD_DPRINTF(CSR, "addr 0x%"PRIx64 " size %d val 0x%"PRIx64,
-                addr, size, val);
+
     return val;
 }
 
@@ -1931,26 +2270,23 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
 {
     IntelIOMMUState *s = opaque;
 
+    trace_vtd_reg_write(addr, size, val);
+
     if (addr + size > DMAR_REG_SIZE) {
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: addr outside region: max 0x%"PRIx64
-                    ", got 0x%"PRIx64 " %d",
-                    (uint64_t)DMAR_REG_SIZE, addr, size);
+        error_report_once("%s: MMIO over range: addr=0x%" PRIx64
+                          " size=0x%u", __func__, addr, size);
         return;
     }
 
     switch (addr) {
     /* Global Command Register, 32-bit */
     case DMAR_GCMD_REG:
-        VTD_DPRINTF(CSR, "DMAR_GCMD_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         vtd_handle_gcmd_write(s);
         break;
 
     /* Context Command Register, 64-bit */
     case DMAR_CCMD_REG:
-        VTD_DPRINTF(CSR, "DMAR_CCMD_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         if (size == 4) {
             vtd_set_long(s, addr, val);
         } else {
@@ -1960,8 +2296,6 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
         break;
 
     case DMAR_CCMD_REG_HI:
-        VTD_DPRINTF(CSR, "DMAR_CCMD_REG_HI write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         vtd_handle_ccmd_write(s);
@@ -1969,8 +2303,6 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
 
     /* IOTLB Invalidation Register, 64-bit */
     case DMAR_IOTLB_REG:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IOTLB_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         if (size == 4) {
             vtd_set_long(s, addr, val);
         } else {
@@ -1980,8 +2312,6 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
         break;
 
     case DMAR_IOTLB_REG_HI:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IOTLB_REG_HI write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         vtd_handle_iotlb_write(s);
@@ -1989,8 +2319,6 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
 
     /* Invalidate Address Register, 64-bit */
     case DMAR_IVA_REG:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IVA_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         if (size == 4) {
             vtd_set_long(s, addr, val);
         } else {
@@ -1999,16 +2327,12 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
         break;
 
     case DMAR_IVA_REG_HI:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IVA_REG_HI write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         break;
 
     /* Fault Status Register, 32-bit */
     case DMAR_FSTS_REG:
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "DMAR_FSTS_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         vtd_handle_fsts_write(s);
@@ -2016,8 +2340,6 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
 
     /* Fault Event Control Register, 32-bit */
     case DMAR_FECTL_REG:
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "DMAR_FECTL_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         vtd_handle_fectl_write(s);
@@ -2025,40 +2347,37 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
 
     /* Fault Event Data Register, 32-bit */
     case DMAR_FEDATA_REG:
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "DMAR_FEDATA_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         break;
 
     /* Fault Event Address Register, 32-bit */
     case DMAR_FEADDR_REG:
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "DMAR_FEADDR_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
-        assert(size == 4);
-        vtd_set_long(s, addr, val);
+        if (size == 4) {
+            vtd_set_long(s, addr, val);
+        } else {
+            /*
+             * While the register is 32-bit only, some guests (Xen...) write to
+             * it with 64-bit.
+             */
+            vtd_set_quad(s, addr, val);
+        }
         break;
 
     /* Fault Event Upper Address Register, 32-bit */
     case DMAR_FEUADDR_REG:
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "DMAR_FEUADDR_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         break;
 
     /* Protected Memory Enable Register, 32-bit */
     case DMAR_PMEN_REG:
-        VTD_DPRINTF(CSR, "DMAR_PMEN_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         break;
 
     /* Root Table Address Register, 64-bit */
     case DMAR_RTADDR_REG:
-        VTD_DPRINTF(CSR, "DMAR_RTADDR_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         if (size == 4) {
             vtd_set_long(s, addr, val);
         } else {
@@ -2067,16 +2386,12 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
         break;
 
     case DMAR_RTADDR_REG_HI:
-        VTD_DPRINTF(CSR, "DMAR_RTADDR_REG_HI write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         break;
 
     /* Invalidation Queue Tail Register, 64-bit */
     case DMAR_IQT_REG:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IQT_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         if (size == 4) {
             vtd_set_long(s, addr, val);
         } else {
@@ -2086,8 +2401,6 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
         break;
 
     case DMAR_IQT_REG_HI:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IQT_REG_HI write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         /* 19:63 of IQT_REG is RsvdZ, do nothing here */
@@ -2095,8 +2408,6 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
 
     /* Invalidation Queue Address Register, 64-bit */
     case DMAR_IQA_REG:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IQA_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         if (size == 4) {
             vtd_set_long(s, addr, val);
         } else {
@@ -2105,16 +2416,12 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
         break;
 
     case DMAR_IQA_REG_HI:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IQA_REG_HI write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         break;
 
     /* Invalidation Completion Status Register, 32-bit */
     case DMAR_ICS_REG:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_ICS_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         vtd_handle_ics_write(s);
@@ -2122,8 +2429,6 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
 
     /* Invalidation Event Control Register, 32-bit */
     case DMAR_IECTL_REG:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IECTL_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         vtd_handle_iectl_write(s);
@@ -2131,32 +2436,24 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
 
     /* Invalidation Event Data Register, 32-bit */
     case DMAR_IEDATA_REG:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IEDATA_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         break;
 
     /* Invalidation Event Address Register, 32-bit */
     case DMAR_IEADDR_REG:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IEADDR_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         break;
 
     /* Invalidation Event Upper Address Register, 32-bit */
     case DMAR_IEUADDR_REG:
-        VTD_DPRINTF(INV, "DMAR_IEUADDR_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         break;
 
     /* Fault Recording Registers, 128-bit */
     case DMAR_FRCD_REG_0_0:
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "DMAR_FRCD_REG_0_0 write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         if (size == 4) {
             vtd_set_long(s, addr, val);
         } else {
@@ -2165,15 +2462,11 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
         break;
 
     case DMAR_FRCD_REG_0_1:
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "DMAR_FRCD_REG_0_1 write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         break;
 
     case DMAR_FRCD_REG_0_2:
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "DMAR_FRCD_REG_0_2 write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         if (size == 4) {
             vtd_set_long(s, addr, val);
         } else {
@@ -2184,8 +2477,6 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
         break;
 
     case DMAR_FRCD_REG_0_3:
-        VTD_DPRINTF(FLOG, "DMAR_FRCD_REG_0_3 write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         /* May clear bit 127 (Fault), update PPF */
@@ -2193,8 +2484,6 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
         break;
 
     case DMAR_IRTA_REG:
-        VTD_DPRINTF(IR, "DMAR_IRTA_REG write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         if (size == 4) {
             vtd_set_long(s, addr, val);
         } else {
@@ -2203,15 +2492,11 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
         break;
 
     case DMAR_IRTA_REG_HI:
-        VTD_DPRINTF(IR, "DMAR_IRTA_REG_HI write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         assert(size == 4);
         vtd_set_long(s, addr, val);
         break;
 
     default:
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: unhandled reg write addr 0x%"PRIx64
-                    ", size %d, val 0x%"PRIx64, addr, size, val);
         if (size == 4) {
             vtd_set_long(s, addr, val);
         } else {
@@ -2220,70 +2505,82 @@ static void vtd_mem_write(void *opaque, hwaddr addr,
     }
 }
 
-static IOMMUTLBEntry vtd_iommu_translate(MemoryRegion *iommu, hwaddr addr,
-                                         bool is_write)
+static IOMMUTLBEntry vtd_iommu_translate(IOMMUMemoryRegion *iommu, hwaddr addr,
+                                         IOMMUAccessFlags flag, int iommu_idx)
 {
     VTDAddressSpace *vtd_as = container_of(iommu, VTDAddressSpace, iommu);
     IntelIOMMUState *s = vtd_as->iommu_state;
-    IOMMUTLBEntry ret = {
+    IOMMUTLBEntry iotlb = {
+        /* We'll fill in the rest later. */
         .target_as = &address_space_memory,
-        .iova = addr,
-        .translated_addr = 0,
-        .addr_mask = ~(hwaddr)0,
-        .perm = IOMMU_NONE,
     };
+    bool success;
 
-    if (!s->dmar_enabled) {
+    if (likely(s->dmar_enabled)) {
+        success = vtd_do_iommu_translate(vtd_as, vtd_as->bus, vtd_as->devfn,
+                                         addr, flag & IOMMU_WO, &iotlb);
+    } else {
         /* DMAR disabled, passthrough, use 4k-page*/
-        ret.iova = addr & VTD_PAGE_MASK_4K;
-        ret.translated_addr = addr & VTD_PAGE_MASK_4K;
-        ret.addr_mask = ~VTD_PAGE_MASK_4K;
-        ret.perm = IOMMU_RW;
-        return ret;
+        iotlb.iova = addr & VTD_PAGE_MASK_4K;
+        iotlb.translated_addr = addr & VTD_PAGE_MASK_4K;
+        iotlb.addr_mask = ~VTD_PAGE_MASK_4K;
+        iotlb.perm = IOMMU_RW;
+        success = true;
+    }
+
+    if (likely(success)) {
+        trace_vtd_dmar_translate(pci_bus_num(vtd_as->bus),
+                                 VTD_PCI_SLOT(vtd_as->devfn),
+                                 VTD_PCI_FUNC(vtd_as->devfn),
+                                 iotlb.iova, iotlb.translated_addr,
+                                 iotlb.addr_mask);
+    } else {
+        error_report_once("%s: detected translation failure "
+                          "(dev=%02x:%02x:%02x, iova=0x%" PRIx64 ")",
+                          __func__, pci_bus_num(vtd_as->bus),
+                          VTD_PCI_SLOT(vtd_as->devfn),
+                          VTD_PCI_FUNC(vtd_as->devfn),
+                          iotlb.iova);
     }
 
-    vtd_do_iommu_translate(vtd_as, vtd_as->bus, vtd_as->devfn, addr,
-                           is_write, &ret);
-    VTD_DPRINTF(MMU,
-                "bus %"PRIu8 " slot %"PRIu8 " func %"PRIu8 " devfn %"PRIu8
-                " iova 0x%"PRIx64 " hpa 0x%"PRIx64, pci_bus_num(vtd_as->bus),
-                VTD_PCI_SLOT(vtd_as->devfn), VTD_PCI_FUNC(vtd_as->devfn),
-                vtd_as->devfn, addr, ret.translated_addr);
-    return ret;
+    return iotlb;
 }
 
-static void vtd_iommu_notify_flag_changed(MemoryRegion *iommu,
+static void vtd_iommu_notify_flag_changed(IOMMUMemoryRegion *iommu,
                                           IOMMUNotifierFlag old,
                                           IOMMUNotifierFlag new)
 {
     VTDAddressSpace *vtd_as = container_of(iommu, VTDAddressSpace, iommu);
     IntelIOMMUState *s = vtd_as->iommu_state;
-    IntelIOMMUNotifierNode *node = NULL;
-    IntelIOMMUNotifierNode *next_node = NULL;
 
     if (!s->caching_mode && new & IOMMU_NOTIFIER_MAP) {
-        error_report("We need to set cache_mode=1 for intel-iommu to enable "
+        error_report("We need to set caching-mode=1 for intel-iommu to enable "
                      "device assignment with IOMMU protection.");
         exit(1);
     }
 
+    /* Update per-address-space notifier flags */
+    vtd_as->notifier_flags = new;
+
     if (old == IOMMU_NOTIFIER_NONE) {
-        node = g_malloc0(sizeof(*node));
-        node->vtd_as = vtd_as;
-        QLIST_INSERT_HEAD(&s->notifiers_list, node, next);
-        return;
+        QLIST_INSERT_HEAD(&s->vtd_as_with_notifiers, vtd_as, next);
+    } else if (new == IOMMU_NOTIFIER_NONE) {
+        QLIST_REMOVE(vtd_as, next);
     }
+}
 
-    /* update notifier node with new flags */
-    QLIST_FOREACH_SAFE(node, &s->notifiers_list, next, next_node) {
-        if (node->vtd_as == vtd_as) {
-            if (new == IOMMU_NOTIFIER_NONE) {
-                QLIST_REMOVE(node, next);
-                g_free(node);
-            }
-            return;
-        }
-    }
+static int vtd_post_load(void *opaque, int version_id)
+{
+    IntelIOMMUState *iommu = opaque;
+
+    /*
+     * Memory regions are dynamically turned on/off depending on
+     * context entry configurations from the guest. After migration,
+     * we need to make sure the memory regions are still correct.
+     */
+    vtd_switch_address_space_all(iommu);
+
+    return 0;
 }
 
 static const VMStateDescription vtd_vmstate = {
@@ -2291,6 +2588,7 @@ static const VMStateDescription vtd_vmstate = {
     .version_id = 1,
     .minimum_version_id = 1,
     .priority = MIG_PRI_IOMMU,
+    .post_load = vtd_post_load,
     .fields = (VMStateField[]) {
         VMSTATE_UINT64(root, IntelIOMMUState),
         VMSTATE_UINT64(intr_root, IntelIOMMUState),
@@ -2330,6 +2628,8 @@ static Property vtd_properties[] = {
     DEFINE_PROP_ON_OFF_AUTO("eim", IntelIOMMUState, intr_eim,
                             ON_OFF_AUTO_AUTO),
     DEFINE_PROP_BOOL("x-buggy-eim", IntelIOMMUState, buggy_eim, false),
+    DEFINE_PROP_UINT8("x-aw-bits", IntelIOMMUState, aw_bits,
+                      VTD_HOST_ADDRESS_WIDTH),
     DEFINE_PROP_BOOL("caching-mode", IntelIOMMUState, caching_mode, FALSE),
     DEFINE_PROP_END_OF_LIST(),
 };
@@ -2347,25 +2647,28 @@ static int vtd_irte_get(IntelIOMMUState *iommu, uint16_t index,
     addr = iommu->intr_root + index * sizeof(*entry);
     if (dma_memory_read(&address_space_memory, addr, entry,
                         sizeof(*entry))) {
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: fail to access IR root at 0x%"PRIx64
-                    " + %"PRIu16, iommu->intr_root, index);
+        error_report_once("%s: read failed: ind=0x%x addr=0x%" PRIx64,
+                          __func__, index, addr);
         return -VTD_FR_IR_ROOT_INVAL;
     }
 
+    trace_vtd_ir_irte_get(index, le64_to_cpu(entry->data[1]),
+                          le64_to_cpu(entry->data[0]));
+
     if (!entry->irte.present) {
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: present flag not set in IRTE"
-                    " entry index %u value 0x%"PRIx64 " 0x%"PRIx64,
-                    index, le64_to_cpu(entry->data[1]),
-                    le64_to_cpu(entry->data[0]));
+        error_report_once("%s: detected non-present IRTE "
+                          "(index=%u, high=0x%" PRIx64 ", low=0x%" PRIx64 ")",
+                          __func__, index, le64_to_cpu(entry->data[1]),
+                          le64_to_cpu(entry->data[0]));
         return -VTD_FR_IR_ENTRY_P;
     }
 
     if (entry->irte.__reserved_0 || entry->irte.__reserved_1 ||
         entry->irte.__reserved_2) {
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: IRTE entry index %"PRIu16
-                    " reserved fields non-zero: 0x%"PRIx64 " 0x%"PRIx64,
-                    index, le64_to_cpu(entry->data[1]),
-                    le64_to_cpu(entry->data[0]));
+        error_report_once("%s: detected non-zero reserved IRTE "
+                          "(index=%u, high=0x%" PRIx64 ", low=0x%" PRIx64 ")",
+                          __func__, index, le64_to_cpu(entry->data[1]),
+                          le64_to_cpu(entry->data[0]));
         return -VTD_FR_IR_IRTE_RSVD;
     }
 
@@ -2374,15 +2677,14 @@ static int vtd_irte_get(IntelIOMMUState *iommu, uint16_t index,
         source_id = le32_to_cpu(entry->irte.source_id);
         switch (entry->irte.sid_vtype) {
         case VTD_SVT_NONE:
-            VTD_DPRINTF(IR, "No SID validation for IRTE index %d", index);
             break;
 
         case VTD_SVT_ALL:
             mask = vtd_svt_mask[entry->irte.sid_q];
             if ((source_id & mask) != (sid & mask)) {
-                VTD_DPRINTF(GENERAL, "SID validation for IRTE index "
-                            "%d failed (reqid 0x%04x sid 0x%04x)", index,
-                            sid, source_id);
+                error_report_once("%s: invalid IRTE SID "
+                                  "(index=%u, sid=%u, source_id=%u)",
+                                  __func__, index, sid, source_id);
                 return -VTD_FR_IR_SID_ERR;
             }
             break;
@@ -2392,16 +2694,17 @@ static int vtd_irte_get(IntelIOMMUState *iommu, uint16_t index,
             bus_min = source_id & 0xff;
             bus = sid >> 8;
             if (bus > bus_max || bus < bus_min) {
-                VTD_DPRINTF(GENERAL, "SID validation for IRTE index %d "
-                            "failed (bus %d outside %d-%d)", index, bus,
-                            bus_min, bus_max);
+                error_report_once("%s: invalid SVT_BUS "
+                                  "(index=%u, bus=%u, min=%u, max=%u)",
+                                  __func__, index, bus, bus_min, bus_max);
                 return -VTD_FR_IR_SID_ERR;
             }
             break;
 
         default:
-            VTD_DPRINTF(GENERAL, "Invalid SVT bits (0x%x) in IRTE index "
-                        "%d", entry->irte.sid_vtype, index);
+            error_report_once("%s: detected invalid IRTE SVT "
+                              "(index=%u, type=%d)", __func__,
+                              index, entry->irte.sid_vtype);
             /* Take this as verification failure. */
             return -VTD_FR_IR_SID_ERR;
             break;
@@ -2413,7 +2716,7 @@ static int vtd_irte_get(IntelIOMMUState *iommu, uint16_t index,
 
 /* Fetch IRQ information of specific IR index */
 static int vtd_remap_irq_get(IntelIOMMUState *iommu, uint16_t index,
-                             VTDIrq *irq, uint16_t sid)
+                             X86IOMMUIrq *irq, uint16_t sid)
 {
     VTD_IR_TableEntry irte = {};
     int ret = 0;
@@ -2436,38 +2739,12 @@ static int vtd_remap_irq_get(IntelIOMMUState *iommu, uint16_t index,
     irq->dest_mode = irte.irte.dest_mode;
     irq->redir_hint = irte.irte.redir_hint;
 
-    VTD_DPRINTF(IR, "remapping interrupt index %d: trig:%u,vec:%u,"
-                "deliver:%u,dest:%u,dest_mode:%u", index,
-                irq->trigger_mode, irq->vector, irq->delivery_mode,
-                irq->dest, irq->dest_mode);
+    trace_vtd_ir_remap(index, irq->trigger_mode, irq->vector,
+                       irq->delivery_mode, irq->dest, irq->dest_mode);
 
     return 0;
 }
 
-/* Generate one MSI message from VTDIrq info */
-static void vtd_generate_msi_message(VTDIrq *irq, MSIMessage *msg_out)
-{
-    VTD_MSIMessage msg = {};
-
-    /* Generate address bits */
-    msg.dest_mode = irq->dest_mode;
-    msg.redir_hint = irq->redir_hint;
-    msg.dest = irq->dest;
-    msg.__addr_hi = irq->dest & 0xffffff00;
-    msg.__addr_head = cpu_to_le32(0xfee);
-    /* Keep this from original MSI address bits */
-    msg.__not_used = irq->msi_addr_last_bits;
-
-    /* Generate data bits */
-    msg.vector = irq->vector;
-    msg.delivery_mode = irq->delivery_mode;
-    msg.level = 1;
-    msg.trigger_mode = irq->trigger_mode;
-
-    msg_out->address = msg.msi_addr;
-    msg_out->data = msg.msi_data;
-}
-
 /* Interrupt remapping for MSI/MSI-X entry */
 static int vtd_interrupt_remap_msi(IntelIOMMUState *iommu,
                                    MSIMessage *origin,
@@ -2477,32 +2754,34 @@ static int vtd_interrupt_remap_msi(IntelIOMMUState *iommu,
     int ret = 0;
     VTD_IR_MSIAddress addr;
     uint16_t index;
-    VTDIrq irq = {};
+    X86IOMMUIrq irq = {};
 
     assert(origin && translated);
 
+    trace_vtd_ir_remap_msi_req(origin->address, origin->data);
+
     if (!iommu || !iommu->intr_enabled) {
-        goto do_not_translate;
+        memcpy(translated, origin, sizeof(*origin));
+        goto out;
     }
 
     if (origin->address & VTD_MSI_ADDR_HI_MASK) {
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: MSI addr high 32 bits nonzero"
-                    " during interrupt remapping: 0x%"PRIx32,
-                    (uint32_t)((origin->address & VTD_MSI_ADDR_HI_MASK) >> \
-                    VTD_MSI_ADDR_HI_SHIFT));
+        error_report_once("%s: MSI address high 32 bits non-zero detected: "
+                          "address=0x%" PRIx64, __func__, origin->address);
         return -VTD_FR_IR_REQ_RSVD;
     }
 
     addr.data = origin->address & VTD_MSI_ADDR_LO_MASK;
     if (addr.addr.__head != 0xfee) {
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: MSI addr low 32 bits invalid: "
-                    "0x%"PRIx32, addr.data);
+        error_report_once("%s: MSI address low 32 bit invalid: 0x%" PRIx32,
+                          __func__, addr.data);
         return -VTD_FR_IR_REQ_RSVD;
     }
 
     /* This is compatible mode. */
     if (addr.addr.int_mode != VTD_IR_INT_FORMAT_REMAP) {
-        goto do_not_translate;
+        memcpy(translated, origin, sizeof(*origin));
+        goto out;
     }
 
     index = addr.addr.index_h << 15 | le16_to_cpu(addr.addr.index_l);
@@ -2521,34 +2800,31 @@ static int vtd_interrupt_remap_msi(IntelIOMMUState *iommu,
     }
 
     if (addr.addr.sub_valid) {
-        VTD_DPRINTF(IR, "received MSI interrupt");
+        trace_vtd_ir_remap_type("MSI");
         if (origin->data & VTD_IR_MSI_DATA_RESERVED) {
-            VTD_DPRINTF(GENERAL, "error: MSI data bits non-zero for "
-                        "interrupt remappable entry: 0x%"PRIx32,
-                        origin->data);
+            error_report_once("%s: invalid IR MSI "
+                              "(sid=%u, address=0x%" PRIx64
+                              ", data=0x%" PRIx32 ")",
+                              __func__, sid, origin->address, origin->data);
             return -VTD_FR_IR_REQ_RSVD;
         }
     } else {
         uint8_t vector = origin->data & 0xff;
         uint8_t trigger_mode = (origin->data >> MSI_DATA_TRIGGER_SHIFT) & 0x1;
 
-        VTD_DPRINTF(IR, "received IOAPIC interrupt");
+        trace_vtd_ir_remap_type("IOAPIC");
         /* IOAPIC entry vector should be aligned with IRTE vector
          * (see vt-d spec 5.1.5.1). */
         if (vector != irq.vector) {
-            VTD_DPRINTF(GENERAL, "IOAPIC vector inconsistent: "
-                        "entry: %d, IRTE: %d, index: %d",
-                        vector, irq.vector, index);
+            trace_vtd_warn_ir_vector(sid, index, vector, irq.vector);
         }
 
         /* The Trigger Mode field must match the Trigger Mode in the IRTE.
          * (see vt-d spec 5.1.5.1). */
         if (trigger_mode != irq.trigger_mode) {
-            VTD_DPRINTF(GENERAL, "IOAPIC trigger mode inconsistent: "
-                        "entry: %u, IRTE: %u, index: %d",
-                        trigger_mode, irq.trigger_mode, index);
+            trace_vtd_warn_ir_trigger(sid, index, trigger_mode,
+                                      irq.trigger_mode);
         }
-
     }
 
     /*
@@ -2557,16 +2833,12 @@ static int vtd_interrupt_remap_msi(IntelIOMMUState *iommu,
      */
     irq.msi_addr_last_bits = addr.addr.__not_care;
 
-    /* Translate VTDIrq to MSI message */
-    vtd_generate_msi_message(&irq, translated);
+    /* Translate X86IOMMUIrq to MSI message */
+    x86_iommu_irq_to_msi_message(&irq, translated);
 
-    VTD_DPRINTF(IR, "mapping MSI 0x%"PRIx64":0x%"PRIx32 " -> "
-                "0x%"PRIx64":0x%"PRIx32, origin->address, origin->data,
-                translated->address, translated->data);
-    return 0;
-
-do_not_translate:
-    memcpy(translated, origin, sizeof(*origin));
+out:
+    trace_vtd_ir_remap_msi(origin->address, origin->data,
+                           translated->address, translated->data);
     return 0;
 }
 
@@ -2603,16 +2875,10 @@ static MemTxResult vtd_mem_ir_write(void *opaque, hwaddr addr,
     ret = vtd_interrupt_remap_msi(opaque, &from, &to, sid);
     if (ret) {
         /* TODO: report error */
-        VTD_DPRINTF(GENERAL, "int remap fail for addr 0x%"PRIx64
-                    " data 0x%"PRIx32, from.address, from.data);
         /* Drop this interrupt */
         return MEMTX_ERROR;
     }
 
-    VTD_DPRINTF(IR, "delivering MSI 0x%"PRIx64":0x%"PRIx32
-                " for device sid 0x%04x",
-                to.address, to.data, sid);
-
     apic_get_class()->send_msi(&to);
 
     return MEMTX_OK;
@@ -2644,7 +2910,7 @@ VTDAddressSpace *vtd_find_add_as(IntelIOMMUState *s, PCIBus *bus, int devfn)
         *new_key = (uintptr_t)bus;
         /* No corresponding free() */
         vtd_bus = g_malloc0(sizeof(VTDBus) + sizeof(VTDAddressSpace *) * \
-                            X86_IOMMU_PCI_DEVFN_MAX);
+                            PCI_DEVFN_MAX);
         vtd_bus->bus = bus;
         g_hash_table_insert(s->vtd_as_by_busptr, new_key, vtd_bus);
     }
@@ -2659,6 +2925,7 @@ VTDAddressSpace *vtd_find_add_as(IntelIOMMUState *s, PCIBus *bus, int devfn)
         vtd_dev_as->devfn = (uint8_t)devfn;
         vtd_dev_as->iommu_state = s;
         vtd_dev_as->context_cache_entry.context_cache_gen = 0;
+        vtd_dev_as->iova_tree = iova_tree_new();
 
         /*
          * Memory region relationships looks like (Address range shows
@@ -2677,8 +2944,9 @@ VTDAddressSpace *vtd_find_add_as(IntelIOMMUState *s, PCIBus *bus, int devfn)
          * vtd_sys_alias and intel_iommu regions. IR region is always
          * enabled.
          */
-        memory_region_init_iommu(&vtd_dev_as->iommu, OBJECT(s),
-                                 &s->iommu_ops, "intel_iommu_dmar",
+        memory_region_init_iommu(&vtd_dev_as->iommu, sizeof(vtd_dev_as->iommu),
+                                 TYPE_INTEL_IOMMU_MEMORY_REGION, OBJECT(s),
+                                 "intel_iommu_dmar",
                                  UINT64_MAX);
         memory_region_init_alias(&vtd_dev_as->sys_alias, OBJECT(s),
                                  "vtd_sys_alias", get_system_memory(),
@@ -2695,7 +2963,8 @@ VTDAddressSpace *vtd_find_add_as(IntelIOMMUState *s, PCIBus *bus, int devfn)
         memory_region_add_subregion_overlap(&vtd_dev_as->root, 0,
                                             &vtd_dev_as->sys_alias, 1);
         memory_region_add_subregion_overlap(&vtd_dev_as->root, 0,
-                                            &vtd_dev_as->iommu, 1);
+                                            MEMORY_REGION(&vtd_dev_as->iommu),
+                                            1);
         vtd_switch_address_space(vtd_dev_as);
     }
     return vtd_dev_as;
@@ -2708,6 +2977,8 @@ static void vtd_address_space_unmap(VTDAddressSpace *as, IOMMUNotifier *n)
     hwaddr size;
     hwaddr start = n->start;
     hwaddr end = n->end;
+    IntelIOMMUState *s = as->iommu_state;
+    DMAMap map;
 
     /*
      * Note: all the codes in this function has a assumption that IOVA
@@ -2715,12 +2986,12 @@ static void vtd_address_space_unmap(VTDAddressSpace *as, IOMMUNotifier *n)
      * VT-d spec), otherwise we need to consider overflow of 64 bits.
      */
 
-    if (end > VTD_ADDRESS_SIZE) {
+    if (end > VTD_ADDRESS_SIZE(s->aw_bits)) {
         /*
          * Don't need to unmap regions that is bigger than the whole
          * VT-d supported address space size
          */
-        end = VTD_ADDRESS_SIZE;
+        end = VTD_ADDRESS_SIZE(s->aw_bits);
     }
 
     assert(start <= end);
@@ -2732,9 +3003,9 @@ static void vtd_address_space_unmap(VTDAddressSpace *as, IOMMUNotifier *n)
          * suite the minimum available mask.
          */
         int n = 64 - clz64(size);
-        if (n > VTD_MGAW) {
+        if (n > s->aw_bits) {
             /* should not happen, but in case it happens, limit it */
-            n = VTD_MGAW;
+            n = s->aw_bits;
         }
         size = 1ULL << n;
     }
@@ -2752,32 +3023,40 @@ static void vtd_address_space_unmap(VTDAddressSpace *as, IOMMUNotifier *n)
                              VTD_PCI_FUNC(as->devfn),
                              entry.iova, size);
 
+    map.iova = entry.iova;
+    map.size = entry.addr_mask;
+    iova_tree_remove(as->iova_tree, &map);
+
     memory_region_notify_one(n, &entry);
 }
 
 static void vtd_address_space_unmap_all(IntelIOMMUState *s)
 {
-    IntelIOMMUNotifierNode *node;
     VTDAddressSpace *vtd_as;
     IOMMUNotifier *n;
 
-    QLIST_FOREACH(node, &s->notifiers_list, next) {
-        vtd_as = node->vtd_as;
+    QLIST_FOREACH(vtd_as, &s->vtd_as_with_notifiers, next) {
         IOMMU_NOTIFIER_FOREACH(n, &vtd_as->iommu) {
             vtd_address_space_unmap(vtd_as, n);
         }
     }
 }
 
+static void vtd_address_space_refresh_all(IntelIOMMUState *s)
+{
+    vtd_address_space_unmap_all(s);
+    vtd_switch_address_space_all(s);
+}
+
 static int vtd_replay_hook(IOMMUTLBEntry *entry, void *private)
 {
     memory_region_notify_one((IOMMUNotifier *)private, entry);
     return 0;
 }
 
-static void vtd_iommu_replay(MemoryRegion *mr, IOMMUNotifier *n)
+static void vtd_iommu_replay(IOMMUMemoryRegion *iommu_mr, IOMMUNotifier *n)
 {
-    VTDAddressSpace *vtd_as = container_of(mr, VTDAddressSpace, iommu);
+    VTDAddressSpace *vtd_as = container_of(iommu_mr, VTDAddressSpace, iommu);
     IntelIOMMUState *s = vtd_as->iommu_state;
     uint8_t bus_n = pci_bus_num(vtd_as->bus);
     VTDContextEntry ce;
@@ -2794,7 +3073,19 @@ static void vtd_iommu_replay(MemoryRegion *mr, IOMMUNotifier *n)
                                   PCI_FUNC(vtd_as->devfn),
                                   VTD_CONTEXT_ENTRY_DID(ce.hi),
                                   ce.hi, ce.lo);
-        vtd_page_walk(&ce, 0, ~0ULL, vtd_replay_hook, (void *)n, false);
+        if (vtd_as_has_map_notifier(vtd_as)) {
+            /* This is required only for MAP typed notifiers */
+            vtd_page_walk_info info = {
+                .hook_fn = vtd_replay_hook,
+                .private = (void *)n,
+                .notify_unmap = false,
+                .aw = s->aw_bits,
+                .as = vtd_as,
+                .domain_id = VTD_CONTEXT_ENTRY_DID(ce.hi),
+            };
+
+            vtd_page_walk(&ce, 0, ~0ULL, &info);
+        }
     } else {
         trace_vtd_replay_ce_invalid(bus_n, PCI_SLOT(vtd_as->devfn),
                                     PCI_FUNC(vtd_as->devfn));
@@ -2815,9 +3106,6 @@ static void vtd_init(IntelIOMMUState *s)
     memset(s->w1cmask, 0, DMAR_REG_SIZE);
     memset(s->womask, 0, DMAR_REG_SIZE);
 
-    s->iommu_ops.translate = vtd_iommu_translate;
-    s->iommu_ops.notify_flag_changed = vtd_iommu_notify_flag_changed;
-    s->iommu_ops.replay = vtd_iommu_replay;
     s->root = 0;
     s->root_extended = false;
     s->dmar_enabled = false;
@@ -2828,10 +3116,27 @@ static void vtd_init(IntelIOMMUState *s)
     s->qi_enabled = false;
     s->iq_last_desc_type = VTD_INV_DESC_NONE;
     s->next_frcd_reg = 0;
-    s->cap = VTD_CAP_FRO | VTD_CAP_NFR | VTD_CAP_ND | VTD_CAP_MGAW |
-             VTD_CAP_SAGAW | VTD_CAP_MAMV | VTD_CAP_PSI | VTD_CAP_SLLPS;
+    s->cap = VTD_CAP_FRO | VTD_CAP_NFR | VTD_CAP_ND |
+             VTD_CAP_MAMV | VTD_CAP_PSI | VTD_CAP_SLLPS |
+             VTD_CAP_SAGAW_39bit | VTD_CAP_MGAW(s->aw_bits);
+    if (s->aw_bits == VTD_HOST_AW_48BIT) {
+        s->cap |= VTD_CAP_SAGAW_48bit;
+    }
     s->ecap = VTD_ECAP_QI | VTD_ECAP_IRO;
 
+    /*
+     * Rsvd field masks for spte
+     */
+    vtd_paging_entry_rsvd_field[0] = ~0ULL;
+    vtd_paging_entry_rsvd_field[1] = VTD_SPTE_PAGE_L1_RSVD_MASK(s->aw_bits);
+    vtd_paging_entry_rsvd_field[2] = VTD_SPTE_PAGE_L2_RSVD_MASK(s->aw_bits);
+    vtd_paging_entry_rsvd_field[3] = VTD_SPTE_PAGE_L3_RSVD_MASK(s->aw_bits);
+    vtd_paging_entry_rsvd_field[4] = VTD_SPTE_PAGE_L4_RSVD_MASK(s->aw_bits);
+    vtd_paging_entry_rsvd_field[5] = VTD_SPTE_LPAGE_L1_RSVD_MASK(s->aw_bits);
+    vtd_paging_entry_rsvd_field[6] = VTD_SPTE_LPAGE_L2_RSVD_MASK(s->aw_bits);
+    vtd_paging_entry_rsvd_field[7] = VTD_SPTE_LPAGE_L3_RSVD_MASK(s->aw_bits);
+    vtd_paging_entry_rsvd_field[8] = VTD_SPTE_LPAGE_L4_RSVD_MASK(s->aw_bits);
+
     if (x86_iommu->intr_supported) {
         s->ecap |= VTD_ECAP_IR | VTD_ECAP_MHMV;
         if (s->intr_eim == ON_OFF_AUTO_ON) {
@@ -2844,12 +3149,15 @@ static void vtd_init(IntelIOMMUState *s)
         s->ecap |= VTD_ECAP_DT;
     }
 
+    if (x86_iommu->pt_supported) {
+        s->ecap |= VTD_ECAP_PT;
+    }
+
     if (s->caching_mode) {
         s->cap |= VTD_CAP_CM;
     }
 
-    vtd_reset_context_cache(s);
-    vtd_reset_iotlb(s);
+    vtd_reset_caches(s);
 
     /* Define registers with default values and bit semantics */
     vtd_define_long(s, DMAR_VER_REG, 0x10UL, 0, 0);
@@ -2911,13 +3219,8 @@ static void vtd_reset(DeviceState *dev)
 {
     IntelIOMMUState *s = INTEL_IOMMU_DEVICE(dev);
 
-    VTD_DPRINTF(GENERAL, "");
     vtd_init(s);
-
-    /*
-     * When device reset, throw away all mappings and external caches
-     */
-    vtd_address_space_unmap_all(s);
+    vtd_address_space_refresh_all(s);
 }
 
 static AddressSpace *vtd_host_dma_iommu(PCIBus *bus, void *opaque, int devfn)
@@ -2925,7 +3228,7 @@ static AddressSpace *vtd_host_dma_iommu(PCIBus *bus, void *opaque, int devfn)
     IntelIOMMUState *s = opaque;
     VTDAddressSpace *vtd_as;
 
-    assert(0 <= devfn && devfn < X86_IOMMU_PCI_DEVFN_MAX);
+    assert(0 <= devfn && devfn < PCI_DEVFN_MAX);
 
     vtd_as = vtd_find_add_as(s, bus, devfn);
     return &vtd_as->as;
@@ -2935,13 +3238,6 @@ static bool vtd_decide_config(IntelIOMMUState *s, Error **errp)
 {
     X86IOMMUState *x86_iommu = X86_IOMMU_DEVICE(s);
 
-    /* Currently Intel IOMMU IR only support "kernel-irqchip={off|split}" */
-    if (x86_iommu->intr_supported && kvm_irqchip_in_kernel() &&
-        !kvm_irqchip_is_split()) {
-        error_setg(errp, "Intel Interrupt Remapping cannot work with "
-                         "kernel-irqchip=on, please use 'split|off'.");
-        return false;
-    }
     if (s->intr_eim == ON_OFF_AUTO_ON && !x86_iommu->intr_supported) {
         error_setg(errp, "eim=on cannot be selected without intremap=on");
         return false;
@@ -2964,24 +3260,33 @@ static bool vtd_decide_config(IntelIOMMUState *s, Error **errp)
         }
     }
 
+    /* Currently only address widths supported are 39 and 48 bits */
+    if ((s->aw_bits != VTD_HOST_AW_39BIT) &&
+        (s->aw_bits != VTD_HOST_AW_48BIT)) {
+        error_setg(errp, "Supported values for x-aw-bits are: %d, %d",
+                   VTD_HOST_AW_39BIT, VTD_HOST_AW_48BIT);
+        return false;
+    }
+
     return true;
 }
 
 static void vtd_realize(DeviceState *dev, Error **errp)
 {
-    PCMachineState *pcms = PC_MACHINE(qdev_get_machine());
+    MachineState *ms = MACHINE(qdev_get_machine());
+    PCMachineState *pcms = PC_MACHINE(ms);
     PCIBus *bus = pcms->bus;
     IntelIOMMUState *s = INTEL_IOMMU_DEVICE(dev);
     X86IOMMUState *x86_iommu = X86_IOMMU_DEVICE(dev);
 
-    VTD_DPRINTF(GENERAL, "");
     x86_iommu->type = TYPE_INTEL;
 
     if (!vtd_decide_config(s, errp)) {
         return;
     }
 
-    QLIST_INIT(&s->notifiers_list);
+    QLIST_INIT(&s->vtd_as_with_notifiers);
+    qemu_mutex_init(&s->iommu_lock);
     memset(s->vtd_as_by_bus_num, 0, sizeof(s->vtd_as_by_bus_num));
     memory_region_init_io(&s->csrmem, OBJECT(s), &vtd_mem_ops, s,
                           "intel_iommu", DMAR_REG_SIZE);
@@ -3020,10 +3325,26 @@ static const TypeInfo vtd_info = {
     .class_init    = vtd_class_init,
 };
 
+static void vtd_iommu_memory_region_class_init(ObjectClass *klass,
+                                                     void *data)
+{
+    IOMMUMemoryRegionClass *imrc = IOMMU_MEMORY_REGION_CLASS(klass);
+
+    imrc->translate = vtd_iommu_translate;
+    imrc->notify_flag_changed = vtd_iommu_notify_flag_changed;
+    imrc->replay = vtd_iommu_replay;
+}
+
+static const TypeInfo vtd_iommu_memory_region_info = {
+    .parent = TYPE_IOMMU_MEMORY_REGION,
+    .name = TYPE_INTEL_IOMMU_MEMORY_REGION,
+    .class_init = vtd_iommu_memory_region_class_init,
+};
+
 static void vtd_register_types(void)
 {
-    VTD_DPRINTF(GENERAL, "");
     type_register_static(&vtd_info);
+    type_register_static(&vtd_iommu_memory_region_info);
 }
 
 type_init(vtd_register_types)