arch/x86/kernel/kvmclock.c

   1 /*  KVM paravirtual clock driver. A clocksource implementation
   2     Copyright (C) 2008 Glauber de Oliveira Costa, Red Hat Inc.
   3
   4     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   7     (at your option) any later version.
   8
   9     This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12     GNU General Public License for more details.
  13
  14     You should have received a copy of the GNU General Public License
  15     along with this program; if not, write to the Free Software
  16     Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  17 */
  18
  19 #include <linux/clocksource.h>
  20 #include <linux/kvm_para.h>
  21 #include <asm/pvclock.h>
  22 #include <asm/msr.h>
  23 #include <asm/apic.h>
  24 #include <linux/percpu.h>
  25 #include <linux/hardirq.h>
  26 #include <linux/sched.h>
  27 #include <linux/sched/clock.h>
  28 #include <linux/mm.h>
  29
  30 #include <asm/mem_encrypt.h>
  31 #include <asm/x86_init.h>
  32 #include <asm/reboot.h>
  33 #include <asm/kvmclock.h>
  34
  35 static int kvmclock __ro_after_init = 1;
  36 static int msr_kvm_system_time = MSR_KVM_SYSTEM_TIME;
  37 static int msr_kvm_wall_clock = MSR_KVM_WALL_CLOCK;
  38 static u64 kvm_sched_clock_offset;
  39
  40 static int parse_no_kvmclock(char *arg)
  41 {
  42         kvmclock = 0;
  43         return 0;
  44 }
  45 early_param("no-kvmclock", parse_no_kvmclock);
  46
  47 /* Aligned to page sizes to match whats mapped via vsyscalls to userspace */
  48 #define HV_CLOCK_SIZE   (sizeof(struct pvclock_vsyscall_time_info) * NR_CPUS)
  49
  50 static u8 hv_clock_mem[PAGE_ALIGN(HV_CLOCK_SIZE)] __aligned(PAGE_SIZE);
  51
  52 /* The hypervisor will put information about time periodically here */
  53 static struct pvclock_vsyscall_time_info *hv_clock;
  54 static struct pvclock_wall_clock wall_clock;
  55
  56 /*
  57  * The wallclock is the time of day when we booted. Since then, some time may
  58  * have elapsed since the hypervisor wrote the data. So we try to account for
  59  * that with system time
  60  */
  61 static void kvm_get_wallclock(struct timespec64 *now)
  62 {
  63         struct pvclock_vcpu_time_info *vcpu_time;
  64         int low, high;
  65         int cpu;
  66
  67         low = (int)slow_virt_to_phys(&wall_clock);
  68         high = ((u64)slow_virt_to_phys(&wall_clock) >> 32);
  69
  70         native_write_msr(msr_kvm_wall_clock, low, high);
  71
  72         cpu = get_cpu();
  73
  74         vcpu_time = &hv_clock[cpu].pvti;
  75         pvclock_read_wallclock(&wall_clock, vcpu_time, now);
  76
  77         put_cpu();
  78 }
  79
  80 static int kvm_set_wallclock(const struct timespec64 *now)
  81 {
  82         return -ENODEV;
  83 }
  84
  85 static u64 kvm_clock_read(void)
  86 {
  87         struct pvclock_vcpu_time_info *src;
  88         u64 ret;
  89         int cpu;
  90
  91         preempt_disable_notrace();
  92         cpu = smp_processor_id();
  93         src = &hv_clock[cpu].pvti;
  94         ret = pvclock_clocksource_read(src);
  95         preempt_enable_notrace();
  96         return ret;
  97 }
  98
  99 static u64 kvm_clock_get_cycles(struct clocksource *cs)
 100 {
 101         return kvm_clock_read();
 102 }
 103
 104 static u64 kvm_sched_clock_read(void)
 105 {
 106         return kvm_clock_read() - kvm_sched_clock_offset;
 107 }
 108
 109 static inline void kvm_sched_clock_init(bool stable)
 110 {
 111         if (!stable) {
 112                 pv_time_ops.sched_clock = kvm_clock_read;
 113                 clear_sched_clock_stable();
 114                 return;
 115         }
 116
 117         kvm_sched_clock_offset = kvm_clock_read();
 118         pv_time_ops.sched_clock = kvm_sched_clock_read;
 119
 120         printk(KERN_INFO "kvm-clock: using sched offset of %llu cycles\n",
 121                         kvm_sched_clock_offset);
 122
 123         BUILD_BUG_ON(sizeof(kvm_sched_clock_offset) >
 124                  sizeof(((struct pvclock_vcpu_time_info *)NULL)->system_time));
 125 }
 126
 127 /*
 128  * If we don't do that, there is the possibility that the guest
 129  * will calibrate under heavy load - thus, getting a lower lpj -
 130  * and execute the delays themselves without load. This is wrong,
 131  * because no delay loop can finish beforehand.
 132  * Any heuristics is subject to fail, because ultimately, a large
 133  * poll of guests can be running and trouble each other. So we preset
 134  * lpj here
 135  */
 136 static unsigned long kvm_get_tsc_khz(void)
 137 {
 138         struct pvclock_vcpu_time_info *src;
 139         int cpu;
 140         unsigned long tsc_khz;
 141
 142         cpu = get_cpu();
 143         src = &hv_clock[cpu].pvti;
 144         tsc_khz = pvclock_tsc_khz(src);
 145         put_cpu();
 146         setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ);
 147         return tsc_khz;
 148 }
 149
 150 static void kvm_get_preset_lpj(void)
 151 {
 152         unsigned long khz;
 153         u64 lpj;
 154
 155         khz = kvm_get_tsc_khz();
 156
 157         lpj = ((u64)khz * 1000);
 158         do_div(lpj, HZ);
 159         preset_lpj = lpj;
 160 }
 161
 162 bool kvm_check_and_clear_guest_paused(void)
 163 {
 164         bool ret = false;
 165         struct pvclock_vcpu_time_info *src;
 166         int cpu = smp_processor_id();
 167
 168         if (!hv_clock)
 169                 return ret;
 170
 171         src = &hv_clock[cpu].pvti;
 172         if ((src->flags & PVCLOCK_GUEST_STOPPED) != 0) {
 173                 src->flags &= ~PVCLOCK_GUEST_STOPPED;
 174                 pvclock_touch_watchdogs();
 175                 ret = true;
 176         }
 177
 178         return ret;
 179 }
 180
 181 struct clocksource kvm_clock = {
 182         .name = "kvm-clock",
 183         .read = kvm_clock_get_cycles,
 184         .rating = 400,
 185         .mask = CLOCKSOURCE_MASK(64),
 186         .flags = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
 187 };
 188 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_clock);
 189
 190 static void kvm_register_clock(char *txt)
 191 {
 192         struct pvclock_vcpu_time_info *src;
 193         int cpu = smp_processor_id();
 194         u64 pa;
 195
 196         if (!hv_clock)
 197                 return;
 198
 199         src = &hv_clock[cpu].pvti;
 200         pa = slow_virt_to_phys(src) | 0x01ULL;
 201         wrmsrl(msr_kvm_system_time, pa);
 202         pr_info("kvm-clock: cpu %d, msr %llx, %s\n", cpu, pa, txt);
 203 }
 204
 205 static void kvm_save_sched_clock_state(void)
 206 {
 207 }
 208
 209 static void kvm_restore_sched_clock_state(void)
 210 {
 211         kvm_register_clock("primary cpu clock, resume");
 212 }
 213
 214 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 215 static void kvm_setup_secondary_clock(void)
 216 {
 217         kvm_register_clock("secondary cpu clock");
 218 }
 219 #endif
 220
 221 /*
 222  * After the clock is registered, the host will keep writing to the
 223  * registered memory location. If the guest happens to shutdown, this memory
 224  * won't be valid. In cases like kexec, in which you install a new kernel, this
 225  * means a random memory location will be kept being written. So before any
 226  * kind of shutdown from our side, we unregister the clock by writing anything
 227  * that does not have the 'enable' bit set in the msr
 228  */
 229 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 230 static void kvm_crash_shutdown(struct pt_regs *regs)
 231 {
 232         native_write_msr(msr_kvm_system_time, 0, 0);
 233         kvm_disable_steal_time();
 234         native_machine_crash_shutdown(regs);
 235 }
 236 #endif
 237
 238 static void kvm_shutdown(void)
 239 {
 240         native_write_msr(msr_kvm_system_time, 0, 0);
 241         kvm_disable_steal_time();
 242         native_machine_shutdown();
 243 }
 244
 245 void __init kvmclock_init(void)
 246 {
 247         struct pvclock_vcpu_time_info *vcpu_time;
 248         int cpu;
 249         u8 flags;
 250
 251         if (!kvm_para_available())
 252                 return;
 253
 254         if (kvmclock && kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_CLOCKSOURCE2)) {
 255                 msr_kvm_system_time = MSR_KVM_SYSTEM_TIME_NEW;
 256                 msr_kvm_wall_clock = MSR_KVM_WALL_CLOCK_NEW;
 257         } else if (!(kvmclock && kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_CLOCKSOURCE)))
 258                 return;
 259
 260         printk(KERN_INFO "kvm-clock: Using msrs %x and %x",
 261                 msr_kvm_system_time, msr_kvm_wall_clock);
 262
 263         hv_clock = (struct pvclock_vsyscall_time_info *)hv_clock_mem;
 264         kvm_register_clock("primary cpu clock");
 265         pvclock_set_pvti_cpu0_va(hv_clock);
 266
 267         if (kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_CLOCKSOURCE_STABLE_BIT))
 268                 pvclock_set_flags(PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT);
 269
 270         cpu = get_cpu();
 271         vcpu_time = &hv_clock[cpu].pvti;
 272         flags = pvclock_read_flags(vcpu_time);
 273
 274         kvm_sched_clock_init(flags & PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT);
 275         put_cpu();
 276
 277         x86_platform.calibrate_tsc = kvm_get_tsc_khz;
 278         x86_platform.calibrate_cpu = kvm_get_tsc_khz;
 279         x86_platform.get_wallclock = kvm_get_wallclock;
 280         x86_platform.set_wallclock = kvm_set_wallclock;
 281 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 282         x86_cpuinit.early_percpu_clock_init =
 283                 kvm_setup_secondary_clock;
 284 #endif
 285         x86_platform.save_sched_clock_state = kvm_save_sched_clock_state;
 286         x86_platform.restore_sched_clock_state = kvm_restore_sched_clock_state;
 287         machine_ops.shutdown  = kvm_shutdown;
 288 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 289         machine_ops.crash_shutdown  = kvm_crash_shutdown;
 290 #endif
 291         kvm_get_preset_lpj();
 292         clocksource_register_hz(&kvm_clock, NSEC_PER_SEC);
 293         pv_info.name = "KVM";
 294 }
 295
 296 int __init kvm_setup_vsyscall_timeinfo(void)
 297 {
 298 #ifdef CONFIG_X86_64
 299         int cpu;
 300         u8 flags;
 301         struct pvclock_vcpu_time_info *vcpu_time;
 302
 303         if (!hv_clock)
 304                 return 0;
 305
 306         cpu = get_cpu();
 307
 308         vcpu_time = &hv_clock[cpu].pvti;
 309         flags = pvclock_read_flags(vcpu_time);
 310
 311         put_cpu();
 312
 313         if (!(flags & PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT))
 314                 return 1;
 315
 316         kvm_clock.archdata.vclock_mode = VCLOCK_PVCLOCK;
 317 #endif
 318         return 0;
 319 }