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/memblock.h>
  27 #include <linux/sched.h>
  28
  29 #include <asm/x86_init.h>
  30 #include <asm/reboot.h>
  31 #include <asm/kvmclock.h>
  32
  33 static int kvmclock __ro_after_init = 1;
  34 static int msr_kvm_system_time = MSR_KVM_SYSTEM_TIME;
  35 static int msr_kvm_wall_clock = MSR_KVM_WALL_CLOCK;
  36 static u64 kvm_sched_clock_offset;
  37
  38 static int parse_no_kvmclock(char *arg)
  39 {
  40         kvmclock = 0;
  41         return 0;
  42 }
  43 early_param("no-kvmclock", parse_no_kvmclock);
  44
  45 /* The hypervisor will put information about time periodically here */
  46 static struct pvclock_vsyscall_time_info *hv_clock;
  47 static struct pvclock_wall_clock wall_clock;
  48
  49 struct pvclock_vsyscall_time_info *pvclock_pvti_cpu0_va(void)
  50 {
  51         return hv_clock;
  52 }
  53 EXPORT_SYMBOL_GPL(pvclock_pvti_cpu0_va);
  54
  55 /*
  56  * The wallclock is the time of day when we booted. Since then, some time may
  57  * have elapsed since the hypervisor wrote the data. So we try to account for
  58  * that with system time
  59  */
  60 static void kvm_get_wallclock(struct timespec *now)
  61 {
  62         struct pvclock_vcpu_time_info *vcpu_time;
  63         int low, high;
  64         int cpu;
  65
  66         low = (int)__pa_symbol(&wall_clock);
  67         high = ((u64)__pa_symbol(&wall_clock) >> 32);
  68
  69         native_write_msr(msr_kvm_wall_clock, low, high);
  70
  71         cpu = get_cpu();
  72
  73         vcpu_time = &hv_clock[cpu].pvti;
  74         pvclock_read_wallclock(&wall_clock, vcpu_time, now);
  75
  76         put_cpu();
  77 }
  78
  79 static int kvm_set_wallclock(const struct timespec *now)
  80 {
  81         return -1;
  82 }
  83
  84 static u64 kvm_clock_read(void)
  85 {
  86         struct pvclock_vcpu_time_info *src;
  87         u64 ret;
  88         int cpu;
  89
  90         preempt_disable_notrace();
  91         cpu = smp_processor_id();
  92         src = &hv_clock[cpu].pvti;
  93         ret = pvclock_clocksource_read(src);
  94         preempt_enable_notrace();
  95         return ret;
  96 }
  97
  98 static u64 kvm_clock_get_cycles(struct clocksource *cs)
  99 {
 100         return kvm_clock_read();
 101 }
 102
 103 static u64 kvm_sched_clock_read(void)
 104 {
 105         return kvm_clock_read() - kvm_sched_clock_offset;
 106 }
 107
 108 static inline void kvm_sched_clock_init(bool stable)
 109 {
 110         if (!stable) {
 111                 pv_time_ops.sched_clock = kvm_clock_read;
 112                 clear_sched_clock_stable();
 113                 return;
 114         }
 115
 116         kvm_sched_clock_offset = kvm_clock_read();
 117         pv_time_ops.sched_clock = kvm_sched_clock_read;
 118
 119         printk(KERN_INFO "kvm-clock: using sched offset of %llu cycles\n",
 120                         kvm_sched_clock_offset);
 121
 122         BUILD_BUG_ON(sizeof(kvm_sched_clock_offset) >
 123                  sizeof(((struct pvclock_vcpu_time_info *)NULL)->system_time));
 124 }
 125
 126 /*
 127  * If we don't do that, there is the possibility that the guest
 128  * will calibrate under heavy load - thus, getting a lower lpj -
 129  * and execute the delays themselves without load. This is wrong,
 130  * because no delay loop can finish beforehand.
 131  * Any heuristics is subject to fail, because ultimately, a large
 132  * poll of guests can be running and trouble each other. So we preset
 133  * lpj here
 134  */
 135 static unsigned long kvm_get_tsc_khz(void)
 136 {
 137         struct pvclock_vcpu_time_info *src;
 138         int cpu;
 139         unsigned long tsc_khz;
 140
 141         cpu = get_cpu();
 142         src = &hv_clock[cpu].pvti;
 143         tsc_khz = pvclock_tsc_khz(src);
 144         put_cpu();
 145         return tsc_khz;
 146 }
 147
 148 static void kvm_get_preset_lpj(void)
 149 {
 150         unsigned long khz;
 151         u64 lpj;
 152
 153         khz = kvm_get_tsc_khz();
 154
 155         lpj = ((u64)khz * 1000);
 156         do_div(lpj, HZ);
 157         preset_lpj = lpj;
 158 }
 159
 160 bool kvm_check_and_clear_guest_paused(void)
 161 {
 162         bool ret = false;
 163         struct pvclock_vcpu_time_info *src;
 164         int cpu = smp_processor_id();
 165
 166         if (!hv_clock)
 167                 return ret;
 168
 169         src = &hv_clock[cpu].pvti;
 170         if ((src->flags & PVCLOCK_GUEST_STOPPED) != 0) {
 171                 src->flags &= ~PVCLOCK_GUEST_STOPPED;
 172                 pvclock_touch_watchdogs();
 173                 ret = true;
 174         }
 175
 176         return ret;
 177 }
 178
 179 struct clocksource kvm_clock = {
 180         .name = "kvm-clock",
 181         .read = kvm_clock_get_cycles,
 182         .rating = 400,
 183         .mask = CLOCKSOURCE_MASK(64),
 184         .flags = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
 185 };
 186 EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_clock);
 187
 188 int kvm_register_clock(char *txt)
 189 {
 190         int cpu = smp_processor_id();
 191         int low, high, ret;
 192         struct pvclock_vcpu_time_info *src;
 193
 194         if (!hv_clock)
 195                 return 0;
 196
 197         src = &hv_clock[cpu].pvti;
 198         low = (int)slow_virt_to_phys(src) | 1;
 199         high = ((u64)slow_virt_to_phys(src) >> 32);
 200         ret = native_write_msr_safe(msr_kvm_system_time, low, high);
 201         printk(KERN_INFO "kvm-clock: cpu %d, msr %x:%x, %s\n",
 202                cpu, high, low, txt);
 203
 204         return ret;
 205 }
 206
 207 static void kvm_save_sched_clock_state(void)
 208 {
 209 }
 210
 211 static void kvm_restore_sched_clock_state(void)
 212 {
 213         kvm_register_clock("primary cpu clock, resume");
 214 }
 215
 216 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 217 static void kvm_setup_secondary_clock(void)
 218 {
 219         /*
 220          * Now that the first cpu already had this clocksource initialized,
 221          * we shouldn't fail.
 222          */
 223         WARN_ON(kvm_register_clock("secondary cpu clock"));
 224 }
 225 #endif
 226
 227 /*
 228  * After the clock is registered, the host will keep writing to the
 229  * registered memory location. If the guest happens to shutdown, this memory
 230  * won't be valid. In cases like kexec, in which you install a new kernel, this
 231  * means a random memory location will be kept being written. So before any
 232  * kind of shutdown from our side, we unregister the clock by writing anything
 233  * that does not have the 'enable' bit set in the msr
 234  */
 235 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 236 static void kvm_crash_shutdown(struct pt_regs *regs)
 237 {
 238         native_write_msr(msr_kvm_system_time, 0, 0);
 239         kvm_disable_steal_time();
 240         native_machine_crash_shutdown(regs);
 241 }
 242 #endif
 243
 244 static void kvm_shutdown(void)
 245 {
 246         native_write_msr(msr_kvm_system_time, 0, 0);
 247         kvm_disable_steal_time();
 248         native_machine_shutdown();
 249 }
 250
 251 void __init kvmclock_init(void)
 252 {
 253         struct pvclock_vcpu_time_info *vcpu_time;
 254         unsigned long mem;
 255         int size, cpu;
 256         u8 flags;
 257
 258         size = PAGE_ALIGN(sizeof(struct pvclock_vsyscall_time_info)*NR_CPUS);
 259
 260         if (!kvm_para_available())
 261                 return;
 262
 263         if (kvmclock && kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_CLOCKSOURCE2)) {
 264                 msr_kvm_system_time = MSR_KVM_SYSTEM_TIME_NEW;
 265                 msr_kvm_wall_clock = MSR_KVM_WALL_CLOCK_NEW;
 266         } else if (!(kvmclock && kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_CLOCKSOURCE)))
 267                 return;
 268
 269         printk(KERN_INFO "kvm-clock: Using msrs %x and %x",
 270                 msr_kvm_system_time, msr_kvm_wall_clock);
 271
 272         mem = memblock_alloc(size, PAGE_SIZE);
 273         if (!mem)
 274                 return;
 275         hv_clock = __va(mem);
 276         memset(hv_clock, 0, size);
 277
 278         if (kvm_register_clock("primary cpu clock")) {
 279                 hv_clock = NULL;
 280                 memblock_free(mem, size);
 281                 return;
 282         }
 283
 284         if (kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_CLOCKSOURCE_STABLE_BIT))
 285                 pvclock_set_flags(PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT);
 286
 287         cpu = get_cpu();
 288         vcpu_time = &hv_clock[cpu].pvti;
 289         flags = pvclock_read_flags(vcpu_time);
 290
 291         kvm_sched_clock_init(flags & PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT);
 292         put_cpu();
 293
 294         x86_platform.calibrate_tsc = kvm_get_tsc_khz;
 295         x86_platform.calibrate_cpu = kvm_get_tsc_khz;
 296         x86_platform.get_wallclock = kvm_get_wallclock;
 297         x86_platform.set_wallclock = kvm_set_wallclock;
 298 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 299         x86_cpuinit.early_percpu_clock_init =
 300                 kvm_setup_secondary_clock;
 301 #endif
 302         x86_platform.save_sched_clock_state = kvm_save_sched_clock_state;
 303         x86_platform.restore_sched_clock_state = kvm_restore_sched_clock_state;
 304         machine_ops.shutdown  = kvm_shutdown;
 305 #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
 306         machine_ops.crash_shutdown  = kvm_crash_shutdown;
 307 #endif
 308         kvm_get_preset_lpj();
 309         clocksource_register_hz(&kvm_clock, NSEC_PER_SEC);
 310         pv_info.name = "KVM";
 311 }
 312
 313 int __init kvm_setup_vsyscall_timeinfo(void)
 314 {
 315 #ifdef CONFIG_X86_64
 316         int cpu;
 317         u8 flags;
 318         struct pvclock_vcpu_time_info *vcpu_time;
 319         unsigned int size;
 320
 321         if (!hv_clock)
 322                 return 0;
 323
 324         size = PAGE_ALIGN(sizeof(struct pvclock_vsyscall_time_info)*NR_CPUS);
 325
 326         cpu = get_cpu();
 327
 328         vcpu_time = &hv_clock[cpu].pvti;
 329         flags = pvclock_read_flags(vcpu_time);
 330
 331         if (!(flags & PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT)) {
 332                 put_cpu();
 333                 return 1;
 334         }
 335
 336         put_cpu();
 337
 338         kvm_clock.archdata.vclock_mode = VCLOCK_PVCLOCK;
 339 #endif
 340         return 0;
 341 }