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1 : : // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2 : : /* KVM paravirtual clock driver. A clocksource implementation
3 : : Copyright (C) 2008 Glauber de Oliveira Costa, Red Hat Inc.
4 : : */
5 : :
6 : : #include <linux/clocksource.h>
7 : : #include <linux/kvm_para.h>
8 : : #include <asm/pvclock.h>
9 : : #include <asm/msr.h>
10 : : #include <asm/apic.h>
11 : : #include <linux/percpu.h>
12 : : #include <linux/hardirq.h>
13 : : #include <linux/cpuhotplug.h>
14 : : #include <linux/sched.h>
15 : : #include <linux/sched/clock.h>
16 : : #include <linux/mm.h>
17 : : #include <linux/slab.h>
18 : : #include <linux/set_memory.h>
19 : :
20 : : #include <asm/hypervisor.h>
21 : : #include <asm/mem_encrypt.h>
22 : : #include <asm/x86_init.h>
23 : : #include <asm/reboot.h>
24 : : #include <asm/kvmclock.h>
25 : :
26 : : static int kvmclock __initdata = 1;
27 : : static int kvmclock_vsyscall __initdata = 1;
28 : : static int msr_kvm_system_time __ro_after_init = MSR_KVM_SYSTEM_TIME;
29 : : static int msr_kvm_wall_clock __ro_after_init = MSR_KVM_WALL_CLOCK;
30 : : static u64 kvm_sched_clock_offset __ro_after_init;
31 : :
32 : 0 : static int __init parse_no_kvmclock(char *arg)
33 : : {
34 : 0 : kvmclock = 0;
35 : 0 : return 0;
36 : : }
37 : : early_param("no-kvmclock", parse_no_kvmclock);
38 : :
39 : 0 : static int __init parse_no_kvmclock_vsyscall(char *arg)
40 : : {
41 : 0 : kvmclock_vsyscall = 0;
42 : 0 : return 0;
43 : : }
44 : : early_param("no-kvmclock-vsyscall", parse_no_kvmclock_vsyscall);
45 : :
46 : : /* Aligned to page sizes to match whats mapped via vsyscalls to userspace */
47 : : #define HV_CLOCK_SIZE (sizeof(struct pvclock_vsyscall_time_info) * NR_CPUS)
48 : : #define HVC_BOOT_ARRAY_SIZE \
49 : : (PAGE_SIZE / sizeof(struct pvclock_vsyscall_time_info))
50 : :
51 : : static struct pvclock_vsyscall_time_info
52 : : hv_clock_boot[HVC_BOOT_ARRAY_SIZE] __bss_decrypted __aligned(PAGE_SIZE);
53 : : static struct pvclock_wall_clock wall_clock __bss_decrypted;
54 : : static DEFINE_PER_CPU(struct pvclock_vsyscall_time_info *, hv_clock_per_cpu);
55 : : static struct pvclock_vsyscall_time_info *hvclock_mem;
56 : :
57 : 305136 : static inline struct pvclock_vcpu_time_info *this_cpu_pvti(void)
58 : : {
59 : 610272 : return &this_cpu_read(hv_clock_per_cpu)->pvti;
60 : : }
61 : :
62 : 3 : static inline struct pvclock_vsyscall_time_info *this_cpu_hvclock(void)
63 : : {
64 : 6 : return this_cpu_read(hv_clock_per_cpu);
65 : : }
66 : :
67 : : /*
68 : : * The wallclock is the time of day when we booted. Since then, some time may
69 : : * have elapsed since the hypervisor wrote the data. So we try to account for
70 : : * that with system time
71 : : */
72 : 3 : static void kvm_get_wallclock(struct timespec64 *now)
73 : : {
74 : 3 : wrmsrl(msr_kvm_wall_clock, slow_virt_to_phys(&wall_clock));
75 : 3 : preempt_disable();
76 : 3 : pvclock_read_wallclock(&wall_clock, this_cpu_pvti(), now);
77 : 3 : preempt_enable();
78 : 3 : }
79 : :
80 : 0 : static int kvm_set_wallclock(const struct timespec64 *now)
81 : : {
82 : 0 : return -ENODEV;
83 : : }
84 : :
85 : 305124 : static u64 kvm_clock_read(void)
86 : : {
87 : 305124 : u64 ret;
88 : :
89 : 305124 : preempt_disable_notrace();
90 : 305124 : ret = pvclock_clocksource_read(this_cpu_pvti());
91 : 305124 : preempt_enable_notrace();
92 : 305124 : return ret;
93 : : }
94 : :
95 : 115385 : static u64 kvm_clock_get_cycles(struct clocksource *cs)
96 : : {
97 : 115385 : return kvm_clock_read();
98 : : }
99 : :
100 : 189736 : static u64 kvm_sched_clock_read(void)
101 : : {
102 : 189736 : return kvm_clock_read() - kvm_sched_clock_offset;
103 : : }
104 : :
105 : 3 : static inline void kvm_sched_clock_init(bool stable)
106 : : {
107 [ - + ]: 3 : if (!stable)
108 : 0 : clear_sched_clock_stable();
109 : 3 : kvm_sched_clock_offset = kvm_clock_read();
110 : 3 : pv_ops.time.sched_clock = kvm_sched_clock_read;
111 : :
112 : 3 : pr_info("kvm-clock: using sched offset of %llu cycles",
113 : : kvm_sched_clock_offset);
114 : :
115 : 3 : BUILD_BUG_ON(sizeof(kvm_sched_clock_offset) >
116 : : sizeof(((struct pvclock_vcpu_time_info *)NULL)->system_time));
117 : 3 : }
118 : :
119 : : /*
120 : : * If we don't do that, there is the possibility that the guest
121 : : * will calibrate under heavy load - thus, getting a lower lpj -
122 : : * and execute the delays themselves without load. This is wrong,
123 : : * because no delay loop can finish beforehand.
124 : : * Any heuristics is subject to fail, because ultimately, a large
125 : : * poll of guests can be running and trouble each other. So we preset
126 : : * lpj here
127 : : */
128 : 9 : static unsigned long kvm_get_tsc_khz(void)
129 : : {
130 : 18 : setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ);
131 : 9 : return pvclock_tsc_khz(this_cpu_pvti());
132 : : }
133 : :
134 : 3 : static void __init kvm_get_preset_lpj(void)
135 : : {
136 : 3 : unsigned long khz;
137 : 3 : u64 lpj;
138 : :
139 : 3 : khz = kvm_get_tsc_khz();
140 : :
141 : 3 : lpj = ((u64)khz * 1000);
142 : 3 : do_div(lpj, HZ);
143 : 3 : preset_lpj = lpj;
144 : 3 : }
145 : :
146 : 0 : bool kvm_check_and_clear_guest_paused(void)
147 : : {
148 : 0 : struct pvclock_vsyscall_time_info *src = this_cpu_hvclock();
149 : 0 : bool ret = false;
150 : :
151 [ # # ]: 0 : if (!src)
152 : : return ret;
153 : :
154 [ # # ]: 0 : if ((src->pvti.flags & PVCLOCK_GUEST_STOPPED) != 0) {
155 : 0 : src->pvti.flags &= ~PVCLOCK_GUEST_STOPPED;
156 : 0 : pvclock_touch_watchdogs();
157 : 0 : ret = true;
158 : : }
159 : : return ret;
160 : : }
161 : :
162 : : struct clocksource kvm_clock = {
163 : : .name = "kvm-clock",
164 : : .read = kvm_clock_get_cycles,
165 : : .rating = 400,
166 : : .mask = CLOCKSOURCE_MASK(64),
167 : : .flags = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
168 : : };
169 : : EXPORT_SYMBOL_GPL(kvm_clock);
170 : :
171 : 3 : static void kvm_register_clock(char *txt)
172 : : {
173 : 3 : struct pvclock_vsyscall_time_info *src = this_cpu_hvclock();
174 : 3 : u64 pa;
175 : :
176 [ + - ]: 3 : if (!src)
177 : : return;
178 : :
179 : 3 : pa = slow_virt_to_phys(&src->pvti) | 0x01ULL;
180 : 3 : wrmsrl(msr_kvm_system_time, pa);
181 : 3 : pr_info("kvm-clock: cpu %d, msr %llx, %s", smp_processor_id(), pa, txt);
182 : : }
183 : :
184 : 0 : static void kvm_save_sched_clock_state(void)
185 : : {
186 : 0 : }
187 : :
188 : 0 : static void kvm_restore_sched_clock_state(void)
189 : : {
190 : 0 : kvm_register_clock("primary cpu clock, resume");
191 : 0 : }
192 : :
193 : : #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
194 : 0 : static void kvm_setup_secondary_clock(void)
195 : : {
196 : 0 : kvm_register_clock("secondary cpu clock");
197 : 0 : }
198 : : #endif
199 : :
200 : : /*
201 : : * After the clock is registered, the host will keep writing to the
202 : : * registered memory location. If the guest happens to shutdown, this memory
203 : : * won't be valid. In cases like kexec, in which you install a new kernel, this
204 : : * means a random memory location will be kept being written. So before any
205 : : * kind of shutdown from our side, we unregister the clock by writing anything
206 : : * that does not have the 'enable' bit set in the msr
207 : : */
208 : : #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
209 : 0 : static void kvm_crash_shutdown(struct pt_regs *regs)
210 : : {
211 : 0 : native_write_msr(msr_kvm_system_time, 0, 0);
212 : 0 : kvm_disable_steal_time();
213 : 0 : native_machine_crash_shutdown(regs);
214 : 0 : }
215 : : #endif
216 : :
217 : 0 : static void kvm_shutdown(void)
218 : : {
219 : 0 : native_write_msr(msr_kvm_system_time, 0, 0);
220 : 0 : kvm_disable_steal_time();
221 : 0 : native_machine_shutdown();
222 : 0 : }
223 : :
224 : 3 : static void __init kvmclock_init_mem(void)
225 : : {
226 : 3 : unsigned long ncpus;
227 : 3 : unsigned int order;
228 : 3 : struct page *p;
229 : 3 : int r;
230 : :
231 [ - + ]: 3 : if (HVC_BOOT_ARRAY_SIZE >= num_possible_cpus())
232 : : return;
233 : :
234 : 0 : ncpus = num_possible_cpus() - HVC_BOOT_ARRAY_SIZE;
235 : 0 : order = get_order(ncpus * sizeof(*hvclock_mem));
236 : :
237 : 0 : p = alloc_pages(GFP_KERNEL, order);
238 [ # # ]: 0 : if (!p) {
239 : 0 : pr_warn("%s: failed to alloc %d pages", __func__, (1U << order));
240 : 0 : return;
241 : : }
242 : :
243 : 0 : hvclock_mem = page_address(p);
244 : :
245 : : /*
246 : : * hvclock is shared between the guest and the hypervisor, must
247 : : * be mapped decrypted.
248 : : */
249 : 0 : if (sev_active()) {
250 : : r = set_memory_decrypted((unsigned long) hvclock_mem,
251 : : 1UL << order);
252 : : if (r) {
253 : : __free_pages(p, order);
254 : : hvclock_mem = NULL;
255 : : pr_warn("kvmclock: set_memory_decrypted() failed. Disabling\n");
256 : : return;
257 : : }
258 : : }
259 : :
260 : 0 : memset(hvclock_mem, 0, PAGE_SIZE << order);
261 : : }
262 : :
263 : 3 : static int __init kvm_setup_vsyscall_timeinfo(void)
264 : : {
265 : : #ifdef CONFIG_X86_64
266 : 3 : u8 flags;
267 : :
268 [ + - + - ]: 3 : if (!per_cpu(hv_clock_per_cpu, 0) || !kvmclock_vsyscall)
269 : : return 0;
270 : :
271 : 3 : flags = pvclock_read_flags(&hv_clock_boot[0].pvti);
272 [ + - ]: 3 : if (!(flags & PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT))
273 : : return 0;
274 : :
275 : 3 : kvm_clock.archdata.vclock_mode = VCLOCK_PVCLOCK;
276 : : #endif
277 : :
278 : 3 : kvmclock_init_mem();
279 : :
280 : 3 : return 0;
281 : : }
282 : : early_initcall(kvm_setup_vsyscall_timeinfo);
283 : :
284 : 0 : static int kvmclock_setup_percpu(unsigned int cpu)
285 : : {
286 : 0 : struct pvclock_vsyscall_time_info *p = per_cpu(hv_clock_per_cpu, cpu);
287 : :
288 : : /*
289 : : * The per cpu area setup replicates CPU0 data to all cpu
290 : : * pointers. So carefully check. CPU0 has been set up in init
291 : : * already.
292 : : */
293 [ # # # # : 0 : if (!cpu || (p && p != per_cpu(hv_clock_per_cpu, 0)))
# # ]
294 : : return 0;
295 : :
296 : : /* Use the static page for the first CPUs, allocate otherwise */
297 [ # # ]: 0 : if (cpu < HVC_BOOT_ARRAY_SIZE)
298 : 0 : p = &hv_clock_boot[cpu];
299 [ # # ]: 0 : else if (hvclock_mem)
300 : 0 : p = hvclock_mem + cpu - HVC_BOOT_ARRAY_SIZE;
301 : : else
302 : : return -ENOMEM;
303 : :
304 : 0 : per_cpu(hv_clock_per_cpu, cpu) = p;
305 [ # # ]: 0 : return p ? 0 : -ENOMEM;
306 : : }
307 : :
308 : 3 : void __init kvmclock_init(void)
309 : : {
310 : 3 : u8 flags;
311 : :
312 [ + - + - ]: 3 : if (!kvm_para_available() || !kvmclock)
313 : : return;
314 : :
315 [ + - ]: 3 : if (kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_CLOCKSOURCE2)) {
316 : 3 : msr_kvm_system_time = MSR_KVM_SYSTEM_TIME_NEW;
317 : 3 : msr_kvm_wall_clock = MSR_KVM_WALL_CLOCK_NEW;
318 [ # # ]: 0 : } else if (!kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_CLOCKSOURCE)) {
319 : : return;
320 : : }
321 : :
322 [ + - ]: 3 : if (cpuhp_setup_state(CPUHP_BP_PREPARE_DYN, "kvmclock:setup_percpu",
323 : : kvmclock_setup_percpu, NULL) < 0) {
324 : : return;
325 : : }
326 : :
327 : 3 : pr_info("kvm-clock: Using msrs %x and %x",
328 : : msr_kvm_system_time, msr_kvm_wall_clock);
329 : :
330 : 3 : this_cpu_write(hv_clock_per_cpu, &hv_clock_boot[0]);
331 : 3 : kvm_register_clock("primary cpu clock");
332 : 3 : pvclock_set_pvti_cpu0_va(hv_clock_boot);
333 : :
334 [ + - ]: 3 : if (kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_CLOCKSOURCE_STABLE_BIT))
335 : 3 : pvclock_set_flags(PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT);
336 : :
337 : 3 : flags = pvclock_read_flags(&hv_clock_boot[0].pvti);
338 : 3 : kvm_sched_clock_init(flags & PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT);
339 : :
340 : 3 : x86_platform.calibrate_tsc = kvm_get_tsc_khz;
341 : 3 : x86_platform.calibrate_cpu = kvm_get_tsc_khz;
342 : 3 : x86_platform.get_wallclock = kvm_get_wallclock;
343 : 3 : x86_platform.set_wallclock = kvm_set_wallclock;
344 : : #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
345 : 3 : x86_cpuinit.early_percpu_clock_init = kvm_setup_secondary_clock;
346 : : #endif
347 : 3 : x86_platform.save_sched_clock_state = kvm_save_sched_clock_state;
348 : 3 : x86_platform.restore_sched_clock_state = kvm_restore_sched_clock_state;
349 : 3 : machine_ops.shutdown = kvm_shutdown;
350 : : #ifdef CONFIG_KEXEC_CORE
351 : 3 : machine_ops.crash_shutdown = kvm_crash_shutdown;
352 : : #endif
353 : 3 : kvm_get_preset_lpj();
354 : :
355 : : /*
356 : : * X86_FEATURE_NONSTOP_TSC is TSC runs at constant rate
357 : : * with P/T states and does not stop in deep C-states.
358 : : *
359 : : * Invariant TSC exposed by host means kvmclock is not necessary:
360 : : * can use TSC as clocksource.
361 : : *
362 : : */
363 [ - + - - ]: 3 : if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC) &&
364 [ # # ]: 0 : boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC) &&
365 : 0 : !check_tsc_unstable())
366 : 0 : kvm_clock.rating = 299;
367 : :
368 : 3 : clocksource_register_hz(&kvm_clock, NSEC_PER_SEC);
369 : 3 : pv_info.name = "KVM";
370 : : }
|
