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