KVM: VMX: Use shared msr infrastructure
authorAvi Kivity <avi@redhat.com>
Mon, 7 Sep 2009 08:14:12 +0000 (11:14 +0300)
committerAvi Kivity <avi@redhat.com>
Thu, 3 Dec 2009 07:32:22 +0000 (09:32 +0200)
Instead of reloading syscall MSRs on every preemption, use the new shared
msr infrastructure to reload them at the last possible minute (just before
exit to userspace).

Improves vcpu/idle/vcpu switches by about 2000 cycles (when EFER needs to be
reloaded as well).

[jan: fix slot index missing indirection]

Signed-off-by: Jan Kiszka <jan.kiszka@siemens.com>
Signed-off-by: Avi Kivity <avi@redhat.com>
arch/x86/kvm/vmx.c

index 3251251..bf46253 100644 (file)
@@ -86,6 +86,11 @@ struct vmcs {
        char data[0];
 };
 
+struct shared_msr_entry {
+       unsigned index;
+       u64 data;
+};
+
 struct vcpu_vmx {
        struct kvm_vcpu       vcpu;
        struct list_head      local_vcpus_link;
@@ -93,8 +98,7 @@ struct vcpu_vmx {
        int                   launched;
        u8                    fail;
        u32                   idt_vectoring_info;
-       struct kvm_msr_entry *guest_msrs;
-       struct kvm_msr_entry *host_msrs;
+       struct shared_msr_entry *guest_msrs;
        int                   nmsrs;
        int                   save_nmsrs;
        int                   msr_offset_efer;
@@ -108,7 +112,6 @@ struct vcpu_vmx {
                u16           fs_sel, gs_sel, ldt_sel;
                int           gs_ldt_reload_needed;
                int           fs_reload_needed;
-               int           guest_efer_loaded;
        } host_state;
        struct {
                int vm86_active;
@@ -195,6 +198,8 @@ static struct kvm_vmx_segment_field {
        VMX_SEGMENT_FIELD(LDTR),
 };
 
+static u64 host_efer;
+
 static void ept_save_pdptrs(struct kvm_vcpu *vcpu);
 
 /*
@@ -209,22 +214,6 @@ static const u32 vmx_msr_index[] = {
 };
 #define NR_VMX_MSR ARRAY_SIZE(vmx_msr_index)
 
-static void load_msrs(struct kvm_msr_entry *e, int n)
-{
-       int i;
-
-       for (i = 0; i < n; ++i)
-               wrmsrl(e[i].index, e[i].data);
-}
-
-static void save_msrs(struct kvm_msr_entry *e, int n)
-{
-       int i;
-
-       for (i = 0; i < n; ++i)
-               rdmsrl(e[i].index, e[i].data);
-}
-
 static inline int is_page_fault(u32 intr_info)
 {
        return (intr_info & (INTR_INFO_INTR_TYPE_MASK | INTR_INFO_VECTOR_MASK |
@@ -373,7 +362,7 @@ static int __find_msr_index(struct vcpu_vmx *vmx, u32 msr)
        int i;
 
        for (i = 0; i < vmx->nmsrs; ++i)
-               if (vmx->guest_msrs[i].index == msr)
+               if (vmx_msr_index[vmx->guest_msrs[i].index] == msr)
                        return i;
        return -1;
 }
@@ -404,7 +393,7 @@ static inline void __invept(int ext, u64 eptp, gpa_t gpa)
                        : : "a" (&operand), "c" (ext) : "cc", "memory");
 }
 
-static struct kvm_msr_entry *find_msr_entry(struct vcpu_vmx *vmx, u32 msr)
+static struct shared_msr_entry *find_msr_entry(struct vcpu_vmx *vmx, u32 msr)
 {
        int i;
 
@@ -595,17 +584,15 @@ static void reload_tss(void)
        load_TR_desc();
 }
 
-static void load_transition_efer(struct vcpu_vmx *vmx)
+static bool update_transition_efer(struct vcpu_vmx *vmx)
 {
        int efer_offset = vmx->msr_offset_efer;
-       u64 host_efer;
        u64 guest_efer;
        u64 ignore_bits;
 
        if (efer_offset < 0)
-               return;
-       host_efer = vmx->host_msrs[efer_offset].data;
-       guest_efer = vmx->guest_msrs[efer_offset].data;
+               return false;
+       guest_efer = vmx->vcpu.arch.shadow_efer;
 
        /*
         * NX is emulated; LMA and LME handled by hardware; SCE meaninless
@@ -619,26 +606,18 @@ static void load_transition_efer(struct vcpu_vmx *vmx)
                ignore_bits &= ~(u64)EFER_SCE;
 #endif
        if ((guest_efer & ~ignore_bits) == (host_efer & ~ignore_bits))
-               return;
+               return false;
 
-       vmx->host_state.guest_efer_loaded = 1;
        guest_efer &= ~ignore_bits;
        guest_efer |= host_efer & ignore_bits;
-       wrmsrl(MSR_EFER, guest_efer);
-       vmx->vcpu.stat.efer_reload++;
-}
-
-static void reload_host_efer(struct vcpu_vmx *vmx)
-{
-       if (vmx->host_state.guest_efer_loaded) {
-               vmx->host_state.guest_efer_loaded = 0;
-               load_msrs(vmx->host_msrs + vmx->msr_offset_efer, 1);
-       }
+       vmx->guest_msrs[efer_offset].data = guest_efer;
+       return true;
 }
 
 static void vmx_save_host_state(struct kvm_vcpu *vcpu)
 {
        struct vcpu_vmx *vmx = to_vmx(vcpu);
+       int i;
 
        if (vmx->host_state.loaded)
                return;
@@ -680,8 +659,9 @@ static void vmx_save_host_state(struct kvm_vcpu *vcpu)
                wrmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, vmx->msr_guest_kernel_gs_base);
        }
 #endif
-       load_msrs(vmx->guest_msrs, vmx->save_nmsrs);
-       load_transition_efer(vmx);
+       for (i = 0; i < vmx->save_nmsrs; ++i)
+               kvm_set_shared_msr(vmx->guest_msrs[i].index,
+                                  vmx->guest_msrs[i].data);
 }
 
 static void __vmx_load_host_state(struct vcpu_vmx *vmx)
@@ -709,9 +689,6 @@ static void __vmx_load_host_state(struct vcpu_vmx *vmx)
                local_irq_restore(flags);
        }
        reload_tss();
-       save_msrs(vmx->guest_msrs, vmx->save_nmsrs);
-       load_msrs(vmx->host_msrs, vmx->save_nmsrs);
-       reload_host_efer(vmx);
 #ifdef CONFIG_X86_64
        if (is_long_mode(&vmx->vcpu)) {
                rdmsrl(MSR_KERNEL_GS_BASE, vmx->msr_guest_kernel_gs_base);
@@ -908,19 +885,14 @@ static void vmx_queue_exception(struct kvm_vcpu *vcpu, unsigned nr,
 /*
  * Swap MSR entry in host/guest MSR entry array.
  */
-#ifdef CONFIG_X86_64
 static void move_msr_up(struct vcpu_vmx *vmx, int from, int to)
 {
-       struct kvm_msr_entry tmp;
+       struct shared_msr_entry tmp;
 
        tmp = vmx->guest_msrs[to];
        vmx->guest_msrs[to] = vmx->guest_msrs[from];
        vmx->guest_msrs[from] = tmp;
-       tmp = vmx->host_msrs[to];
-       vmx->host_msrs[to] = vmx->host_msrs[from];
-       vmx->host_msrs[from] = tmp;
 }
-#endif
 
 /*
  * Set up the vmcs to automatically save and restore system
@@ -929,15 +901,13 @@ static void move_msr_up(struct vcpu_vmx *vmx, int from, int to)
  */
 static void setup_msrs(struct vcpu_vmx *vmx)
 {
-       int save_nmsrs;
+       int save_nmsrs, index;
        unsigned long *msr_bitmap;
 
        vmx_load_host_state(vmx);
        save_nmsrs = 0;
 #ifdef CONFIG_X86_64
        if (is_long_mode(&vmx->vcpu)) {
-               int index;
-
                index = __find_msr_index(vmx, MSR_SYSCALL_MASK);
                if (index >= 0)
                        move_msr_up(vmx, index, save_nmsrs++);
@@ -956,9 +926,11 @@ static void setup_msrs(struct vcpu_vmx *vmx)
                        move_msr_up(vmx, index, save_nmsrs++);
        }
 #endif
-       vmx->save_nmsrs = save_nmsrs;
+       vmx->msr_offset_efer = index = __find_msr_index(vmx, MSR_EFER);
+       if (index >= 0 && update_transition_efer(vmx))
+               move_msr_up(vmx, index, save_nmsrs++);
 
-       vmx->msr_offset_efer = __find_msr_index(vmx, MSR_EFER);
+       vmx->save_nmsrs = save_nmsrs;
 
        if (cpu_has_vmx_msr_bitmap()) {
                if (is_long_mode(&vmx->vcpu))
@@ -1000,7 +972,7 @@ static void guest_write_tsc(u64 guest_tsc, u64 host_tsc)
 static int vmx_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 *pdata)
 {
        u64 data;
-       struct kvm_msr_entry *msr;
+       struct shared_msr_entry *msr;
 
        if (!pdata) {
                printk(KERN_ERR "BUG: get_msr called with NULL pdata\n");
@@ -1019,9 +991,9 @@ static int vmx_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 *pdata)
                vmx_load_host_state(to_vmx(vcpu));
                data = to_vmx(vcpu)->msr_guest_kernel_gs_base;
                break;
+#endif
        case MSR_EFER:
                return kvm_get_msr_common(vcpu, msr_index, pdata);
-#endif
        case MSR_IA32_TSC:
                data = guest_read_tsc();
                break;
@@ -1035,6 +1007,7 @@ static int vmx_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 *pdata)
                data = vmcs_readl(GUEST_SYSENTER_ESP);
                break;
        default:
+               vmx_load_host_state(to_vmx(vcpu));
                msr = find_msr_entry(to_vmx(vcpu), msr_index);
                if (msr) {
                        vmx_load_host_state(to_vmx(vcpu));
@@ -1056,7 +1029,7 @@ static int vmx_get_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 *pdata)
 static int vmx_set_msr(struct kvm_vcpu *vcpu, u32 msr_index, u64 data)
 {
        struct vcpu_vmx *vmx = to_vmx(vcpu);
-       struct kvm_msr_entry *msr;
+       struct shared_msr_entry *msr;
        u64 host_tsc;
        int ret = 0;
 
@@ -1565,7 +1538,10 @@ continue_rmode:
 static void vmx_set_efer(struct kvm_vcpu *vcpu, u64 efer)
 {
        struct vcpu_vmx *vmx = to_vmx(vcpu);
-       struct kvm_msr_entry *msr = find_msr_entry(vmx, MSR_EFER);
+       struct shared_msr_entry *msr = find_msr_entry(vmx, MSR_EFER);
+
+       if (!msr)
+               return;
 
        /*
         * Force kernel_gs_base reloading before EFER changes, as control
@@ -2417,10 +2393,8 @@ static int vmx_vcpu_setup(struct vcpu_vmx *vmx)
                if (wrmsr_safe(index, data_low, data_high) < 0)
                        continue;
                data = data_low | ((u64)data_high << 32);
-               vmx->host_msrs[j].index = index;
-               vmx->host_msrs[j].reserved = 0;
-               vmx->host_msrs[j].data = data;
-               vmx->guest_msrs[j] = vmx->host_msrs[j];
+               vmx->guest_msrs[j].index = i;
+               vmx->guest_msrs[j].data = 0;
                ++vmx->nmsrs;
        }
 
@@ -3821,7 +3795,6 @@ static void vmx_free_vcpu(struct kvm_vcpu *vcpu)
                __clear_bit(vmx->vpid, vmx_vpid_bitmap);
        spin_unlock(&vmx_vpid_lock);
        vmx_free_vmcs(vcpu);
-       kfree(vmx->host_msrs);
        kfree(vmx->guest_msrs);
        kvm_vcpu_uninit(vcpu);
        kmem_cache_free(kvm_vcpu_cache, vmx);
@@ -3848,10 +3821,6 @@ static struct kvm_vcpu *vmx_create_vcpu(struct kvm *kvm, unsigned int id)
                goto uninit_vcpu;
        }
 
-       vmx->host_msrs = kmalloc(PAGE_SIZE, GFP_KERNEL);
-       if (!vmx->host_msrs)
-               goto free_guest_msrs;
-
        vmx->vmcs = alloc_vmcs();
        if (!vmx->vmcs)
                goto free_msrs;
@@ -3882,8 +3851,6 @@ static struct kvm_vcpu *vmx_create_vcpu(struct kvm *kvm, unsigned int id)
 free_vmcs:
        free_vmcs(vmx->vmcs);
 free_msrs:
-       kfree(vmx->host_msrs);
-free_guest_msrs:
        kfree(vmx->guest_msrs);
 uninit_vcpu:
        kvm_vcpu_uninit(&vmx->vcpu);
@@ -4033,7 +4000,12 @@ static struct kvm_x86_ops vmx_x86_ops = {
 
 static int __init vmx_init(void)
 {
-       int r;
+       int r, i;
+
+       rdmsrl_safe(MSR_EFER, &host_efer);
+
+       for (i = 0; i < NR_VMX_MSR; ++i)
+               kvm_define_shared_msr(i, vmx_msr_index[i]);
 
        vmx_io_bitmap_a = (unsigned long *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
        if (!vmx_io_bitmap_a)