sys/amd64/vmm/intel/vmx.h

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
   3  *
   4  * Copyright (c) 2011 NetApp, Inc.
   5  * All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  *
  16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY NETAPP, INC ``AS IS'' AND
  17  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  18  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  19  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL NETAPP, INC OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  20  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  21  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  22  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  23  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  24  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  25  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  26  * SUCH DAMAGE.
  27  *
  28  * $FreeBSD$
  29  */
  30
  31 #ifndef _VMX_H_
  32 #define _VMX_H_
  33
  34 #include "vmcs.h"
  35 #include "x86.h"
  36
  37 struct pmap;
  38
  39 struct vmxctx {
  40         register_t      guest_rdi;              /* Guest state */
  41         register_t      guest_rsi;
  42         register_t      guest_rdx;
  43         register_t      guest_rcx;
  44         register_t      guest_r8;
  45         register_t      guest_r9;
  46         register_t      guest_rax;
  47         register_t      guest_rbx;
  48         register_t      guest_rbp;
  49         register_t      guest_r10;
  50         register_t      guest_r11;
  51         register_t      guest_r12;
  52         register_t      guest_r13;
  53         register_t      guest_r14;
  54         register_t      guest_r15;
  55         register_t      guest_cr2;
  56         register_t      guest_dr0;
  57         register_t      guest_dr1;
  58         register_t      guest_dr2;
  59         register_t      guest_dr3;
  60         register_t      guest_dr6;
  61
  62         register_t      host_r15;               /* Host state */
  63         register_t      host_r14;
  64         register_t      host_r13;
  65         register_t      host_r12;
  66         register_t      host_rbp;
  67         register_t      host_rsp;
  68         register_t      host_rbx;
  69         register_t      host_dr0;
  70         register_t      host_dr1;
  71         register_t      host_dr2;
  72         register_t      host_dr3;
  73         register_t      host_dr6;
  74         register_t      host_dr7;
  75         uint64_t        host_debugctl;
  76         int             host_tf;
  77
  78         int             inst_fail_status;
  79
  80         /*
  81          * The pmap needs to be deactivated in vmx_enter_guest()
  82          * so keep a copy of the 'pmap' in each vmxctx.
  83          */
  84         struct pmap     *pmap;
  85 };
  86
  87 struct vmxcap {
  88         int     set;
  89         uint32_t proc_ctls;
  90         uint32_t proc_ctls2;
  91         uint32_t exc_bitmap;
  92 };
  93
  94 struct vmxstate {
  95         uint64_t nextrip;       /* next instruction to be executed by guest */
  96         int     lastcpu;        /* host cpu that this 'vcpu' last ran on */
  97         uint16_t vpid;
  98 };
  99
 100 struct apic_page {
 101         uint32_t reg[PAGE_SIZE / 4];
 102 };
 103 CTASSERT(sizeof(struct apic_page) == PAGE_SIZE);
 104
 105 /* Posted Interrupt Descriptor (described in section 29.6 of the Intel SDM) */
 106 struct pir_desc {
 107         uint64_t        pir[4];
 108         uint64_t        pending;
 109         uint64_t        unused[3];
 110 } __aligned(64);
 111 CTASSERT(sizeof(struct pir_desc) == 64);
 112
 113 /* Index into the 'guest_msrs[]' array */
 114 enum {
 115         IDX_MSR_LSTAR,
 116         IDX_MSR_CSTAR,
 117         IDX_MSR_STAR,
 118         IDX_MSR_SF_MASK,
 119         IDX_MSR_KGSBASE,
 120         IDX_MSR_PAT,
 121         IDX_MSR_TSC_AUX,
 122         GUEST_MSR_NUM           /* must be the last enumeration */
 123 };
 124
 125 /* virtual machine softc */
 126 struct vmx {
 127         struct vmcs     vmcs[VM_MAXCPU];        /* one vmcs per virtual cpu */
 128         struct apic_page apic_page[VM_MAXCPU];  /* one apic page per vcpu */
 129         char            msr_bitmap[PAGE_SIZE];
 130         struct pir_desc pir_desc[VM_MAXCPU];
 131         uint64_t        guest_msrs[VM_MAXCPU][GUEST_MSR_NUM];
 132         struct vmxctx   ctx[VM_MAXCPU];
 133         struct vmxcap   cap[VM_MAXCPU];
 134         struct vmxstate state[VM_MAXCPU];
 135         uint64_t        eptp;
 136         struct vm       *vm;
 137         long            eptgen[MAXCPU];         /* cached pmap->pm_eptgen */
 138         struct vm_mtrr  mtrr[VM_MAXCPU];
 139 };
 140 CTASSERT((offsetof(struct vmx, vmcs) & PAGE_MASK) == 0);
 141 CTASSERT((offsetof(struct vmx, msr_bitmap) & PAGE_MASK) == 0);
 142 CTASSERT((offsetof(struct vmx, pir_desc[0]) & 63) == 0);
 143
 144 #define VMX_GUEST_VMEXIT        0
 145 #define VMX_VMRESUME_ERROR      1
 146 #define VMX_VMLAUNCH_ERROR      2
 147 int     vmx_enter_guest(struct vmxctx *ctx, struct vmx *vmx, int launched);
 148 void    vmx_call_isr(uintptr_t entry);
 149
 150 u_long  vmx_fix_cr0(u_long cr0);
 151 u_long  vmx_fix_cr4(u_long cr4);
 152
 153 int     vmx_set_tsc_offset(struct vmx *vmx, int vcpu, uint64_t offset);
 154
 155 extern char     vmx_exit_guest[];
 156 extern char     vmx_exit_guest_flush_rsb[];
 157
 158 static inline bool
 159 vmx_have_msr_tsc_aux(struct vmx *vmx)
 160 {
 161         int rdpid_rdtscp_bits = ((1 << VM_CAP_RDPID) | (1 << VM_CAP_RDTSCP));
 162
 163         /*
 164          * Since the values of these bits are uniform across all vCPUs
 165          * (see discussion in vmx_modinit() and initialization of these bits
 166          * in vmx_init()), just always use vCPU-zero's capability set and
 167          * remove the need to require a vcpuid argument.
 168          */
 169         return ((vmx->cap[0].set & rdpid_rdtscp_bits) != 0);
 170 }
 171
 172 #endif