// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
/*  KVM paravirtual clock driver. A clocksource implementation
    Copyright (C) 2008 Glauber de Oliveira Costa, Red Hat Inc.
*/

#include <linux/clocksource.h>
#include <linux/kvm_para.h>
#include <asm/pvclock.h>
#include <asm/msr.h>
#include <asm/apic.h>
#include <linux/percpu.h>
#include <linux/hardirq.h>
#include <linux/cpuhotplug.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/sched/clock.h>
#include <linux/mm.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/set_memory.h>
#include <linux/cc_platform.h>

#include <asm/hypervisor.h>
#include <asm/x86_init.h>
#include <asm/kvmclock.h>

static int kvmclock __initdata = 1;
static int kvmclock_vsyscall __initdata = 1;
static int msr_kvm_system_time __ro_after_init;
static int msr_kvm_wall_clock __ro_after_init;
static u64 kvm_sched_clock_offset __ro_after_init;

static int __init parse_no_kvmclock(char *arg)
{
 kvmclock = 0;
 return 0;
}
early_param("no-kvmclock", parse_no_kvmclock);

static int __init parse_no_kvmclock_vsyscall(char *arg)
{
 kvmclock_vsyscall = 0;
 return 0;
}
early_param("no-kvmclock-vsyscall", parse_no_kvmclock_vsyscall);

/* Aligned to page sizes to match what's mapped via vsyscalls to userspace */
#define HVC_BOOT_ARRAY_SIZE \
 (PAGE_SIZE / sizeof(struct pvclock_vsyscall_time_info))

static struct pvclock_vsyscall_time_info
   hv_clock_boot[HVC_BOOT_ARRAY_SIZE] __bss_decrypted __aligned(PAGE_SIZE);
static struct pvclock_wall_clock wall_clock __bss_decrypted;
static struct pvclock_vsyscall_time_info *hvclock_mem;
DEFINE_PER_CPU(struct pvclock_vsyscall_time_info *, hv_clock_per_cpu);
EXPORT_PER_CPU_SYMBOL_GPL(hv_clock_per_cpu);

/*
 * The wallclock is the time of day when we booted. Since then, some time may
 * have elapsed since the hypervisor wrote the data. So we try to account for
 * that with system time
 */
static void kvm_get_wallclock(struct timespec64 *now)
{
 wrmsrq(msr_kvm_wall_clock, slow_virt_to_phys(&wall_clock));
 preempt_disable();
 pvclock_read_wallclock(&wall_clock, this_cpu_pvti(), now);
 preempt_enable();
}

static int kvm_set_wallclock(const struct timespec64 *now)
{
 return -ENODEV;
}

static u64 kvm_clock_read(void)
{
 u64 ret;

 preempt_disable_notrace();
 ret = pvclock_clocksource_read_nowd(this_cpu_pvti());
 preempt_enable_notrace();
 return ret;
}

static u64 kvm_clock_get_cycles(struct clocksource *cs)
{
 return kvm_clock_read();
}

static noinstr u64 kvm_sched_clock_read(void)
{
 return pvclock_clocksource_read_nowd(this_cpu_pvti()) - kvm_sched_clock_offset;
}

static inline void kvm_sched_clock_init(bool stable)
{
 if (!stable)
  clear_sched_clock_stable();
 kvm_sched_clock_offset = kvm_clock_read();
 paravirt_set_sched_clock(kvm_sched_clock_read);

 pr_info("kvm-clock: using sched offset of %llu cycles",
  kvm_sched_clock_offset);

 BUILD_BUG_ON(sizeof(kvm_sched_clock_offset) >
  sizeof(((struct pvclock_vcpu_time_info *)NULL)->system_time));
}

/*
 * If we don't do that, there is the possibility that the guest
 * will calibrate under heavy load - thus, getting a lower lpj -
 * and execute the delays themselves without load. This is wrong,
 * because no delay loop can finish beforehand.
 * Any heuristics is subject to fail, because ultimately, a large
 * poll of guests can be running and trouble each other. So we preset
 * lpj here
 */
static unsigned long kvm_get_tsc_khz(void)
{
 setup_force_cpu_cap(X86_FEATURE_TSC_KNOWN_FREQ);
 return pvclock_tsc_khz(this_cpu_pvti());
}

static void __init kvm_get_preset_lpj(void)
{
 unsigned long khz;
 u64 lpj;

 khz = kvm_get_tsc_khz();

 lpj = ((u64)khz * 1000);
 do_div(lpj, HZ);
 preset_lpj = lpj;
}

bool kvm_check_and_clear_guest_paused(void)
{
 struct pvclock_vsyscall_time_info *src = this_cpu_hvclock();
 bool ret = false;

 if (!src)
  return ret;

 if ((src->pvti.flags & PVCLOCK_GUEST_STOPPED) != 0) {
  src->pvti.flags &= ~PVCLOCK_GUEST_STOPPED;
  pvclock_touch_watchdogs();
  ret = true;
 }
 return ret;
}

static int kvm_cs_enable(struct clocksource *cs)
{
 vclocks_set_used(VDSO_CLOCKMODE_PVCLOCK);
 return 0;
}

static struct clocksource kvm_clock = {
 .name = "kvm-clock",
 .read = kvm_clock_get_cycles,
 .rating = 400,
 .mask = CLOCKSOURCE_MASK(64),
 .flags = CLOCK_SOURCE_IS_CONTINUOUS,
 .id     = CSID_X86_KVM_CLK,
 .enable = kvm_cs_enable,
};

static void kvm_register_clock(char *txt)
{
 struct pvclock_vsyscall_time_info *src = this_cpu_hvclock();
 u64 pa;

 if (!src)
  return;

 pa = slow_virt_to_phys(&src->pvti) | 0x01ULL;
 wrmsrq(msr_kvm_system_time, pa);
 pr_debug("kvm-clock: cpu %d, msr %llx, %s", smp_processor_id(), pa, txt);
}

static void kvm_save_sched_clock_state(void)
{
}

static void kvm_restore_sched_clock_state(void)
{
 kvm_register_clock("primary cpu clock, resume");
}

#ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
static void kvm_setup_secondary_clock(void)
{
 kvm_register_clock("secondary cpu clock");
}
#endif

void kvmclock_disable(void)
{
 if (msr_kvm_system_time)
  native_write_msr(msr_kvm_system_time, 0);
}

static void __init kvmclock_init_mem(void)
{
 unsigned long ncpus;
 unsigned int order;
 struct page *p;
 int r;

 if (HVC_BOOT_ARRAY_SIZE >= num_possible_cpus())
  return;

 ncpus = num_possible_cpus() - HVC_BOOT_ARRAY_SIZE;
 order = get_order(ncpus * sizeof(*hvclock_mem));

 p = alloc_pages(GFP_KERNEL, order);
 if (!p) {
  pr_warn("%s: failed to alloc %d pages", __func__, (1U << order));
  return;
 }

 hvclock_mem = page_address(p);

 /*
  * hvclock is shared between the guest and the hypervisor, must
  * be mapped decrypted.
 */
 if (cc_platform_has(CC_ATTR_GUEST_MEM_ENCRYPT)) {
  r = set_memory_decrypted((unsigned long) hvclock_mem,
      1UL << order);
  if (r) {
   __free_pages(p, order);
   hvclock_mem = NULL;
   pr_warn("kvmclock: set_memory_decrypted() failed. Disabling\n");
   return;
  }
 }

 memset(hvclock_mem, 0, PAGE_SIZE << order);
}

static int __init kvm_setup_vsyscall_timeinfo(void)
{
 if (!kvm_para_available() || !kvmclock || nopv)
  return 0;

 kvmclock_init_mem();

#ifdef CONFIG_X86_64
 if (per_cpu(hv_clock_per_cpu, 0) && kvmclock_vsyscall) {
  u8 flags;

  flags = pvclock_read_flags(&hv_clock_boot[0].pvti);
  if (!(flags & PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT))
   return 0;

  kvm_clock.vdso_clock_mode = VDSO_CLOCKMODE_PVCLOCK;
 }
#endif

 return 0;
}
early_initcall(kvm_setup_vsyscall_timeinfo);

static int kvmclock_setup_percpu(unsigned int cpu)
{
 struct pvclock_vsyscall_time_info *p = per_cpu(hv_clock_per_cpu, cpu);

 /*
  * The per cpu area setup replicates CPU0 data to all cpu
  * pointers. So carefully check. CPU0 has been set up in init
  * already.
 */
 if (!cpu || (p && p != per_cpu(hv_clock_per_cpu, 0)))
  return 0;

 /* Use the static page for the first CPUs, allocate otherwise */
 if (cpu < HVC_BOOT_ARRAY_SIZE)
  p = &hv_clock_boot[cpu];
 else if (hvclock_mem)
  p = hvclock_mem + cpu - HVC_BOOT_ARRAY_SIZE;
 else
  return -ENOMEM;

 per_cpu(hv_clock_per_cpu, cpu) = p;
 return p ? 0 : -ENOMEM;
}

void __init kvmclock_init(void)
{
 u8 flags;

 if (!kvm_para_available() || !kvmclock)
  return;

 if (kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_CLOCKSOURCE2)) {
  msr_kvm_system_time = MSR_KVM_SYSTEM_TIME_NEW;
  msr_kvm_wall_clock = MSR_KVM_WALL_CLOCK_NEW;
 } else if (kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_CLOCKSOURCE)) {
  msr_kvm_system_time = MSR_KVM_SYSTEM_TIME;
  msr_kvm_wall_clock = MSR_KVM_WALL_CLOCK;
 } else {
  return;
 }

 if (cpuhp_setup_state(CPUHP_BP_PREPARE_DYN, "kvmclock:setup_percpu",
         kvmclock_setup_percpu, NULL) < 0) {
  return;
 }

 pr_info("kvm-clock: Using msrs %x and %x",
  msr_kvm_system_time, msr_kvm_wall_clock);

 this_cpu_write(hv_clock_per_cpu, &hv_clock_boot[0]);
 kvm_register_clock("primary cpu clock");
 pvclock_set_pvti_cpu0_va(hv_clock_boot);

 if (kvm_para_has_feature(KVM_FEATURE_CLOCKSOURCE_STABLE_BIT))
  pvclock_set_flags(PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT);

 flags = pvclock_read_flags(&hv_clock_boot[0].pvti);
 kvm_sched_clock_init(flags & PVCLOCK_TSC_STABLE_BIT);

 x86_platform.calibrate_tsc = kvm_get_tsc_khz;
 x86_platform.calibrate_cpu = kvm_get_tsc_khz;
 x86_platform.get_wallclock = kvm_get_wallclock;
 x86_platform.set_wallclock = kvm_set_wallclock;
#ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
 x86_cpuinit.early_percpu_clock_init = kvm_setup_secondary_clock;
#endif
 x86_platform.save_sched_clock_state = kvm_save_sched_clock_state;
 x86_platform.restore_sched_clock_state = kvm_restore_sched_clock_state;
 kvm_get_preset_lpj();

 /*
  * X86_FEATURE_NONSTOP_TSC is TSC runs at constant rate
  * with P/T states and does not stop in deep C-states.
  *
  * Invariant TSC exposed by host means kvmclock is not necessary:
  * can use TSC as clocksource.
  *
 */
 if (boot_cpu_has(X86_FEATURE_CONSTANT_TSC) &&
     boot_cpu_has(X86_FEATURE_NONSTOP_TSC) &&
     !check_tsc_unstable())
  kvm_clock.rating = 299;

 clocksource_register_hz(&kvm_clock, NSEC_PER_SEC);
 pv_info.name = "KVM";
}