Documentation/kvm/msr.txt

   1 KVM-specific MSRs.
   2 Glauber Costa <glommer@redhat.com>, Red Hat Inc, 2010
   3 =====================================================
   4
   5 KVM makes use of some custom MSRs to service some requests.
   6
   7 Custom MSRs have a range reserved for them, that goes from
   8 0x4b564d00 to 0x4b564dff. There are MSRs outside this area,
   9 but they are deprecated and their use is discouraged.
  10
  11 Custom MSR list
  12 --------
  13
  14 The current supported Custom MSR list is:
  15
  16 MSR_KVM_WALL_CLOCK_NEW:   0x4b564d00
  17
  18         data: 4-byte alignment physical address of a memory area which must be
  19         in guest RAM. This memory is expected to hold a copy of the following
  20         structure:
  21
  22         struct pvclock_wall_clock {
  23                 u32   version;
  24                 u32   sec;
  25                 u32   nsec;
  26         } __attribute__((__packed__));
  27
  28         whose data will be filled in by the hypervisor. The hypervisor is only
  29         guaranteed to update this data at the moment of MSR write.
  30         Users that want to reliably query this information more than once have
  31         to write more than once to this MSR. Fields have the following meanings:
  32
  33                 version: guest has to check version before and after grabbing
  34                 time information and check that they are both equal and even.
  35                 An odd version indicates an in-progress update.
  36
  37                 sec: number of seconds for wallclock.
  38
  39                 nsec: number of nanoseconds for wallclock.
  40
  41         Note that although MSRs are per-CPU entities, the effect of this
  42         particular MSR is global.
  43
  44         Availability of this MSR must be checked via bit 3 in 0x4000001 cpuid
  45         leaf prior to usage.
  46
  47 MSR_KVM_SYSTEM_TIME_NEW:  0x4b564d01
  48
  49         data: 4-byte aligned physical address of a memory area which must be in
  50         guest RAM, plus an enable bit in bit 0. This memory is expected to hold
  51         a copy of the following structure:
  52
  53         struct pvclock_vcpu_time_info {
  54                 u32   version;
  55                 u32   pad0;
  56                 u64   tsc_timestamp;
  57                 u64   system_time;
  58                 u32   tsc_to_system_mul;
  59                 s8    tsc_shift;
  60                 u8    flags;
  61                 u8    pad[2];
  62         } __attribute__((__packed__)); /* 32 bytes */
  63
  64         whose data will be filled in by the hypervisor periodically. Only one
  65         write, or registration, is needed for each VCPU. The interval between
  66         updates of this structure is arbitrary and implementation-dependent.
  67         The hypervisor may update this structure at any time it sees fit until
  68         anything with bit0 == 0 is written to it.
  69
  70         Fields have the following meanings:
  71
  72                 version: guest has to check version before and after grabbing
  73                 time information and check that they are both equal and even.
  74                 An odd version indicates an in-progress update.
  75
  76                 tsc_timestamp: the tsc value at the current VCPU at the time
  77                 of the update of this structure. Guests can subtract this value
  78                 from current tsc to derive a notion of elapsed time since the
  79                 structure update.
  80
  81                 system_time: a host notion of monotonic time, including sleep
  82                 time at the time this structure was last updated. Unit is
  83                 nanoseconds.
  84
  85                 tsc_to_system_mul: a function of the tsc frequency. One has
  86                 to multiply any tsc-related quantity by this value to get
  87                 a value in nanoseconds, besides dividing by 2^tsc_shift
  88
  89                 tsc_shift: cycle to nanosecond divider, as a power of two, to
  90                 allow for shift rights. One has to shift right any tsc-related
  91                 quantity by this value to get a value in nanoseconds, besides
  92                 multiplying by tsc_to_system_mul.
  93
  94                 With this information, guests can derive per-CPU time by
  95                 doing:
  96
  97                         time = (current_tsc - tsc_timestamp)
  98                         time = (time * tsc_to_system_mul) >> tsc_shift
  99                         time = time + system_time
 100
 101                 flags: bits in this field indicate extended capabilities
 102                 coordinated between the guest and the hypervisor. Availability
 103                 of specific flags has to be checked in 0x40000001 cpuid leaf.
 104                 Current flags are:
 105
 106                  flag bit   | cpuid bit    | meaning
 107                 -------------------------------------------------------------
 108                             |              | time measures taken across
 109                      0      |      24      | multiple cpus are guaranteed to
 110                             |              | be monotonic
 111                 -------------------------------------------------------------
 112
 113         Availability of this MSR must be checked via bit 3 in 0x4000001 cpuid
 114         leaf prior to usage.
 115
 116
 117 MSR_KVM_WALL_CLOCK:  0x11
 118
 119         data and functioning: same as MSR_KVM_WALL_CLOCK_NEW. Use that instead.
 120
 121         This MSR falls outside the reserved KVM range and may be removed in the
 122         future. Its usage is deprecated.
 123
 124         Availability of this MSR must be checked via bit 0 in 0x4000001 cpuid
 125         leaf prior to usage.
 126
 127 MSR_KVM_SYSTEM_TIME: 0x12
 128
 129         data and functioning: same as MSR_KVM_SYSTEM_TIME_NEW. Use that instead.
 130
 131         This MSR falls outside the reserved KVM range and may be removed in the
 132         future. Its usage is deprecated.
 133
 134         Availability of this MSR must be checked via bit 0 in 0x4000001 cpuid
 135         leaf prior to usage.
 136
 137         The suggested algorithm for detecting kvmclock presence is then:
 138
 139                 if (!kvm_para_available())    /* refer to cpuid.txt */
 140                         return NON_PRESENT;
 141
 142                 flags = cpuid_eax(0x40000001);
 143                 if (flags & 3) {
 144                         msr_kvm_system_time = MSR_KVM_SYSTEM_TIME_NEW;
 145                         msr_kvm_wall_clock = MSR_KVM_WALL_CLOCK_NEW;
 146                         return PRESENT;
 147                 } else if (flags & 0) {
 148                         msr_kvm_system_time = MSR_KVM_SYSTEM_TIME;
 149                         msr_kvm_wall_clock = MSR_KVM_WALL_CLOCK;
 150                         return PRESENT;
 151                 } else
 152                         return NON_PRESENT;
 153
 154 MSR_KVM_ASYNC_PF_EN: 0x4b564d02
 155         data: Bits 63-6 hold 64-byte aligned physical address of a
 156         64 byte memory area which must be in guest RAM and must be
 157         zeroed. Bits 5-2 are reserved and should be zero. Bit 0 is 1
 158         when asynchronous page faults are enabled on the vcpu 0 when
 159         disabled. Bit 2 is 1 if asynchronous page faults can be injected
 160         when vcpu is in cpl == 0.
 161
 162         First 4 byte of 64 byte memory location will be written to by
 163         the hypervisor at the time of asynchronous page fault (APF)
 164         injection to indicate type of asynchronous page fault. Value
 165         of 1 means that the page referred to by the page fault is not
 166         present. Value 2 means that the page is now available. Disabling
 167         interrupt inhibits APFs. Guest must not enable interrupt
 168         before the reason is read, or it may be overwritten by another
 169         APF. Since APF uses the same exception vector as regular page
 170         fault guest must reset the reason to 0 before it does
 171         something that can generate normal page fault.  If during page
 172         fault APF reason is 0 it means that this is regular page
 173         fault.
 174
 175         During delivery of type 1 APF cr2 contains a token that will
 176         be used to notify a guest when missing page becomes
 177         available. When page becomes available type 2 APF is sent with
 178         cr2 set to the token associated with the page. There is special
 179         kind of token 0xffffffff which tells vcpu that it should wake
 180         up all processes waiting for APFs and no individual type 2 APFs
 181         will be sent.
 182
 183         If APF is disabled while there are outstanding APFs, they will
 184         not be delivered.
 185
 186         Currently type 2 APF will be always delivered on the same vcpu as
 187         type 1 was, but guest should not rely on that.