docs/specs/vmgenid.txt

   1 VIRTUAL MACHINE GENERATION ID
   2 =============================
   3
   4 Copyright (C) 2016 Red Hat, Inc.
   5 Copyright (C) 2017 Skyport Systems, Inc.
   6
   7 This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2 or later.
   8 See the COPYING file in the top-level directory.
   9
  10 ===
  11
  12 The VM generation ID (vmgenid) device is an emulated device which
  13 exposes a 128-bit, cryptographically random, integer value identifier,
  14 referred to as a Globally Unique Identifier, or GUID.
  15
  16 This allows management applications (e.g. libvirt) to notify the guest
  17 operating system when the virtual machine is executed with a different
  18 configuration (e.g. snapshot execution or creation from a template).  The
  19 guest operating system notices the change, and is then able to react as
  20 appropriate by marking its copies of distributed databases as dirty,
  21 re-initializing its random number generator etc.
  22
  23
  24 Requirements
  25 ------------
  26
  27 These requirements are extracted from the "How to implement virtual machine
  28 generation ID support in a virtualization platform" section of the
  29 specification, dated August 1, 2012.
  30
  31
  32 The document may be found on the web at:
  33   http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=260709
  34
  35 R1a. The generation ID shall live in an 8-byte aligned buffer.
  36
  37 R1b. The buffer holding the generation ID shall be in guest RAM, ROM, or device
  38      MMIO range.
  39
  40 R1c. The buffer holding the generation ID shall be kept separate from areas
  41      used by the operating system.
  42
  43 R1d. The buffer shall not be covered by an AddressRangeMemory or
  44      AddressRangeACPI entry in the E820 or UEFI memory map.
  45
  46 R1e. The generation ID shall not live in a page frame that could be mapped with
  47      caching disabled. (In other words, regardless of whether the generation ID
  48      lives in RAM, ROM or MMIO, it shall only be mapped as cacheable.)
  49
  50 R2 to R5. [These AML requirements are isolated well enough in the Microsoft
  51           specification for us to simply refer to them here.]
  52
  53 R6. The hypervisor shall expose a _HID (hardware identifier) object in the
  54     VMGenId device's scope that is unique to the hypervisor vendor.
  55
  56
  57 QEMU Implementation
  58 -------------------
  59
  60 The above-mentioned specification does not dictate which ACPI descriptor table
  61 will contain the VM Generation ID device.  Other implementations (Hyper-V and
  62 Xen) put it in the main descriptor table (Differentiated System Description
  63 Table or DSDT).  For ease of debugging and implementation, we have decided to
  64 put it in its own Secondary System Description Table, or SSDT.
  65
  66 The following is a dump of the contents from a running system:
  67
  68 # iasl -p ./SSDT -d /sys/firmware/acpi/tables/SSDT
  69
  70 Intel ACPI Component Architecture
  71 ASL+ Optimizing Compiler version 20150717-64
  72 Copyright (c) 2000 - 2015 Intel Corporation
  73
  74 Reading ACPI table from file /sys/firmware/acpi/tables/SSDT - Length
  75 00000198 (0x0000C6)
  76 ACPI: SSDT 0x0000000000000000 0000C6 (v01 BOCHS  VMGENID  00000001 BXPC
  77 00000001)
  78 Acpi table [SSDT] successfully installed and loaded
  79 Pass 1 parse of [SSDT]
  80 Pass 2 parse of [SSDT]
  81 Parsing Deferred Opcodes (Methods/Buffers/Packages/Regions)
  82
  83 Parsing completed
  84 Disassembly completed
  85 ASL Output:    ./SSDT.dsl - 1631 bytes
  86 # cat SSDT.dsl
  87 /*
  88  * Intel ACPI Component Architecture
  89  * AML/ASL+ Disassembler version 20150717-64
  90  * Copyright (c) 2000 - 2015 Intel Corporation
  91  *
  92  * Disassembling to symbolic ASL+ operators
  93  *
  94  * Disassembly of /sys/firmware/acpi/tables/SSDT, Sun Feb  5 00:19:37 2017
  95  *
  96  * Original Table Header:
  97  *     Signature        "SSDT"
  98  *     Length           0x000000CA (202)
  99  *     Revision         0x01
 100  *     Checksum         0x4B
 101  *     OEM ID           "BOCHS "
 102  *     OEM Table ID     "VMGENID"
 103  *     OEM Revision     0x00000001 (1)
 104  *     Compiler ID      "BXPC"
 105  *     Compiler Version 0x00000001 (1)
 106  */
 107 DefinitionBlock ("/sys/firmware/acpi/tables/SSDT.aml", "SSDT", 1, "BOCHS ",
 108 "VMGENID", 0x00000001)
 109 {
 110     Name (VGIA, 0x07FFF000)
 111     Scope (\_SB)
 112     {
 113         Device (VGEN)
 114         {
 115             Name (_HID, "QEMUVGID")  // _HID: Hardware ID
 116             Name (_CID, "VM_Gen_Counter")  // _CID: Compatible ID
 117             Name (_DDN, "VM_Gen_Counter")  // _DDN: DOS Device Name
 118             Method (_STA, 0, NotSerialized)  // _STA: Status
 119             {
 120                 Local0 = 0x0F
 121                 If ((VGIA == Zero))
 122                 {
 123                     Local0 = Zero
 124                 }
 125
 126                 Return (Local0)
 127             }
 128
 129             Method (ADDR, 0, NotSerialized)
 130             {
 131                 Local0 = Package (0x02) {}
 132                 Index (Local0, Zero) = (VGIA + 0x28)
 133                 Index (Local0, One) = Zero
 134                 Return (Local0)
 135             }
 136         }
 137     }
 138
 139     Method (\_GPE._E05, 0, NotSerialized)  // _Exx: Edge-Triggered GPE
 140     {
 141         Notify (\_SB.VGEN, 0x80) // Status Change
 142     }
 143 }
 144
 145
 146 Design Details:
 147 ---------------
 148
 149 Requirements R1a through R1e dictate that the memory holding the
 150 VM Generation ID must be allocated and owned by the guest firmware,
 151 in this case BIOS or UEFI.  However, to be useful, QEMU must be able to
 152 change the contents of the memory at runtime, specifically when starting a
 153 backed-up or snapshotted image.  In order to do this, QEMU must know the
 154 address that has been allocated.
 155
 156 The mechanism chosen for this memory sharing is writeable fw_cfg blobs.
 157 These are data object that are visible to both QEMU and guests, and are
 158 addressable as sequential files.
 159
 160 More information about fw_cfg can be found in "docs/specs/fw_cfg.txt"
 161
 162 Two fw_cfg blobs are used in this case:
 163
 164 /etc/vmgenid_guid - contains the actual VM Generation ID GUID
 165                   - read-only to the guest
 166 /etc/vmgenid_addr - contains the address of the downloaded vmgenid blob
 167                   - writeable by the guest
 168
 169
 170 QEMU sends the following commands to the guest at startup:
 171
 172 1. Allocate memory for vmgenid_guid fw_cfg blob.
 173 2. Write the address of vmgenid_guid into the SSDT (VGIA ACPI variable as
 174    shown above in the iasl dump).  Note that this change is not propagated
 175    back to QEMU.
 176 3. Write the address of vmgenid_guid back to QEMU's copy of vmgenid_addr
 177    via the fw_cfg DMA interface.
 178
 179 After step 3, QEMU is able to update the contents of vmgenid_guid at will.
 180
 181 Since BIOS or UEFI does not necessarily run when we wish to change the GUID,
 182 the value of VGIA is persisted via the VMState mechanism.
 183
 184 As spelled out in the specification, any change to the GUID executes an
 185 ACPI notification.  The exact handler to use is not specified, so the vmgenid
 186 device uses the first unused one:  \_GPE._E05.
 187
 188
 189 Endian-ness Considerations:
 190 ---------------------------
 191
 192 Although not specified in Microsoft's document, it is assumed that the
 193 device is expected to use little-endian format.
 194
 195 All GUID passed in via command line or monitor are treated as big-endian.
 196 GUID values displayed via monitor are shown in big-endian format.
 197
 198
 199 GUID Storage Format:
 200 --------------------
 201
 202 In order to implement an OVMF "SDT Header Probe Suppressor", the contents of
 203 the vmgenid_guid fw_cfg blob are not simply a 128-bit GUID.  There is also
 204 significant padding in order to align and fill a memory page, as shown in the
 205 following diagram:
 206
 207 +----------------------------------+
 208 | SSDT with OEM Table ID = VMGENID |
 209 +----------------------------------+
 210 | ...                              |       TOP OF PAGE
 211 | VGIA dword object ---------------|-----> +---------------------------+
 212 | ...                              |       | fw-allocated array for    |
 213 | _STA method referring to VGIA    |       | "etc/vmgenid_guid"        |
 214 | ...                              |       +---------------------------+
 215 | ADDR method referring to VGIA    |       |  0: OVMF SDT Header probe |
 216 | ...                              |       |     suppressor            |
 217 +----------------------------------+       | 36: padding for 8-byte    |
 218                                            |     alignment             |
 219                                            | 40: GUID                  |
 220                                            | 56: padding to page size  |
 221                                            +---------------------------+
 222                                            END OF PAGE
 223
 224
 225 Device Usage:
 226 -------------
 227
 228 The device has one property, which may be only be set using the command line:
 229
 230   guid - sets the value of the GUID.  A special value "auto" instructs
 231          QEMU to generate a new random GUID.
 232
 233 For example:
 234
 235   QEMU  -device vmgenid,guid="324e6eaf-d1d1-4bf6-bf41-b9bb6c91fb87"
 236   QEMU  -device vmgenid,guid=auto
 237
 238 The property may be queried via QMP/HMP:
 239
 240   (QEMU) query-vm-generation-id
 241   {"return": {"guid": "324e6eaf-d1d1-4bf6-bf41-b9bb6c91fb87"}}
 242
 243 Setting of this parameter is intentionally left out from the QMP/HMP
 244 interfaces.  There are no known use cases for changing the GUID once QEMU is
 245 running, and adding this capability would greatly increase the complexity.