palacios/src/palacios/vmm_time.c

   1 /*
   2  * This file is part of the Palacios Virtual Machine Monitor developed
   3  * by the V3VEE Project with funding from the United States National
   4  * Science Foundation and the Department of Energy.
   5  *
   6  * The V3VEE Project is a joint project between Northwestern University
   7  * and the University of New Mexico.  You can find out more at
   8  * http://www.v3vee.org
   9  *
  10  * Copyright (c) 2008, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  11  * Copyright (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org>
  12  * All rights reserved.
  13  *
  14  * Author: Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  15  *         Patrick G. Bridges <bridges@cs.unm.edu>
  16  *
  17  * This is free software.  You are permitted to use,
  18  * redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
  19  */
  20
  21 #include <palacios/vmm_time.h>
  22 #include <palacios/vmm.h>
  23 #include <palacios/vm_guest.h>
  24
  25 #ifndef CONFIG_DEBUG_TIME
  26 #undef PrintDebug
  27 #define PrintDebug(fmt, args...)
  28 #endif
  29
  30 static int handle_cpufreq_hcall(struct guest_info * info, uint_t hcall_id, void * priv_data) {
  31     struct vm_time * time_state = &(info->time_state);
  32
  33     info->vm_regs.rbx = time_state->cpu_freq;
  34
  35     PrintDebug("Guest request cpu frequency: return %ld\n", (long)info->vm_regs.rbx);
  36
  37     return 0;
  38 }
  39
  40
  41
  42 void v3_init_time(struct guest_info * info) {
  43     struct vm_time * time_state = &(info->time_state);
  44
  45     time_state->cpu_freq = V3_CPU_KHZ();
  46
  47     time_state->pause_time = 0;
  48     time_state->last_update = 0;
  49     time_state->host_offset = 0;
  50     time_state->offset_sum = 0;
  51
  52     INIT_LIST_HEAD(&(time_state->timers));
  53     time_state->num_timers = 0;
  54
  55     v3_register_hypercall(info->vm_info, TIME_CPUFREQ_HCALL, handle_cpufreq_hcall, NULL);
  56 }
  57
  58 int v3_start_time(struct guest_info * info) {
  59     /* We start running with guest_time == host_time */
  60     uint64_t t = v3_get_host_time(&info->time_state);
  61
  62     PrintDebug("Starting initial guest time as %llu\n", t);
  63     info->time_state.last_update = t;
  64     info->time_state.pause_time = t;
  65     info->yield_start_cycle = t;
  66     return 0;
  67 }
  68
  69 int v3_pause_time(struct guest_info * info) {
  70     V3_ASSERT(info->time_state.pause_time == 0);
  71     info->time_state.pause_time = v3_get_guest_time(&info->time_state);
  72     PrintDebug("Time paused at guest time as %llu\n",
  73                info->time_state.pause_time);
  74     return 0;
  75 }
  76
  77 /* Use a control-theoretic approach, specifically a PI control approach,
  78  * to adjust host_offset towards 0. Overall control documentation in
  79  * palacios/docs/time_control.tex Control parameters are P and I,
  80  * broken into rational numbers
  81  */
  82
  83 /* These numbers need to be actually determined by pole placement work. They're
  84  * just blind guesses for now, which is a really bad idea. :) */
  85 #define P_NUM 1
  86 #define P_DENOM 2
  87 #define I_NUM 1
  88 #define I_DENOM 20
  89
  90 void adjust_time_offset(struct guest_info * info) {
  91     /* Set point for control: Desired offset = 0;
  92      * Error = host_offset - 0 = host_offset */
  93
  94     sint64_t adjust;
  95
  96     /* Update the integral of the errror */
  97     info->time_state.offset_sum += info->time_state.host_offset;
  98     adjust = (P_NUM * info->time_state.host_offset) / P_DENOM +
  99         (I_NUM * info->time_state.offset_sum) / I_DENOM;
 100
 101     /* We may want to constrain *adjust* because of
 102      * resolution/accuracy constraints. Explore that later. */
 103     info->time_state.host_offset -= adjust;
 104     return;
 105 }
 106
 107 int v3_resume_time(struct guest_info * info) {
 108     uint64_t t = v3_get_host_time(&info->time_state);
 109     V3_ASSERT(info->time_state.pause_time != 0);
 110     info->time_state.host_offset =
 111         (sint64_t)info->time_state.pause_time - (sint64_t)t;
 112 #ifdef CONFIG_TIME_TSC_OFFSET_ADJUST
 113     adjust_time_offset(info);
 114 #endif
 115     info->time_state.pause_time = 0;
 116     PrintDebug("Time resumed paused at guest time as %llu "
 117                "offset %lld from host time.\n", t, info->time_state.host_offset);
 118
 119     return 0;
 120 }
 121
 122 int v3_add_timer(struct guest_info * info, struct vm_timer_ops * ops,
 123              void * private_data) {
 124     struct vm_timer * timer = NULL;
 125     timer = (struct vm_timer *)V3_Malloc(sizeof(struct vm_timer));
 126     V3_ASSERT(timer != NULL);
 127
 128     timer->ops = ops;
 129     timer->private_data = private_data;
 130
 131     list_add(&(timer->timer_link), &(info->time_state.timers));
 132     info->time_state.num_timers++;
 133
 134     return 0;
 135 }
 136
 137
 138 int v3_remove_timer(struct guest_info * info, struct vm_timer * timer) {
 139     list_del(&(timer->timer_link));
 140     info->time_state.num_timers--;
 141
 142     V3_Free(timer);
 143     return 0;
 144 }
 145
 146 void v3_update_timers(struct guest_info * info) {
 147     struct vm_timer * tmp_timer;
 148     uint64_t old_time = info->time_state.last_update;
 149     uint64_t cycles;
 150
 151     info->time_state.last_update = v3_get_guest_time(&info->time_state);
 152     cycles = info->time_state.last_update - old_time;
 153
 154     list_for_each_entry(tmp_timer, &(info->time_state.timers), timer_link) {
 155         tmp_timer->ops->update_timer(info, cycles, info->time_state.cpu_freq, tmp_timer->private_data);
 156     }
 157 }