x86/feature: Definitions for Indirect Branch Controls
authorAndrew Cooper <andrew.cooper3@citrix.com>
Fri, 3 Nov 2017 16:12:13 +0000 (16:12 +0000)
committerAndrew Cooper <andrew.cooper3@citrix.com>
Tue, 16 Jan 2018 17:45:50 +0000 (17:45 +0000)
Contemporary processors are gaining Indirect Branch Controls via microcode
updates.  Intel are introducing one bit to indicate IBRS and IBPB support, and
a second bit for STIBP.  AMD are introducing IBPB only, so enumerate it with a
separate bit.

Furthermore, depending on compiler and microcode availability, we may want to
run Xen with IBRS set, or clear.

To use these facilities, we synthesise separate IBRS and IBPB bits for
internal use.  A lot of infrastructure is required before these features are
safe to offer to guests.

This is part of XSA-254.

Signed-off-by: Andrew Cooper <andrew.cooper3@citrix.com>
Reviewed-by: Jan Beulich <jbeulich@suse.com>
Acked-by: Wei Liu <wei.liu2@citrix.com>
tools/libxl/libxl_cpuid.c
tools/misc/xen-cpuid.c
xen/arch/x86/spec_ctrl.c
xen/include/asm-x86/cpufeatures.h
xen/include/asm-x86/msr-index.h
xen/include/public/arch-x86/cpufeatureset.h
xen/tools/gen-cpuid.py

index e692b61569799f1623d9385e3d51bfa60571132d..81ba9616bcd85ebfef69d6cf1360819eed9de7ff 100644 (file)
@@ -202,6 +202,8 @@ int libxl_cpuid_parse_config(libxl_cpuid_policy_list *cpuid, const char* str)
 
         {"avx512-4vnniw",0x00000007,  0, CPUID_REG_EDX,  2,  1},
         {"avx512-4fmaps",0x00000007,  0, CPUID_REG_EDX,  3,  1},
+        {"ibrsb",        0x00000007,  0, CPUID_REG_EDX, 26,  1},
+        {"stibp",        0x00000007,  0, CPUID_REG_EDX, 27,  1},
 
         {"lahfsahf",     0x80000001, NA, CPUID_REG_ECX,  0,  1},
         {"cmplegacy",    0x80000001, NA, CPUID_REG_ECX,  1,  1},
@@ -239,6 +241,7 @@ int libxl_cpuid_parse_config(libxl_cpuid_policy_list *cpuid, const char* str)
 
         {"invtsc",       0x80000007, NA, CPUID_REG_EDX,  8,  1},
 
+        {"ibpb",         0x80000008, NA, CPUID_REG_EBX, 12,  1},
         {"nc",           0x80000008, NA, CPUID_REG_ECX,  0,  8},
         {"apicidsize",   0x80000008, NA, CPUID_REG_ECX, 12,  4},
 
index 0831f7551d16b3bf62018e0deafed66b092dc709..8c3dac0d50d70d2d6ad23794cba410735ba57fc7 100644 (file)
@@ -149,7 +149,11 @@ static const char *str_e8b[32] =
 {
     [ 0] = "clzero",
 
-    [1 ... 31] = "REZ",
+    [1 ... 11] = "REZ",
+
+    [12] = "ibpb",
+
+    [13 ... 31] = "REZ",
 };
 
 static const char *str_7d0[32] =
@@ -158,7 +162,11 @@ static const char *str_7d0[32] =
 
     [ 2] = "avx512_4vnniw", [ 3] = "avx512_4fmaps",
 
-    [4 ... 31] = "REZ",
+    [4 ... 25] = "REZ",
+
+    [26] = "ibrsb",         [27] = "stibp",
+
+    [28 ... 31] = "REZ",
 };
 
 static struct {
index d601c028d850352b7f3b4ec855ec03249c41a91a..89e7287e43cddf4f3988790113194d2ef996b5f4 100644 (file)
@@ -67,8 +67,25 @@ custom_param("bti", parse_bti);
 
 static void __init print_details(enum ind_thunk thunk)
 {
+    unsigned int _7d0 = 0, e8b = 0, tmp;
+
+    /* Collect diagnostics about available mitigations. */
+    if ( boot_cpu_data.cpuid_level >= 7 )
+        cpuid_count(7, 0, &tmp, &tmp, &tmp, &_7d0);
+    if ( boot_cpu_data.extended_cpuid_level >= 0x80000008 )
+        cpuid(0x80000008, &tmp, &e8b, &tmp, &tmp);
+
     printk(XENLOG_DEBUG "Speculative mitigation facilities:\n");
 
+    /* Hardware features which pertain to speculative mitigations. */
+    if ( (_7d0 & (cpufeat_mask(X86_FEATURE_IBRSB) |
+                  cpufeat_mask(X86_FEATURE_STIBP))) ||
+         (e8b & cpufeat_mask(X86_FEATURE_IBPB)) )
+        printk(XENLOG_DEBUG "  Hardware features:%s%s%s\n",
+               (_7d0 & cpufeat_mask(X86_FEATURE_IBRSB)) ? " IBRS/IBPB" : "",
+               (_7d0 & cpufeat_mask(X86_FEATURE_STIBP)) ? " STIBP"     : "",
+               (e8b  & cpufeat_mask(X86_FEATURE_IBPB))  ? " IBPB"      : "");
+
     /* Compiled-in support which pertains to BTI mitigations. */
     if ( IS_ENABLED(CONFIG_INDIRECT_THUNK) )
         printk(XENLOG_DEBUG "  Compiled-in support: INDIRECT_THUNK\n");
index ba1771b3d3a128e95d3e95867fe8fc27f58d6cb5..dd2388f39391ad6d1ef6329ed4bf6aaeb4f957c2 100644 (file)
@@ -25,3 +25,6 @@ XEN_CPUFEATURE(XEN_SMAP,        (FSCAPINTS+0)*32+11) /* SMAP gets used by Xen it
 XEN_CPUFEATURE(LFENCE_DISPATCH, (FSCAPINTS+0)*32+12) /* lfence set as Dispatch Serialising */
 XEN_CPUFEATURE(IND_THUNK_LFENCE,(FSCAPINTS+0)*32+13) /* Use IND_THUNK_LFENCE */
 XEN_CPUFEATURE(IND_THUNK_JMP,   (FSCAPINTS+0)*32+14) /* Use IND_THUNK_JMP */
+XEN_CPUFEATURE(XEN_IBPB,        (FSCAPINTS+0)*32+15) /* IBRSB || IBPB */
+XEN_CPUFEATURE(XEN_IBRS_SET,    (FSCAPINTS+0)*32+16) /* IBRSB && IRBS set in Xen */
+XEN_CPUFEATURE(XEN_IBRS_CLEAR,  (FSCAPINTS+0)*32+17) /* IBRSB && IBRS clear in Xen */
index 56f535953c04f831fc0a2841855a21066c98846d..a0aacfaee51f434551f3f2d23b9098570c42beee 100644 (file)
 #define EFER_LMSLE             (1<<_EFER_LMSLE)
 #define EFER_FFXSE             (1<<_EFER_FFXSE)
 
+/* Speculation Controls. */
+#define MSR_SPEC_CTRL                  0x00000048
+#define SPEC_CTRL_IBRS                 (_AC(1, ULL) << 0)
+#define SPEC_CTRL_STIBP                        (_AC(1, ULL) << 1)
+
+#define MSR_PRED_CMD                   0x00000049
+#define PRED_CMD_IBPB                  (_AC(1, ULL) << 0)
+
 /* Intel MSRs. Some also available on other CPUs */
 #define MSR_IA32_PERFCTR0              0x000000c1
 #define MSR_IA32_A_PERFCTR0            0x000004c1
index be6da8eaf17cb115146c5f630603b513d1e45034..e148755a66d8b4b793756d418f05d020dc4f1a20 100644 (file)
@@ -237,10 +237,13 @@ XEN_CPUFEATURE(EFRO,          7*32+10) /*   APERF/MPERF Read Only interface */
 
 /* AMD-defined CPU features, CPUID level 0x80000008.ebx, word 8 */
 XEN_CPUFEATURE(CLZERO,        8*32+ 0) /*A  CLZERO instruction */
+XEN_CPUFEATURE(IBPB,          8*32+12) /*   IBPB support only (no IBRS, used by AMD) */
 
 /* Intel-defined CPU features, CPUID level 0x00000007:0.edx, word 9 */
 XEN_CPUFEATURE(AVX512_4VNNIW, 9*32+ 2) /*A  AVX512 Neural Network Instructions */
 XEN_CPUFEATURE(AVX512_4FMAPS, 9*32+ 3) /*A  AVX512 Multiply Accumulation Single Precision */
+XEN_CPUFEATURE(IBRSB,         9*32+26) /*   IBRS and IBPB support (used by Intel) */
+XEN_CPUFEATURE(STIBP,         9*32+27) /*   STIBP */
 
 #endif /* XEN_CPUFEATURE */
 
index 9ec4486f2b4b66383609539c8b12f296f886ae22..613b909c3de7247719ceafa065abed90b7b1ed17 100755 (executable)
@@ -256,6 +256,11 @@ def crunch_numbers(state):
         AVX512F: [AVX512DQ, AVX512IFMA, AVX512PF, AVX512ER, AVX512CD,
                   AVX512BW, AVX512VL, AVX512VBMI, AVX512_4VNNIW,
                   AVX512_4FMAPS, AVX512_VPOPCNTDQ],
+
+        # Single Thread Indirect Branch Predictors enumerates a new bit in the
+        # MSR enumerated by Indirect Branch Restricted Speculation/Indirect
+        # Branch Prediction Barrier enumeration.
+        IBRSB: [STIBP],
     }
 
     deep_features = tuple(sorted(deps.keys()))