ARM_SMCCC的基本逻辑

什么是SMCCC

SMCCC(SMC call convention)是ARM定义的一套SMC/HVC相关的访问标准。SMC使得系统trap
到EL3，HVC使得系统trap到EL2，虚机上的软件也可以运行SMC指令，SMC这个时候有可能会
根据配置trap到KVM(EL2)里，并模拟相关访问请求。完整协议可以从这里下载。

SMCCC围绕smc/hvc指令而来，使用寄存器传递输入参数和返回值。SMCCC对接口的种类进行
了划分，具体编码到w0寄存器里。

SMCCC接口的种类被划分为：Arm Architecture Calls，CPU Service Calls，SiP Service
Calls，OEM Service Calls，Standard Secure Service Calls，Standard Hypervisor
Service Calls，Vendor Specific Hypervisor Calls，Trusted Application Calls以及
Trusted OS Calls。

SMCCC协议里明确定义了Arm Architecture Calls的接口，并给PSCI、SDEI在Standard
Secure Service Calls里保留了空间。

Arm Architecture Call里定义的接口主要用来获取SMCCC的版本号、查询Arm Architecture
接口是否实现、当前机器上ARM安全漏洞的情况(SMCCC_ARCH_WORKAROUND_1/2/3/4)。

SMCCC在不断的升级版本，新的版本会有接口新增。这里需要注意的是，可能PSCI协议在前
SMCCC在后，SMCCC使用smc还是hvc是在PSCI初始化的时候确定的。

KVM里SMCCC的支持

内核里SMCCC的接口在drivers/firmware/smccc、include/linux/arm-smccc.h里实现。具体
由smccc_conduit这个变量决定使用smc还是hvc，这个变量在PSCI的初始化逻辑里根据psci_conduit
配置，而psci_conduit的值是通过读ACPI FADT表里的boot_flags来决定的。直接看下qemu里
生成ACPI FADT表的代码，可以看到如果guest有EL2则使用smc，如果guest只有EL0/EL1就用hvc。

machvirt_init
    if (vms->secure && firmware_loaded) {              
        vms->psci_conduit = QEMU_PSCI_CONDUIT_DISABLED;
    } else if (vms->virt) {          <--- 虚机支持ARM Virtualization Extensions
        vms->psci_conduit = QEMU_PSCI_CONDUIT_SMC;     
    } else {                                           
        vms->psci_conduit = QEMU_PSCI_CONDUIT_HVC;     
    }

虚机在使用smc或hvc时，会trap到KVM，KVM负责模拟对应SMCCC接口。KVM里模拟SMCCC支持
的逻辑如下:

handle_smc/handle_hvc
  +-> kvm_smccc_call_handler
        /*
         * 在正式处理SMCCC之前，先确定下是否要处理。判断的依据有两个，一个是
         * SMCCC filter, 一个是KVM firmware register。
         * 
         * KVM提供了SMCCC filter ioctl接口，用户态可以配置一个具体SMCCC function
         * 的处理方式，可以配置的处理方式有：处理/不处理/到用户态处理。
         *
         * KVM定义了一组firmware register，基本上是一种SMCCC接口类型对应一个寄存器，
         * 每个具体的接口占据寄存器上的1个bit，表示对应接口是否实现。用户态可以
         * 使用KVM SET_ONE_REG ioctl接口改变这些寄存器的值，这些寄存器也在虚机寄存器
         * 列表里，迁移的时候也要考虑。
         *
         * 这里独立检查如上两个逻辑。
         */
    +-> kvm_smccc_get_action
    +-> switch (func_id) {                <--- 各种SMCCC接口的实现
        case: ...
        default: 
            return kvm_psci_call(vcpu)    <--- KVM PSCI模拟的入口
        }
    +-> smccc_set_retval(vcpu, val[0], val[1], val[2], val[3])  <--- 配置返回值

PV特性和SMCCC

一般虚机系统并不知道自己在虚机内，这样的兼容性更好。但是，从上帝视角看，虚机和
物理机还是有很大的不同，比如物理机同一时刻每个核都是在线的(不考虑CPU offline的
情况)，虚机每个vCPU本质上是host上的一个线程，一个虚机同一时刻，可能有的vCPU在线，
有的vCPU不在线。这样，叫guest里跑的系统知道他跑在虚机上，就会创造出一定的优化空间
来。所谓半虚机化特性(PV特性)，就是guest里跑的系统需要配合这个特性做修改。

ARM上的PV特性在Documentation/virt/kvm/arm里有对应的描述文件，目前只有pvtime和ptp。
这些PV特性和虚机系统的通信就可以通过SMCCC。比如pvtime这个特性对应的function id就
定义在Standard Hypervisor Service Call这个接口类别里，guest系统通过这个接口初始化
pvtime。