KVM: x86: Allow guest to set EFER.NX=1 on non-PAE 32-bit kernels
authorSean Christopherson <seanjc@google.com>
Thu, 5 Aug 2021 18:38:04 +0000 (11:38 -0700)
committerPaolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>
Fri, 13 Aug 2021 07:20:17 +0000 (03:20 -0400)
commit1383279c6494c6b62d1d6939f34906a4d2ef721c
treebf90dfe9e001221d1e31a5568605d69fc7ab32fc
parentd5aaad6f83420efb8357ac8e11c868708b22d0a9
KVM: x86: Allow guest to set EFER.NX=1 on non-PAE 32-bit kernels

Remove an ancient restriction that disallowed exposing EFER.NX to the
guest if EFER.NX=0 on the host, even if NX is fully supported by the CPU.
The motivation of the check, added by commit 2cc51560aed0 ("KVM: VMX:
Avoid saving and restoring msr_efer on lightweight vmexit"), was to rule
out the case of host.EFER.NX=0 and guest.EFER.NX=1 so that KVM could run
the guest with the host's EFER.NX and thus avoid context switching EFER
if the only divergence was the NX bit.

Fast forward to today, and KVM has long since stopped running the guest
with the host's EFER.NX.  Not only does KVM context switch EFER if
host.EFER.NX=1 && guest.EFER.NX=0, KVM also forces host.EFER.NX=0 &&
guest.EFER.NX=1 when using shadow paging (to emulate SMEP).  Furthermore,
the entire motivation for the restriction was made obsolete over a decade
ago when Intel added dedicated host and guest EFER fields in the VMCS
(Nehalem timeframe), which reduced the overhead of context switching EFER
from 400+ cycles (2 * WRMSR + 1 * RDMSR) to a mere ~2 cycles.

In practice, the removed restriction only affects non-PAE 32-bit kernels,
as EFER.NX is set during boot if NX is supported and the kernel will use
PAE paging (32-bit or 64-bit), regardless of whether or not the kernel
will actually use NX itself (mark PTEs non-executable).

Alternatively and/or complementarily, startup_32_smp() in head_32.S could
be modified to set EFER.NX=1 regardless of paging mode, thus eliminating
the scenario where NX is supported but not enabled.  However, that runs
the risk of breaking non-KVM non-PAE kernels (though the risk is very,
very low as there are no known EFER.NX errata), and also eliminates an
easy-to-use mechanism for stressing KVM's handling of guest vs. host EFER
across nested virtualization transitions.

Suggested-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>
Signed-off-by: Sean Christopherson <seanjc@google.com>
Message-Id: <20210805183804.1221554-1-seanjc@google.com>
Signed-off-by: Paolo Bonzini <pbonzini@redhat.com>
arch/x86/kvm/cpuid.c