7eae5452d22378f14f20d6dcb284aa5fae2f5972
[dragonfly.git] / sys / kern / lwkt_ipiq.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003,2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
3  * 
4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
5  * by Matthew Dillon <dillon@backplane.com>
6  * 
7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  * modification, are permitted provided that the following conditions
9  * are met:
10  * 
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
15  *    the documentation and/or other materials provided with the
16  *    distribution.
17  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
18  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
19  *    from this software without specific, prior written permission.
20  * 
21  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
22  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
23  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
24  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
25  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
26  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
27  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
28  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
29  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
30  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
31  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 /*
36  * This module implements IPI message queueing and the MI portion of IPI
37  * message processing.
38  */
39
40 #include "opt_ddb.h"
41
42 #include <sys/param.h>
43 #include <sys/systm.h>
44 #include <sys/kernel.h>
45 #include <sys/proc.h>
46 #include <sys/rtprio.h>
47 #include <sys/queue.h>
48 #include <sys/thread2.h>
49 #include <sys/sysctl.h>
50 #include <sys/ktr.h>
51 #include <sys/kthread.h>
52 #include <machine/cpu.h>
53 #include <sys/lock.h>
54
55 #include <vm/vm.h>
56 #include <vm/vm_param.h>
57 #include <vm/vm_kern.h>
58 #include <vm/vm_object.h>
59 #include <vm/vm_page.h>
60 #include <vm/vm_map.h>
61 #include <vm/vm_pager.h>
62 #include <vm/vm_extern.h>
63 #include <vm/vm_zone.h>
64
65 #include <machine/stdarg.h>
66 #include <machine/smp.h>
67 #include <machine/atomic.h>
68
69 struct ipiq_stats {
70     __int64_t ipiq_count;       /* total calls to lwkt_send_ipiq*() */
71     __int64_t ipiq_fifofull;    /* number of fifo full conditions detected */
72     __int64_t ipiq_avoided;     /* interlock with target avoids cpu ipi */
73     __int64_t ipiq_passive;     /* passive IPI messages */
74     __int64_t ipiq_cscount;     /* number of cpu synchronizations */
75 } __cachealign;
76
77 static struct ipiq_stats ipiq_stats_percpu[MAXCPU];
78 #define ipiq_stat       ipiq_stats_percpu[mycpuid]
79
80 static int ipiq_debug;          /* set to 1 for debug */
81 #ifdef PANIC_DEBUG
82 static int      panic_ipiq_cpu = -1;
83 static int      panic_ipiq_count = 100;
84 #endif
85
86 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, ipiq_debug, CTLFLAG_RW, &ipiq_debug, 0,
87     "");
88 #ifdef PANIC_DEBUG
89 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, panic_ipiq_cpu, CTLFLAG_RW, &panic_ipiq_cpu, 0, "");
90 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, panic_ipiq_count, CTLFLAG_RW, &panic_ipiq_count, 0, "");
91 #endif
92
93 #define IPIQ_STRING     "func=%p arg1=%p arg2=%d scpu=%d dcpu=%d"
94 #define IPIQ_ARGS       void *func, void *arg1, int arg2, int scpu, int dcpu
95
96 #if !defined(KTR_IPIQ)
97 #define KTR_IPIQ        KTR_ALL
98 #endif
99 KTR_INFO_MASTER(ipiq);
100 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, send_norm, 0, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
101 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, send_pasv, 1, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
102 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, send_nbio, 2, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
103 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, send_fail, 3, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
104 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, receive, 4, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
105 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, sync_start, 5, "cpumask=%08lx", unsigned long mask);
106 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, sync_end, 6, "cpumask=%08lx", unsigned long mask);
107 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, cpu_send, 7, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
108 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, send_end, 8, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
109
110 #define logipiq(name, func, arg1, arg2, sgd, dgd)       \
111         KTR_LOG(ipiq_ ## name, func, arg1, arg2, sgd->gd_cpuid, dgd->gd_cpuid)
112 #define logipiq2(name, arg)     \
113         KTR_LOG(ipiq_ ## name, arg)
114
115 static int lwkt_process_ipiq_core(globaldata_t sgd, lwkt_ipiq_t ip, 
116                                   struct intrframe *frame);
117 static void lwkt_cpusync_remote1(lwkt_cpusync_t cs);
118 static void lwkt_cpusync_remote2(lwkt_cpusync_t cs);
119
120 #define IPIQ_SYSCTL(name) \
121 static int \
122 sysctl_##name(SYSCTL_HANDLER_ARGS) \
123 { \
124     __int64_t val = 0; \
125     int cpu, error; \
126  \
127     for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) \
128         val += ipiq_stats_percpu[cpu].name; \
129  \
130     error = sysctl_handle_quad(oidp, &val, 0, req); \
131     if (error || req->newptr == NULL) \
132         return error; \
133  \
134     for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) \
135         ipiq_stats_percpu[cpu].name = val; \
136  \
137     return 0; \
138 }
139
140 IPIQ_SYSCTL(ipiq_count);
141 IPIQ_SYSCTL(ipiq_fifofull);
142 IPIQ_SYSCTL(ipiq_avoided);
143 IPIQ_SYSCTL(ipiq_passive);
144 IPIQ_SYSCTL(ipiq_cscount);
145
146 SYSCTL_PROC(_lwkt, OID_AUTO, ipiq_count, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
147     0, 0, sysctl_ipiq_count, "Q", "Number of IPI's sent");
148 SYSCTL_PROC(_lwkt, OID_AUTO, ipiq_fifofull, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
149     0, 0, sysctl_ipiq_fifofull, "Q",
150     "Number of fifo full conditions detected");
151 SYSCTL_PROC(_lwkt, OID_AUTO, ipiq_avoided, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
152     0, 0, sysctl_ipiq_avoided, "Q",
153     "Number of IPI's avoided by interlock with target cpu");
154 SYSCTL_PROC(_lwkt, OID_AUTO, ipiq_passive, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
155     0, 0, sysctl_ipiq_passive, "Q",
156     "Number of passive IPI messages sent");
157 SYSCTL_PROC(_lwkt, OID_AUTO, ipiq_cscount, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
158     0, 0, sysctl_ipiq_cscount, "Q",
159     "Number of cpu synchronizations");
160
161 /*
162  * Send a function execution request to another cpu.  The request is queued
163  * on the cpu<->cpu ipiq matrix.  Each cpu owns a unique ipiq FIFO for every
164  * possible target cpu.  The FIFO can be written.
165  *
166  * If the FIFO fills up we have to enable interrupts to avoid an APIC
167  * deadlock and process pending IPIQs while waiting for it to empty.   
168  * Otherwise we may soft-deadlock with another cpu whos FIFO is also full.
169  *
170  * We can safely bump gd_intr_nesting_level because our crit_exit() at the
171  * end will take care of any pending interrupts.
172  *
173  * The actual hardware IPI is avoided if the target cpu is already processing
174  * the queue from a prior IPI.  It is possible to pipeline IPI messages
175  * very quickly between cpus due to the FIFO hysteresis.
176  *
177  * Need not be called from a critical section.
178  */
179 int
180 lwkt_send_ipiq3(globaldata_t target, ipifunc3_t func, void *arg1, int arg2)
181 {
182     lwkt_ipiq_t ip;
183     int windex;
184     struct globaldata *gd = mycpu;
185
186     logipiq(send_norm, func, arg1, arg2, gd, target);
187
188     if (target == gd) {
189         func(arg1, arg2, NULL);
190         logipiq(send_end, func, arg1, arg2, gd, target);
191         return(0);
192     } 
193     crit_enter();
194     ++gd->gd_intr_nesting_level;
195 #ifdef INVARIANTS
196     if (gd->gd_intr_nesting_level > 20)
197         panic("lwkt_send_ipiq: TOO HEAVILY NESTED!");
198 #endif
199     KKASSERT(curthread->td_critcount);
200     ++ipiq_stat.ipiq_count;
201     ip = &gd->gd_ipiq[target->gd_cpuid];
202
203     /*
204      * Do not allow the FIFO to become full.  Interrupts must be physically
205      * enabled while we liveloop to avoid deadlocking the APIC.
206      *
207      * The target ipiq may have gotten filled up due to passive IPIs and thus
208      * not be aware that its queue is too full, so be sure to issue an
209      * ipiq interrupt to the target cpu.
210      */
211     if (ip->ip_windex - ip->ip_rindex > MAXCPUFIFO / 2) {
212 #if defined(__i386__)
213         unsigned int eflags = read_eflags();
214 #elif defined(__x86_64__)
215         unsigned long rflags = read_rflags();
216 #endif
217
218         cpu_enable_intr();
219         ++ipiq_stat.ipiq_fifofull;
220         DEBUG_PUSH_INFO("send_ipiq3");
221         while (ip->ip_windex - ip->ip_rindex > MAXCPUFIFO / 4) {
222             if (atomic_poll_acquire_int(&target->gd_npoll)) {
223                 logipiq(cpu_send, func, arg1, arg2, gd, target);
224                 cpu_send_ipiq(target->gd_cpuid);
225             }
226             KKASSERT(ip->ip_windex - ip->ip_rindex != MAXCPUFIFO - 1);
227             lwkt_process_ipiq();
228             cpu_pause();
229         }
230         DEBUG_POP_INFO();
231 #if defined(__i386__)
232         write_eflags(eflags);
233 #elif defined(__x86_64__)
234         write_rflags(rflags);
235 #endif
236     }
237
238     /*
239      * Queue the new message
240      */
241     windex = ip->ip_windex & MAXCPUFIFO_MASK;
242     ip->ip_info[windex].func = func;
243     ip->ip_info[windex].arg1 = arg1;
244     ip->ip_info[windex].arg2 = arg2;
245     cpu_sfence();
246     ++ip->ip_windex;
247     atomic_set_cpumask(&target->gd_ipimask, gd->gd_cpumask);
248
249     /*
250      * signal the target cpu that there is work pending.
251      */
252     if (atomic_poll_acquire_int(&target->gd_npoll)) {
253         logipiq(cpu_send, func, arg1, arg2, gd, target);
254         cpu_send_ipiq(target->gd_cpuid);
255     } else {
256         ++ipiq_stat.ipiq_avoided;
257     }
258     --gd->gd_intr_nesting_level;
259     crit_exit();
260     logipiq(send_end, func, arg1, arg2, gd, target);
261
262     return(ip->ip_windex);
263 }
264
265 /*
266  * Similar to lwkt_send_ipiq() but this function does not actually initiate
267  * the IPI to the target cpu unless the FIFO has become too full, so it is
268  * very fast.
269  *
270  * This function is used for non-critical IPI messages, such as memory
271  * deallocations.  The queue will typically be flushed by the target cpu at
272  * the next clock interrupt.
273  *
274  * Need not be called from a critical section.
275  */
276 int
277 lwkt_send_ipiq3_passive(globaldata_t target, ipifunc3_t func,
278                         void *arg1, int arg2)
279 {
280     lwkt_ipiq_t ip;
281     int windex;
282     struct globaldata *gd = mycpu;
283
284     KKASSERT(target != gd);
285     crit_enter();
286     ++gd->gd_intr_nesting_level;
287     logipiq(send_pasv, func, arg1, arg2, gd, target);
288 #ifdef INVARIANTS
289     if (gd->gd_intr_nesting_level > 20)
290         panic("lwkt_send_ipiq: TOO HEAVILY NESTED!");
291 #endif
292     KKASSERT(curthread->td_critcount);
293     ++ipiq_stat.ipiq_count;
294     ++ipiq_stat.ipiq_passive;
295     ip = &gd->gd_ipiq[target->gd_cpuid];
296
297     /*
298      * Do not allow the FIFO to become full.  Interrupts must be physically
299      * enabled while we liveloop to avoid deadlocking the APIC.
300      */
301     if (ip->ip_windex - ip->ip_rindex > MAXCPUFIFO / 2) {
302 #if defined(__i386__)
303         unsigned int eflags = read_eflags();
304 #elif defined(__x86_64__)
305         unsigned long rflags = read_rflags();
306 #endif
307
308         cpu_enable_intr();
309         ++ipiq_stat.ipiq_fifofull;
310         DEBUG_PUSH_INFO("send_ipiq3_passive");
311         while (ip->ip_windex - ip->ip_rindex > MAXCPUFIFO / 4) {
312             if (atomic_poll_acquire_int(&target->gd_npoll)) {
313                 logipiq(cpu_send, func, arg1, arg2, gd, target);
314                 cpu_send_ipiq(target->gd_cpuid);
315             }
316             KKASSERT(ip->ip_windex - ip->ip_rindex != MAXCPUFIFO - 1);
317             lwkt_process_ipiq();
318             cpu_pause();
319         }
320         DEBUG_POP_INFO();
321 #if defined(__i386__)
322         write_eflags(eflags);
323 #elif defined(__x86_64__)
324         write_rflags(rflags);
325 #endif
326     }
327
328     /*
329      * Queue the new message
330      */
331     windex = ip->ip_windex & MAXCPUFIFO_MASK;
332     ip->ip_info[windex].func = func;
333     ip->ip_info[windex].arg1 = arg1;
334     ip->ip_info[windex].arg2 = arg2;
335     cpu_sfence();
336     ++ip->ip_windex;
337     atomic_set_cpumask(&target->gd_ipimask, gd->gd_cpumask);
338     --gd->gd_intr_nesting_level;
339
340     /*
341      * Do not signal the target cpu, it will pick up the IPI when it next
342      * polls (typically on the next tick).
343      */
344     crit_exit();
345     logipiq(send_end, func, arg1, arg2, gd, target);
346
347     return(ip->ip_windex);
348 }
349
350 /*
351  * Send an IPI request without blocking, return 0 on success, ENOENT on 
352  * failure.  The actual queueing of the hardware IPI may still force us
353  * to spin and process incoming IPIs but that will eventually go away
354  * when we've gotten rid of the other general IPIs.
355  */
356 int
357 lwkt_send_ipiq3_nowait(globaldata_t target, ipifunc3_t func, 
358                        void *arg1, int arg2)
359 {
360     lwkt_ipiq_t ip;
361     int windex;
362     struct globaldata *gd = mycpu;
363
364     logipiq(send_nbio, func, arg1, arg2, gd, target);
365     KKASSERT(curthread->td_critcount);
366     if (target == gd) {
367         func(arg1, arg2, NULL);
368         logipiq(send_end, func, arg1, arg2, gd, target);
369         return(0);
370     } 
371     crit_enter();
372     ++gd->gd_intr_nesting_level;
373     ++ipiq_stat.ipiq_count;
374     ip = &gd->gd_ipiq[target->gd_cpuid];
375
376     if (ip->ip_windex - ip->ip_rindex >= MAXCPUFIFO * 2 / 3) {
377         logipiq(send_fail, func, arg1, arg2, gd, target);
378         --gd->gd_intr_nesting_level;
379         crit_exit();
380         return(ENOENT);
381     }
382     windex = ip->ip_windex & MAXCPUFIFO_MASK;
383     ip->ip_info[windex].func = func;
384     ip->ip_info[windex].arg1 = arg1;
385     ip->ip_info[windex].arg2 = arg2;
386     cpu_sfence();
387     ++ip->ip_windex;
388     atomic_set_cpumask(&target->gd_ipimask, gd->gd_cpumask);
389
390     /*
391      * This isn't a passive IPI, we still have to signal the target cpu.
392      */
393     if (atomic_poll_acquire_int(&target->gd_npoll)) {
394         logipiq(cpu_send, func, arg1, arg2, gd, target);
395         cpu_send_ipiq(target->gd_cpuid);
396     } else {
397         ++ipiq_stat.ipiq_avoided;
398     }
399     --gd->gd_intr_nesting_level;
400     crit_exit();
401
402     logipiq(send_end, func, arg1, arg2, gd, target);
403     return(0);
404 }
405
406 /*
407  * deprecated, used only by fast int forwarding.
408  */
409 int
410 lwkt_send_ipiq3_bycpu(int dcpu, ipifunc3_t func, void *arg1, int arg2)
411 {
412     return(lwkt_send_ipiq3(globaldata_find(dcpu), func, arg1, arg2));
413 }
414
415 /*
416  * Send a message to several target cpus.  Typically used for scheduling.
417  * The message will not be sent to stopped cpus.
418  */
419 int
420 lwkt_send_ipiq3_mask(cpumask_t mask, ipifunc3_t func, void *arg1, int arg2)
421 {
422     int cpuid;
423     int count = 0;
424
425     mask &= ~stopped_cpus;
426     while (mask) {
427         cpuid = BSFCPUMASK(mask);
428         lwkt_send_ipiq3(globaldata_find(cpuid), func, arg1, arg2);
429         mask &= ~CPUMASK(cpuid);
430         ++count;
431     }
432     return(count);
433 }
434
435 /*
436  * Wait for the remote cpu to finish processing a function.
437  *
438  * YYY we have to enable interrupts and process the IPIQ while waiting
439  * for it to empty or we may deadlock with another cpu.  Create a CPU_*()
440  * function to do this!  YYY we really should 'block' here.
441  *
442  * MUST be called from a critical section.  This routine may be called
443  * from an interrupt (for example, if an interrupt wakes a foreign thread
444  * up).
445  */
446 void
447 lwkt_wait_ipiq(globaldata_t target, int seq)
448 {
449     lwkt_ipiq_t ip;
450     int maxc = 100000000;
451
452     if (target != mycpu) {
453         ip = &mycpu->gd_ipiq[target->gd_cpuid];
454         if ((int)(ip->ip_xindex - seq) < 0) {
455 #if defined(__i386__)
456             unsigned int eflags = read_eflags();
457 #elif defined(__x86_64__)
458             unsigned long rflags = read_rflags();
459 #endif
460             cpu_enable_intr();
461             DEBUG_PUSH_INFO("wait_ipiq");
462             while ((int)(ip->ip_xindex - seq) < 0) {
463                 crit_enter();
464                 lwkt_process_ipiq();
465                 crit_exit();
466                 if (--maxc == 0)
467                         kprintf("LWKT_WAIT_IPIQ WARNING! %d wait %d (%d)\n", mycpu->gd_cpuid, target->gd_cpuid, ip->ip_xindex - seq);
468                 if (maxc < -1000000)
469                         panic("LWKT_WAIT_IPIQ");
470                 /*
471                  * xindex may be modified by another cpu, use a load fence
472                  * to ensure that the loop does not use a speculative value
473                  * (which may improve performance).
474                  */
475                 cpu_lfence();
476             }
477             DEBUG_POP_INFO();
478 #if defined(__i386__)
479             write_eflags(eflags);
480 #elif defined(__x86_64__)
481             write_rflags(rflags);
482 #endif
483         }
484     }
485 }
486
487 int
488 lwkt_seq_ipiq(globaldata_t target)
489 {
490     lwkt_ipiq_t ip;
491
492     ip = &mycpu->gd_ipiq[target->gd_cpuid];
493     return(ip->ip_windex);
494 }
495
496 /*
497  * Called from IPI interrupt (like a fast interrupt), which has placed
498  * us in a critical section.  The MP lock may or may not be held.
499  * May also be called from doreti or splz, or be reentrantly called
500  * indirectly through the ip_info[].func we run.
501  *
502  * There are two versions, one where no interrupt frame is available (when
503  * called from the send code and from splz, and one where an interrupt
504  * frame is available.
505  *
506  * When the current cpu is mastering a cpusync we do NOT internally loop
507  * on the cpusyncq poll.  We also do not re-flag a pending ipi due to
508  * the cpusyncq poll because this can cause doreti/splz to loop internally.
509  * The cpusync master's own loop must be allowed to run to avoid a deadlock.
510  */
511 void
512 lwkt_process_ipiq(void)
513 {
514     globaldata_t gd = mycpu;
515     globaldata_t sgd;
516     lwkt_ipiq_t ip;
517     cpumask_t mask;
518     int n;
519
520     ++gd->gd_processing_ipiq;
521 again:
522     cpu_lfence();
523     mask = gd->gd_ipimask;
524     atomic_clear_cpumask(&gd->gd_ipimask, mask);
525     while (mask) {
526         n = BSFCPUMASK(mask);
527         if (n != gd->gd_cpuid) {
528             sgd = globaldata_find(n);
529             ip = sgd->gd_ipiq;
530             if (ip != NULL) {
531                 while (lwkt_process_ipiq_core(sgd, &ip[gd->gd_cpuid], NULL))
532                     ;
533             }
534         }
535         mask &= ~CPUMASK(n);
536     }
537
538     /*
539      * Process pending cpusyncs.  If the current thread has a cpusync
540      * active cpusync we only run the list once and do not re-flag
541      * as the thread itself is processing its interlock.
542      */
543     if (lwkt_process_ipiq_core(gd, &gd->gd_cpusyncq, NULL)) {
544         if (gd->gd_curthread->td_cscount == 0)
545             goto again;
546         /* need_ipiq(); do not reflag */
547     }
548
549     /*
550      * Interlock to allow more IPI interrupts.  Recheck ipimask after
551      * releasing gd_npoll.
552      */
553     if (gd->gd_ipimask)
554         goto again;
555     atomic_poll_release_int(&gd->gd_npoll);
556     cpu_mfence();
557     if (gd->gd_ipimask)
558         goto again;
559     --gd->gd_processing_ipiq;
560 }
561
562 void
563 lwkt_process_ipiq_frame(struct intrframe *frame)
564 {
565     globaldata_t gd = mycpu;
566     globaldata_t sgd;
567     lwkt_ipiq_t ip;
568     cpumask_t mask;
569     int n;
570
571 again:
572     cpu_lfence();
573     mask = gd->gd_ipimask;
574     atomic_clear_cpumask(&gd->gd_ipimask, mask);
575     while (mask) {
576         n = BSFCPUMASK(mask);
577         if (n != gd->gd_cpuid) {
578             sgd = globaldata_find(n);
579             ip = sgd->gd_ipiq;
580             if (ip != NULL) {
581                 while (lwkt_process_ipiq_core(sgd, &ip[gd->gd_cpuid], frame))
582                     ;
583             }
584         }
585         mask &= ~CPUMASK(n);
586     }
587     if (gd->gd_cpusyncq.ip_rindex != gd->gd_cpusyncq.ip_windex) {
588         if (lwkt_process_ipiq_core(gd, &gd->gd_cpusyncq, frame)) {
589             if (gd->gd_curthread->td_cscount == 0)
590                 goto again;
591             /* need_ipiq(); do not reflag */
592         }
593     }
594
595     /*
596      * Interlock to allow more IPI interrupts.  Recheck ipimask after
597      * releasing gd_npoll.
598      */
599     if (gd->gd_ipimask)
600         goto again;
601     atomic_poll_release_int(&gd->gd_npoll);
602     cpu_mfence();
603     if (gd->gd_ipimask)
604         goto again;
605 }
606
607 #if 0
608 static int iqticks[SMP_MAXCPU];
609 static int iqcount[SMP_MAXCPU];
610 #endif
611 #if 0
612 static int iqterm[SMP_MAXCPU];
613 #endif
614
615 static int
616 lwkt_process_ipiq_core(globaldata_t sgd, lwkt_ipiq_t ip, 
617                        struct intrframe *frame)
618 {
619     globaldata_t mygd = mycpu;
620     int ri;
621     int wi;
622     ipifunc3_t copy_func;
623     void *copy_arg1;
624     int copy_arg2;
625
626 #if 0
627     if (iqticks[mygd->gd_cpuid] != ticks) {
628             iqticks[mygd->gd_cpuid] = ticks;
629             iqcount[mygd->gd_cpuid] = 0;
630     }
631     if (++iqcount[mygd->gd_cpuid] > 3000000) {
632         kprintf("cpu %d ipiq maxed cscount %d spin %d\n",
633                 mygd->gd_cpuid,
634                 mygd->gd_curthread->td_cscount,
635                 mygd->gd_spinlocks);
636         iqcount[mygd->gd_cpuid] = 0;
637 #if 0
638         if (++iqterm[mygd->gd_cpuid] > 10)
639                 panic("cpu %d ipiq maxed", mygd->gd_cpuid);
640 #endif
641         int i;
642         for (i = 0; i < ncpus; ++i) {
643                 if (globaldata_find(i)->gd_infomsg)
644                         kprintf(" %s", globaldata_find(i)->gd_infomsg);
645         }
646         kprintf("\n");
647     }
648 #endif
649
650     /*
651      * Clear the originating core from our ipimask, we will process all
652      * incoming messages.
653      *
654      * Obtain the current write index, which is modified by a remote cpu.
655      * Issue a load fence to prevent speculative reads of e.g. data written
656      * by the other cpu prior to it updating the index.
657      */
658     KKASSERT(curthread->td_critcount);
659     wi = ip->ip_windex;
660     cpu_lfence();
661     ++mygd->gd_intr_nesting_level;
662
663     /*
664      * NOTE: xindex is only updated after we are sure the function has
665      *       finished execution.  Beware lwkt_process_ipiq() reentrancy!
666      *       The function may send an IPI which may block/drain.
667      *
668      * NOTE: Due to additional IPI operations that the callback function
669      *       may make, it is possible for both rindex and windex to advance and
670      *       thus for rindex to advance passed our cached windex.
671      *
672      * NOTE: A load fence is required to prevent speculative loads prior
673      *       to the loading of ip_rindex.  Even though stores might be
674      *       ordered, loads are probably not.  A memory fence is required
675      *       to prevent reordering of the loads after the ip_rindex update.
676      *
677      * NOTE: Single pass only.  Returns non-zero if the queue is not empty
678      *       on return.
679      */
680     while (wi - (ri = ip->ip_rindex) > 0) {
681         ri &= MAXCPUFIFO_MASK;
682         cpu_lfence();
683         copy_func = ip->ip_info[ri].func;
684         copy_arg1 = ip->ip_info[ri].arg1;
685         copy_arg2 = ip->ip_info[ri].arg2;
686         cpu_mfence();
687         ++ip->ip_rindex;
688         KKASSERT((ip->ip_rindex & MAXCPUFIFO_MASK) ==
689                  ((ri + 1) & MAXCPUFIFO_MASK));
690         logipiq(receive, copy_func, copy_arg1, copy_arg2, sgd, mycpu);
691 #ifdef INVARIANTS
692         if (ipiq_debug && (ip->ip_rindex & 0xFFFFFF) == 0) {
693                 kprintf("cpu %d ipifunc %p %p %d (frame %p)\n",
694                         mycpu->gd_cpuid,
695                         copy_func, copy_arg1, copy_arg2,
696 #if defined(__i386__)
697                         (frame ? (void *)frame->if_eip : NULL));
698 #elif defined(__x86_64__)
699                         (frame ? (void *)frame->if_rip : NULL));
700 #else
701                         NULL);
702 #endif
703         }
704 #endif
705         copy_func(copy_arg1, copy_arg2, frame);
706         cpu_sfence();
707         ip->ip_xindex = ip->ip_rindex;
708
709 #ifdef PANIC_DEBUG
710         /*
711          * Simulate panics during the processing of an IPI
712          */
713         if (mycpu->gd_cpuid == panic_ipiq_cpu && panic_ipiq_count) {
714                 if (--panic_ipiq_count == 0) {
715 #ifdef DDB
716                         Debugger("PANIC_DEBUG");
717 #else
718                         panic("PANIC_DEBUG");
719 #endif
720                 }
721         }
722 #endif
723     }
724     --mygd->gd_intr_nesting_level;
725
726     /*
727      * Return non-zero if there is still more in the queue.
728      */
729     cpu_lfence();
730     return (ip->ip_rindex != ip->ip_windex);
731 }
732
733 static void
734 lwkt_sync_ipiq(void *arg)
735 {
736     volatile cpumask_t *cpumask = arg;
737
738     atomic_clear_cpumask(cpumask, mycpu->gd_cpumask);
739     if (*cpumask == 0)
740         wakeup(cpumask);
741 }
742
743 void
744 lwkt_synchronize_ipiqs(const char *wmesg)
745 {
746     volatile cpumask_t other_cpumask;
747
748     other_cpumask = mycpu->gd_other_cpus & smp_active_mask;
749     lwkt_send_ipiq_mask(other_cpumask, lwkt_sync_ipiq,
750         __DEVOLATILE(void *, &other_cpumask));
751
752     while (other_cpumask != 0) {
753         tsleep_interlock(&other_cpumask, 0);
754         if (other_cpumask != 0)
755             tsleep(&other_cpumask, PINTERLOCKED, wmesg, 0);
756     }
757 }
758
759 /*
760  * CPU Synchronization Support
761  *
762  * lwkt_cpusync_interlock()     - Place specified cpus in a quiescent state.
763  *                                The current cpu is placed in a hard critical
764  *                                section.
765  *
766  * lwkt_cpusync_deinterlock()   - Execute cs_func on specified cpus, including
767  *                                current cpu if specified, then return.
768  */
769 void
770 lwkt_cpusync_simple(cpumask_t mask, cpusync_func_t func, void *arg)
771 {
772     struct lwkt_cpusync cs;
773
774     lwkt_cpusync_init(&cs, mask, func, arg);
775     lwkt_cpusync_interlock(&cs);
776     lwkt_cpusync_deinterlock(&cs);
777 }
778
779
780 void
781 lwkt_cpusync_interlock(lwkt_cpusync_t cs)
782 {
783 #if 0
784     const char *smsg = "SMPSYNL";
785 #endif
786     globaldata_t gd = mycpu;
787     cpumask_t mask;
788
789     /*
790      * mask acknowledge (cs_mack):  0->mask for stage 1
791      *
792      * mack does not include the current cpu.
793      */
794     mask = cs->cs_mask & gd->gd_other_cpus & smp_active_mask;
795     cs->cs_mack = 0;
796     crit_enter_id("cpusync");
797     if (mask) {
798         DEBUG_PUSH_INFO("cpusync_interlock");
799         ++ipiq_stat.ipiq_cscount;
800         ++gd->gd_curthread->td_cscount;
801         lwkt_send_ipiq_mask(mask, (ipifunc1_t)lwkt_cpusync_remote1, cs);
802         logipiq2(sync_start, (long)mask);
803 #if 0
804         if (gd->gd_curthread->td_wmesg == NULL)
805                 gd->gd_curthread->td_wmesg = smsg;
806 #endif
807         while (cs->cs_mack != mask) {
808             lwkt_process_ipiq();
809             cpu_pause();
810         }
811 #if 0
812         if (gd->gd_curthread->td_wmesg == smsg)
813                 gd->gd_curthread->td_wmesg = NULL;
814 #endif
815         DEBUG_POP_INFO();
816     }
817 }
818
819 /*
820  * Interlocked cpus have executed remote1 and are polling in remote2.
821  * To deinterlock we clear cs_mack and wait for the cpus to execute
822  * the func and set their bit in cs_mack again.
823  *
824  */
825 void
826 lwkt_cpusync_deinterlock(lwkt_cpusync_t cs)
827 {
828     globaldata_t gd = mycpu;
829 #if 0
830     const char *smsg = "SMPSYNU";
831 #endif
832     cpumask_t mask;
833
834     /*
835      * mask acknowledge (cs_mack):  mack->0->mack for stage 2
836      *
837      * Clearing cpu bits for polling cpus in cs_mack will cause them to
838      * execute stage 2, which executes the cs_func(cs_data) and then sets
839      * their bit in cs_mack again.
840      *
841      * mack does not include the current cpu.
842      */
843     mask = cs->cs_mack;
844     cpu_ccfence();
845     cs->cs_mack = 0;
846     cpu_ccfence();
847     if (cs->cs_func && (cs->cs_mask & gd->gd_cpumask))
848             cs->cs_func(cs->cs_data);
849     if (mask) {
850         DEBUG_PUSH_INFO("cpusync_deinterlock");
851 #if 0
852         if (gd->gd_curthread->td_wmesg == NULL)
853                 gd->gd_curthread->td_wmesg = smsg;
854 #endif
855         while (cs->cs_mack != mask) {
856             lwkt_process_ipiq();
857             cpu_pause();
858         }
859 #if 0
860         if (gd->gd_curthread->td_wmesg == smsg)
861                 gd->gd_curthread->td_wmesg = NULL;
862 #endif
863         DEBUG_POP_INFO();
864         /*
865          * cpusyncq ipis may be left queued without the RQF flag set due to
866          * a non-zero td_cscount, so be sure to process any laggards after
867          * decrementing td_cscount.
868          */
869         --gd->gd_curthread->td_cscount;
870         lwkt_process_ipiq();
871         logipiq2(sync_end, (long)mask);
872     }
873     crit_exit_id("cpusync");
874 }
875
876 /*
877  * helper IPI remote messaging function.
878  * 
879  * Called on remote cpu when a new cpu synchronization request has been
880  * sent to us.  Execute the run function and adjust cs_count, then requeue
881  * the request so we spin on it.
882  */
883 static void
884 lwkt_cpusync_remote1(lwkt_cpusync_t cs)
885 {
886     globaldata_t gd = mycpu;
887
888     atomic_set_cpumask(&cs->cs_mack, gd->gd_cpumask);
889     lwkt_cpusync_remote2(cs);
890 }
891
892 /*
893  * helper IPI remote messaging function.
894  *
895  * Poll for the originator telling us to finish.  If it hasn't, requeue
896  * our request so we spin on it.
897  */
898 static void
899 lwkt_cpusync_remote2(lwkt_cpusync_t cs)
900 {
901     globaldata_t gd = mycpu;
902
903     if ((cs->cs_mack & gd->gd_cpumask) == 0) {
904         if (cs->cs_func)
905                 cs->cs_func(cs->cs_data);
906         atomic_set_cpumask(&cs->cs_mack, gd->gd_cpumask);
907         /* cs can be ripped out at this point */
908     } else {
909         lwkt_ipiq_t ip;
910         int wi;
911
912         ip = &gd->gd_cpusyncq;
913         wi = ip->ip_windex & MAXCPUFIFO_MASK;
914         ip->ip_info[wi].func = (ipifunc3_t)(ipifunc1_t)lwkt_cpusync_remote2;
915         ip->ip_info[wi].arg1 = cs;
916         ip->ip_info[wi].arg2 = 0;
917         cpu_sfence();
918         KKASSERT(ip->ip_windex - ip->ip_rindex < MAXCPUFIFO);
919         ++ip->ip_windex;
920         if (ipiq_debug && (ip->ip_windex & 0xFFFFFF) == 0) {
921                 kprintf("cpu %d cm=%016jx %016jx f=%p\n",
922                         gd->gd_cpuid,
923                         (intmax_t)cs->cs_mask, (intmax_t)cs->cs_mack,
924                         cs->cs_func);
925         }
926     }
927 }