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 #ifdef _KERNEL_VIRTUAL
  70 #include <pthread.h>
  71 #endif
  72
  73 struct ipiq_stats {
  74     __int64_t ipiq_count;       /* total calls to lwkt_send_ipiq*() */
  75     __int64_t ipiq_fifofull;    /* number of fifo full conditions detected */
  76     __int64_t ipiq_avoided;     /* interlock with target avoids cpu ipi */
  77     __int64_t ipiq_passive;     /* passive IPI messages */
  78     __int64_t ipiq_cscount;     /* number of cpu synchronizations */
  79 } __cachealign;
  80
  81 static struct ipiq_stats ipiq_stats_percpu[MAXCPU];
  82 #define ipiq_stat(gd)   ipiq_stats_percpu[(gd)->gd_cpuid]
  83
  84 static int ipiq_debug;          /* set to 1 for debug */
  85 #ifdef PANIC_DEBUG
  86 static int      panic_ipiq_cpu = -1;
  87 static int      panic_ipiq_count = 100;
  88 #endif
  89
  90 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, ipiq_debug, CTLFLAG_RW, &ipiq_debug, 0,
  91     "");
  92 #ifdef PANIC_DEBUG
  93 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, panic_ipiq_cpu, CTLFLAG_RW, &panic_ipiq_cpu, 0, "");
  94 SYSCTL_INT(_lwkt, OID_AUTO, panic_ipiq_count, CTLFLAG_RW, &panic_ipiq_count, 0, "");
  95 #endif
  96
  97 #define IPIQ_STRING     "func=%p arg1=%p arg2=%d scpu=%d dcpu=%d"
  98 #define IPIQ_ARGS       void *func, void *arg1, int arg2, int scpu, int dcpu
  99
 100 #if !defined(KTR_IPIQ)
 101 #define KTR_IPIQ        KTR_ALL
 102 #endif
 103 KTR_INFO_MASTER(ipiq);
 104 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, send_norm, 0, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
 105 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, send_pasv, 1, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
 106 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, send_nbio, 2, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
 107 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, send_fail, 3, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
 108 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, receive, 4, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
 109 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, sync_start, 5, "cpumask=%08lx", unsigned long mask);
 110 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, sync_end, 6, "cpumask=%08lx", unsigned long mask);
 111 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, cpu_send, 7, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
 112 KTR_INFO(KTR_IPIQ, ipiq, send_end, 8, IPIQ_STRING, IPIQ_ARGS);
 113
 114 #define logipiq(name, func, arg1, arg2, sgd, dgd)       \
 115         KTR_LOG(ipiq_ ## name, func, arg1, arg2, sgd->gd_cpuid, dgd->gd_cpuid)
 116 #define logipiq2(name, arg)     \
 117         KTR_LOG(ipiq_ ## name, arg)
 118
 119 static int lwkt_process_ipiq_core(globaldata_t sgd, lwkt_ipiq_t ip,
 120                                   struct intrframe *frame);
 121 static void lwkt_cpusync_remote1(lwkt_cpusync_t cs);
 122 static void lwkt_cpusync_remote2(lwkt_cpusync_t cs);
 123
 124 #define IPIQ_SYSCTL(name) \
 125 static int \
 126 sysctl_##name(SYSCTL_HANDLER_ARGS) \
 127 { \
 128     __int64_t val = 0; \
 129     int cpu, error; \
 130  \
 131     for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) \
 132         val += ipiq_stats_percpu[cpu].name; \
 133  \
 134     error = sysctl_handle_quad(oidp, &val, 0, req); \
 135     if (error || req->newptr == NULL) \
 136         return error; \
 137  \
 138     for (cpu = 0; cpu < ncpus; ++cpu) \
 139         ipiq_stats_percpu[cpu].name = val; \
 140  \
 141     return 0; \
 142 }
 143
 144 IPIQ_SYSCTL(ipiq_count);
 145 IPIQ_SYSCTL(ipiq_fifofull);
 146 IPIQ_SYSCTL(ipiq_avoided);
 147 IPIQ_SYSCTL(ipiq_passive);
 148 IPIQ_SYSCTL(ipiq_cscount);
 149
 150 SYSCTL_PROC(_lwkt, OID_AUTO, ipiq_count, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
 151     0, 0, sysctl_ipiq_count, "Q", "Number of IPI's sent");
 152 SYSCTL_PROC(_lwkt, OID_AUTO, ipiq_fifofull, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
 153     0, 0, sysctl_ipiq_fifofull, "Q",
 154     "Number of fifo full conditions detected");
 155 SYSCTL_PROC(_lwkt, OID_AUTO, ipiq_avoided, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
 156     0, 0, sysctl_ipiq_avoided, "Q",
 157     "Number of IPI's avoided by interlock with target cpu");
 158 SYSCTL_PROC(_lwkt, OID_AUTO, ipiq_passive, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
 159     0, 0, sysctl_ipiq_passive, "Q",
 160     "Number of passive IPI messages sent");
 161 SYSCTL_PROC(_lwkt, OID_AUTO, ipiq_cscount, (CTLTYPE_QUAD | CTLFLAG_RW),
 162     0, 0, sysctl_ipiq_cscount, "Q",
 163     "Number of cpu synchronizations");
 164
 165 /*
 166  * Send a function execution request to another cpu.  The request is queued
 167  * on the cpu<->cpu ipiq matrix.  Each cpu owns a unique ipiq FIFO for every
 168  * possible target cpu.  The FIFO can be written.
 169  *
 170  * If the FIFO fills up we have to enable interrupts to avoid an APIC
 171  * deadlock and process pending IPIQs while waiting for it to empty.
 172  * Otherwise we may soft-deadlock with another cpu whos FIFO is also full.
 173  *
 174  * We can safely bump gd_intr_nesting_level because our crit_exit() at the
 175  * end will take care of any pending interrupts.
 176  *
 177  * The actual hardware IPI is avoided if the target cpu is already processing
 178  * the queue from a prior IPI.  It is possible to pipeline IPI messages
 179  * very quickly between cpus due to the FIFO hysteresis.
 180  *
 181  * Need not be called from a critical section.
 182  */
 183 int
 184 lwkt_send_ipiq3(globaldata_t target, ipifunc3_t func, void *arg1, int arg2)
 185 {
 186     lwkt_ipiq_t ip;
 187     int windex;
 188     struct globaldata *gd = mycpu;
 189
 190     logipiq(send_norm, func, arg1, arg2, gd, target);
 191
 192     if (target == gd) {
 193         func(arg1, arg2, NULL);
 194         logipiq(send_end, func, arg1, arg2, gd, target);
 195         return(0);
 196     }
 197     crit_enter();
 198     ++gd->gd_intr_nesting_level;
 199 #ifdef INVARIANTS
 200     if (gd->gd_intr_nesting_level > 20)
 201         panic("lwkt_send_ipiq: TOO HEAVILY NESTED!");
 202 #endif
 203     KKASSERT(curthread->td_critcount);
 204     ++ipiq_stat(gd).ipiq_count;
 205     ip = &gd->gd_ipiq[target->gd_cpuid];
 206
 207     /*
 208      * Do not allow the FIFO to become full.  Interrupts must be physically
 209      * enabled while we liveloop to avoid deadlocking the APIC.
 210      *
 211      * The target ipiq may have gotten filled up due to passive IPIs and thus
 212      * not be aware that its queue is too full, so be sure to issue an
 213      * ipiq interrupt to the target cpu.
 214      */
 215     if (ip->ip_windex - ip->ip_rindex > MAXCPUFIFO / 2) {
 216 #if defined(__i386__)
 217         unsigned int eflags = read_eflags();
 218 #elif defined(__x86_64__)
 219         unsigned long rflags = read_rflags();
 220 #endif
 221
 222         cpu_enable_intr();
 223         ++ipiq_stat(gd).ipiq_fifofull;
 224         DEBUG_PUSH_INFO("send_ipiq3");
 225         while (ip->ip_windex - ip->ip_rindex > MAXCPUFIFO / 4) {
 226             if (atomic_poll_acquire_int(&target->gd_npoll)) {
 227                 logipiq(cpu_send, func, arg1, arg2, gd, target);
 228                 cpu_send_ipiq(target->gd_cpuid);
 229             }
 230             KKASSERT(ip->ip_windex - ip->ip_rindex != MAXCPUFIFO - 1);
 231             lwkt_process_ipiq();
 232             cpu_pause();
 233         }
 234         DEBUG_POP_INFO();
 235 #if defined(__i386__)
 236         write_eflags(eflags);
 237 #elif defined(__x86_64__)
 238         write_rflags(rflags);
 239 #endif
 240     }
 241
 242     /*
 243      * Queue the new message
 244      */
 245     windex = ip->ip_windex & MAXCPUFIFO_MASK;
 246     ip->ip_info[windex].func = func;
 247     ip->ip_info[windex].arg1 = arg1;
 248     ip->ip_info[windex].arg2 = arg2;
 249     cpu_sfence();
 250     ++ip->ip_windex;
 251     atomic_set_cpumask(&target->gd_ipimask, gd->gd_cpumask);
 252
 253     /*
 254      * signal the target cpu that there is work pending.
 255      */
 256     if (atomic_poll_acquire_int(&target->gd_npoll)) {
 257         logipiq(cpu_send, func, arg1, arg2, gd, target);
 258         cpu_send_ipiq(target->gd_cpuid);
 259     } else {
 260         ++ipiq_stat(gd).ipiq_avoided;
 261     }
 262     --gd->gd_intr_nesting_level;
 263     crit_exit();
 264     logipiq(send_end, func, arg1, arg2, gd, target);
 265
 266     return(ip->ip_windex);
 267 }
 268
 269 /*
 270  * Similar to lwkt_send_ipiq() but this function does not actually initiate
 271  * the IPI to the target cpu unless the FIFO has become too full, so it is
 272  * very fast.
 273  *
 274  * This function is used for non-critical IPI messages, such as memory
 275  * deallocations.  The queue will typically be flushed by the target cpu at
 276  * the next clock interrupt.
 277  *
 278  * Need not be called from a critical section.
 279  */
 280 int
 281 lwkt_send_ipiq3_passive(globaldata_t target, ipifunc3_t func,
 282                         void *arg1, int arg2)
 283 {
 284     lwkt_ipiq_t ip;
 285     int windex;
 286     struct globaldata *gd = mycpu;
 287
 288     KKASSERT(target != gd);
 289     crit_enter();
 290     ++gd->gd_intr_nesting_level;
 291     logipiq(send_pasv, func, arg1, arg2, gd, target);
 292 #ifdef INVARIANTS
 293     if (gd->gd_intr_nesting_level > 20)
 294         panic("lwkt_send_ipiq: TOO HEAVILY NESTED!");
 295 #endif
 296     KKASSERT(curthread->td_critcount);
 297     ++ipiq_stat(gd).ipiq_count;
 298     ++ipiq_stat(gd).ipiq_passive;
 299     ip = &gd->gd_ipiq[target->gd_cpuid];
 300
 301     /*
 302      * Do not allow the FIFO to become full.  Interrupts must be physically
 303      * enabled while we liveloop to avoid deadlocking the APIC.
 304      */
 305     if (ip->ip_windex - ip->ip_rindex > MAXCPUFIFO / 2) {
 306 #if defined(__i386__)
 307         unsigned int eflags = read_eflags();
 308 #elif defined(__x86_64__)
 309         unsigned long rflags = read_rflags();
 310 #endif
 311
 312         cpu_enable_intr();
 313         ++ipiq_stat(gd).ipiq_fifofull;
 314         DEBUG_PUSH_INFO("send_ipiq3_passive");
 315         while (ip->ip_windex - ip->ip_rindex > MAXCPUFIFO / 4) {
 316             if (atomic_poll_acquire_int(&target->gd_npoll)) {
 317                 logipiq(cpu_send, func, arg1, arg2, gd, target);
 318                 cpu_send_ipiq(target->gd_cpuid);
 319             }
 320             KKASSERT(ip->ip_windex - ip->ip_rindex != MAXCPUFIFO - 1);
 321             lwkt_process_ipiq();
 322             cpu_pause();
 323         }
 324         DEBUG_POP_INFO();
 325 #if defined(__i386__)
 326         write_eflags(eflags);
 327 #elif defined(__x86_64__)
 328         write_rflags(rflags);
 329 #endif
 330     }
 331
 332     /*
 333      * Queue the new message
 334      */
 335     windex = ip->ip_windex & MAXCPUFIFO_MASK;
 336     ip->ip_info[windex].func = func;
 337     ip->ip_info[windex].arg1 = arg1;
 338     ip->ip_info[windex].arg2 = arg2;
 339     cpu_sfence();
 340     ++ip->ip_windex;
 341     atomic_set_cpumask(&target->gd_ipimask, gd->gd_cpumask);
 342     --gd->gd_intr_nesting_level;
 343
 344     /*
 345      * Do not signal the target cpu, it will pick up the IPI when it next
 346      * polls (typically on the next tick).
 347      */
 348     crit_exit();
 349     logipiq(send_end, func, arg1, arg2, gd, target);
 350
 351     return(ip->ip_windex);
 352 }
 353
 354 /*
 355  * Send an IPI request without blocking, return 0 on success, ENOENT on
 356  * failure.  The actual queueing of the hardware IPI may still force us
 357  * to spin and process incoming IPIs but that will eventually go away
 358  * when we've gotten rid of the other general IPIs.
 359  */
 360 int
 361 lwkt_send_ipiq3_nowait(globaldata_t target, ipifunc3_t func,
 362                        void *arg1, int arg2)
 363 {
 364     lwkt_ipiq_t ip;
 365     int windex;
 366     struct globaldata *gd = mycpu;
 367
 368     logipiq(send_nbio, func, arg1, arg2, gd, target);
 369     KKASSERT(curthread->td_critcount);
 370     if (target == gd) {
 371         func(arg1, arg2, NULL);
 372         logipiq(send_end, func, arg1, arg2, gd, target);
 373         return(0);
 374     }
 375     crit_enter();
 376     ++gd->gd_intr_nesting_level;
 377     ++ipiq_stat(gd).ipiq_count;
 378     ip = &gd->gd_ipiq[target->gd_cpuid];
 379
 380     if (ip->ip_windex - ip->ip_rindex >= MAXCPUFIFO * 2 / 3) {
 381         logipiq(send_fail, func, arg1, arg2, gd, target);
 382         --gd->gd_intr_nesting_level;
 383         crit_exit();
 384         return(ENOENT);
 385     }
 386     windex = ip->ip_windex & MAXCPUFIFO_MASK;
 387     ip->ip_info[windex].func = func;
 388     ip->ip_info[windex].arg1 = arg1;
 389     ip->ip_info[windex].arg2 = arg2;
 390     cpu_sfence();
 391     ++ip->ip_windex;
 392     atomic_set_cpumask(&target->gd_ipimask, gd->gd_cpumask);
 393
 394     /*
 395      * This isn't a passive IPI, we still have to signal the target cpu.
 396      */
 397     if (atomic_poll_acquire_int(&target->gd_npoll)) {
 398         logipiq(cpu_send, func, arg1, arg2, gd, target);
 399         cpu_send_ipiq(target->gd_cpuid);
 400     } else {
 401         ++ipiq_stat(gd).ipiq_avoided;
 402     }
 403     --gd->gd_intr_nesting_level;
 404     crit_exit();
 405
 406     logipiq(send_end, func, arg1, arg2, gd, target);
 407     return(0);
 408 }
 409
 410 /*
 411  * deprecated, used only by fast int forwarding.
 412  */
 413 int
 414 lwkt_send_ipiq3_bycpu(int dcpu, ipifunc3_t func, void *arg1, int arg2)
 415 {
 416     return(lwkt_send_ipiq3(globaldata_find(dcpu), func, arg1, arg2));
 417 }
 418
 419 /*
 420  * Send a message to several target cpus.  Typically used for scheduling.
 421  * The message will not be sent to stopped cpus.
 422  */
 423 int
 424 lwkt_send_ipiq3_mask(cpumask_t mask, ipifunc3_t func, void *arg1, int arg2)
 425 {
 426     int cpuid;
 427     int count = 0;
 428
 429     mask &= ~stopped_cpus;
 430     while (mask) {
 431         cpuid = BSFCPUMASK(mask);
 432         lwkt_send_ipiq3(globaldata_find(cpuid), func, arg1, arg2);
 433         mask &= ~CPUMASK(cpuid);
 434         ++count;
 435     }
 436     return(count);
 437 }
 438
 439 /*
 440  * Wait for the remote cpu to finish processing a function.
 441  *
 442  * YYY we have to enable interrupts and process the IPIQ while waiting
 443  * for it to empty or we may deadlock with another cpu.  Create a CPU_*()
 444  * function to do this!  YYY we really should 'block' here.
 445  *
 446  * MUST be called from a critical section.  This routine may be called
 447  * from an interrupt (for example, if an interrupt wakes a foreign thread
 448  * up).
 449  */
 450 void
 451 lwkt_wait_ipiq(globaldata_t target, int seq)
 452 {
 453     lwkt_ipiq_t ip;
 454
 455     if (target != mycpu) {
 456         ip = &mycpu->gd_ipiq[target->gd_cpuid];
 457         if ((int)(ip->ip_xindex - seq) < 0) {
 458 #if defined(__i386__)
 459             unsigned int eflags = read_eflags();
 460 #elif defined(__x86_64__)
 461             unsigned long rflags = read_rflags();
 462 #endif
 463             int64_t time_tgt = tsc_get_target(1000000000LL);
 464             int time_loops = 10;
 465             int benice = 0;
 466
 467             cpu_enable_intr();
 468             DEBUG_PUSH_INFO("wait_ipiq");
 469             while ((int)(ip->ip_xindex - seq) < 0) {
 470                 crit_enter();
 471                 lwkt_process_ipiq();
 472                 crit_exit();
 473
 474                 /*
 475                  * IPIQs must be handled within 10 seconds and this code
 476                  * will warn after one second.
 477                  */
 478                 if ((benice & 255) == 0 && tsc_test_target(time_tgt) > 0) {
 479                         kprintf("LWKT_WAIT_IPIQ WARNING! %d wait %d (%d)\n",
 480                                 mycpu->gd_cpuid, target->gd_cpuid,
 481                                 ip->ip_xindex - seq);
 482                         if (--time_loops == 0)
 483                                 panic("LWKT_WAIT_IPIQ");
 484                         time_tgt = tsc_get_target(1000000000LL);
 485                 }
 486                 ++benice;
 487
 488                 /*
 489                  * xindex may be modified by another cpu, use a load fence
 490                  * to ensure that the loop does not use a speculative value
 491                  * (which may improve performance).
 492                  */
 493                 cpu_lfence();
 494             }
 495             DEBUG_POP_INFO();
 496 #if defined(__i386__)
 497             write_eflags(eflags);
 498 #elif defined(__x86_64__)
 499             write_rflags(rflags);
 500 #endif
 501         }
 502     }
 503 }
 504
 505 int
 506 lwkt_seq_ipiq(globaldata_t target)
 507 {
 508     lwkt_ipiq_t ip;
 509
 510     ip = &mycpu->gd_ipiq[target->gd_cpuid];
 511     return(ip->ip_windex);
 512 }
 513
 514 /*
 515  * Called from IPI interrupt (like a fast interrupt), which has placed
 516  * us in a critical section.  The MP lock may or may not be held.
 517  * May also be called from doreti or splz, or be reentrantly called
 518  * indirectly through the ip_info[].func we run.
 519  *
 520  * There are two versions, one where no interrupt frame is available (when
 521  * called from the send code and from splz, and one where an interrupt
 522  * frame is available.
 523  *
 524  * When the current cpu is mastering a cpusync we do NOT internally loop
 525  * on the cpusyncq poll.  We also do not re-flag a pending ipi due to
 526  * the cpusyncq poll because this can cause doreti/splz to loop internally.
 527  * The cpusync master's own loop must be allowed to run to avoid a deadlock.
 528  */
 529 void
 530 lwkt_process_ipiq(void)
 531 {
 532     globaldata_t gd = mycpu;
 533     globaldata_t sgd;
 534     lwkt_ipiq_t ip;
 535     cpumask_t mask;
 536     int n;
 537
 538     ++gd->gd_processing_ipiq;
 539 again:
 540     cpu_lfence();
 541     mask = gd->gd_ipimask;
 542     atomic_clear_cpumask(&gd->gd_ipimask, mask);
 543     while (mask) {
 544         n = BSFCPUMASK(mask);
 545         if (n != gd->gd_cpuid) {
 546             sgd = globaldata_find(n);
 547             ip = sgd->gd_ipiq;
 548             if (ip != NULL) {
 549                 while (lwkt_process_ipiq_core(sgd, &ip[gd->gd_cpuid], NULL))
 550                     ;
 551             }
 552         }
 553         mask &= ~CPUMASK(n);
 554     }
 555
 556     /*
 557      * Process pending cpusyncs.  If the current thread has a cpusync
 558      * active cpusync we only run the list once and do not re-flag
 559      * as the thread itself is processing its interlock.
 560      */
 561     if (lwkt_process_ipiq_core(gd, &gd->gd_cpusyncq, NULL)) {
 562         if (gd->gd_curthread->td_cscount == 0)
 563             goto again;
 564         /* need_ipiq(); do not reflag */
 565     }
 566
 567     /*
 568      * Interlock to allow more IPI interrupts.  Recheck ipimask after
 569      * releasing gd_npoll.
 570      */
 571     if (gd->gd_ipimask)
 572         goto again;
 573     atomic_poll_release_int(&gd->gd_npoll);
 574     cpu_mfence();
 575     if (gd->gd_ipimask)
 576         goto again;
 577     --gd->gd_processing_ipiq;
 578 }
 579
 580 void
 581 lwkt_process_ipiq_frame(struct intrframe *frame)
 582 {
 583     globaldata_t gd = mycpu;
 584     globaldata_t sgd;
 585     lwkt_ipiq_t ip;
 586     cpumask_t mask;
 587     int n;
 588
 589 again:
 590     cpu_lfence();
 591     mask = gd->gd_ipimask;
 592     atomic_clear_cpumask(&gd->gd_ipimask, mask);
 593     while (mask) {
 594         n = BSFCPUMASK(mask);
 595         if (n != gd->gd_cpuid) {
 596             sgd = globaldata_find(n);
 597             ip = sgd->gd_ipiq;
 598             if (ip != NULL) {
 599                 while (lwkt_process_ipiq_core(sgd, &ip[gd->gd_cpuid], frame))
 600                     ;
 601             }
 602         }
 603         mask &= ~CPUMASK(n);
 604     }
 605     if (gd->gd_cpusyncq.ip_rindex != gd->gd_cpusyncq.ip_windex) {
 606         if (lwkt_process_ipiq_core(gd, &gd->gd_cpusyncq, frame)) {
 607             if (gd->gd_curthread->td_cscount == 0)
 608                 goto again;
 609             /* need_ipiq(); do not reflag */
 610         }
 611     }
 612
 613     /*
 614      * Interlock to allow more IPI interrupts.  Recheck ipimask after
 615      * releasing gd_npoll.
 616      */
 617     if (gd->gd_ipimask)
 618         goto again;
 619     atomic_poll_release_int(&gd->gd_npoll);
 620     cpu_mfence();
 621     if (gd->gd_ipimask)
 622         goto again;
 623 }
 624
 625 #if 0
 626 static int iqticks[SMP_MAXCPU];
 627 static int iqcount[SMP_MAXCPU];
 628 #endif
 629 #if 0
 630 static int iqterm[SMP_MAXCPU];
 631 #endif
 632
 633 static int
 634 lwkt_process_ipiq_core(globaldata_t sgd, lwkt_ipiq_t ip,
 635                        struct intrframe *frame)
 636 {
 637     globaldata_t mygd = mycpu;
 638     int ri;
 639     int wi;
 640     ipifunc3_t copy_func;
 641     void *copy_arg1;
 642     int copy_arg2;
 643
 644 #if 0
 645     if (iqticks[mygd->gd_cpuid] != ticks) {
 646             iqticks[mygd->gd_cpuid] = ticks;
 647             iqcount[mygd->gd_cpuid] = 0;
 648     }
 649     if (++iqcount[mygd->gd_cpuid] > 3000000) {
 650         kprintf("cpu %d ipiq maxed cscount %d spin %d\n",
 651                 mygd->gd_cpuid,
 652                 mygd->gd_curthread->td_cscount,
 653                 mygd->gd_spinlocks);
 654         iqcount[mygd->gd_cpuid] = 0;
 655 #if 0
 656         if (++iqterm[mygd->gd_cpuid] > 10)
 657                 panic("cpu %d ipiq maxed", mygd->gd_cpuid);
 658 #endif
 659         int i;
 660         for (i = 0; i < ncpus; ++i) {
 661                 if (globaldata_find(i)->gd_infomsg)
 662                         kprintf(" %s", globaldata_find(i)->gd_infomsg);
 663         }
 664         kprintf("\n");
 665     }
 666 #endif
 667
 668     /*
 669      * Clear the originating core from our ipimask, we will process all
 670      * incoming messages.
 671      *
 672      * Obtain the current write index, which is modified by a remote cpu.
 673      * Issue a load fence to prevent speculative reads of e.g. data written
 674      * by the other cpu prior to it updating the index.
 675      */
 676     KKASSERT(curthread->td_critcount);
 677     wi = ip->ip_windex;
 678     cpu_lfence();
 679     ++mygd->gd_intr_nesting_level;
 680
 681     /*
 682      * NOTE: xindex is only updated after we are sure the function has
 683      *       finished execution.  Beware lwkt_process_ipiq() reentrancy!
 684      *       The function may send an IPI which may block/drain.
 685      *
 686      * NOTE: Due to additional IPI operations that the callback function
 687      *       may make, it is possible for both rindex and windex to advance and
 688      *       thus for rindex to advance passed our cached windex.
 689      *
 690      * NOTE: A load fence is required to prevent speculative loads prior
 691      *       to the loading of ip_rindex.  Even though stores might be
 692      *       ordered, loads are probably not.  A memory fence is required
 693      *       to prevent reordering of the loads after the ip_rindex update.
 694      *
 695      * NOTE: Single pass only.  Returns non-zero if the queue is not empty
 696      *       on return.
 697      */
 698     while (wi - (ri = ip->ip_rindex) > 0) {
 699         ri &= MAXCPUFIFO_MASK;
 700         cpu_lfence();
 701         copy_func = ip->ip_info[ri].func;
 702         copy_arg1 = ip->ip_info[ri].arg1;
 703         copy_arg2 = ip->ip_info[ri].arg2;
 704         cpu_mfence();
 705         ++ip->ip_rindex;
 706         KKASSERT((ip->ip_rindex & MAXCPUFIFO_MASK) ==
 707                  ((ri + 1) & MAXCPUFIFO_MASK));
 708         logipiq(receive, copy_func, copy_arg1, copy_arg2, sgd, mycpu);
 709 #ifdef INVARIANTS
 710         if (ipiq_debug && (ip->ip_rindex & 0xFFFFFF) == 0) {
 711                 kprintf("cpu %d ipifunc %p %p %d (frame %p)\n",
 712                         mycpu->gd_cpuid,
 713                         copy_func, copy_arg1, copy_arg2,
 714 #if defined(__i386__)
 715                         (frame ? (void *)frame->if_eip : NULL));
 716 #elif defined(__x86_64__)
 717                         (frame ? (void *)frame->if_rip : NULL));
 718 #else
 719                         NULL);
 720 #endif
 721         }
 722 #endif
 723         copy_func(copy_arg1, copy_arg2, frame);
 724         cpu_sfence();
 725         ip->ip_xindex = ip->ip_rindex;
 726
 727 #ifdef PANIC_DEBUG
 728         /*
 729          * Simulate panics during the processing of an IPI
 730          */
 731         if (mycpu->gd_cpuid == panic_ipiq_cpu && panic_ipiq_count) {
 732                 if (--panic_ipiq_count == 0) {
 733 #ifdef DDB
 734                         Debugger("PANIC_DEBUG");
 735 #else
 736                         panic("PANIC_DEBUG");
 737 #endif
 738                 }
 739         }
 740 #endif
 741     }
 742     --mygd->gd_intr_nesting_level;
 743
 744     /*
 745      * Return non-zero if there is still more in the queue.
 746      */
 747     cpu_lfence();
 748     return (ip->ip_rindex != ip->ip_windex);
 749 }
 750
 751 static void
 752 lwkt_sync_ipiq(void *arg)
 753 {
 754     volatile cpumask_t *cpumask = arg;
 755
 756     atomic_clear_cpumask(cpumask, mycpu->gd_cpumask);
 757     if (*cpumask == 0)
 758         wakeup(cpumask);
 759 }
 760
 761 void
 762 lwkt_synchronize_ipiqs(const char *wmesg)
 763 {
 764     volatile cpumask_t other_cpumask;
 765
 766     other_cpumask = mycpu->gd_other_cpus & smp_active_mask;
 767     lwkt_send_ipiq_mask(other_cpumask, lwkt_sync_ipiq,
 768         __DEVOLATILE(void *, &other_cpumask));
 769
 770     while (other_cpumask != 0) {
 771         tsleep_interlock(&other_cpumask, 0);
 772         if (other_cpumask != 0)
 773             tsleep(&other_cpumask, PINTERLOCKED, wmesg, 0);
 774     }
 775 }
 776
 777 /*
 778  * CPU Synchronization Support
 779  *
 780  * lwkt_cpusync_interlock()     - Place specified cpus in a quiescent state.
 781  *                                The current cpu is placed in a hard critical
 782  *                                section.
 783  *
 784  * lwkt_cpusync_deinterlock()   - Execute cs_func on specified cpus, including
 785  *                                current cpu if specified, then return.
 786  */
 787 void
 788 lwkt_cpusync_simple(cpumask_t mask, cpusync_func_t func, void *arg)
 789 {
 790     struct lwkt_cpusync cs;
 791
 792     lwkt_cpusync_init(&cs, mask, func, arg);
 793     lwkt_cpusync_interlock(&cs);
 794     lwkt_cpusync_deinterlock(&cs);
 795 }
 796
 797
 798 void
 799 lwkt_cpusync_interlock(lwkt_cpusync_t cs)
 800 {
 801 #if 0
 802     const char *smsg = "SMPSYNL";
 803 #endif
 804     globaldata_t gd = mycpu;
 805     cpumask_t mask;
 806
 807     /*
 808      * mask acknowledge (cs_mack):  0->mask for stage 1
 809      *
 810      * mack does not include the current cpu.
 811      */
 812     mask = cs->cs_mask & gd->gd_other_cpus & smp_active_mask;
 813     cs->cs_mack = 0;
 814     crit_enter_id("cpusync");
 815     if (mask) {
 816         DEBUG_PUSH_INFO("cpusync_interlock");
 817         ++ipiq_stat(gd).ipiq_cscount;
 818         ++gd->gd_curthread->td_cscount;
 819         lwkt_send_ipiq_mask(mask, (ipifunc1_t)lwkt_cpusync_remote1, cs);
 820         logipiq2(sync_start, (long)mask);
 821 #if 0
 822         if (gd->gd_curthread->td_wmesg == NULL)
 823                 gd->gd_curthread->td_wmesg = smsg;
 824 #endif
 825         while (cs->cs_mack != mask) {
 826             lwkt_process_ipiq();
 827             cpu_pause();
 828 #ifdef _KERNEL_VIRTUAL
 829             pthread_yield();
 830 #endif
 831         }
 832 #if 0
 833         if (gd->gd_curthread->td_wmesg == smsg)
 834                 gd->gd_curthread->td_wmesg = NULL;
 835 #endif
 836         DEBUG_POP_INFO();
 837     }
 838 }
 839
 840 /*
 841  * Interlocked cpus have executed remote1 and are polling in remote2.
 842  * To deinterlock we clear cs_mack and wait for the cpus to execute
 843  * the func and set their bit in cs_mack again.
 844  *
 845  */
 846 void
 847 lwkt_cpusync_deinterlock(lwkt_cpusync_t cs)
 848 {
 849     globaldata_t gd = mycpu;
 850 #if 0
 851     const char *smsg = "SMPSYNU";
 852 #endif
 853     cpumask_t mask;
 854
 855     /*
 856      * mask acknowledge (cs_mack):  mack->0->mack for stage 2
 857      *
 858      * Clearing cpu bits for polling cpus in cs_mack will cause them to
 859      * execute stage 2, which executes the cs_func(cs_data) and then sets
 860      * their bit in cs_mack again.
 861      *
 862      * mack does not include the current cpu.
 863      */
 864     mask = cs->cs_mack;
 865     cpu_ccfence();
 866     cs->cs_mack = 0;
 867     cpu_ccfence();
 868     if (cs->cs_func && (cs->cs_mask & gd->gd_cpumask))
 869             cs->cs_func(cs->cs_data);
 870     if (mask) {
 871         DEBUG_PUSH_INFO("cpusync_deinterlock");
 872 #if 0
 873         if (gd->gd_curthread->td_wmesg == NULL)
 874                 gd->gd_curthread->td_wmesg = smsg;
 875 #endif
 876         while (cs->cs_mack != mask) {
 877             lwkt_process_ipiq();
 878             cpu_pause();
 879 #ifdef _KERNEL_VIRTUAL
 880             pthread_yield();
 881 #endif
 882         }
 883 #if 0
 884         if (gd->gd_curthread->td_wmesg == smsg)
 885                 gd->gd_curthread->td_wmesg = NULL;
 886 #endif
 887         DEBUG_POP_INFO();
 888         /*
 889          * cpusyncq ipis may be left queued without the RQF flag set due to
 890          * a non-zero td_cscount, so be sure to process any laggards after
 891          * decrementing td_cscount.
 892          */
 893         --gd->gd_curthread->td_cscount;
 894         lwkt_process_ipiq();
 895         logipiq2(sync_end, (long)mask);
 896     }
 897     crit_exit_id("cpusync");
 898 }
 899
 900 /*
 901  * helper IPI remote messaging function.
 902  *
 903  * Called on remote cpu when a new cpu synchronization request has been
 904  * sent to us.  Execute the run function and adjust cs_count, then requeue
 905  * the request so we spin on it.
 906  */
 907 static void
 908 lwkt_cpusync_remote1(lwkt_cpusync_t cs)
 909 {
 910     globaldata_t gd = mycpu;
 911
 912     atomic_set_cpumask(&cs->cs_mack, gd->gd_cpumask);
 913     lwkt_cpusync_remote2(cs);
 914 }
 915
 916 /*
 917  * helper IPI remote messaging function.
 918  *
 919  * Poll for the originator telling us to finish.  If it hasn't, requeue
 920  * our request so we spin on it.
 921  */
 922 static void
 923 lwkt_cpusync_remote2(lwkt_cpusync_t cs)
 924 {
 925     globaldata_t gd = mycpu;
 926
 927     if ((cs->cs_mack & gd->gd_cpumask) == 0) {
 928         if (cs->cs_func)
 929                 cs->cs_func(cs->cs_data);
 930         atomic_set_cpumask(&cs->cs_mack, gd->gd_cpumask);
 931         /* cs can be ripped out at this point */
 932     } else {
 933         lwkt_ipiq_t ip;
 934         int wi;
 935
 936 #ifdef _KERNEL_VIRTUAL
 937         pthread_yield();
 938 #endif
 939         ip = &gd->gd_cpusyncq;
 940         wi = ip->ip_windex & MAXCPUFIFO_MASK;
 941         ip->ip_info[wi].func = (ipifunc3_t)(ipifunc1_t)lwkt_cpusync_remote2;
 942         ip->ip_info[wi].arg1 = cs;
 943         ip->ip_info[wi].arg2 = 0;
 944         cpu_sfence();
 945         KKASSERT(ip->ip_windex - ip->ip_rindex < MAXCPUFIFO);
 946         ++ip->ip_windex;
 947         if (ipiq_debug && (ip->ip_windex & 0xFFFFFF) == 0) {
 948                 kprintf("cpu %d cm=%016jx %016jx f=%p\n",
 949                         gd->gd_cpuid,
 950                         (intmax_t)cs->cs_mask, (intmax_t)cs->cs_mack,
 951                         cs->cs_func);
 952         }
 953     }
 954 }