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(gd)   ipiq_stats_percpu[(gd)->gd_cpuid]
  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(gd).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(gd).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(gd).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(gd).ipiq_count;
 294     ++ipiq_stat(gd).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(gd).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(gd).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(gd).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(gd).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 }