kernel - Fix bugs in recent RSS/swap commits
[dragonfly.git] / sys / platform / pc64 / x86_64 / mp_machdep.c
1 /*
2  * Copyright (c) 1996, by Steve Passe
3  * All rights reserved.
4  *
5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
6  * modification, are permitted provided that the following conditions
7  * are met:
8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
10  * 2. The name of the developer may NOT be used to endorse or promote products
11  *    derived from this software without specific prior written permission.
12  *
13  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
14  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
15  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
16  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
17  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
18  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
19  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
20  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
21  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
22  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
23  * SUCH DAMAGE.
24  *
25  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/mp_machdep.c,v 1.115.2.15 2003/03/14 21:22:35 jhb Exp $
26  */
27
28 #include "opt_cpu.h"
29
30 #include <sys/param.h>
31 #include <sys/systm.h>
32 #include <sys/kernel.h>
33 #include <sys/sysctl.h>
34 #include <sys/malloc.h>
35 #include <sys/memrange.h>
36 #include <sys/cons.h>   /* cngetc() */
37 #include <sys/machintr.h>
38 #include <sys/cpu_topology.h>
39
40 #include <sys/mplock2.h>
41
42 #include <vm/vm.h>
43 #include <vm/vm_param.h>
44 #include <vm/pmap.h>
45 #include <vm/vm_kern.h>
46 #include <vm/vm_extern.h>
47 #include <sys/lock.h>
48 #include <vm/vm_map.h>
49 #include <sys/user.h>
50 #ifdef GPROF 
51 #include <sys/gmon.h>
52 #endif
53
54 #include <machine/smp.h>
55 #include <machine_base/apic/apicreg.h>
56 #include <machine/atomic.h>
57 #include <machine/cpufunc.h>
58 #include <machine/cputypes.h>
59 #include <machine_base/apic/lapic.h>
60 #include <machine_base/apic/ioapic.h>
61 #include <machine_base/acpica/acpi_md_cpu.h>
62 #include <machine/psl.h>
63 #include <machine/segments.h>
64 #include <machine/tss.h>
65 #include <machine/specialreg.h>
66 #include <machine/globaldata.h>
67 #include <machine/pmap_inval.h>
68 #include <machine/clock.h>
69
70 #include <machine/md_var.h>             /* setidt() */
71 #include <machine_base/icu/icu.h>       /* IPIs */
72 #include <machine_base/icu/icu_var.h>
73 #include <machine_base/apic/ioapic_abi.h>
74 #include <machine/intr_machdep.h>       /* IPIs */
75
76 #define WARMBOOT_TARGET         0
77 #define WARMBOOT_OFF            (KERNBASE + 0x0467)
78 #define WARMBOOT_SEG            (KERNBASE + 0x0469)
79
80 #define CMOS_REG                (0x70)
81 #define CMOS_DATA               (0x71)
82 #define BIOS_RESET              (0x0f)
83 #define BIOS_WARM               (0x0a)
84
85 /*
86  * this code MUST be enabled here and in mpboot.s.
87  * it follows the very early stages of AP boot by placing values in CMOS ram.
88  * it NORMALLY will never be needed and thus the primitive method for enabling.
89  *
90  */
91 #if defined(CHECK_POINTS)
92 #define CHECK_READ(A)    (outb(CMOS_REG, (A)), inb(CMOS_DATA))
93 #define CHECK_WRITE(A,D) (outb(CMOS_REG, (A)), outb(CMOS_DATA, (D)))
94
95 #define CHECK_INIT(D);                          \
96         CHECK_WRITE(0x34, (D));                 \
97         CHECK_WRITE(0x35, (D));                 \
98         CHECK_WRITE(0x36, (D));                 \
99         CHECK_WRITE(0x37, (D));                 \
100         CHECK_WRITE(0x38, (D));                 \
101         CHECK_WRITE(0x39, (D));
102
103 #define CHECK_PRINT(S);                         \
104         kprintf("%s: %d, %d, %d, %d, %d, %d\n", \
105            (S),                                 \
106            CHECK_READ(0x34),                    \
107            CHECK_READ(0x35),                    \
108            CHECK_READ(0x36),                    \
109            CHECK_READ(0x37),                    \
110            CHECK_READ(0x38),                    \
111            CHECK_READ(0x39));
112
113 #else                           /* CHECK_POINTS */
114
115 #define CHECK_INIT(D)
116 #define CHECK_PRINT(S)
117
118 #endif                          /* CHECK_POINTS */
119
120 /*
121  * Values to send to the POST hardware.
122  */
123 #define MP_BOOTADDRESS_POST     0x10
124 #define MP_PROBE_POST           0x11
125 #define MPTABLE_PASS1_POST      0x12
126
127 #define MP_START_POST           0x13
128 #define MP_ENABLE_POST          0x14
129 #define MPTABLE_PASS2_POST      0x15
130
131 #define START_ALL_APS_POST      0x16
132 #define INSTALL_AP_TRAMP_POST   0x17
133 #define START_AP_POST           0x18
134
135 #define MP_ANNOUNCE_POST        0x19
136
137 /** XXX FIXME: where does this really belong, isa.h/isa.c perhaps? */
138 int     current_postcode;
139
140 /** XXX FIXME: what system files declare these??? */
141 extern struct region_descriptor r_gdt;
142
143 extern int nkpt;
144 extern int naps;
145
146 int64_t tsc0_offset;
147 extern int64_t tsc_offsets[];
148
149 /* AP uses this during bootstrap.  Do not staticize.  */
150 char *bootSTK;
151 static int bootAP;
152
153 struct pcb stoppcbs[MAXCPU];
154
155 extern inthand_t IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
156
157 /*
158  * Local data and functions.
159  */
160
161 static u_int    boot_address;
162 static int      mp_finish;
163 static int      mp_finish_lapic;
164
165 static int      start_all_aps(u_int boot_addr);
166 #if 0
167 static void     install_ap_tramp(u_int boot_addr);
168 #endif
169 static int      start_ap(struct mdglobaldata *gd, u_int boot_addr, int smibest);
170 static int      smitest(void);
171 static void     mp_bsp_simple_setup(void);
172
173 /* which cpus have been started */
174 static cpumask_t smp_startup_mask = CPUMASK_INITIALIZER_ONLYONE;
175 /* which cpus have lapic been inited */
176 static cpumask_t smp_lapic_mask = CPUMASK_INITIALIZER_ONLYONE;
177 /* which cpus are ready for IPIs etc? */
178 cpumask_t smp_active_mask = CPUMASK_INITIALIZER_ONLYONE;
179 cpumask_t smp_finalize_mask = CPUMASK_INITIALIZER_ONLYONE;
180
181 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, smp_active, CTLFLAG_RD, &smp_active_mask, 0, "");
182 static u_int    bootMP_size;
183 static u_int    report_invlpg_src;
184 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, report_invlpg_src, CTLFLAG_RW,
185         &report_invlpg_src, 0, "");
186 static u_int    report_invltlb_src;
187 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, report_invltlb_src, CTLFLAG_RW,
188         &report_invltlb_src, 0, "");
189 static int      optimized_invltlb;
190 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, optimized_invltlb, CTLFLAG_RW,
191         &optimized_invltlb, 0, "");
192 static int      all_but_self_ipi_enable = 1;
193 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, all_but_self_ipi_enable, CTLFLAG_RW,
194         &all_but_self_ipi_enable, 0, "");
195
196 /* Local data for detecting CPU TOPOLOGY */
197 static int core_bits = 0;
198 static int logical_CPU_bits = 0;
199
200
201 /*
202  * Calculate usable address in base memory for AP trampoline code.
203  */
204 u_int
205 mp_bootaddress(u_int basemem)
206 {
207         POSTCODE(MP_BOOTADDRESS_POST);
208
209         bootMP_size = mptramp_end - mptramp_start;
210         boot_address = trunc_page(basemem * 1024); /* round down to 4k boundary */
211         if (((basemem * 1024) - boot_address) < bootMP_size)
212                 boot_address -= PAGE_SIZE;      /* not enough, lower by 4k */
213         /* 3 levels of page table pages */
214         mptramp_pagetables = boot_address - (PAGE_SIZE * 3);
215
216         return mptramp_pagetables;
217 }
218
219 /*
220  * Print various information about the SMP system hardware and setup.
221  */
222 void
223 mp_announce(void)
224 {
225         int     x;
226
227         POSTCODE(MP_ANNOUNCE_POST);
228
229         kprintf("DragonFly/MP: Multiprocessor motherboard\n");
230         kprintf(" cpu0 (BSP): apic id: %2d\n", CPUID_TO_APICID(0));
231         for (x = 1; x <= naps; ++x)
232                 kprintf(" cpu%d (AP):  apic id: %2d\n", x, CPUID_TO_APICID(x));
233
234         if (!ioapic_enable)
235                 kprintf(" Warning: APIC I/O disabled\n");
236 }
237
238 /*
239  * AP cpu's call this to sync up protected mode.
240  *
241  * WARNING! %gs is not set up on entry.  This routine sets up %gs.
242  */
243 void
244 init_secondary(void)
245 {
246         int     gsel_tss;
247         int     x, myid = bootAP;
248         u_int64_t msr, cr0;
249         struct mdglobaldata *md;
250         struct privatespace *ps;
251
252         ps = CPU_prvspace[myid];
253
254         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base =
255                 (long) &ps->mdglobaldata.gd_common_tss;
256         ps->mdglobaldata.mi.gd_prvspace = ps;
257
258         /* We fill the 32-bit segment descriptors */
259         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
260                 if (x != GPROC0_SEL && x != (GPROC0_SEL + 1))
261                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[myid * NGDT + x]);
262         }
263         /* And now a 64-bit one */
264         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
265             (struct system_segment_descriptor *)&gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL]);
266
267         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
268         r_gdt.rd_base = (long) &gdt[myid * NGDT];
269         lgdt(&r_gdt);                   /* does magic intra-segment return */
270
271         /* lgdt() destroys the GSBASE value, so we load GSBASE after lgdt() */
272         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
273         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)ps);
274         wrmsr(MSR_KGSBASE, 0);          /* XXX User value while we're in the kernel */
275
276         lidt(&r_idt_arr[mdcpu->mi.gd_cpuid]);
277
278 #if 0
279         lldt(_default_ldt);
280         mdcpu->gd_currentldt = _default_ldt;
281 #endif
282
283         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
284         gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL].sd_type = SDT_SYSTSS;
285
286         md = mdcpu;     /* loaded through %gs:0 (mdglobaldata.mi.gd_prvspace)*/
287
288         md->gd_common_tss.tss_rsp0 = 0; /* not used until after switch */
289 #if 0 /* JG XXX */
290         md->gd_common_tss.tss_ioopt = (sizeof md->gd_common_tss) << 16;
291 #endif
292         md->gd_tss_gdt = &gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL];
293         md->gd_common_tssd = *md->gd_tss_gdt;
294
295         /* double fault stack */
296         md->gd_common_tss.tss_ist1 =
297                 (long)&md->mi.gd_prvspace->idlestack[
298                         sizeof(md->mi.gd_prvspace->idlestack)];
299
300         ltr(gsel_tss);
301
302         /*
303          * Set to a known state:
304          * Set by mpboot.s: CR0_PG, CR0_PE
305          * Set by cpu_setregs: CR0_NE, CR0_MP, CR0_TS, CR0_WP, CR0_AM
306          */
307         cr0 = rcr0();
308         cr0 &= ~(CR0_CD | CR0_NW | CR0_EM);
309         load_cr0(cr0);
310
311         /* Set up the fast syscall stuff */
312         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
313         wrmsr(MSR_EFER, msr);
314         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
315         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
316         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
317               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
318         wrmsr(MSR_STAR, msr);
319         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D|PSL_IOPL);
320
321         pmap_set_opt();         /* PSE/4MB pages, etc */
322         pmap_init_pat();        /* Page Attribute Table */
323
324         /* set up CPU registers and state */
325         cpu_setregs();
326
327         /* set up SSE/NX registers */
328         initializecpu(myid);
329
330         /* set up FPU state on the AP */
331         npxinit();
332
333         /* disable the APIC, just to be SURE */
334         lapic->svr &= ~APIC_SVR_ENABLE;
335 }
336
337 /*******************************************************************
338  * local functions and data
339  */
340
341 /*
342  * Start the SMP system
343  */
344 static void
345 mp_start_aps(void *dummy __unused)
346 {
347         if (lapic_enable) {
348                 /* start each Application Processor */
349                 start_all_aps(boot_address);
350         } else {
351                 mp_bsp_simple_setup();
352         }
353 }
354 SYSINIT(startaps, SI_BOOT2_START_APS, SI_ORDER_FIRST, mp_start_aps, NULL);
355
356 /*
357  * start each AP in our list
358  */
359 static int
360 start_all_aps(u_int boot_addr)
361 {
362         vm_offset_t va = boot_address + KERNBASE;
363         u_int64_t *pt4, *pt3, *pt2;
364         int     pssize;
365         int     x, i;
366         int     shift;
367         int     smicount;
368         int     smibest;
369         int     smilast;
370         u_char  mpbiosreason;
371         u_long  mpbioswarmvec;
372         struct mdglobaldata *gd;
373         struct privatespace *ps;
374         size_t ipiq_size;
375
376         POSTCODE(START_ALL_APS_POST);
377
378         /* install the AP 1st level boot code */
379         pmap_kenter(va, boot_address);
380         cpu_invlpg((void *)va);         /* JG XXX */
381         bcopy(mptramp_start, (void *)va, bootMP_size);
382
383         /* Locate the page tables, they'll be below the trampoline */
384         pt4 = (u_int64_t *)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + KERNBASE);
385         pt3 = pt4 + (PAGE_SIZE) / sizeof(u_int64_t);
386         pt2 = pt3 + (PAGE_SIZE) / sizeof(u_int64_t);
387
388         /* Create the initial 1GB replicated page tables */
389         for (i = 0; i < 512; i++) {
390                 /* Each slot of the level 4 pages points to the same level 3 page */
391                 pt4[i] = (u_int64_t)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + PAGE_SIZE);
392                 pt4[i] |= kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
393                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
394                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_U_IDX];
395
396                 /* Each slot of the level 3 pages points to the same level 2 page */
397                 pt3[i] = (u_int64_t)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + (2 * PAGE_SIZE));
398                 pt3[i] |= kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
399                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
400                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_U_IDX];
401
402                 /* The level 2 page slots are mapped with 2MB pages for 1GB. */
403                 pt2[i] = i * (2 * 1024 * 1024);
404                 pt2[i] |= kernel_pmap.pmap_bits[PG_V_IDX] |
405                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_RW_IDX] |
406                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_PS_IDX] |
407                     kernel_pmap.pmap_bits[PG_U_IDX];
408         }
409
410         /* save the current value of the warm-start vector */
411         mpbioswarmvec = *((u_int32_t *) WARMBOOT_OFF);
412         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
413         mpbiosreason = inb(CMOS_DATA);
414
415         /* setup a vector to our boot code */
416         *((volatile u_short *) WARMBOOT_OFF) = WARMBOOT_TARGET;
417         *((volatile u_short *) WARMBOOT_SEG) = (boot_address >> 4);
418         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
419         outb(CMOS_DATA, BIOS_WARM);     /* 'warm-start' */
420
421         /*
422          * If we have a TSC we can figure out the SMI interrupt rate.
423          * The SMI does not necessarily use a constant rate.  Spend
424          * up to 250ms trying to figure it out.
425          */
426         smibest = 0;
427         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
428                 set_apic_timer(275000);
429                 smilast = read_apic_timer();
430                 for (x = 0; x < 20 && read_apic_timer(); ++x) {
431                         smicount = smitest();
432                         if (smibest == 0 || smilast - smicount < smibest)
433                                 smibest = smilast - smicount;
434                         smilast = smicount;
435                 }
436                 if (smibest > 250000)
437                         smibest = 0;
438                 if (smibest) {
439                         smibest = smibest * (int64_t)1000000 /
440                                   get_apic_timer_frequency();
441                 }
442         }
443         if (smibest)
444                 kprintf("SMI Frequency (worst case): %d Hz (%d us)\n",
445                         1000000 / smibest, smibest);
446
447         /* start each AP */
448         for (x = 1; x <= naps; ++x) {
449                 /* This is a bit verbose, it will go away soon.  */
450
451                 pssize = sizeof(struct privatespace);
452                 ps = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, pssize, VM_SUBSYS_GD);
453                 CPU_prvspace[x] = ps;
454 #if 0
455                 kprintf("ps %d %p %d\n", x, ps, pssize);
456 #endif
457                 bzero(ps, pssize);
458                 gd = &ps->mdglobaldata;
459                 gd->mi.gd_prvspace = ps;
460
461                 /* prime data page for it to use */
462                 mi_gdinit(&gd->mi, x);
463                 cpu_gdinit(gd, x);
464                 ipiq_size = sizeof(struct lwkt_ipiq) * (naps + 1);
465                 gd->mi.gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, ipiq_size,
466                                                     VM_SUBSYS_IPIQ);
467                 bzero(gd->mi.gd_ipiq, ipiq_size);
468
469                 gd->gd_acpi_id = CPUID_TO_ACPIID(gd->mi.gd_cpuid);
470
471                 /* setup a vector to our boot code */
472                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_OFF) = WARMBOOT_TARGET;
473                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_SEG) = (boot_addr >> 4);
474                 outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
475                 outb(CMOS_DATA, BIOS_WARM);     /* 'warm-start' */
476
477                 /*
478                  * Setup the AP boot stack
479                  */
480                 bootSTK = &ps->idlestack[UPAGES * PAGE_SIZE - PAGE_SIZE];
481                 bootAP = x;
482
483                 /* attempt to start the Application Processor */
484                 CHECK_INIT(99); /* setup checkpoints */
485                 if (!start_ap(gd, boot_addr, smibest)) {
486                         kprintf("\nAP #%d (PHY# %d) failed!\n",
487                                 x, CPUID_TO_APICID(x));
488                         CHECK_PRINT("trace");   /* show checkpoints */
489                         /* better panic as the AP may be running loose */
490                         kprintf("panic y/n? [y] ");
491                         cnpoll(TRUE);
492                         if (cngetc() != 'n')
493                                 panic("bye-bye");
494                         cnpoll(FALSE);
495                 }
496                 CHECK_PRINT("trace");           /* show checkpoints */
497         }
498
499         /* set ncpus to 1 + highest logical cpu.  Not all may have come up */
500         ncpus = x;
501
502         /* ncpus2 -- ncpus rounded down to the nearest power of 2 */
503         for (shift = 0; (1 << shift) <= ncpus; ++shift)
504                 ;
505         --shift;
506         ncpus2_shift = shift;
507         ncpus2 = 1 << shift;
508         ncpus2_mask = ncpus2 - 1;
509
510         /* ncpus_fit -- ncpus rounded up to the nearest power of 2 */
511         if ((1 << shift) < ncpus)
512                 ++shift;
513         ncpus_fit = 1 << shift;
514         ncpus_fit_mask = ncpus_fit - 1;
515
516         /* build our map of 'other' CPUs */
517         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask;
518         CPUMASK_NANDBIT(mycpu->gd_other_cpus, mycpu->gd_cpuid);
519
520         gd = (struct mdglobaldata *)mycpu;
521         gd->gd_acpi_id = CPUID_TO_ACPIID(mycpu->gd_cpuid);
522
523         ipiq_size = sizeof(struct lwkt_ipiq) * ncpus;
524         mycpu->gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, ipiq_size,
525                                             VM_SUBSYS_IPIQ);
526         bzero(mycpu->gd_ipiq, ipiq_size);
527
528         /* restore the warmstart vector */
529         *(u_long *) WARMBOOT_OFF = mpbioswarmvec;
530         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
531         outb(CMOS_DATA, mpbiosreason);
532
533         /*
534          * NOTE!  The idlestack for the BSP was setup by locore.  Finish
535          * up, clean out the P==V mapping we did earlier.
536          */
537         pmap_set_opt();
538
539         /*
540          * Wait all APs to finish initializing LAPIC
541          */
542         if (bootverbose)
543                 kprintf("SMP: Waiting APs LAPIC initialization\n");
544         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
545                 tsc0_offset = rdtsc();
546         tsc_offsets[0] = 0;
547         mp_finish_lapic = 1;
548         rel_mplock();
549
550         while (CPUMASK_CMPMASKNEQ(smp_lapic_mask, smp_startup_mask)) {
551                 cpu_pause();
552                 cpu_lfence();
553                 if (cpu_feature & CPUID_TSC)
554                         tsc0_offset = rdtsc();
555         }
556         while (try_mplock() == 0) {
557                 cpu_pause();
558                 cpu_lfence();
559         }
560
561         /* number of APs actually started */
562         return ncpus - 1;
563 }
564
565
566 /*
567  * load the 1st level AP boot code into base memory.
568  */
569
570 /* targets for relocation */
571 extern void bigJump(void);
572 extern void bootCodeSeg(void);
573 extern void bootDataSeg(void);
574 extern void MPentry(void);
575 extern u_int MP_GDT;
576 extern u_int mp_gdtbase;
577
578 #if 0
579
580 static void
581 install_ap_tramp(u_int boot_addr)
582 {
583         int     x;
584         int     size = *(int *) ((u_long) & bootMP_size);
585         u_char *src = (u_char *) ((u_long) bootMP);
586         u_char *dst = (u_char *) boot_addr + KERNBASE;
587         u_int   boot_base = (u_int) bootMP;
588         u_int8_t *dst8;
589         u_int16_t *dst16;
590         u_int32_t *dst32;
591
592         POSTCODE(INSTALL_AP_TRAMP_POST);
593
594         for (x = 0; x < size; ++x)
595                 *dst++ = *src++;
596
597         /*
598          * modify addresses in code we just moved to basemem. unfortunately we
599          * need fairly detailed info about mpboot.s for this to work.  changes
600          * to mpboot.s might require changes here.
601          */
602
603         /* boot code is located in KERNEL space */
604         dst = (u_char *) boot_addr + KERNBASE;
605
606         /* modify the lgdt arg */
607         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) & mp_gdtbase - boot_base));
608         *dst32 = boot_addr + ((u_int) & MP_GDT - boot_base);
609
610         /* modify the ljmp target for MPentry() */
611         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) bigJump - boot_base) + 1);
612         *dst32 = ((u_int) MPentry - KERNBASE);
613
614         /* modify the target for boot code segment */
615         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootCodeSeg - boot_base));
616         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
617         *dst16 = (u_int) boot_addr & 0xffff;
618         *dst8 = ((u_int) boot_addr >> 16) & 0xff;
619
620         /* modify the target for boot data segment */
621         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootDataSeg - boot_base));
622         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
623         *dst16 = (u_int) boot_addr & 0xffff;
624         *dst8 = ((u_int) boot_addr >> 16) & 0xff;
625 }
626
627 #endif
628
629 /*
630  * This function starts the AP (application processor) identified
631  * by the APIC ID 'physicalCpu'.  It does quite a "song and dance"
632  * to accomplish this.  This is necessary because of the nuances
633  * of the different hardware we might encounter.  It ain't pretty,
634  * but it seems to work.
635  *
636  * NOTE: eventually an AP gets to ap_init(), which is called just 
637  * before the AP goes into the LWKT scheduler's idle loop.
638  */
639 static int
640 start_ap(struct mdglobaldata *gd, u_int boot_addr, int smibest)
641 {
642         int     physical_cpu;
643         int     vector;
644         u_long  icr_lo, icr_hi;
645
646         POSTCODE(START_AP_POST);
647
648         /* get the PHYSICAL APIC ID# */
649         physical_cpu = CPUID_TO_APICID(gd->mi.gd_cpuid);
650
651         /* calculate the vector */
652         vector = (boot_addr >> 12) & 0xff;
653
654         /* We don't want anything interfering */
655         cpu_disable_intr();
656
657         /* Make sure the target cpu sees everything */
658         wbinvd();
659
660         /*
661          * Try to detect when a SMI has occurred, wait up to 200ms.
662          *
663          * If a SMI occurs during an AP reset but before we issue
664          * the STARTUP command, the AP may brick.  To work around
665          * this problem we hold off doing the AP startup until
666          * after we have detected the SMI.  Hopefully another SMI
667          * will not occur before we finish the AP startup.
668          *
669          * Retries don't seem to help.  SMIs have a window of opportunity
670          * and if USB->legacy keyboard emulation is enabled in the BIOS
671          * the interrupt rate can be quite high.
672          *
673          * NOTE: Don't worry about the L1 cache load, it might bloat
674          *       ldelta a little but ndelta will be so huge when the SMI
675          *       occurs the detection logic will still work fine.
676          */
677         if (smibest) {
678                 set_apic_timer(200000);
679                 smitest();
680         }
681
682         /*
683          * first we do an INIT/RESET IPI this INIT IPI might be run, reseting
684          * and running the target CPU. OR this INIT IPI might be latched (P5
685          * bug), CPU waiting for STARTUP IPI. OR this INIT IPI might be
686          * ignored.
687          *
688          * see apic/apicreg.h for icr bit definitions.
689          *
690          * TIME CRITICAL CODE, DO NOT DO ANY KPRINTFS IN THE HOT PATH.
691          */
692
693         /*
694          * Setup the address for the target AP.  We can setup
695          * icr_hi once and then just trigger operations with
696          * icr_lo.
697          */
698         icr_hi = lapic->icr_hi & ~APIC_ID_MASK;
699         icr_hi |= (physical_cpu << 24);
700         icr_lo = lapic->icr_lo & 0xfff00000;
701         lapic->icr_hi = icr_hi;
702
703         /*
704          * Do an INIT IPI: assert RESET
705          *
706          * Use edge triggered mode to assert INIT
707          */
708         lapic->icr_lo = icr_lo | 0x00004500;
709         while (lapic->icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
710                  /* spin */ ;
711
712         /*
713          * The spec calls for a 10ms delay but we may have to use a
714          * MUCH lower delay to avoid bricking an AP due to a fast SMI
715          * interrupt.  We have other loops here too and dividing by 2
716          * doesn't seem to be enough even after subtracting 350us,
717          * so we divide by 4.
718          *
719          * Our minimum delay is 150uS, maximum is 10ms.  If no SMI
720          * interrupt was detected we use the full 10ms.
721          */
722         if (smibest == 0)
723                 u_sleep(10000);
724         else if (smibest < 150 * 4 + 350)
725                 u_sleep(150);
726         else if ((smibest - 350) / 4 < 10000)
727                 u_sleep((smibest - 350) / 4);
728         else
729                 u_sleep(10000);
730
731         /*
732          * Do an INIT IPI: deassert RESET
733          *
734          * Use level triggered mode to deassert.  It is unclear
735          * why we need to do this.
736          */
737         lapic->icr_lo = icr_lo | 0x00008500;
738         while (lapic->icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
739                  /* spin */ ;
740         u_sleep(150);                           /* wait 150us */
741
742         /*
743          * Next we do a STARTUP IPI: the previous INIT IPI might still be
744          * latched, (P5 bug) this 1st STARTUP would then terminate
745          * immediately, and the previously started INIT IPI would continue. OR
746          * the previous INIT IPI has already run. and this STARTUP IPI will
747          * run. OR the previous INIT IPI was ignored. and this STARTUP IPI
748          * will run.
749          */
750         lapic->icr_lo = icr_lo | 0x00000600 | vector;
751         while (lapic->icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
752                  /* spin */ ;
753         u_sleep(200);           /* wait ~200uS */
754
755         /*
756          * Finally we do a 2nd STARTUP IPI: this 2nd STARTUP IPI should run IF
757          * the previous STARTUP IPI was cancelled by a latched INIT IPI. OR
758          * this STARTUP IPI will be ignored, as only ONE STARTUP IPI is
759          * recognized after hardware RESET or INIT IPI.
760          */
761         lapic->icr_lo = icr_lo | 0x00000600 | vector;
762         while (lapic->icr_lo & APIC_DELSTAT_MASK)
763                  /* spin */ ;
764
765         /* Resume normal operation */
766         cpu_enable_intr();
767
768         /* wait for it to start, see ap_init() */
769         set_apic_timer(5000000);/* == 5 seconds */
770         while (read_apic_timer()) {
771                 if (CPUMASK_TESTBIT(smp_startup_mask, gd->mi.gd_cpuid))
772                         return 1;       /* return SUCCESS */
773         }
774
775         return 0;               /* return FAILURE */
776 }
777
778 static
779 int
780 smitest(void)
781 {
782         int64_t ltsc;
783         int64_t ntsc;
784         int64_t ldelta;
785         int64_t ndelta;
786         int count;
787
788         ldelta = 0;
789         ndelta = 0;
790         while (read_apic_timer()) {
791                 ltsc = rdtsc();
792                 for (count = 0; count < 100; ++count)
793                         ntsc = rdtsc(); /* force loop to occur */
794                 if (ldelta) {
795                         ndelta = ntsc - ltsc;
796                         if (ldelta > ndelta)
797                                 ldelta = ndelta;
798                         if (ndelta > ldelta * 2)
799                                 break;
800                 } else {
801                         ldelta = ntsc - ltsc;
802                 }
803         }
804         return(read_apic_timer());
805 }
806
807 /*
808  * Synchronously flush the TLB on all other CPU's.  The current cpu's
809  * TLB is not flushed.  If the caller wishes to flush the current cpu's
810  * TLB the caller must call cpu_invltlb() in addition to smp_invltlb().
811  *
812  * This routine may be called concurrently from multiple cpus.  When this
813  * happens, smp_invltlb() can wind up sticking around in the confirmation
814  * while() loop at the end as additional cpus are added to the global
815  * cpumask, until they are acknowledged by another IPI.
816  *
817  * NOTE: If for some reason we were unable to start all cpus we cannot
818  *       safely use broadcast IPIs.
819  */
820
821 cpumask_t smp_smurf_mask;
822 static cpumask_t smp_invltlb_mask;
823 #define LOOPRECOVER
824 #ifdef LOOPMASK_IN
825 cpumask_t smp_in_mask;
826 #endif
827 cpumask_t smp_invmask;
828 extern cpumask_t smp_idleinvl_mask;
829 extern cpumask_t smp_idleinvl_reqs;
830
831 /*
832  * Atomically OR bits in *mask to smp_smurf_mask.  Adjust *mask to remove
833  * bits that do not need to be IPId.  These bits are still part of the command,
834  * but the target cpus have already been signalled and do not need to be
835  * sigalled again.
836  */
837 #include <sys/spinlock.h>
838 #include <sys/spinlock2.h>
839
840 static __noinline
841 void
842 smp_smurf_fetchset(cpumask_t *mask)
843 {
844         cpumask_t omask;
845         int i;
846         __uint64_t obits;
847         __uint64_t nbits;
848
849         i = 0;
850         while (i < CPUMASK_ELEMENTS) {
851                 obits = smp_smurf_mask.ary[i];
852                 cpu_ccfence();
853                 nbits = obits | mask->ary[i];
854                 if (atomic_cmpset_long(&smp_smurf_mask.ary[i], obits, nbits)) {
855                         omask.ary[i] = obits;
856                         ++i;
857                 }
858         }
859         CPUMASK_NANDMASK(*mask, omask);
860 }
861
862 /*
863  * This is a mechanism which guarantees that cpu_invltlb() will be executed
864  * on idle cpus without having to signal or wake them up.  The invltlb will be
865  * executed when they wake up, prior to any scheduling or interrupt thread.
866  *
867  * (*mask) is modified to remove the cpus we successfully negotiate this
868  * function with.  This function may only be used with semi-synchronous
869  * commands (typically invltlb's or semi-synchronous invalidations which
870  * are usually associated only with kernel memory).
871  */
872 void
873 smp_smurf_idleinvlclr(cpumask_t *mask)
874 {
875         if (optimized_invltlb) {
876                 ATOMIC_CPUMASK_ORMASK(smp_idleinvl_reqs, *mask);
877                 /* cpu_lfence() not needed */
878                 CPUMASK_NANDMASK(*mask, smp_idleinvl_mask);
879         }
880 }
881
882 /*
883  * Issue cpu_invltlb() across all cpus except the current cpu.
884  *
885  * This function will arrange to avoid idle cpus, but still gurantee that
886  * invltlb is run on them when they wake up prior to any scheduling or
887  * nominal interrupt.
888  */
889 void
890 smp_invltlb(void)
891 {
892         struct mdglobaldata *md = mdcpu;
893         cpumask_t mask;
894         unsigned long rflags;
895 #ifdef LOOPRECOVER
896         uint64_t tsc_base = rdtsc();
897         int repeats = 0;
898 #endif
899
900         if (report_invltlb_src > 0) {
901                 if (--report_invltlb_src <= 0)
902                         print_backtrace(8);
903         }
904
905         /*
906          * Disallow normal interrupts, set all active cpus except our own
907          * in the global smp_invltlb_mask.
908          */
909         ++md->mi.gd_cnt.v_smpinvltlb;
910         crit_enter_gd(&md->mi);
911
912         /*
913          * Bits we want to set in smp_invltlb_mask.  We do not want to signal
914          * our own cpu.  Also try to remove bits associated with idle cpus
915          * that we can flag for auto-invltlb.
916          */
917         mask = smp_active_mask;
918         CPUMASK_NANDBIT(mask, md->mi.gd_cpuid);
919         smp_smurf_idleinvlclr(&mask);
920
921         rflags = read_rflags();
922         cpu_disable_intr();
923         ATOMIC_CPUMASK_ORMASK(smp_invltlb_mask, mask);
924
925         /*
926          * IPI non-idle cpus represented by mask.  The omask calculation
927          * removes cpus from the mask which already have a Xinvltlb IPI
928          * pending (avoid double-queueing the IPI).
929          *
930          * We must disable real interrupts when setting the smurf flags or
931          * we might race a XINVLTLB before we manage to send the ipi's for
932          * the bits we set.
933          *
934          * NOTE: We are not signalling ourselves, mask already does NOT
935          * include our own cpu.
936          */
937         smp_smurf_fetchset(&mask);
938
939         /*
940          * Issue the IPI.  Note that the XINVLTLB IPI runs regardless of
941          * the critical section count on the target cpus.
942          */
943         CPUMASK_ORMASK(mask, md->mi.gd_cpumask);
944         if (all_but_self_ipi_enable &&
945             CPUMASK_CMPMASKEQ(smp_startup_mask, mask)) {
946                 all_but_self_ipi(XINVLTLB_OFFSET);
947         } else {
948                 CPUMASK_NANDMASK(mask, md->mi.gd_cpumask);
949                 selected_apic_ipi(mask, XINVLTLB_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
950         }
951
952         /*
953          * Wait for acknowledgement by all cpus.  smp_inval_intr() will
954          * temporarily enable interrupts to avoid deadlocking the lapic,
955          * and will also handle running cpu_invltlb() and remote invlpg
956          * command son our cpu if some other cpu requests it of us.
957          *
958          * WARNING! I originally tried to implement this as a hard loop
959          *          checking only smp_invltlb_mask (and issuing a local
960          *          cpu_invltlb() if requested), with interrupts enabled
961          *          and without calling smp_inval_intr().  This DID NOT WORK.
962          *          It resulted in weird races where smurf bits would get
963          *          cleared without any action being taken.
964          */
965         smp_inval_intr();
966         CPUMASK_ASSZERO(mask);
967         while (CPUMASK_CMPMASKNEQ(smp_invltlb_mask, mask)) {
968                 smp_inval_intr();
969                 cpu_pause();
970 #ifdef LOOPRECOVER
971                 if (tsc_frequency && rdtsc() - tsc_base > tsc_frequency) {
972                         kprintf("smp_invltlb %d: waited too long %08jx "
973                                 "dbg=%08jx %08jx\n",
974                                 md->mi.gd_cpuid,
975                                 smp_invltlb_mask.ary[0],
976                                 smp_idleinvl_mask.ary[0],
977                                 smp_idleinvl_reqs.ary[0]);
978                         mdcpu->gd_xinvaltlb = 0;
979                         ATOMIC_CPUMASK_NANDMASK(smp_smurf_mask,
980                                                 smp_invltlb_mask);
981                         smp_invlpg(&smp_active_mask);
982                         tsc_base = rdtsc();
983                         if (++repeats > 10) {
984                                 kprintf("smp_invltlb: giving up\n");
985                                 CPUMASK_ASSZERO(smp_invltlb_mask);
986                         }
987                 }
988 #endif
989         }
990         write_rflags(rflags);
991         crit_exit_gd(&md->mi);
992 }
993
994 /*
995  * Called from a critical section with interrupts hard-disabled.
996  * This function issues an XINVLTLB IPI and then executes any pending
997  * command on the current cpu before returning.
998  */
999 void
1000 smp_invlpg(cpumask_t *cmdmask)
1001 {
1002         struct mdglobaldata *md = mdcpu;
1003         cpumask_t mask;
1004
1005         if (report_invlpg_src > 0) {
1006                 if (--report_invlpg_src <= 0)
1007                         print_backtrace(8);
1008         }
1009
1010         /*
1011          * Disallow normal interrupts, set all active cpus in the pmap,
1012          * plus our own for completion processing (it might or might not
1013          * be part of the set).
1014          */
1015         mask = smp_active_mask;
1016         CPUMASK_ANDMASK(mask, *cmdmask);
1017         CPUMASK_ORMASK(mask, md->mi.gd_cpumask);
1018
1019         /*
1020          * Avoid double-queuing IPIs, which can deadlock us.  We must disable
1021          * real interrupts when setting the smurf flags or we might race a
1022          * XINVLTLB before we manage to send the ipi's for the bits we set.
1023          *
1024          * NOTE: We might be including our own cpu in the smurf mask.
1025          */
1026         smp_smurf_fetchset(&mask);
1027
1028         /*
1029          * Issue the IPI.  Note that the XINVLTLB IPI runs regardless of
1030          * the critical section count on the target cpus.
1031          *
1032          * We do not include our own cpu when issuing the IPI.
1033          */
1034         if (all_but_self_ipi_enable &&
1035             CPUMASK_CMPMASKEQ(smp_startup_mask, mask)) {
1036                 all_but_self_ipi(XINVLTLB_OFFSET);
1037         } else {
1038                 CPUMASK_NANDMASK(mask, md->mi.gd_cpumask);
1039                 selected_apic_ipi(mask, XINVLTLB_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
1040         }
1041
1042         /*
1043          * This will synchronously wait for our command to complete,
1044          * as well as process commands from other cpus.  It also handles
1045          * reentrancy.
1046          *
1047          * (interrupts are disabled and we are in a critical section here)
1048          */
1049         smp_inval_intr();
1050 }
1051
1052 void
1053 smp_sniff(void)
1054 {
1055         globaldata_t gd = mycpu;
1056         int dummy;
1057
1058         /*
1059          * Ignore all_but_self_ipi_enable here and just use it.
1060          */
1061         all_but_self_ipi(XSNIFF_OFFSET);
1062         gd->gd_sample_pc = smp_sniff;
1063         gd->gd_sample_sp = &dummy;
1064 }
1065
1066 /*
1067  * Called from Xinvltlb assembly with interrupts hard-disabled and in a
1068  * critical section.  gd_intr_nesting_level may or may not be bumped
1069  * depending on entry.
1070  *
1071  * THIS CODE IS INTENDED TO EXPLICITLY IGNORE THE CRITICAL SECTION COUNT.
1072  * THAT IS, THE INTERRUPT IS INTENDED TO FUNCTION EVEN WHEN MAINLINE CODE
1073  * IS IN A CRITICAL SECTION.
1074  */
1075 void
1076 smp_inval_intr(void)
1077 {
1078         struct mdglobaldata *md = mdcpu;
1079         cpumask_t cpumask;
1080 #ifdef LOOPRECOVER
1081         uint64_t tsc_base = rdtsc();
1082 #endif
1083
1084 #if 0
1085         /*
1086          * The idle code is in a critical section, but that doesn't stop
1087          * Xinvltlb from executing, so deal with the race which can occur
1088          * in that situation.  Otherwise r-m-w operations by pmap_inval_intr()
1089          * may have problems.
1090          */
1091         if (ATOMIC_CPUMASK_TESTANDCLR(smp_idleinvl_reqs, md->mi.gd_cpuid)) {
1092                 ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(smp_invltlb_mask, md->mi.gd_cpuid);
1093                 cpu_invltlb();
1094                 cpu_mfence();
1095         }
1096 #endif
1097
1098         /*
1099          * This is a real mess.  I'd like to just leave interrupts disabled
1100          * but it can cause the lapic to deadlock if too many interrupts queue
1101          * to it, due to the idiotic design of the lapic.  So instead we have
1102          * to enter a critical section so normal interrupts are made pending
1103          * and track whether this one was reentered.
1104          */
1105         if (md->gd_xinvaltlb) {         /* reentrant on cpu */
1106                 md->gd_xinvaltlb = 2;
1107                 return;
1108         }
1109         md->gd_xinvaltlb = 1;
1110
1111         /*
1112          * Check only those cpus with active Xinvl* commands pending.
1113          *
1114          * We are going to enable interrupts so make sure we are in a
1115          * critical section.  This is necessary to avoid deadlocking
1116          * the lapic and to ensure that we execute our commands prior to
1117          * any nominal interrupt or preemption.
1118          *
1119          * WARNING! It is very important that we only clear out but in
1120          *          smp_smurf_mask once for each interrupt we take.  In
1121          *          this case, we clear it on initial entry and only loop
1122          *          on the reentrancy detect (caused by another interrupt).
1123          */
1124         cpumask = smp_invmask;
1125 loop:
1126         cpu_enable_intr();
1127 #ifdef LOOPMASK_IN
1128         ATOMIC_CPUMASK_ORBIT(smp_in_mask, md->mi.gd_cpuid);
1129 #endif
1130         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(smp_smurf_mask, md->mi.gd_cpuid);
1131
1132         /*
1133          * Specific page request(s), and we can't return until all bits
1134          * are zero.
1135          */
1136         for (;;) {
1137                 int toolong;
1138
1139                 /*
1140                  * Also execute any pending full invalidation request in
1141                  * this loop.
1142                  */
1143                 if (CPUMASK_TESTBIT(smp_invltlb_mask, md->mi.gd_cpuid)) {
1144                         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(smp_invltlb_mask,
1145                                                md->mi.gd_cpuid);
1146                         cpu_invltlb();
1147                         cpu_mfence();
1148                 }
1149
1150 #ifdef LOOPRECOVER
1151                 if (tsc_frequency && rdtsc() - tsc_base > tsc_frequency) {
1152                         kprintf("smp_inval_intr %d inv=%08jx tlbm=%08jx "
1153                                 "idle=%08jx/%08jx\n",
1154                                 md->mi.gd_cpuid,
1155                                 smp_invmask.ary[0],
1156                                 smp_invltlb_mask.ary[0],
1157                                 smp_idleinvl_mask.ary[0],
1158                                 smp_idleinvl_reqs.ary[0]);
1159                         tsc_base = rdtsc();
1160                         toolong = 1;
1161                 } else {
1162                         toolong = 0;
1163                 }
1164 #else
1165                 toolong = 0;
1166 #endif
1167
1168                 /*
1169                  * We can only add bits to the cpumask to test during the
1170                  * loop because the smp_invmask bit is cleared once the
1171                  * originator completes the command (the targets may still
1172                  * be cycling their own completions in this loop, afterwords).
1173                  *
1174                  * lfence required prior to all tests as this Xinvltlb
1175                  * interrupt could race the originator (already be in progress
1176                  * wnen the originator decides to issue, due to an issue by
1177                  * another cpu).
1178                  */
1179                 cpu_lfence();
1180                 CPUMASK_ORMASK(cpumask, smp_invmask);
1181                 /*cpumask = smp_active_mask;*/  /* XXX */
1182
1183                 if (pmap_inval_intr(&cpumask, toolong) == 0) {
1184                         /*
1185                          * Clear our smurf mask to allow new IPIs, but deal
1186                          * with potential races.
1187                          */
1188                         break;
1189                 }
1190
1191                 /*
1192                  * Test if someone sent us another invalidation IPI, break
1193                  * out so we can take it to avoid deadlocking the lapic
1194                  * interrupt queue (? stupid intel, amd).
1195                  */
1196                 if (md->gd_xinvaltlb == 2)
1197                         break;
1198                 /*
1199                 if (CPUMASK_TESTBIT(smp_smurf_mask, md->mi.gd_cpuid))
1200                         break;
1201                 */
1202         }
1203
1204         /*
1205          * Full invalidation request
1206          */
1207         if (CPUMASK_TESTBIT(smp_invltlb_mask, md->mi.gd_cpuid)) {
1208                 ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(smp_invltlb_mask,
1209                                        md->mi.gd_cpuid);
1210                 cpu_invltlb();
1211                 cpu_mfence();
1212         }
1213
1214 #ifdef LOOPMASK_IN
1215         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(smp_in_mask, md->mi.gd_cpuid);
1216 #endif
1217         /*
1218          * Check to see if another Xinvltlb interrupt occurred and loop up
1219          * if it did.
1220          */
1221         cpu_disable_intr();
1222         if (md->gd_xinvaltlb == 2) {
1223                 md->gd_xinvaltlb = 1;
1224                 goto loop;
1225         }
1226         md->gd_xinvaltlb = 0;
1227 }
1228
1229 void
1230 cpu_wbinvd_on_all_cpus_callback(void *arg)
1231 {
1232         wbinvd();
1233 }
1234
1235 /*
1236  * When called the executing CPU will send an IPI to all other CPUs
1237  *  requesting that they halt execution.
1238  *
1239  * Usually (but not necessarily) called with 'other_cpus' as its arg.
1240  *
1241  *  - Signals all CPUs in map to stop.
1242  *  - Waits for each to stop.
1243  *
1244  * Returns:
1245  *  -1: error
1246  *   0: NA
1247  *   1: ok
1248  *
1249  * XXX FIXME: this is not MP-safe, needs a lock to prevent multiple CPUs
1250  *            from executing at same time.
1251  */
1252 int
1253 stop_cpus(cpumask_t map)
1254 {
1255         cpumask_t mask;
1256
1257         CPUMASK_ANDMASK(map, smp_active_mask);
1258
1259         /* send the Xcpustop IPI to all CPUs in map */
1260         selected_apic_ipi(map, XCPUSTOP_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
1261
1262         do {
1263                 mask = stopped_cpus;
1264                 CPUMASK_ANDMASK(mask, map);
1265                 /* spin */
1266         } while (CPUMASK_CMPMASKNEQ(mask, map));
1267
1268         return 1;
1269 }
1270
1271
1272 /*
1273  * Called by a CPU to restart stopped CPUs. 
1274  *
1275  * Usually (but not necessarily) called with 'stopped_cpus' as its arg.
1276  *
1277  *  - Signals all CPUs in map to restart.
1278  *  - Waits for each to restart.
1279  *
1280  * Returns:
1281  *  -1: error
1282  *   0: NA
1283  *   1: ok
1284  */
1285 int
1286 restart_cpus(cpumask_t map)
1287 {
1288         cpumask_t mask;
1289
1290         /* signal other cpus to restart */
1291         mask = map;
1292         CPUMASK_ANDMASK(mask, smp_active_mask);
1293         cpu_ccfence();
1294         started_cpus = mask;
1295         cpu_ccfence();
1296
1297         /* wait for each to clear its bit */
1298         while (CPUMASK_CMPMASKNEQ(stopped_cpus, map))
1299                 cpu_pause();
1300
1301         return 1;
1302 }
1303
1304 /*
1305  * This is called once the mpboot code has gotten us properly relocated
1306  * and the MMU turned on, etc.   ap_init() is actually the idle thread,
1307  * and when it returns the scheduler will call the real cpu_idle() main
1308  * loop for the idlethread.  Interrupts are disabled on entry and should
1309  * remain disabled at return.
1310  */
1311 void
1312 ap_init(void)
1313 {
1314         int     cpu_id;
1315
1316         /*
1317          * Adjust smp_startup_mask to signal the BSP that we have started
1318          * up successfully.  Note that we do not yet hold the BGL.  The BSP
1319          * is waiting for our signal.
1320          *
1321          * We can't set our bit in smp_active_mask yet because we are holding
1322          * interrupts physically disabled and remote cpus could deadlock
1323          * trying to send us an IPI.
1324          */
1325         ATOMIC_CPUMASK_ORBIT(smp_startup_mask, mycpu->gd_cpuid);
1326         cpu_mfence();
1327
1328         /*
1329          * Interlock for LAPIC initialization.  Wait until mp_finish_lapic is
1330          * non-zero, then get the MP lock.
1331          *
1332          * Note: We are in a critical section.
1333          *
1334          * Note: we are the idle thread, we can only spin.
1335          *
1336          * Note: The load fence is memory volatile and prevents the compiler
1337          * from improperly caching mp_finish_lapic, and the cpu from improperly
1338          * caching it.
1339          */
1340         while (mp_finish_lapic == 0) {
1341                 cpu_pause();
1342                 cpu_lfence();
1343         }
1344 #if 0
1345         while (try_mplock() == 0) {
1346                 cpu_pause();
1347                 cpu_lfence();
1348         }
1349 #endif
1350
1351         if (cpu_feature & CPUID_TSC) {
1352                 /*
1353                  * The BSP is constantly updating tsc0_offset, figure out
1354                  * the relative difference to synchronize ktrdump.
1355                  */
1356                 tsc_offsets[mycpu->gd_cpuid] = rdtsc() - tsc0_offset;
1357         }
1358
1359         /* BSP may have changed PTD while we're waiting for the lock */
1360         cpu_invltlb();
1361
1362         /* Build our map of 'other' CPUs. */
1363         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask;
1364         ATOMIC_CPUMASK_NANDBIT(mycpu->gd_other_cpus, mycpu->gd_cpuid);
1365
1366         /* A quick check from sanity claus */
1367         cpu_id = APICID_TO_CPUID((lapic->id & 0xff000000) >> 24);
1368         if (mycpu->gd_cpuid != cpu_id) {
1369                 kprintf("SMP: assigned cpuid = %d\n", mycpu->gd_cpuid);
1370                 kprintf("SMP: actual cpuid = %d lapicid %d\n",
1371                         cpu_id, (lapic->id & 0xff000000) >> 24);
1372 #if 0 /* JGXXX */
1373                 kprintf("PTD[MPPTDI] = %p\n", (void *)PTD[MPPTDI]);
1374 #endif
1375                 panic("cpuid mismatch! boom!!");
1376         }
1377
1378         /* Initialize AP's local APIC for irq's */
1379         lapic_init(FALSE);
1380
1381         /* LAPIC initialization is done */
1382         ATOMIC_CPUMASK_ORBIT(smp_lapic_mask, mycpu->gd_cpuid);
1383         cpu_mfence();
1384
1385 #if 0
1386         /* Let BSP move onto the next initialization stage */
1387         rel_mplock();
1388 #endif
1389
1390         /*
1391          * Interlock for finalization.  Wait until mp_finish is non-zero,
1392          * then get the MP lock.
1393          *
1394          * Note: We are in a critical section.
1395          *
1396          * Note: we are the idle thread, we can only spin.
1397          *
1398          * Note: The load fence is memory volatile and prevents the compiler
1399          * from improperly caching mp_finish, and the cpu from improperly
1400          * caching it.
1401          */
1402         while (mp_finish == 0) {
1403                 cpu_pause();
1404                 cpu_lfence();
1405         }
1406
1407         /* BSP may have changed PTD while we're waiting for the lock */
1408         cpu_invltlb();
1409
1410         /* Set memory range attributes for this CPU to match the BSP */
1411         mem_range_AP_init();
1412
1413         /*
1414          * Once we go active we must process any IPIQ messages that may
1415          * have been queued, because no actual IPI will occur until we
1416          * set our bit in the smp_active_mask.  If we don't the IPI
1417          * message interlock could be left set which would also prevent
1418          * further IPIs.
1419          *
1420          * The idle loop doesn't expect the BGL to be held and while
1421          * lwkt_switch() normally cleans things up this is a special case
1422          * because we returning almost directly into the idle loop.
1423          *
1424          * The idle thread is never placed on the runq, make sure
1425          * nothing we've done put it there.
1426          */
1427
1428         /*
1429          * Hold a critical section and allow real interrupts to occur.  Zero
1430          * any spurious interrupts which have accumulated, then set our
1431          * smp_active_mask indicating that we are fully operational.
1432          */
1433         crit_enter();
1434         __asm __volatile("sti; pause; pause"::);
1435         bzero(mdcpu->gd_ipending, sizeof(mdcpu->gd_ipending));
1436         ATOMIC_CPUMASK_ORBIT(smp_active_mask, mycpu->gd_cpuid);
1437
1438         /*
1439          * Wait until all cpus have set their smp_active_mask and have fully
1440          * operational interrupts before proceeding.
1441          *
1442          * We need a final cpu_invltlb() because we would not have received
1443          * any until we set our bit in smp_active_mask.
1444          */
1445         while (mp_finish == 1) {
1446                 cpu_pause();
1447                 cpu_lfence();
1448         }
1449         cpu_invltlb();
1450
1451         /*
1452          * Initialize per-cpu clocks and do other per-cpu initialization.
1453          * At this point code is expected to be able to use the full kernel
1454          * API.
1455          */
1456         initclocks_pcpu();      /* clock interrupts (via IPIs) */
1457
1458         /*
1459          * Since we may have cleaned up the interrupt triggers, manually
1460          * process any pending IPIs before exiting our critical section.
1461          * Once the critical section has exited, normal interrupt processing
1462          * may occur.
1463          */
1464         atomic_swap_int(&mycpu->gd_npoll, 0);
1465         lwkt_process_ipiq();
1466         crit_exit();
1467
1468         /*
1469          * Final final, allow the waiting BSP to resume the boot process,
1470          * return 'into' the idle thread bootstrap.
1471          */
1472         ATOMIC_CPUMASK_ORBIT(smp_finalize_mask, mycpu->gd_cpuid);
1473         KKASSERT((curthread->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
1474 }
1475
1476 /*
1477  * Get SMP fully working before we start initializing devices.
1478  */
1479 static
1480 void
1481 ap_finish(void)
1482 {
1483         if (bootverbose)
1484                 kprintf("Finish MP startup\n");
1485         rel_mplock();
1486
1487         /*
1488          * Wait for the active mask to complete, after which all cpus will
1489          * be accepting interrupts.
1490          */
1491         mp_finish = 1;
1492         while (CPUMASK_CMPMASKNEQ(smp_active_mask, smp_startup_mask)) {
1493                 cpu_pause();
1494                 cpu_lfence();
1495         }
1496
1497         /*
1498          * Wait for the finalization mask to complete, after which all cpus
1499          * have completely finished initializing and are entering or are in
1500          * their idle thread.
1501          *
1502          * BSP should have received all required invltlbs but do another
1503          * one just in case.
1504          */
1505         cpu_invltlb();
1506         mp_finish = 2;
1507         while (CPUMASK_CMPMASKNEQ(smp_finalize_mask, smp_startup_mask)) {
1508                 cpu_pause();
1509                 cpu_lfence();
1510         }
1511
1512         while (try_mplock() == 0) {
1513                 cpu_pause();
1514                 cpu_lfence();
1515         }
1516
1517         if (bootverbose) {
1518                 kprintf("Active CPU Mask: %016jx\n",
1519                         (uintmax_t)CPUMASK_LOWMASK(smp_active_mask));
1520         }
1521 }
1522
1523 SYSINIT(finishsmp, SI_BOOT2_FINISH_SMP, SI_ORDER_FIRST, ap_finish, NULL);
1524
1525 void
1526 cpu_send_ipiq(int dcpu)
1527 {
1528         if (CPUMASK_TESTBIT(smp_active_mask, dcpu))
1529                 single_apic_ipi(dcpu, XIPIQ_OFFSET, APIC_DELMODE_FIXED);
1530 }
1531
1532 #if 0   /* single_apic_ipi_passive() not working yet */
1533 /*
1534  * Returns 0 on failure, 1 on success
1535  */
1536 int
1537 cpu_send_ipiq_passive(int dcpu)
1538 {
1539         int r = 0;
1540         if (CPUMASK_TESTBIT(smp_active_mask, dcpu)) {
1541                 r = single_apic_ipi_passive(dcpu, XIPIQ_OFFSET,
1542                                         APIC_DELMODE_FIXED);
1543         }
1544         return(r);
1545 }
1546 #endif
1547
1548 static void
1549 mp_bsp_simple_setup(void)
1550 {
1551         struct mdglobaldata *gd;
1552         size_t ipiq_size;
1553
1554         /* build our map of 'other' CPUs */
1555         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask;
1556         CPUMASK_NANDBIT(mycpu->gd_other_cpus, mycpu->gd_cpuid);
1557
1558         gd = (struct mdglobaldata *)mycpu;
1559         gd->gd_acpi_id = CPUID_TO_ACPIID(mycpu->gd_cpuid);
1560
1561         ipiq_size = sizeof(struct lwkt_ipiq) * ncpus;
1562         mycpu->gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, ipiq_size,
1563                                             VM_SUBSYS_IPIQ);
1564         bzero(mycpu->gd_ipiq, ipiq_size);
1565
1566         pmap_set_opt();
1567
1568         if (cpu_feature & CPUID_TSC)
1569                 tsc0_offset = rdtsc();
1570 }
1571
1572
1573 /*
1574  * CPU TOPOLOGY DETECTION FUNCTIONS
1575  */
1576
1577 /* Detect intel topology using CPUID 
1578  * Ref: http://www.intel.com/Assets/PDF/appnote/241618.pdf, pg 41
1579  */
1580 static void
1581 detect_intel_topology(int count_htt_cores)
1582 {
1583         int shift = 0;
1584         int ecx_index = 0;
1585         int core_plus_logical_bits = 0;
1586         int cores_per_package;
1587         int logical_per_package;
1588         int logical_per_core;
1589         unsigned int p[4];
1590
1591         if (cpu_high >= 0xb) {
1592                 goto FUNC_B;
1593
1594         } else if (cpu_high >= 0x4) {
1595                 goto FUNC_4;
1596
1597         } else {
1598                 core_bits = 0;
1599                 for (shift = 0; (1 << shift) < count_htt_cores; ++shift)
1600                         ;
1601                 logical_CPU_bits = 1 << shift;
1602                 return;
1603         }
1604
1605 FUNC_B:
1606         cpuid_count(0xb, FUNC_B_THREAD_LEVEL, p);
1607
1608         /* if 0xb not supported - fallback to 0x4 */
1609         if (p[1] == 0 || (FUNC_B_TYPE(p[2]) != FUNC_B_THREAD_TYPE)) {
1610                 goto FUNC_4;
1611         }
1612
1613         logical_CPU_bits = FUNC_B_BITS_SHIFT_NEXT_LEVEL(p[0]);
1614
1615         ecx_index = FUNC_B_THREAD_LEVEL + 1;
1616         do {
1617                 cpuid_count(0xb, ecx_index, p);
1618
1619                 /* Check for the Core type in the implemented sub leaves. */
1620                 if (FUNC_B_TYPE(p[2]) == FUNC_B_CORE_TYPE) {
1621                         core_plus_logical_bits = FUNC_B_BITS_SHIFT_NEXT_LEVEL(p[0]);
1622                         break;
1623                 }
1624
1625                 ecx_index++;
1626
1627         } while (FUNC_B_TYPE(p[2]) != FUNC_B_INVALID_TYPE);
1628
1629         core_bits = core_plus_logical_bits - logical_CPU_bits;
1630
1631         return;
1632
1633 FUNC_4:
1634         cpuid_count(0x4, 0, p);
1635         cores_per_package = FUNC_4_MAX_CORE_NO(p[0]) + 1;
1636
1637         logical_per_package = count_htt_cores;
1638         logical_per_core = logical_per_package / cores_per_package;
1639         
1640         for (shift = 0; (1 << shift) < logical_per_core; ++shift)
1641                 ;
1642         logical_CPU_bits = shift;
1643
1644         for (shift = 0; (1 << shift) < cores_per_package; ++shift)
1645                 ;
1646         core_bits = shift;
1647
1648         return;
1649 }
1650
1651 /* Detect AMD topology using CPUID
1652  * Ref: http://support.amd.com/us/Embedded_TechDocs/25481.pdf, last page
1653  */
1654 static void
1655 detect_amd_topology(int count_htt_cores)
1656 {
1657         int shift = 0;
1658         if ((cpu_feature & CPUID_HTT)
1659                         && (amd_feature2 & AMDID2_CMP)) {
1660                 
1661                 if (cpu_procinfo2 & AMDID_COREID_SIZE) {
1662                         core_bits = (cpu_procinfo2 & AMDID_COREID_SIZE)
1663                             >> AMDID_COREID_SIZE_SHIFT;
1664                 } else {
1665                         core_bits = (cpu_procinfo2 & AMDID_CMP_CORES) + 1;
1666                         for (shift = 0; (1 << shift) < core_bits; ++shift)
1667                                 ;
1668                         core_bits = shift;
1669                 }
1670
1671                 logical_CPU_bits = count_htt_cores >> core_bits;
1672                 for (shift = 0; (1 << shift) < logical_CPU_bits; ++shift)
1673                         ;
1674                 logical_CPU_bits = shift;
1675         } else {
1676                 for (shift = 0; (1 << shift) < count_htt_cores; ++shift)
1677                         ;
1678                 core_bits = shift;
1679                 logical_CPU_bits = 0;
1680         }
1681 }
1682
1683 static void
1684 amd_get_compute_unit_id(void *arg)
1685 {
1686         u_int regs[4];
1687
1688         do_cpuid(0x8000001e, regs);
1689         cpu_node_t * mynode = get_cpu_node_by_cpuid(mycpuid);
1690         /* 
1691          * AMD - CPUID Specification September 2010
1692          * page 34 - //ComputeUnitID = ebx[0:7]//
1693          */
1694         mynode->compute_unit_id = regs[1] & 0xff;
1695 }
1696
1697 int
1698 fix_amd_topology(void)
1699 {
1700         cpumask_t mask;
1701
1702         if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_AMD)
1703                 return -1;
1704         if ((amd_feature2 & AMDID2_TOPOEXT) == 0)
1705                 return -1;
1706
1707         CPUMASK_ASSALLONES(mask);
1708         lwkt_cpusync_simple(mask, amd_get_compute_unit_id, NULL);
1709
1710         kprintf("Compute unit iDS:\n");
1711         int i;
1712         for (i = 0; i < ncpus; i++) {
1713                 kprintf("%d-%d; \n",
1714                         i, get_cpu_node_by_cpuid(i)->compute_unit_id);
1715         }
1716
1717         return 0;
1718 }
1719
1720 /* Calculate
1721  * - logical_CPU_bits
1722  * - core_bits
1723  * With the values above (for AMD or INTEL) we are able to generally
1724  * detect the CPU topology (number of cores for each level):
1725  * Ref: http://wiki.osdev.org/Detecting_CPU_Topology_(80x86)
1726  * Ref: http://www.multicoreinfo.com/research/papers/whitepapers/Intel-detect-topology.pdf
1727  */
1728 void
1729 detect_cpu_topology(void)
1730 {
1731         static int topology_detected = 0;
1732         int count = 0;
1733         
1734         if (topology_detected)
1735                 goto OUT;
1736         if ((cpu_feature & CPUID_HTT) == 0) {
1737                 core_bits = 0;
1738                 logical_CPU_bits = 0;
1739                 goto OUT;
1740         }
1741         count = (cpu_procinfo & CPUID_HTT_CORES) >> CPUID_HTT_CORE_SHIFT;
1742
1743         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL)
1744                 detect_intel_topology(count);   
1745         else if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD)
1746                 detect_amd_topology(count);
1747         topology_detected = 1;
1748
1749 OUT:
1750         if (bootverbose)
1751                 kprintf("Bits within APICID: logical_CPU_bits: %d; core_bits: %d\n",
1752                     logical_CPU_bits, core_bits);
1753 }
1754
1755 /* Interface functions to calculate chip_ID,
1756  * core_number and logical_number
1757  * Ref: http://wiki.osdev.org/Detecting_CPU_Topology_(80x86)
1758  */
1759 int
1760 get_chip_ID(int cpuid)
1761 {
1762         return get_apicid_from_cpuid(cpuid) >>
1763             (logical_CPU_bits + core_bits);
1764 }
1765
1766 int
1767 get_core_number_within_chip(int cpuid)
1768 {
1769         return (get_apicid_from_cpuid(cpuid) >> logical_CPU_bits) &
1770             ( (1 << core_bits) -1);
1771 }
1772
1773 int
1774 get_logical_CPU_number_within_core(int cpuid)
1775 {
1776         return get_apicid_from_cpuid(cpuid) &
1777             ( (1 << logical_CPU_bits) -1);
1778 }