i386/madt: Allow systems with only one CPU to boot with SMP kernel
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33  */
34
35 #include <sys/param.h>
36 #include <sys/bus.h>
37 #include <sys/kernel.h>
38 #include <sys/systm.h>
39
40 #include <machine/pmap.h>
41 #include <machine/smp.h>
42 #include <machine/md_var.h>
43 #include <machine/specialreg.h>
44 #include <machine_base/apic/lapic.h>
45 #include <machine_base/apic/ioapic.h>
46
47 #include "acpi_sdt.h"
48 #include "acpi_sdt_var.h"
49
50 #define MADT_VPRINTF(fmt, arg...) \
51 do { \
52         if (bootverbose) \
53                 kprintf("ACPI MADT: " fmt , ##arg); \
54 } while (0)
55
56 /* Multiple APIC Description Table */
57 struct acpi_madt {
58         struct acpi_sdth        madt_hdr;
59         uint32_t                madt_lapic_addr;
60         uint32_t                madt_flags;
61         uint8_t                 madt_ents[1];
62 } __packed;
63
64 /* Common parts of MADT APIC structure */
65 struct acpi_madt_ent {
66         uint8_t                 me_type;        /* MADT_ENT_ */
67         uint8_t                 me_len;
68 } __packed;
69
70 #define MADT_ENT_LAPIC          0
71 #define MADT_ENT_IOAPIC         1
72 #define MADT_ENT_INTSRC         2
73 #define MADT_ENT_LAPIC_ADDR     5
74
75 /* MADT Processor Local APIC */
76 struct acpi_madt_lapic {
77         struct acpi_madt_ent    ml_hdr;
78         uint8_t                 ml_cpu_id;
79         uint8_t                 ml_apic_id;
80         uint32_t                ml_flags;       /* MADT_LAPIC_ */
81 } __packed;
82
83 #define MADT_LAPIC_ENABLED      0x1
84
85 /* MADT I/O APIC */
86 struct acpi_madt_ioapic {
87         struct acpi_madt_ent    mio_hdr;
88         uint8_t                 mio_apic_id;
89         uint8_t                 mio_reserved;
90         uint32_t                mio_addr;
91         uint32_t                mio_gsi_base;
92 } __packed;
93
94 /* MADT Interrupt Source Override */
95 struct acpi_madt_intsrc {
96         struct acpi_madt_ent    mint_hdr;
97         uint8_t                 mint_bus;       /* MADT_INT_BUS_ */
98         uint8_t                 mint_src;
99         uint32_t                mint_gsi;
100         uint16_t                mint_flags;     /* MADT_INT_ */
101 } __packed;
102
103 #define MADT_INT_BUS_ISA        0
104
105 #define MADT_INT_POLA_MASK      0x3
106 #define MADT_INT_POLA_SHIFT     0
107 #define MADT_INT_POLA_CONFORM   0
108 #define MADT_INT_POLA_HIGH      1
109 #define MADT_INT_POLA_RSVD      2
110 #define MADT_INT_POLA_LOW       3
111 #define MADT_INT_TRIG_MASK      0xc
112 #define MADT_INT_TRIG_SHIFT     2
113 #define MADT_INT_TRIG_CONFORM   0
114 #define MADT_INT_TRIG_EDGE      1
115 #define MADT_INT_TRIG_RSVD      2
116 #define MADT_INT_TRIG_LEVEL     3
117
118 /* MADT Local APIC Address Override */
119 struct acpi_madt_lapic_addr {
120         struct acpi_madt_ent    mla_hdr;
121         uint16_t                mla_reserved;
122         uint64_t                mla_lapic_addr;
123 } __packed;
124
125 typedef int                     (*madt_iter_t)(void *,
126                                     const struct acpi_madt_ent *);
127
128 static int                      madt_check(vm_paddr_t);
129 static int                      madt_iterate_entries(struct acpi_madt *,
130                                     madt_iter_t, void *);
131
132 static vm_offset_t              madt_lapic_pass1(void);
133 static int                      madt_lapic_pass2(int);
134
135 static void                     madt_lapic_enumerate(struct lapic_enumerator *);
136 static int                      madt_lapic_probe(struct lapic_enumerator *);
137
138 static void                     madt_ioapic_enumerate(
139                                     struct ioapic_enumerator *);
140 static int                      madt_ioapic_probe(struct ioapic_enumerator *);
141
142 static vm_paddr_t               madt_phyaddr;
143
144 static void
145 madt_probe(void)
146 {
147         vm_paddr_t madt_paddr;
148
149         KKASSERT(madt_phyaddr == 0);
150
151         madt_paddr = sdt_search(ACPI_MADT_SIG);
152         if (madt_paddr == 0) {
153                 kprintf("madt_probe: can't locate MADT\n");
154                 return;
155         }
156
157         /* Preliminary checks */
158         if (madt_check(madt_paddr)) {
159                 kprintf("madt_probe: madt_check failed\n");
160                 return;
161         }
162
163         madt_phyaddr = madt_paddr;
164 }
165 SYSINIT(madt_probe, SI_BOOT2_PRESMP, SI_ORDER_SECOND, madt_probe, 0);
166
167 static int
168 madt_check(vm_paddr_t madt_paddr)
169 {
170         struct acpi_madt *madt;
171         int error = 0;
172
173         KKASSERT(madt_paddr != 0);
174
175         madt = sdt_sdth_map(madt_paddr);
176         KKASSERT(madt != NULL);
177
178         /*
179          * MADT in ACPI specification 1.0 - 4.0
180          */
181         if (madt->madt_hdr.sdth_rev < 1 || madt->madt_hdr.sdth_rev > 3) {
182                 kprintf("madt_check: unsupported MADT revision %d\n",
183                         madt->madt_hdr.sdth_rev);
184                 error = EOPNOTSUPP;
185                 goto back;
186         }
187
188         if (madt->madt_hdr.sdth_len <
189             sizeof(*madt) - sizeof(madt->madt_ents)) {
190                 kprintf("madt_check: invalid MADT length %u\n",
191                         madt->madt_hdr.sdth_len);
192                 error = EINVAL;
193                 goto back;
194         }
195 back:
196         sdt_sdth_unmap(&madt->madt_hdr);
197         return error;
198 }
199
200 static int
201 madt_iterate_entries(struct acpi_madt *madt, madt_iter_t func, void *arg)
202 {
203         int size, cur, error;
204
205         size = madt->madt_hdr.sdth_len -
206                (sizeof(*madt) - sizeof(madt->madt_ents));
207         cur = 0;
208         error = 0;
209
210         while (size - cur > sizeof(struct acpi_madt_ent)) {
211                 const struct acpi_madt_ent *ent;
212
213                 ent = (const struct acpi_madt_ent *)&madt->madt_ents[cur];
214                 if (ent->me_len < sizeof(*ent)) {
215                         kprintf("madt_iterate_entries: invalid MADT "
216                                 "entry len %d\n", ent->me_len);
217                         error = EINVAL;
218                         break;
219                 }
220                 if (ent->me_len > (size - cur)) {
221                         kprintf("madt_iterate_entries: invalid MADT "
222                                 "entry len %d, > table length\n", ent->me_len);
223                         error = EINVAL;
224                         break;
225                 }
226
227                 cur += ent->me_len;
228
229                 /*
230                  * Only Local APIC, I/O APIC and Interrupt Source Override
231                  * are defined in ACPI specification 1.0 - 4.0
232                  */
233                 switch (ent->me_type) {
234                 case MADT_ENT_LAPIC:
235                         if (ent->me_len < sizeof(struct acpi_madt_lapic)) {
236                                 kprintf("madt_iterate_entries: invalid MADT "
237                                         "lapic entry len %d\n", ent->me_len);
238                                 error = EINVAL;
239                         }
240                         break;
241
242                 case MADT_ENT_IOAPIC:
243                         if (ent->me_len < sizeof(struct acpi_madt_ioapic)) {
244                                 kprintf("madt_iterate_entries: invalid MADT "
245                                         "ioapic entry len %d\n", ent->me_len);
246                                 error = EINVAL;
247                         }
248                         break;
249
250                 case MADT_ENT_INTSRC:
251                         if (ent->me_len < sizeof(struct acpi_madt_intsrc)) {
252                                 kprintf("madt_iterate_entries: invalid MADT "
253                                         "intsrc entry len %d\n",
254                                         ent->me_len);
255                                 error = EINVAL;
256                         }
257                         break;
258                 }
259                 if (error)
260                         break;
261
262                 error = func(arg, ent);
263                 if (error)
264                         break;
265         }
266         return error;
267 }
268
269 static int
270 madt_lapic_pass1_callback(void *xarg, const struct acpi_madt_ent *ent)
271 {
272         const struct acpi_madt_lapic_addr *lapic_addr_ent;
273         uint64_t *addr64 = xarg;
274
275         if (ent->me_type != MADT_ENT_LAPIC_ADDR)
276                 return 0;
277         if (ent->me_len < sizeof(*lapic_addr_ent)) {
278                 kprintf("madt_lapic_pass1: "
279                         "invalid LAPIC address override length\n");
280                 return 0;
281         }
282         lapic_addr_ent = (const struct acpi_madt_lapic_addr *)ent;
283
284         *addr64 = lapic_addr_ent->mla_lapic_addr;
285         return 0;
286 }
287
288 static vm_offset_t
289 madt_lapic_pass1(void)
290 {
291         struct acpi_madt *madt;
292         vm_offset_t lapic_addr;
293         uint64_t lapic_addr64;
294         int error;
295
296         KKASSERT(madt_phyaddr != 0);
297
298         madt = sdt_sdth_map(madt_phyaddr);
299         KKASSERT(madt != NULL);
300
301         MADT_VPRINTF("LAPIC address 0x%08x, flags %#x\n",
302                      madt->madt_lapic_addr, madt->madt_flags);
303         lapic_addr = madt->madt_lapic_addr;
304
305         lapic_addr64 = 0;
306         error = madt_iterate_entries(madt, madt_lapic_pass1_callback,
307                                      &lapic_addr64);
308         if (error)
309                 panic("madt_iterate_entries(pass1) failed\n");
310
311         if (lapic_addr64 != 0) {
312                 kprintf("ACPI MADT: warning 64bits lapic address 0x%llx\n",
313                         lapic_addr64);
314                 /* XXX vm_offset_t is 32bits on i386 */
315                 lapic_addr = lapic_addr64;
316         }
317
318         sdt_sdth_unmap(&madt->madt_hdr);
319
320         return lapic_addr;
321 }
322
323 struct madt_lapic_pass2_cbarg {
324         int     cpu;
325         int     bsp_found;
326         int     bsp_apic_id;
327 };
328
329 static int
330 madt_lapic_pass2_callback(void *xarg, const struct acpi_madt_ent *ent)
331 {
332         const struct acpi_madt_lapic *lapic_ent;
333         struct madt_lapic_pass2_cbarg *arg = xarg;
334
335         if (ent->me_type != MADT_ENT_LAPIC)
336                 return 0;
337
338         lapic_ent = (const struct acpi_madt_lapic *)ent;
339         if (lapic_ent->ml_flags & MADT_LAPIC_ENABLED) {
340                 MADT_VPRINTF("cpu id %d, apic id %d\n",
341                              lapic_ent->ml_cpu_id, lapic_ent->ml_apic_id);
342                 if (lapic_ent->ml_apic_id == arg->bsp_apic_id) {
343                         lapic_set_cpuid(0, lapic_ent->ml_apic_id);
344                         arg->bsp_found = 1;
345                 } else {
346                         lapic_set_cpuid(arg->cpu, lapic_ent->ml_apic_id);
347                         arg->cpu++;
348                 }
349         }
350         return 0;
351 }
352
353 static int
354 madt_lapic_pass2(int bsp_apic_id)
355 {
356         struct acpi_madt *madt;
357         struct madt_lapic_pass2_cbarg arg;
358         int error;
359
360         MADT_VPRINTF("BSP apic id %d\n", bsp_apic_id);
361
362         KKASSERT(madt_phyaddr != 0);
363
364         madt = sdt_sdth_map(madt_phyaddr);
365         KKASSERT(madt != NULL);
366
367         bzero(&arg, sizeof(arg));
368         arg.cpu = 1;
369         arg.bsp_apic_id = bsp_apic_id;
370
371         error = madt_iterate_entries(madt, madt_lapic_pass2_callback, &arg);
372         if (error)
373                 panic("madt_iterate_entries(pass2) failed\n");
374
375         KKASSERT(arg.bsp_found);
376         mp_naps = arg.cpu - 1; /* exclude BSP */
377
378         sdt_sdth_unmap(&madt->madt_hdr);
379
380         return 0;
381 }
382
383 struct madt_lapic_probe_cbarg {
384         int             cpu_count;
385         vm_offset_t     lapic_addr;
386 };
387
388 static int
389 madt_lapic_probe_callback(void *xarg, const struct acpi_madt_ent *ent)
390 {
391         struct madt_lapic_probe_cbarg *arg = xarg;
392
393         if (ent->me_type == MADT_ENT_LAPIC) {
394                 const struct acpi_madt_lapic *lapic_ent;
395
396                 lapic_ent = (const struct acpi_madt_lapic *)ent;
397                 if (lapic_ent->ml_flags & MADT_LAPIC_ENABLED)
398                         arg->cpu_count++;
399         } else if (ent->me_type == MADT_ENT_LAPIC_ADDR) {
400                 const struct acpi_madt_lapic_addr *lapic_addr_ent;
401
402                 if (ent->me_len < sizeof(*lapic_addr_ent)) {
403                         kprintf("madt_lapic_probe: "
404                                 "invalid LAPIC address override length\n");
405                         return 0;
406                 }
407                 lapic_addr_ent = (const struct acpi_madt_lapic_addr *)ent;
408
409                 if (lapic_addr_ent->mla_lapic_addr != 0)
410                         arg->lapic_addr = lapic_addr_ent->mla_lapic_addr;
411         }
412         return 0;
413 }
414
415 static int
416 madt_lapic_probe(struct lapic_enumerator *e)
417 {
418         struct madt_lapic_probe_cbarg arg;
419         struct acpi_madt *madt;
420         int error;
421
422         if (madt_phyaddr == 0)
423                 return ENXIO;
424
425         madt = sdt_sdth_map(madt_phyaddr);
426         KKASSERT(madt != NULL);
427
428         bzero(&arg, sizeof(arg));
429         arg.lapic_addr = madt->madt_lapic_addr;
430
431         error = madt_iterate_entries(madt, madt_lapic_probe_callback, &arg);
432         if (!error) {
433                 if (arg.cpu_count == 0) {
434                         kprintf("madt_lapic_probe: no CPU is found\n");
435                         error = EOPNOTSUPP;
436                 }
437                 if (arg.lapic_addr == 0) {
438                         kprintf("madt_lapic_probe: zero LAPIC address\n");
439                         error = EOPNOTSUPP;
440                 }
441         }
442
443         sdt_sdth_unmap(&madt->madt_hdr);
444         return error;
445 }
446
447 static void
448 madt_lapic_enumerate(struct lapic_enumerator *e)
449 {
450         vm_offset_t lapic_addr;
451         int bsp_apic_id;
452
453         KKASSERT(madt_phyaddr != 0);
454
455         lapic_addr = madt_lapic_pass1();
456         if (lapic_addr == 0)
457                 panic("madt_lapic_enumerate: no local apic\n");
458
459         lapic_map(lapic_addr);
460
461         bsp_apic_id = APIC_ID(lapic->id);
462         if (madt_lapic_pass2(bsp_apic_id))
463                 panic("madt_lapic_enumerate: madt_lapic_pass2 failed\n");
464 }
465
466 static struct lapic_enumerator  madt_lapic_enumerator = {
467         .lapic_prio = LAPIC_ENUM_PRIO_MADT,
468         .lapic_probe = madt_lapic_probe,
469         .lapic_enumerate = madt_lapic_enumerate
470 };
471
472 static void
473 madt_lapic_enum_register(void)
474 {
475         int prio;
476
477         prio = LAPIC_ENUM_PRIO_MADT;
478         kgetenv_int("hw.madt_lapic_prio", &prio);
479         madt_lapic_enumerator.lapic_prio = prio;
480
481         lapic_enumerator_register(&madt_lapic_enumerator);
482 }
483 SYSINIT(madt_lapic, SI_BOOT2_PRESMP, SI_ORDER_ANY, madt_lapic_enum_register, 0);
484
485 struct madt_ioapic_probe_cbarg {
486         int     ioapic_cnt;
487         int     gsi_base0;
488 };
489
490 static int
491 madt_ioapic_probe_callback(void *xarg, const struct acpi_madt_ent *ent)
492 {
493         struct madt_ioapic_probe_cbarg *arg = xarg;
494
495         if (ent->me_type == MADT_ENT_INTSRC) {
496                 const struct acpi_madt_intsrc *intsrc_ent;
497                 int trig, pola;
498
499                 intsrc_ent = (const struct acpi_madt_intsrc *)ent;
500
501                 /* XXX magic number */
502                 if (intsrc_ent->mint_src >= 16) {
503                         kprintf("madt_ioapic_probe: invalid intsrc irq (%d)\n",
504                                 intsrc_ent->mint_src);
505                         return EINVAL;
506                 }
507
508                 if (intsrc_ent->mint_bus != MADT_INT_BUS_ISA) {
509                         kprintf("ACPI MADT: warning intsrc irq %d "
510                                 "bus is not ISA (%d)\n",
511                                 intsrc_ent->mint_src, intsrc_ent->mint_bus);
512                 }
513
514                 trig = (intsrc_ent->mint_flags & MADT_INT_TRIG_MASK) >>
515                        MADT_INT_TRIG_SHIFT;
516                 if (trig == MADT_INT_TRIG_RSVD) {
517                         kprintf("ACPI MADT: warning invalid intsrc irq %d "
518                                 "trig (%d)\n", intsrc_ent->mint_src, trig);
519                 }
520
521                 pola = (intsrc_ent->mint_flags & MADT_INT_POLA_MASK) >>
522                        MADT_INT_POLA_SHIFT;
523                 if (pola == MADT_INT_POLA_RSVD) {
524                         kprintf("ACPI MADT: warning invalid intsrc irq %d "
525                                 "pola (%d)\n", intsrc_ent->mint_src, pola);
526                 }
527         } else if (ent->me_type == MADT_ENT_IOAPIC) {
528                 const struct acpi_madt_ioapic *ioapic_ent;
529
530                 ioapic_ent = (const struct acpi_madt_ioapic *)ent;
531                 if (ioapic_ent->mio_addr == 0) {
532                         kprintf("madt_ioapic_probe: zero IOAPIC address\n");
533                         return EINVAL;
534                 }
535
536                 arg->ioapic_cnt++;
537                 if (ioapic_ent->mio_gsi_base == 0)
538                         arg->gsi_base0 = 1;
539         }
540         return 0;
541 }
542
543 static int
544 madt_ioapic_probe(struct ioapic_enumerator *e)
545 {
546         struct madt_ioapic_probe_cbarg arg;
547         struct acpi_madt *madt;
548         int error;
549
550         if (madt_phyaddr == 0)
551                 return ENXIO;
552
553         madt = sdt_sdth_map(madt_phyaddr);
554         KKASSERT(madt != NULL);
555
556         bzero(&arg, sizeof(arg));
557
558         error = madt_iterate_entries(madt, madt_ioapic_probe_callback, &arg);
559         if (!error) {
560                 if (arg.ioapic_cnt == 0) {
561                         kprintf("madt_ioapic_probe: no IOAPIC\n");
562                         error = ENXIO;
563                 }
564                 if (!arg.gsi_base0) {
565                         kprintf("madt_ioapic_probe: no GSI base 0\n");
566                         error = EINVAL;
567                 }
568         }
569
570         sdt_sdth_unmap(&madt->madt_hdr);
571         return error;
572 }
573
574 static int
575 madt_ioapic_enum_callback(void *xarg, const struct acpi_madt_ent *ent)
576 {
577         if (ent->me_type == MADT_ENT_INTSRC) {
578                 const struct acpi_madt_intsrc *intsrc_ent;
579                 enum intr_trigger trig;
580                 enum intr_polarity pola;
581                 int ent_trig;
582
583                 intsrc_ent = (const struct acpi_madt_intsrc *)ent;
584
585                 KKASSERT(intsrc_ent->mint_src < 16);
586                 if (intsrc_ent->mint_bus != MADT_INT_BUS_ISA)
587                         return 0;
588
589                 ent_trig = (intsrc_ent->mint_flags & MADT_INT_TRIG_MASK) >>
590                            MADT_INT_TRIG_SHIFT;
591                 if (ent_trig == MADT_INT_TRIG_RSVD) {
592                         return 0;
593 #ifdef notyet
594                 } else if (ent_trig == MADT_INT_TRIG_LEVEL) {
595                         trig = INTR_TRIGGER_LEVEL;
596                         pola = INTR_POLARITY_LOW;
597 #endif
598                 } else {
599                         trig = INTR_TRIGGER_EDGE;
600                         pola = INTR_POLARITY_HIGH;
601                 }
602
603                 if (intsrc_ent->mint_src == intsrc_ent->mint_gsi &&
604                     trig == INTR_TRIGGER_EDGE) {
605                         /* Nothing changed */
606                         return 0;
607                 }
608
609                 MADT_VPRINTF("INTSRC irq %d -> gsi %u %s/%s\n",
610                              intsrc_ent->mint_src, intsrc_ent->mint_gsi,
611                              intr_str_trigger(trig), intr_str_polarity(pola));
612                 ioapic_intsrc(intsrc_ent->mint_src, intsrc_ent->mint_gsi,
613                               trig, pola);
614         } else if (ent->me_type == MADT_ENT_IOAPIC) {
615                 const struct acpi_madt_ioapic *ioapic_ent;
616                 uint32_t ver;
617                 void *addr;
618                 int npin;
619
620                 ioapic_ent = (const struct acpi_madt_ioapic *)ent;
621                 MADT_VPRINTF("IOAPIC addr 0x%08x, apic id %d, gsi base %u\n",
622                              ioapic_ent->mio_addr, ioapic_ent->mio_apic_id,
623                              ioapic_ent->mio_gsi_base);
624
625                 addr = ioapic_map(ioapic_ent->mio_addr);
626
627                 ver = ioapic_read(addr, IOAPIC_VER);
628                 npin = ((ver & IOART_VER_MAXREDIR) >> MAXREDIRSHIFT) + 1;
629
630                 ioapic_add(addr, ioapic_ent->mio_gsi_base, npin);
631         }
632         return 0;
633 }
634
635 static void
636 madt_ioapic_enumerate(struct ioapic_enumerator *e)
637 {
638         struct acpi_madt *madt;
639         int error;
640
641         KKASSERT(madt_phyaddr != 0);
642
643         madt = sdt_sdth_map(madt_phyaddr);
644         KKASSERT(madt != NULL);
645
646         error = madt_iterate_entries(madt, madt_ioapic_enum_callback, NULL);
647         if (error)
648                 panic("madt_ioapic_enumerate failed\n");
649
650         sdt_sdth_unmap(&madt->madt_hdr);
651 }
652
653 static struct ioapic_enumerator madt_ioapic_enumerator = {
654         .ioapic_prio = IOAPIC_ENUM_PRIO_MADT,
655         .ioapic_probe = madt_ioapic_probe,
656         .ioapic_enumerate = madt_ioapic_enumerate
657 };
658
659 static void
660 madt_ioapic_enum_register(void)
661 {
662         int prio;
663
664         prio = IOAPIC_ENUM_PRIO_MADT;
665         kgetenv_int("hw.madt_ioapic_prio", &prio);
666         madt_ioapic_enumerator.ioapic_prio = prio;
667
668         ioapic_enumerator_register(&madt_ioapic_enumerator);
669 }
670 SYSINIT(madt_ioapic, SI_BOOT2_PRESMP, SI_ORDER_ANY,
671         madt_ioapic_enum_register, 0);