sys/platform/vkernel64/x86_64/mp.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2007 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  * $DragonFly: src/sys/platform/vkernel/i386/mp.c,v 1.8 2008/05/07 17:19:46 dillon Exp $
  35  */
  36
  37
  38 #include <sys/interrupt.h>
  39 #include <sys/kernel.h>
  40 #include <sys/memrange.h>
  41 #include <sys/tls.h>
  42 #include <sys/types.h>
  43
  44 #include <vm/vm_extern.h>
  45 #include <vm/vm_kern.h>
  46 #include <vm/vm_object.h>
  47 #include <vm/vm_page.h>
  48
  49 #include <sys/mplock2.h>
  50
  51 #include <machine/cpu.h>
  52 #include <machine/cpufunc.h>
  53 #include <machine/globaldata.h>
  54 #include <machine/md_var.h>
  55 #include <machine/pmap.h>
  56 #include <machine/smp.h>
  57 #include <machine/tls.h>
  58
  59 #include <unistd.h>
  60 #include <pthread.h>
  61 #include <signal.h>
  62 #include <stdio.h>
  63
  64 extern pt_entry_t *KPTphys;
  65
  66 volatile u_int  stopped_cpus;
  67 cpumask_t       smp_active_mask = 1;  /* which cpus are ready for IPIs etc? */
  68 static int      boot_address;
  69 static cpumask_t smp_startup_mask = 1;  /* which cpus have been started */
  70 int             mp_naps;                /* # of Applications processors */
  71 static int  mp_finish;
  72
  73 /* function prototypes XXX these should go elsewhere */
  74 void bootstrap_idle(void);
  75 void single_cpu_ipi(int, int, int);
  76 void selected_cpu_ipi(u_int, int, int);
  77 #if 0
  78 void ipi_handler(int);
  79 #endif
  80
  81 pt_entry_t *SMPpt;
  82
  83 /* AP uses this during bootstrap.  Do not staticize.  */
  84 char *bootSTK;
  85 static int bootAP;
  86
  87
  88 /* XXX these need to go into the appropriate header file */
  89 static int start_all_aps(u_int);
  90 void init_secondary(void);
  91 void *start_ap(void *);
  92
  93 /*
  94  * Get SMP fully working before we start initializing devices.
  95  */
  96 static
  97 void
  98 ap_finish(void)
  99 {
 100         int i;
 101         cpumask_t ncpus_mask = 0;
 102
 103         for (i = 1; i <= ncpus; i++)
 104                 ncpus_mask |= (1 << i);
 105
 106         mp_finish = 1;
 107         if (bootverbose)
 108                 kprintf("Finish MP startup\n");
 109
 110         /* build our map of 'other' CPUs */
 111         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask & ~(1 << mycpu->gd_cpuid);
 112
 113         /*
 114          * Let the other cpu's finish initializing and build their map
 115          * of 'other' CPUs.
 116          */
 117         rel_mplock();
 118         while (smp_active_mask != smp_startup_mask) {
 119                 DELAY(100000);
 120                 cpu_lfence();
 121         }
 122
 123         while (try_mplock() == 0)
 124                 DELAY(100000);
 125         if (bootverbose)
 126                 kprintf("Active CPU Mask: %08x\n", smp_active_mask);
 127 }
 128
 129 SYSINIT(finishsmp, SI_BOOT2_FINISH_SMP, SI_ORDER_FIRST, ap_finish, NULL)
 130
 131
 132 void *
 133 start_ap(void *arg __unused)
 134 {
 135         init_secondary();
 136         setrealcpu();
 137         bootstrap_idle();
 138
 139         return(NULL); /* NOTREACHED */
 140 }
 141
 142 /* storage for AP thread IDs */
 143 pthread_t ap_tids[MAXCPU];
 144
 145 void
 146 mp_start(void)
 147 {
 148         int shift;
 149
 150         ncpus = optcpus;
 151
 152         mp_naps = ncpus - 1;
 153
 154         /* ncpus2 -- ncpus rounded down to the nearest power of 2 */
 155         for (shift = 0; (1 << shift) <= ncpus; ++shift)
 156                 ;
 157         --shift;
 158         ncpus2_shift = shift;
 159         ncpus2 = 1 << shift;
 160         ncpus2_mask = ncpus2 - 1;
 161
 162         /* ncpus_fit -- ncpus rounded up to the nearest power of 2 */
 163         if ((1 << shift) < ncpus)
 164                 ++shift;
 165         ncpus_fit = 1 << shift;
 166         ncpus_fit_mask = ncpus_fit - 1;
 167
 168         /*
 169          * cpu0 initialization
 170          */
 171         mycpu->gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map,
 172                                             sizeof(lwkt_ipiq) * ncpus);
 173         bzero(mycpu->gd_ipiq, sizeof(lwkt_ipiq) * ncpus);
 174
 175         /*
 176          * cpu 1-(n-1)
 177          */
 178         start_all_aps(boot_address);
 179
 180 }
 181
 182 void
 183 mp_announce(void)
 184 {
 185         int x;
 186
 187         kprintf("DragonFly/MP: Multiprocessor\n");
 188         kprintf(" cpu0 (BSP)\n");
 189
 190         for (x = 1; x <= mp_naps; ++x)
 191                 kprintf(" cpu%d (AP)\n", x);
 192 }
 193
 194 void
 195 forward_fastint_remote(void *arg)
 196 {
 197         panic("XXX forward_fastint_remote()");
 198 }
 199
 200 void
 201 cpu_send_ipiq(int dcpu)
 202 {
 203         if ((1 << dcpu) & smp_active_mask)
 204                 if (pthread_kill(ap_tids[dcpu], SIGUSR1) != 0)
 205                         panic("pthread_kill failed in cpu_send_ipiq");
 206 #if 0
 207         panic("XXX cpu_send_ipiq()");
 208 #endif
 209 }
 210
 211 void
 212 smp_invltlb(void)
 213 {
 214 #ifdef SMP
 215 #endif
 216 }
 217
 218 void
 219 single_cpu_ipi(int cpu, int vector, int delivery_mode)
 220 {
 221         kprintf("XXX single_cpu_ipi\n");
 222 }
 223
 224 void
 225 selected_cpu_ipi(u_int target, int vector, int delivery_mode)
 226 {
 227         crit_enter();
 228         while (target) {
 229                 int n = bsfl(target);
 230                 target &= ~(1 << n);
 231                 single_cpu_ipi(n, vector, delivery_mode);
 232         }
 233         crit_exit();
 234 }
 235
 236 int
 237 stop_cpus(u_int map)
 238 {
 239         map &= smp_active_mask;
 240
 241         crit_enter();
 242         while (map) {
 243                 int n = bsfl(map);
 244                 map &= ~(1 << n);
 245                 stopped_cpus |= 1 << n;
 246                 if (pthread_kill(ap_tids[n], SIGXCPU) != 0)
 247                         panic("stop_cpus: pthread_kill failed");
 248         }
 249         crit_exit();
 250 #if 0
 251         panic("XXX stop_cpus()");
 252 #endif
 253
 254         return(1);
 255 }
 256
 257 int
 258 restart_cpus(u_int map)
 259 {
 260         map &= smp_active_mask;
 261
 262         crit_enter();
 263         while (map) {
 264                 int n = bsfl(map);
 265                 map &= ~(1 << n);
 266                 stopped_cpus &= ~(1 << n);
 267                 if (pthread_kill(ap_tids[n], SIGXCPU) != 0)
 268                         panic("restart_cpus: pthread_kill failed");
 269         }
 270         crit_exit();
 271 #if 0
 272         panic("XXX restart_cpus()");
 273 #endif
 274
 275         return(1);
 276 }
 277
 278 void
 279 ap_init(void)
 280 {
 281         /*
 282          * Adjust smp_startup_mask to signal the BSP that we have started
 283          * up successfully.  Note that we do not yet hold the BGL.  The BSP
 284          * is waiting for our signal.
 285          *
 286          * We can't set our bit in smp_active_mask yet because we are holding
 287          * interrupts physically disabled and remote cpus could deadlock
 288          * trying to send us an IPI.
 289          */
 290         smp_startup_mask |= 1 << mycpu->gd_cpuid;
 291         cpu_mfence();
 292
 293         /*
 294          * Interlock for finalization.  Wait until mp_finish is non-zero,
 295          * then get the MP lock.
 296          *
 297          * Note: We are in a critical section.
 298          *
 299          * Note: We have to synchronize td_mpcount to our desired MP state
 300          * before calling cpu_try_mplock().
 301          *
 302          * Note: we are the idle thread, we can only spin.
 303          *
 304          * Note: The load fence is memory volatile and prevents the compiler
 305          * from improperly caching mp_finish, and the cpu from improperly
 306          * caching it.
 307          */
 308
 309         while (mp_finish == 0) {
 310                 cpu_lfence();
 311                 DELAY(500000);
 312         }
 313         ++curthread->td_mpcount;
 314         while (cpu_try_mplock() == 0)
 315                 DELAY(100000);
 316
 317         /* BSP may have changed PTD while we're waiting for the lock */
 318         cpu_invltlb();
 319
 320         /* Build our map of 'other' CPUs. */
 321         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask & ~(1 << mycpu->gd_cpuid);
 322
 323         kprintf("SMP: AP CPU #%d Launched!\n", mycpu->gd_cpuid);
 324
 325
 326         /* Set memory range attributes for this CPU to match the BSP */
 327         mem_range_AP_init();
 328         /*
 329          * Once we go active we must process any IPIQ messages that may
 330          * have been queued, because no actual IPI will occur until we
 331          * set our bit in the smp_active_mask.  If we don't the IPI
 332          * message interlock could be left set which would also prevent
 333          * further IPIs.
 334          *
 335          * The idle loop doesn't expect the BGL to be held and while
 336          * lwkt_switch() normally cleans things up this is a special case
 337          * because we returning almost directly into the idle loop.
 338          *
 339          * The idle thread is never placed on the runq, make sure
 340          * nothing we've done put it there.
 341          */
 342         KKASSERT(curthread->td_mpcount == 1);
 343         smp_active_mask |= 1 << mycpu->gd_cpuid;
 344
 345         mdcpu->gd_fpending = 0;
 346         mdcpu->gd_ipending = 0;
 347         initclocks_pcpu();      /* clock interrupts (via IPIs) */
 348         lwkt_process_ipiq();
 349
 350         /*
 351          * Releasing the mp lock lets the BSP finish up the SMP init
 352          */
 353         rel_mplock();
 354         KKASSERT((curthread->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
 355 }
 356
 357 void
 358 init_secondary(void)
 359 {
 360         int     myid = bootAP;
 361         struct mdglobaldata *md;
 362         struct privatespace *ps;
 363
 364         ps = &CPU_prvspace[myid];
 365
 366         KKASSERT(ps->mdglobaldata.mi.gd_prvspace == ps);
 367
 368         /*
 369          * Setup the %gs for cpu #n.  The mycpu macro works after this
 370          * point.  Note that %fs is used by pthreads.
 371          */
 372         tls_set_gs(&CPU_prvspace[myid], sizeof(struct privatespace));
 373
 374         md = mdcpu;     /* loaded through %gs:0 (mdglobaldata.mi.gd_prvspace)*/
 375
 376         /* JG */
 377         md->gd_common_tss.tss_rsp0 = 0; /* not used until after switch */
 378         //md->gd_common_tss.tss_ss0 = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 379         //md->gd_common_tss.tss_ioopt = (sizeof md->gd_common_tss) << 16;
 380
 381         /*
 382          * Set to a known state:
 383          * Set by mpboot.s: CR0_PG, CR0_PE
 384          * Set by cpu_setregs: CR0_NE, CR0_MP, CR0_TS, CR0_WP, CR0_AM
 385          */
 386 }
 387
 388 static int
 389 start_all_aps(u_int boot_addr)
 390 {
 391         int x, i;
 392         struct mdglobaldata *gd;
 393         struct privatespace *ps;
 394         vm_page_t m;
 395         vm_offset_t va;
 396 #if 0
 397         struct lwp_params params;
 398 #endif
 399
 400         /*
 401          * needed for ipis to initial thread
 402          * FIXME: rename ap_tids?
 403          */
 404         ap_tids[0] = pthread_self();
 405
 406         for (x = 1; x <= mp_naps; x++)
 407         {
 408                 /* Allocate space for the CPU's private space. */
 409                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[x];
 410                 for (i = 0; i < sizeof(struct mdglobaldata); i += PAGE_SIZE) {
 411                         va =(vm_offset_t)&CPU_prvspace[x].mdglobaldata + i;
 412                         m = vm_page_alloc(&kernel_object, va, VM_ALLOC_SYSTEM);
 413                         pmap_kenter_quick(va, m->phys_addr);
 414                 }
 415
 416                 for (i = 0; i < sizeof(CPU_prvspace[x].idlestack); i += PAGE_SIZE) {
 417                         va =(vm_offset_t)&CPU_prvspace[x].idlestack + i;
 418                         m = vm_page_alloc(&kernel_object, va, VM_ALLOC_SYSTEM);
 419                         pmap_kenter_quick(va, m->phys_addr);
 420                 }
 421
 422                 gd = &CPU_prvspace[x].mdglobaldata;     /* official location */
 423                 bzero(gd, sizeof(*gd));
 424                 gd->mi.gd_prvspace = ps = &CPU_prvspace[x];
 425
 426                 /* prime data page for it to use */
 427                 mi_gdinit(&gd->mi, x);
 428                 cpu_gdinit(gd, x);
 429
 430 #if 0
 431                 gd->gd_CMAP1 = pmap_kpte((vm_offset_t)CPU_prvspace[x].CPAGE1);
 432                 gd->gd_CMAP2 = pmap_kpte((vm_offset_t)CPU_prvspace[x].CPAGE2);
 433                 gd->gd_CMAP3 = pmap_kpte((vm_offset_t)CPU_prvspace[x].CPAGE3);
 434                 gd->gd_PMAP1 = pmap_kpte((vm_offset_t)CPU_prvspace[x].PPAGE1);
 435                 gd->gd_CADDR1 = ps->CPAGE1;
 436                 gd->gd_CADDR2 = ps->CPAGE2;
 437                 gd->gd_CADDR3 = ps->CPAGE3;
 438                 gd->gd_PADDR1 = (vpte_t *)ps->PPAGE1;
 439 #endif
 440
 441                 gd->mi.gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, sizeof(lwkt_ipiq) * (mp_naps + 1));
 442                 bzero(gd->mi.gd_ipiq, sizeof(lwkt_ipiq) * (mp_naps + 1));
 443
 444                 /*
 445                  * Setup the AP boot stack
 446                  */
 447                 bootSTK = &ps->idlestack[UPAGES*PAGE_SIZE/2];
 448                 bootAP = x;
 449
 450                 /*
 451                  * Setup the AP's lwp, this is the 'cpu'
 452                  *
 453                  * We have to make sure our signals are masked or the new LWP
 454                  * may pick up a signal that it isn't ready for yet.  SMP
 455                  * startup occurs after SI_BOOT2_LEAVE_CRIT so interrupts
 456                  * have already been enabled.
 457                  */
 458                 cpu_disable_intr();
 459                 pthread_create(&ap_tids[x], NULL, start_ap, NULL);
 460                 cpu_enable_intr();
 461
 462                 while((smp_startup_mask & (1 << x)) == 0) {
 463                         cpu_lfence(); /* XXX spin until the AP has started */
 464                         DELAY(1000);
 465                 }
 466         }
 467
 468         return(ncpus - 1);
 469 }