sys/platform/pc64/amd64/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/pc64/amd64/mp.c,v 1.1 2007/09/23 04:29:31 yanyh Exp $
  35  * $DragonFly: src/sys/platform/pc64/amd64/mp.c,v 1.1 2007/09/23 04:29:31 yanyh Exp $
  36  */
  37
  38
  39 #include <sys/interrupt.h>
  40 #include <sys/kernel.h>
  41 #include <sys/memrange.h>
  42 #include <sys/tls.h>
  43 #include <sys/types.h>
  44
  45 #include <vm/vm_extern.h>
  46 #include <vm/vm_kern.h>
  47 #include <vm/vm_object.h>
  48 #include <vm/vm_page.h>
  49
  50 #include <machine/cpu.h>
  51 #include <machine/cpufunc.h>
  52 #include <machine/globaldata.h>
  53 #include <machine/md_var.h>
  54 #include <machine/pmap.h>
  55 #include <machine/smp.h>
  56 #include <machine/tls.h>
  57
  58 #include <unistd.h>
  59 #include <pthread.h>
  60 #include <signal.h>
  61 #include <stdio.h>
  62
  63 extern pt_entry_t *KPTphys;
  64
  65 volatile u_int  stopped_cpus;
  66 cpumask_t       smp_active_mask = 1;  /* which cpus are ready for IPIs etc? */
  67 static int      boot_address;
  68 static cpumask_t smp_startup_mask = 1;  /* which cpus have been started */
  69 int             mp_naps;                /* # of Applications processors */
  70 static int  mp_finish;
  71
  72 /* function prototypes XXX these should go elsewhere */
  73 void bootstrap_idle(void);
  74 void single_cpu_ipi(int, int, int);
  75 void selected_cpu_ipi(u_int, int, int);
  76 #if 0
  77 void ipi_handler(int);
  78 #endif
  79
  80 pt_entry_t *SMPpt;
  81
  82 /* AP uses this during bootstrap.  Do not staticize.  */
  83 char *bootSTK;
  84 static int bootAP;
  85
  86
  87 /* XXX these need to go into the appropriate header file */
  88 static int start_all_aps(u_int);
  89 void init_secondary(void);
  90 void *start_ap(void *);
  91
  92 /*
  93  * Get SMP fully working before we start initializing devices.
  94  */
  95 static
  96 void
  97 ap_finish(void)
  98 {
  99         int i;
 100         cpumask_t ncpus_mask = 0;
 101
 102         for (i = 1; i <= ncpus; i++)
 103                 ncpus_mask |= (1 << i);
 104
 105         mp_finish = 1;
 106         if (bootverbose)
 107                 kprintf("Finish MP startup\n");
 108
 109         /* build our map of 'other' CPUs */
 110         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask & ~(1 << mycpu->gd_cpuid);
 111
 112         /*
 113          * Let the other cpu's finish initializing and build their map
 114          * of 'other' CPUs.
 115          */
 116         rel_mplock();
 117         while (smp_active_mask != smp_startup_mask) {
 118                 DELAY(100000);
 119                 cpu_lfence();
 120         }
 121
 122         while (try_mplock() == 0)
 123                 DELAY(100000);
 124         if (bootverbose)
 125                 kprintf("Active CPU Mask: %08x\n", smp_active_mask);
 126 }
 127
 128 SYSINIT(finishsmp, SI_BOOT2_FINISH_SMP, SI_ORDER_FIRST, ap_finish, NULL)
 129
 130
 131 void *
 132 start_ap(void *arg __unused)
 133 {
 134         init_secondary();
 135         setrealcpu();
 136         bootstrap_idle();
 137
 138         return(NULL); /* NOTREACHED */
 139 }
 140
 141 /* storage for AP thread IDs */
 142 pthread_t ap_tids[MAXCPU];
 143
 144 void
 145 mp_start(void)
 146 {
 147         int shift;
 148
 149         ncpus = optcpus;
 150
 151         mp_naps = ncpus - 1;
 152
 153         /* ncpus2 -- ncpus rounded down to the nearest power of 2 */
 154         for (shift = 0; (1 << shift) <= ncpus; ++shift)
 155                 ;
 156         --shift;
 157         ncpus2_shift = shift;
 158         ncpus2 = 1 << shift;
 159         ncpus2_mask = ncpus2 - 1;
 160
 161         /* ncpus_fit -- ncpus rounded up to the nearest power of 2 */
 162         if ((1 << shift) < ncpus)
 163                 ++shift;
 164         ncpus_fit = 1 << shift;
 165         ncpus_fit_mask = ncpus_fit - 1;
 166
 167         /*
 168          * cpu0 initialization
 169          */
 170         mycpu->gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map,
 171                                             sizeof(lwkt_ipiq) * ncpus);
 172         bzero(mycpu->gd_ipiq, sizeof(lwkt_ipiq) * ncpus);
 173
 174         /*
 175          * cpu 1-(n-1)
 176          */
 177         start_all_aps(boot_address);
 178
 179 }
 180
 181 void
 182 mp_announce(void)
 183 {
 184         int x;
 185
 186         kprintf("DragonFly/MP: Multiprocessor\n");
 187         kprintf(" cpu0 (BSP)\n");
 188
 189         for (x = 1; x <= mp_naps; ++x)
 190                 kprintf(" cpu%d (AP)\n", x);
 191 }
 192
 193 void
 194 forward_fastint_remote(void *arg)
 195 {
 196         panic("XXX forward_fastint_remote()");
 197 }
 198
 199 void
 200 cpu_send_ipiq(int dcpu)
 201 {
 202         if ((1 << dcpu) & smp_active_mask)
 203                 if (pthread_kill(ap_tids[dcpu], SIGUSR1) != 0)
 204                         panic("pthread_kill failed in cpu_send_ipiq");
 205 #if 0
 206         panic("XXX cpu_send_ipiq()");
 207 #endif
 208 }
 209
 210 void
 211 smp_invltlb(void)
 212 {
 213 #ifdef SMP
 214 #endif
 215 }
 216
 217 void
 218 single_cpu_ipi(int cpu, int vector, int delivery_mode)
 219 {
 220         kprintf("XXX single_cpu_ipi\n");
 221 }
 222
 223 void
 224 selected_cpu_ipi(u_int target, int vector, int delivery_mode)
 225 {
 226         crit_enter();
 227         while (target) {
 228                 int n = bsfl(target);
 229                 target &= ~(1 << n);
 230                 single_cpu_ipi(n, vector, delivery_mode);
 231         }
 232         crit_exit();
 233 }
 234
 235 int
 236 stop_cpus(u_int map)
 237 {
 238         map &= smp_active_mask;
 239
 240         crit_enter();
 241         while (map) {
 242                 int n = bsfl(map);
 243                 map &= ~(1 << n);
 244                 if (pthread_kill(ap_tids[n], SIGSTOP) != 0)
 245                         panic("stop_cpus: pthread_kill failed");
 246         }
 247         crit_exit();
 248 #if 0
 249         panic("XXX stop_cpus()");
 250 #endif
 251
 252         return(1);
 253 }
 254
 255 int
 256 restart_cpus(u_int map)
 257 {
 258         map &= smp_active_mask;
 259
 260         crit_enter();
 261         while (map) {
 262                 int n = bsfl(map);
 263                 map &= ~(1 << n);
 264                 if (pthread_kill(ap_tids[n], SIGCONT) != 0)
 265                         panic("restart_cpus: pthread_kill failed");
 266         }
 267         crit_exit();
 268 #if 0
 269         panic("XXX restart_cpus()");
 270 #endif
 271
 272         return(1);
 273 }
 274
 275 void
 276 ap_init(void)
 277 {
 278         /*
 279          * Adjust smp_startup_mask to signal the BSP that we have started
 280          * up successfully.  Note that we do not yet hold the BGL.  The BSP
 281          * is waiting for our signal.
 282          *
 283          * We can't set our bit in smp_active_mask yet because we are holding
 284          * interrupts physically disabled and remote cpus could deadlock
 285          * trying to send us an IPI.
 286          */
 287         smp_startup_mask |= 1 << mycpu->gd_cpuid;
 288         cpu_mfence();
 289
 290         /*
 291          * Interlock for finalization.  Wait until mp_finish is non-zero,
 292          * then get the MP lock.
 293          *
 294          * Note: We are in a critical section.
 295          *
 296          * Note: We have to synchronize td_mpcount to our desired MP state
 297          * before calling cpu_try_mplock().
 298          *
 299          * Note: we are the idle thread, we can only spin.
 300          *
 301          * Note: The load fence is memory volatile and prevents the compiler
 302          * from improperly caching mp_finish, and the cpu from improperly
 303          * caching it.
 304          */
 305
 306         while (mp_finish == 0) {
 307                 cpu_lfence();
 308                 DELAY(500000);
 309         }
 310         ++curthread->td_mpcount;
 311         while (cpu_try_mplock() == 0)
 312                 DELAY(100000);
 313
 314         /* BSP may have changed PTD while we're waiting for the lock */
 315         cpu_invltlb();
 316
 317         /* Build our map of 'other' CPUs. */
 318         mycpu->gd_other_cpus = smp_startup_mask & ~(1 << mycpu->gd_cpuid);
 319
 320         kprintf("SMP: AP CPU #%d Launched!\n", mycpu->gd_cpuid);
 321
 322
 323         /* Set memory range attributes for this CPU to match the BSP */
 324         mem_range_AP_init();
 325         /*
 326          * Once we go active we must process any IPIQ messages that may
 327          * have been queued, because no actual IPI will occur until we
 328          * set our bit in the smp_active_mask.  If we don't the IPI
 329          * message interlock could be left set which would also prevent
 330          * further IPIs.
 331          *
 332          * The idle loop doesn't expect the BGL to be held and while
 333          * lwkt_switch() normally cleans things up this is a special case
 334          * because we returning almost directly into the idle loop.
 335          *
 336          * The idle thread is never placed on the runq, make sure
 337          * nothing we've done put it there.
 338          */
 339         KKASSERT(curthread->td_mpcount == 1);
 340         smp_active_mask |= 1 << mycpu->gd_cpuid;
 341
 342         mdcpu->gd_fpending = 0;
 343         mdcpu->gd_ipending = 0;
 344         initclocks_pcpu();      /* clock interrupts (via IPIs) */
 345         lwkt_process_ipiq();
 346
 347         /*
 348          * Releasing the mp lock lets the BSP finish up the SMP init
 349          */
 350         rel_mplock();
 351         KKASSERT((curthread->td_flags & TDF_RUNQ) == 0);
 352 }
 353
 354 void
 355 init_secondary(void)
 356 {
 357         int     myid = bootAP;
 358         struct mdglobaldata *md;
 359         struct privatespace *ps;
 360
 361         ps = &CPU_prvspace[myid];
 362
 363         KKASSERT(ps->mdglobaldata.mi.gd_prvspace == ps);
 364
 365         /*
 366          * Setup the %gs for cpu #n.  The mycpu macro works after this
 367          * point.
 368          */
 369         tls_set_fs(&CPU_prvspace[myid], sizeof(struct privatespace));
 370
 371         md = mdcpu;     /* loaded through %fs:0 (mdglobaldata.mi.gd_prvspace)*/
 372
 373         md->gd_common_tss.tss_esp0 = 0; /* not used until after switch */
 374         md->gd_common_tss.tss_ss0 = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 375         md->gd_common_tss.tss_ioopt = (sizeof md->gd_common_tss) << 16;
 376
 377         /*
 378          * Set to a known state:
 379          * Set by mpboot.s: CR0_PG, CR0_PE
 380          * Set by cpu_setregs: CR0_NE, CR0_MP, CR0_TS, CR0_WP, CR0_AM
 381          */
 382 }
 383
 384 static int
 385 start_all_aps(u_int boot_addr)
 386 {
 387         int x, i;
 388         struct mdglobaldata *gd;
 389         struct privatespace *ps;
 390         vm_page_t m;
 391         vm_offset_t va;
 392 #if 0
 393         struct lwp_params params;
 394 #endif
 395
 396         /*
 397          * needed for ipis to initial thread
 398          * FIXME: rename ap_tids?
 399          */
 400         ap_tids[0] = pthread_self();
 401
 402         for (x = 1; x <= mp_naps; x++)
 403         {
 404                 /* Allocate space for the CPU's private space. */
 405                 va = (vm_offset_t)&CPU_prvspace[x];
 406                 for (i = 0; i < sizeof(struct mdglobaldata); i += PAGE_SIZE) {
 407                         va =(vm_offset_t)&CPU_prvspace[x].mdglobaldata + i;
 408                         m = vm_page_alloc(&kernel_object, va, VM_ALLOC_SYSTEM);
 409                         pmap_kenter_quick(va, m->phys_addr);
 410                 }
 411
 412                 for (i = 0; i < sizeof(CPU_prvspace[x].idlestack); i += PAGE_SIZE) {
 413                         va =(vm_offset_t)&CPU_prvspace[x].idlestack + i;
 414                         m = vm_page_alloc(&kernel_object, va, VM_ALLOC_SYSTEM);
 415                         pmap_kenter_quick(va, m->phys_addr);
 416                 }
 417
 418                 gd = &CPU_prvspace[x].mdglobaldata;     /* official location */
 419                 bzero(gd, sizeof(*gd));
 420                 gd->mi.gd_prvspace = ps = &CPU_prvspace[x];
 421
 422                 /* prime data page for it to use */
 423                 mi_gdinit(&gd->mi, x);
 424                 cpu_gdinit(gd, x);
 425
 426 #if 0
 427                 gd->gd_CMAP1 = pmap_kpte((vm_offset_t)CPU_prvspace[x].CPAGE1);
 428                 gd->gd_CMAP2 = pmap_kpte((vm_offset_t)CPU_prvspace[x].CPAGE2);
 429                 gd->gd_CMAP3 = pmap_kpte((vm_offset_t)CPU_prvspace[x].CPAGE3);
 430                 gd->gd_PMAP1 = pmap_kpte((vm_offset_t)CPU_prvspace[x].PPAGE1);
 431                 gd->gd_CADDR1 = ps->CPAGE1;
 432                 gd->gd_CADDR2 = ps->CPAGE2;
 433                 gd->gd_CADDR3 = ps->CPAGE3;
 434                 gd->gd_PADDR1 = (vpte_t *)ps->PPAGE1;
 435 #endif
 436
 437                 gd->mi.gd_ipiq = (void *)kmem_alloc(&kernel_map, sizeof(lwkt_ipiq) * (mp_naps + 1));
 438                 bzero(gd->mi.gd_ipiq, sizeof(lwkt_ipiq) * (mp_naps + 1));
 439
 440                 /*
 441                  * Setup the AP boot stack
 442                  */
 443                 bootSTK = &ps->idlestack[UPAGES*PAGE_SIZE/2];
 444                 bootAP = x;
 445
 446                 /*
 447                  * Setup the AP's lwp, this is the 'cpu'
 448                  */
 449                 pthread_create(&ap_tids[x], NULL, start_ap, NULL);
 450
 451                 while((smp_startup_mask & (1 << x)) == 0) {
 452                         cpu_lfence(); /* XXX spin until the AP has started */
 453                         DELAY(1000);
 454                 }
 455         }
 456
 457         return(ncpus - 1);
 458 }