]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/amd64/amd64/mp_machdep.c
This commit was generated by cvs2svn to compensate for changes in r153872,
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / amd64 / amd64 / mp_machdep.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 1996, by Steve Passe
3  * Copyright (c) 2003, by Peter Wemm
4  * All rights reserved.
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. The name of the developer may NOT be used to endorse or promote products
12  *    derived from this software without specific prior written permission.
13  *
14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
24  * SUCH DAMAGE.
25  */
26
27 #include <sys/cdefs.h>
28 __FBSDID("$FreeBSD$");
29
30 #include "opt_cpu.h"
31 #include "opt_kstack_pages.h"
32 #include "opt_mp_watchdog.h"
33 #include "opt_sched.h"
34
35 #include <sys/param.h>
36 #include <sys/systm.h>
37 #include <sys/bus.h>
38 #ifdef GPROF 
39 #include <sys/gmon.h>
40 #endif
41 #include <sys/kernel.h>
42 #include <sys/ktr.h>
43 #include <sys/lock.h>
44 #include <sys/malloc.h>
45 #include <sys/memrange.h>
46 #include <sys/mutex.h>
47 #include <sys/pcpu.h>
48 #include <sys/proc.h>
49 #include <sys/smp.h>
50 #include <sys/sysctl.h>
51
52 #include <vm/vm.h>
53 #include <vm/vm_param.h>
54 #include <vm/pmap.h>
55 #include <vm/vm_kern.h>
56 #include <vm/vm_extern.h>
57
58 #include <machine/apicreg.h>
59 #include <machine/clock.h>
60 #include <machine/md_var.h>
61 #include <machine/mp_watchdog.h>
62 #include <machine/pcb.h>
63 #include <machine/psl.h>
64 #include <machine/smp.h>
65 #include <machine/specialreg.h>
66 #include <machine/tss.h>
67
68 #define WARMBOOT_TARGET         0
69 #define WARMBOOT_OFF            (KERNBASE + 0x0467)
70 #define WARMBOOT_SEG            (KERNBASE + 0x0469)
71
72 #define CMOS_REG                (0x70)
73 #define CMOS_DATA               (0x71)
74 #define BIOS_RESET              (0x0f)
75 #define BIOS_WARM               (0x0a)
76
77 /* lock region used by kernel profiling */
78 int     mcount_lock;
79
80 int     mp_naps;                /* # of Applications processors */
81 int     boot_cpu_id = -1;       /* designated BSP */
82 extern  int nkpt;
83
84 /*
85  * CPU topology map datastructures for HTT.
86  */
87 static struct cpu_group mp_groups[MAXCPU];
88 static struct cpu_top mp_top;
89
90 /* AP uses this during bootstrap.  Do not staticize.  */
91 char *bootSTK;
92 static int bootAP;
93
94 /* Free these after use */
95 void *bootstacks[MAXCPU];
96
97 /* Temporary holder for double fault stack */
98 char *doublefault_stack;
99
100 /* Hotwire a 0->4MB V==P mapping */
101 extern pt_entry_t *KPTphys;
102
103 /* SMP page table page */
104 extern pt_entry_t *SMPpt;
105
106 struct pcb stoppcbs[MAXCPU];
107
108 /* Variables needed for SMP tlb shootdown. */
109 vm_offset_t smp_tlb_addr1;
110 vm_offset_t smp_tlb_addr2;
111 volatile int smp_tlb_wait;
112
113 extern inthand_t IDTVEC(fast_syscall), IDTVEC(fast_syscall32);
114
115 #ifdef STOP_NMI
116 volatile cpumask_t ipi_nmi_pending;
117
118 static void     ipi_nmi_selected(u_int32_t cpus);
119 #endif 
120
121 /*
122  * Local data and functions.
123  */
124
125 #ifdef STOP_NMI
126 /* 
127  * Provide an alternate method of stopping other CPUs. If another CPU has
128  * disabled interrupts the conventional STOP IPI will be blocked. This 
129  * NMI-based stop should get through in that case.
130  */
131 static int stop_cpus_with_nmi = 1;
132 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, stop_cpus_with_nmi, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RW,
133     &stop_cpus_with_nmi, 0, "");
134 TUNABLE_INT("debug.stop_cpus_with_nmi", &stop_cpus_with_nmi);
135 #else
136 #define stop_cpus_with_nmi      0
137 #endif
138
139 static u_int logical_cpus;
140
141 /* used to hold the AP's until we are ready to release them */
142 static struct mtx ap_boot_mtx;
143
144 /* Set to 1 once we're ready to let the APs out of the pen. */
145 static volatile int aps_ready = 0;
146
147 /*
148  * Store data from cpu_add() until later in the boot when we actually setup
149  * the APs.
150  */
151 struct cpu_info {
152         int     cpu_present:1;
153         int     cpu_bsp:1;
154         int     cpu_disabled:1;
155 } static cpu_info[MAXCPU];
156 static int cpu_apic_ids[MAXCPU];
157
158 /* Holds pending bitmap based IPIs per CPU */
159 static volatile u_int cpu_ipi_pending[MAXCPU];
160
161 static u_int boot_address;
162
163 static void     set_logical_apic_ids(void);
164 static int      start_all_aps(void);
165 static int      start_ap(int apic_id);
166 static void     release_aps(void *dummy);
167
168 static int      hlt_logical_cpus;
169 static u_int    hyperthreading_cpus;
170 static cpumask_t        hyperthreading_cpus_mask;
171 static int      hyperthreading_allowed = 1;
172 static struct   sysctl_ctx_list logical_cpu_clist;
173 static u_int    bootMP_size;
174
175 static void
176 mem_range_AP_init(void)
177 {
178         if (mem_range_softc.mr_op && mem_range_softc.mr_op->initAP)
179                 mem_range_softc.mr_op->initAP(&mem_range_softc);
180 }
181
182 void
183 mp_topology(void)
184 {
185         struct cpu_group *group;
186         int logical_cpus;
187         int apic_id;
188         int groups;
189         int cpu;
190
191         /* Build the smp_topology map. */
192         /* Nothing to do if there is no HTT support. */
193         if ((cpu_feature & CPUID_HTT) == 0)
194                 return;
195         logical_cpus = (cpu_procinfo & CPUID_HTT_CORES) >> 16;
196         if (logical_cpus <= 1)
197                 return;
198         group = &mp_groups[0];
199         groups = 1;
200         for (cpu = 0, apic_id = 0; apic_id < MAXCPU; apic_id++) {
201                 if (!cpu_info[apic_id].cpu_present)
202                         continue;
203                 /*
204                  * If the current group has members and we're not a logical
205                  * cpu, create a new group.
206                  */
207                 if (group->cg_count != 0 && (apic_id % logical_cpus) == 0) {
208                         group++;
209                         groups++;
210                 }
211                 group->cg_count++;
212                 group->cg_mask |= 1 << cpu;
213                 cpu++;
214         }
215
216         mp_top.ct_count = groups;
217         mp_top.ct_group = mp_groups;
218         smp_topology = &mp_top;
219 }
220
221 /*
222  * Calculate usable address in base memory for AP trampoline code.
223  */
224 u_int
225 mp_bootaddress(u_int basemem)
226 {
227
228         bootMP_size = mptramp_end - mptramp_start;
229         boot_address = trunc_page(basemem * 1024); /* round down to 4k boundary */
230         if (((basemem * 1024) - boot_address) < bootMP_size)
231                 boot_address -= PAGE_SIZE;      /* not enough, lower by 4k */
232         /* 3 levels of page table pages */
233         mptramp_pagetables = boot_address - (PAGE_SIZE * 3);
234
235         return mptramp_pagetables;
236 }
237
238 void
239 cpu_add(u_int apic_id, char boot_cpu)
240 {
241
242         if (apic_id >= MAXCPU) {
243                 printf("SMP: CPU %d exceeds maximum CPU %d, ignoring\n",
244                     apic_id, MAXCPU - 1);
245                 return;
246         }
247         KASSERT(cpu_info[apic_id].cpu_present == 0, ("CPU %d added twice",
248             apic_id));
249         cpu_info[apic_id].cpu_present = 1;
250         if (boot_cpu) {
251                 KASSERT(boot_cpu_id == -1,
252                     ("CPU %d claims to be BSP, but CPU %d already is", apic_id,
253                     boot_cpu_id));
254                 boot_cpu_id = apic_id;
255                 cpu_info[apic_id].cpu_bsp = 1;
256         }
257         mp_ncpus++;
258         if (apic_id > mp_maxid)
259                 mp_maxid = apic_id;
260         if (bootverbose)
261                 printf("SMP: Added CPU %d (%s)\n", apic_id, boot_cpu ? "BSP" :
262                     "AP");
263         
264 }
265
266 void
267 cpu_mp_setmaxid(void)
268 {
269
270         /*
271          * mp_maxid should be already set by calls to cpu_add().
272          * Just sanity check its value here.
273          */
274         if (mp_ncpus == 0)
275                 KASSERT(mp_maxid == 0,
276                     ("%s: mp_ncpus is zero, but mp_maxid is not", __func__));
277         else if (mp_ncpus == 1)
278                 mp_maxid = 0;
279         else
280                 KASSERT(mp_maxid >= mp_ncpus - 1,
281                     ("%s: counters out of sync: max %d, count %d", __func__,
282                         mp_maxid, mp_ncpus));
283                 
284 }
285
286 int
287 cpu_mp_probe(void)
288 {
289
290         /*
291          * Always record BSP in CPU map so that the mbuf init code works
292          * correctly.
293          */
294         all_cpus = 1;
295         if (mp_ncpus == 0) {
296                 /*
297                  * No CPUs were found, so this must be a UP system.  Setup
298                  * the variables to represent a system with a single CPU
299                  * with an id of 0.
300                  */
301                 mp_ncpus = 1;
302                 return (0);
303         }
304
305         /* At least one CPU was found. */
306         if (mp_ncpus == 1) {
307                 /*
308                  * One CPU was found, so this must be a UP system with
309                  * an I/O APIC.
310                  */
311                 mp_maxid = 0;
312                 return (0);
313         }
314
315         /* At least two CPUs were found. */
316         return (1);
317 }
318
319 /*
320  * Initialize the IPI handlers and start up the AP's.
321  */
322 void
323 cpu_mp_start(void)
324 {
325         int i;
326         u_int threads_per_cache, p[4];
327
328         /* Initialize the logical ID to APIC ID table. */
329         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
330                 cpu_apic_ids[i] = -1;
331                 cpu_ipi_pending[i] = 0;
332         }
333
334         /* Install an inter-CPU IPI for TLB invalidation */
335         setidt(IPI_INVLTLB, IDTVEC(invltlb), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
336         setidt(IPI_INVLPG, IDTVEC(invlpg), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
337         setidt(IPI_INVLRNG, IDTVEC(invlrng), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
338         
339         /* Install an inter-CPU IPI for all-CPU rendezvous */
340         setidt(IPI_RENDEZVOUS, IDTVEC(rendezvous), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
341
342         /* Install generic inter-CPU IPI handler */
343         setidt(IPI_BITMAP_VECTOR, IDTVEC(ipi_intr_bitmap_handler),
344                SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
345
346         /* Install an inter-CPU IPI for CPU stop/restart */
347         setidt(IPI_STOP, IDTVEC(cpustop), SDT_SYSIGT, SEL_KPL, 0);
348
349         /* Set boot_cpu_id if needed. */
350         if (boot_cpu_id == -1) {
351                 boot_cpu_id = PCPU_GET(apic_id);
352                 cpu_info[boot_cpu_id].cpu_bsp = 1;
353         } else
354                 KASSERT(boot_cpu_id == PCPU_GET(apic_id),
355                     ("BSP's APIC ID doesn't match boot_cpu_id"));
356         cpu_apic_ids[0] = boot_cpu_id;
357
358         /* Start each Application Processor */
359         start_all_aps();
360
361         /* Setup the initial logical CPUs info. */
362         logical_cpus = logical_cpus_mask = 0;
363         if (cpu_feature & CPUID_HTT)
364                 logical_cpus = (cpu_procinfo & CPUID_HTT_CORES) >> 16;
365
366         /*
367          * Work out if hyperthreading is *really* enabled.  This
368          * is made really ugly by the fact that processors lie: Dual
369          * core processors claim to be hyperthreaded even when they're
370          * not, presumably because they want to be treated the same
371          * way as HTT with respect to per-cpu software licensing.
372          * At the time of writing (May 12, 2005) the only hyperthreaded
373          * cpus are from Intel, and Intel's dual-core processors can be
374          * identified via the "deterministic cache parameters" cpuid
375          * calls.
376          */
377         /*
378          * First determine if this is an Intel processor which claims
379          * to have hyperthreading support.
380          */
381         if ((cpu_feature & CPUID_HTT) &&
382             (strcmp(cpu_vendor, "GenuineIntel") == 0)) {
383                 /*
384                  * If the "deterministic cache parameters" cpuid calls
385                  * are available, use them.
386                  */
387                 if (cpu_high >= 4) {
388                         /* Ask the processor about up to 32 caches. */
389                         for (i = 0; i < 32; i++) {
390                                 cpuid_count(4, i, p);
391                                 threads_per_cache = ((p[0] & 0x3ffc000) >> 14) + 1;
392                                 if (hyperthreading_cpus < threads_per_cache)
393                                         hyperthreading_cpus = threads_per_cache;
394                                 if ((p[0] & 0x1f) == 0)
395                                         break;
396                         }
397                 }
398
399                 /*
400                  * If the deterministic cache parameters are not
401                  * available, or if no caches were reported to exist,
402                  * just accept what the HTT flag indicated.
403                  */
404                 if (hyperthreading_cpus == 0)
405                         hyperthreading_cpus = logical_cpus;
406         }
407
408         set_logical_apic_ids();
409 }
410
411
412 /*
413  * Print various information about the SMP system hardware and setup.
414  */
415 void
416 cpu_mp_announce(void)
417 {
418         int i, x;
419
420         /* List CPUs */
421         printf(" cpu0 (BSP): APIC ID: %2d\n", boot_cpu_id);
422         for (i = 1, x = 0; x < MAXCPU; x++) {
423                 if (!cpu_info[x].cpu_present || cpu_info[x].cpu_bsp)
424                         continue;
425                 if (cpu_info[x].cpu_disabled)
426                         printf("  cpu (AP): APIC ID: %2d (disabled)\n", x);
427                 else {
428                         KASSERT(i < mp_ncpus,
429                             ("mp_ncpus and actual cpus are out of whack"));
430                         printf(" cpu%d (AP): APIC ID: %2d\n", i++, x);
431                 }
432         }
433 }
434
435 /*
436  * AP CPU's call this to initialize themselves.
437  */
438 void
439 init_secondary(void)
440 {
441         struct pcpu *pc;
442         u_int64_t msr, cr0;
443         int cpu, gsel_tss;
444
445         /* Set by the startup code for us to use */
446         cpu = bootAP;
447
448         /* Init tss */
449         common_tss[cpu] = common_tss[0];
450         common_tss[cpu].tss_rsp0 = 0;   /* not used until after switch */
451         common_tss[cpu].tss_iobase = sizeof(struct amd64tss);
452         common_tss[cpu].tss_ist1 = (long)&doublefault_stack[PAGE_SIZE];
453
454         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base = (long) &common_tss[cpu];
455         ssdtosyssd(&gdt_segs[GPROC0_SEL],
456            (struct system_segment_descriptor *)&gdt[GPROC0_SEL]);
457
458         lgdt(&r_gdt);                   /* does magic intra-segment return */
459
460         /* Get per-cpu data */
461         pc = &__pcpu[cpu];
462
463         /* prime data page for it to use */
464         pcpu_init(pc, cpu, sizeof(struct pcpu));
465         pc->pc_apic_id = cpu_apic_ids[cpu];
466         pc->pc_prvspace = pc;
467         pc->pc_curthread = 0;
468         pc->pc_tssp = &common_tss[cpu];
469         pc->pc_rsp0 = 0;
470
471         wrmsr(MSR_FSBASE, 0);           /* User value */
472         wrmsr(MSR_GSBASE, (u_int64_t)pc);
473         wrmsr(MSR_KGSBASE, (u_int64_t)pc);      /* XXX User value while we're in the kernel */
474
475         lidt(&r_idt);
476
477         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
478         ltr(gsel_tss);
479
480         /*
481          * Set to a known state:
482          * Set by mpboot.s: CR0_PG, CR0_PE
483          * Set by cpu_setregs: CR0_NE, CR0_MP, CR0_TS, CR0_WP, CR0_AM
484          */
485         cr0 = rcr0();
486         cr0 &= ~(CR0_CD | CR0_NW | CR0_EM);
487         load_cr0(cr0);
488
489         /* Set up the fast syscall stuff */
490         msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_SCE;
491         wrmsr(MSR_EFER, msr);
492         wrmsr(MSR_LSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall));
493         wrmsr(MSR_CSTAR, (u_int64_t)IDTVEC(fast_syscall32));
494         msr = ((u_int64_t)GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL) << 32) |
495               ((u_int64_t)GSEL(GUCODE32_SEL, SEL_UPL) << 48);
496         wrmsr(MSR_STAR, msr);
497         wrmsr(MSR_SF_MASK, PSL_NT|PSL_T|PSL_I|PSL_C|PSL_D);
498
499         /* Disable local APIC just to be sure. */
500         lapic_disable();
501
502         /* signal our startup to the BSP. */
503         mp_naps++;
504
505         /* Spin until the BSP releases the AP's. */
506         while (!aps_ready)
507                 ia32_pause();
508
509         /* set up CPU registers and state */
510         cpu_setregs();
511
512         /* set up SSE/NX registers */
513         initializecpu();
514
515         /* set up FPU state on the AP */
516         fpuinit();
517
518         /* A quick check from sanity claus */
519         if (PCPU_GET(apic_id) != lapic_id()) {
520                 printf("SMP: cpuid = %d\n", PCPU_GET(cpuid));
521                 printf("SMP: actual apic_id = %d\n", lapic_id());
522                 printf("SMP: correct apic_id = %d\n", PCPU_GET(apic_id));
523                 panic("cpuid mismatch! boom!!");
524         }
525
526         /* Initialize curthread. */
527         KASSERT(PCPU_GET(idlethread) != NULL, ("no idle thread"));
528         PCPU_SET(curthread, PCPU_GET(idlethread));
529
530         mtx_lock_spin(&ap_boot_mtx);
531
532         /* Init local apic for irq's */
533         lapic_setup();
534
535         /* Set memory range attributes for this CPU to match the BSP */
536         mem_range_AP_init();
537
538         smp_cpus++;
539
540         CTR1(KTR_SMP, "SMP: AP CPU #%d Launched", PCPU_GET(cpuid));
541         printf("SMP: AP CPU #%d Launched!\n", PCPU_GET(cpuid));
542
543         /* Determine if we are a logical CPU. */
544         if (logical_cpus > 1 && PCPU_GET(apic_id) % logical_cpus != 0)
545                 logical_cpus_mask |= PCPU_GET(cpumask);
546         
547         /* Determine if we are a hyperthread. */
548         if (hyperthreading_cpus > 1 &&
549             PCPU_GET(apic_id) % hyperthreading_cpus != 0)
550                 hyperthreading_cpus_mask |= PCPU_GET(cpumask);
551
552         /* Build our map of 'other' CPUs. */
553         PCPU_SET(other_cpus, all_cpus & ~PCPU_GET(cpumask));
554
555         if (bootverbose)
556                 lapic_dump("AP");
557
558         if (smp_cpus == mp_ncpus) {
559                 /* enable IPI's, tlb shootdown, freezes etc */
560                 atomic_store_rel_int(&smp_started, 1);
561                 smp_active = 1;  /* historic */
562         }
563
564         mtx_unlock_spin(&ap_boot_mtx);
565
566         /* wait until all the AP's are up */
567         while (smp_started == 0)
568                 ia32_pause();
569
570         /* ok, now grab sched_lock and enter the scheduler */
571         mtx_lock_spin(&sched_lock);
572
573         /*
574          * Correct spinlock nesting.  The idle thread context that we are
575          * borrowing was created so that it would start out with a single
576          * spin lock (sched_lock) held in fork_trampoline().  Since we've
577          * explicitly acquired locks in this function, the nesting count
578          * is now 2 rather than 1.  Since we are nested, calling
579          * spinlock_exit() will simply adjust the counts without allowing
580          * spin lock using code to interrupt us.
581          */
582         spinlock_exit();
583         KASSERT(curthread->td_md.md_spinlock_count == 1, ("invalid count"));
584
585         binuptime(PCPU_PTR(switchtime));
586         PCPU_SET(switchticks, ticks);
587
588         cpu_throw(NULL, choosethread());        /* doesn't return */
589
590         panic("scheduler returned us to %s", __func__);
591         /* NOTREACHED */
592 }
593
594 /*******************************************************************
595  * local functions and data
596  */
597
598 /*
599  * Set the APIC logical IDs.
600  *
601  * We want to cluster logical CPU's within the same APIC ID cluster.
602  * Since logical CPU's are aligned simply filling in the clusters in
603  * APIC ID order works fine.  Note that this does not try to balance
604  * the number of CPU's in each cluster. (XXX?)
605  */
606 static void
607 set_logical_apic_ids(void)
608 {
609         u_int apic_id, cluster, cluster_id;
610
611         /* Force us to allocate cluster 0 at the start. */
612         cluster = -1;
613         cluster_id = APIC_MAX_INTRACLUSTER_ID;
614         for (apic_id = 0; apic_id < MAXCPU; apic_id++) {
615                 if (!cpu_info[apic_id].cpu_present)
616                         continue;
617                 if (cluster_id == APIC_MAX_INTRACLUSTER_ID) {
618                         cluster = ioapic_next_logical_cluster();
619                         cluster_id = 0;
620                 } else
621                         cluster_id++;
622                 if (bootverbose)
623                         printf("APIC ID: physical %u, logical %u:%u\n",
624                             apic_id, cluster, cluster_id);
625                 lapic_set_logical_id(apic_id, cluster, cluster_id);
626         }
627 }
628
629 /*
630  * start each AP in our list
631  */
632 static int
633 start_all_aps(void)
634 {
635         vm_offset_t va = boot_address + KERNBASE;
636         u_int64_t *pt4, *pt3, *pt2;
637         u_int32_t mpbioswarmvec;
638         int apic_id, cpu, i;
639         u_char mpbiosreason;
640
641         mtx_init(&ap_boot_mtx, "ap boot", NULL, MTX_SPIN);
642
643         /* install the AP 1st level boot code */
644         pmap_kenter(va, boot_address);
645         pmap_invalidate_page(kernel_pmap, va);
646         bcopy(mptramp_start, (void *)va, bootMP_size);
647
648         /* Locate the page tables, they'll be below the trampoline */
649         pt4 = (u_int64_t *)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + KERNBASE);
650         pt3 = pt4 + (PAGE_SIZE) / sizeof(u_int64_t);
651         pt2 = pt3 + (PAGE_SIZE) / sizeof(u_int64_t);
652
653         /* Create the initial 1GB replicated page tables */
654         for (i = 0; i < 512; i++) {
655                 /* Each slot of the level 4 pages points to the same level 3 page */
656                 pt4[i] = (u_int64_t)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + PAGE_SIZE);
657                 pt4[i] |= PG_V | PG_RW | PG_U;
658
659                 /* Each slot of the level 3 pages points to the same level 2 page */
660                 pt3[i] = (u_int64_t)(uintptr_t)(mptramp_pagetables + (2 * PAGE_SIZE));
661                 pt3[i] |= PG_V | PG_RW | PG_U;
662
663                 /* The level 2 page slots are mapped with 2MB pages for 1GB. */
664                 pt2[i] = i * (2 * 1024 * 1024);
665                 pt2[i] |= PG_V | PG_RW | PG_PS | PG_U;
666         }
667
668         /* save the current value of the warm-start vector */
669         mpbioswarmvec = *((u_int32_t *) WARMBOOT_OFF);
670         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
671         mpbiosreason = inb(CMOS_DATA);
672
673         /* setup a vector to our boot code */
674         *((volatile u_short *) WARMBOOT_OFF) = WARMBOOT_TARGET;
675         *((volatile u_short *) WARMBOOT_SEG) = (boot_address >> 4);
676         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
677         outb(CMOS_DATA, BIOS_WARM);     /* 'warm-start' */
678
679         /* start each AP */
680         for (cpu = 0, apic_id = 0; apic_id < MAXCPU; apic_id++) {
681
682                 /* Ignore non-existent CPUs and the BSP. */
683                 if (!cpu_info[apic_id].cpu_present ||
684                     cpu_info[apic_id].cpu_bsp)
685                         continue;
686
687                 /* Don't use this CPU if it has been disabled by a tunable. */
688                 if (resource_disabled("lapic", apic_id)) {
689                         cpu_info[apic_id].cpu_disabled = 1;
690                         mp_ncpus--;
691                         continue;
692                 }
693
694                 cpu++;
695
696                 /* save APIC ID for this logical ID */
697                 cpu_apic_ids[cpu] = apic_id;
698
699                 /* allocate and set up an idle stack data page */
700                 bootstacks[cpu] = (void *)kmem_alloc(kernel_map, KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE);
701                 doublefault_stack = (char *)kmem_alloc(kernel_map, PAGE_SIZE);
702
703                 bootSTK = (char *)bootstacks[cpu] + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - 8;
704                 bootAP = cpu;
705
706                 /* attempt to start the Application Processor */
707                 if (!start_ap(apic_id)) {
708                         /* restore the warmstart vector */
709                         *(u_int32_t *) WARMBOOT_OFF = mpbioswarmvec;
710                         panic("AP #%d (PHY# %d) failed!", cpu, apic_id);
711                 }
712
713                 all_cpus |= (1 << cpu);         /* record AP in CPU map */
714         }
715
716         /* build our map of 'other' CPUs */
717         PCPU_SET(other_cpus, all_cpus & ~PCPU_GET(cpumask));
718
719         /* restore the warmstart vector */
720         *(u_int32_t *) WARMBOOT_OFF = mpbioswarmvec;
721
722         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
723         outb(CMOS_DATA, mpbiosreason);
724
725         /* number of APs actually started */
726         return mp_naps;
727 }
728
729
730 /*
731  * This function starts the AP (application processor) identified
732  * by the APIC ID 'physicalCpu'.  It does quite a "song and dance"
733  * to accomplish this.  This is necessary because of the nuances
734  * of the different hardware we might encounter.  It isn't pretty,
735  * but it seems to work.
736  */
737 static int
738 start_ap(int apic_id)
739 {
740         int vector, ms;
741         int cpus;
742
743         /* calculate the vector */
744         vector = (boot_address >> 12) & 0xff;
745
746         /* used as a watchpoint to signal AP startup */
747         cpus = mp_naps;
748
749         /*
750          * first we do an INIT/RESET IPI this INIT IPI might be run, reseting
751          * and running the target CPU. OR this INIT IPI might be latched (P5
752          * bug), CPU waiting for STARTUP IPI. OR this INIT IPI might be
753          * ignored.
754          */
755
756         /* do an INIT IPI: assert RESET */
757         lapic_ipi_raw(APIC_DEST_DESTFLD | APIC_TRIGMOD_EDGE |
758             APIC_LEVEL_ASSERT | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_DELMODE_INIT, apic_id);
759
760         /* wait for pending status end */
761         lapic_ipi_wait(-1);
762
763         /* do an INIT IPI: deassert RESET */
764         lapic_ipi_raw(APIC_DEST_ALLESELF | APIC_TRIGMOD_LEVEL |
765             APIC_LEVEL_DEASSERT | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_DELMODE_INIT, 0);
766
767         /* wait for pending status end */
768         DELAY(10000);           /* wait ~10mS */
769         lapic_ipi_wait(-1);
770
771         /*
772          * next we do a STARTUP IPI: the previous INIT IPI might still be
773          * latched, (P5 bug) this 1st STARTUP would then terminate
774          * immediately, and the previously started INIT IPI would continue. OR
775          * the previous INIT IPI has already run. and this STARTUP IPI will
776          * run. OR the previous INIT IPI was ignored. and this STARTUP IPI
777          * will run.
778          */
779
780         /* do a STARTUP IPI */
781         lapic_ipi_raw(APIC_DEST_DESTFLD | APIC_TRIGMOD_EDGE |
782             APIC_LEVEL_DEASSERT | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_DELMODE_STARTUP |
783             vector, apic_id);
784         lapic_ipi_wait(-1);
785         DELAY(200);             /* wait ~200uS */
786
787         /*
788          * finally we do a 2nd STARTUP IPI: this 2nd STARTUP IPI should run IF
789          * the previous STARTUP IPI was cancelled by a latched INIT IPI. OR
790          * this STARTUP IPI will be ignored, as only ONE STARTUP IPI is
791          * recognized after hardware RESET or INIT IPI.
792          */
793
794         lapic_ipi_raw(APIC_DEST_DESTFLD | APIC_TRIGMOD_EDGE |
795             APIC_LEVEL_DEASSERT | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_DELMODE_STARTUP |
796             vector, apic_id);
797         lapic_ipi_wait(-1);
798         DELAY(200);             /* wait ~200uS */
799
800         /* Wait up to 5 seconds for it to start. */
801         for (ms = 0; ms < 5000; ms++) {
802                 if (mp_naps > cpus)
803                         return 1;       /* return SUCCESS */
804                 DELAY(1000);
805         }
806         return 0;               /* return FAILURE */
807 }
808
809 /*
810  * Flush the TLB on all other CPU's
811  */
812 static void
813 smp_tlb_shootdown(u_int vector, vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
814 {
815         u_int ncpu;
816
817         ncpu = mp_ncpus - 1;    /* does not shootdown self */
818         if (ncpu < 1)
819                 return;         /* no other cpus */
820         mtx_assert(&smp_ipi_mtx, MA_OWNED);
821         smp_tlb_addr1 = addr1;
822         smp_tlb_addr2 = addr2;
823         atomic_store_rel_int(&smp_tlb_wait, 0);
824         ipi_all_but_self(vector);
825         while (smp_tlb_wait < ncpu)
826                 ia32_pause();
827 }
828
829 static void
830 smp_targeted_tlb_shootdown(u_int mask, u_int vector, vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
831 {
832         int ncpu, othercpus;
833
834         othercpus = mp_ncpus - 1;
835         if (mask == (u_int)-1) {
836                 ncpu = othercpus;
837                 if (ncpu < 1)
838                         return;
839         } else {
840                 mask &= ~PCPU_GET(cpumask);
841                 if (mask == 0)
842                         return;
843                 ncpu = bitcount32(mask);
844                 if (ncpu > othercpus) {
845                         /* XXX this should be a panic offence */
846                         printf("SMP: tlb shootdown to %d other cpus (only have %d)\n",
847                             ncpu, othercpus);
848                         ncpu = othercpus;
849                 }
850                 /* XXX should be a panic, implied by mask == 0 above */
851                 if (ncpu < 1)
852                         return;
853         }
854         mtx_assert(&smp_ipi_mtx, MA_OWNED);
855         smp_tlb_addr1 = addr1;
856         smp_tlb_addr2 = addr2;
857         atomic_store_rel_int(&smp_tlb_wait, 0);
858         if (mask == (u_int)-1)
859                 ipi_all_but_self(vector);
860         else
861                 ipi_selected(mask, vector);
862         while (smp_tlb_wait < ncpu)
863                 ia32_pause();
864 }
865
866 void
867 smp_invltlb(void)
868 {
869
870         if (smp_started) {
871                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLTLB, 0, 0);
872         }
873 }
874
875 void
876 smp_invlpg(vm_offset_t addr)
877 {
878
879         if (smp_started)
880                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLPG, addr, 0);
881 }
882
883 void
884 smp_invlpg_range(vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
885 {
886
887         if (smp_started) {
888                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLRNG, addr1, addr2);
889         }
890 }
891
892 void
893 smp_masked_invltlb(u_int mask)
894 {
895
896         if (smp_started) {
897                 smp_targeted_tlb_shootdown(mask, IPI_INVLTLB, 0, 0);
898         }
899 }
900
901 void
902 smp_masked_invlpg(u_int mask, vm_offset_t addr)
903 {
904
905         if (smp_started) {
906                 smp_targeted_tlb_shootdown(mask, IPI_INVLPG, addr, 0);
907         }
908 }
909
910 void
911 smp_masked_invlpg_range(u_int mask, vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
912 {
913
914         if (smp_started) {
915                 smp_targeted_tlb_shootdown(mask, IPI_INVLRNG, addr1, addr2);
916         }
917 }
918
919 void
920 ipi_bitmap_handler(struct trapframe frame)
921 {
922         int cpu = PCPU_GET(cpuid);
923         u_int ipi_bitmap;
924
925         ipi_bitmap = atomic_readandclear_int(&cpu_ipi_pending[cpu]);
926
927 #ifdef IPI_PREEMPTION
928         if (ipi_bitmap & IPI_PREEMPT) {
929                 mtx_lock_spin(&sched_lock);
930                 /* Don't preempt the idle thread */
931                 if (curthread->td_priority <  PRI_MIN_IDLE) {
932                         struct thread *running_thread = curthread;
933                         if (running_thread->td_critnest > 1) 
934                                 running_thread->td_owepreempt = 1;
935                         else            
936                                 mi_switch(SW_INVOL | SW_PREEMPT, NULL);
937                 }
938                 mtx_unlock_spin(&sched_lock);
939         }
940 #endif
941
942         /* Nothing to do for AST */
943 }
944
945 /*
946  * send an IPI to a set of cpus.
947  */
948 void
949 ipi_selected(u_int32_t cpus, u_int ipi)
950 {
951         int cpu;
952         u_int bitmap = 0;
953         u_int old_pending;
954         u_int new_pending;
955
956         if (IPI_IS_BITMAPED(ipi)) { 
957                 bitmap = 1 << ipi;
958                 ipi = IPI_BITMAP_VECTOR;
959         }
960
961 #ifdef STOP_NMI
962         if (ipi == IPI_STOP && stop_cpus_with_nmi) {
963                 ipi_nmi_selected(cpus);
964                 return;
965         }
966 #endif
967         CTR3(KTR_SMP, "%s: cpus: %x ipi: %x", __func__, cpus, ipi);
968         while ((cpu = ffs(cpus)) != 0) {
969                 cpu--;
970                 cpus &= ~(1 << cpu);
971
972                 KASSERT(cpu_apic_ids[cpu] != -1,
973                     ("IPI to non-existent CPU %d", cpu));
974
975                 if (bitmap) {
976                         do {
977                                 old_pending = cpu_ipi_pending[cpu];
978                                 new_pending = old_pending | bitmap;
979                         } while  (!atomic_cmpset_int(&cpu_ipi_pending[cpu],old_pending, new_pending));  
980
981                         if (old_pending)
982                                 continue;
983                 }
984
985                 lapic_ipi_vectored(ipi, cpu_apic_ids[cpu]);
986         }
987
988 }
989
990 /*
991  * send an IPI INTerrupt containing 'vector' to all CPUs, including myself
992  */
993 void
994 ipi_all(u_int ipi)
995 {
996
997         if (IPI_IS_BITMAPED(ipi) || (ipi == IPI_STOP && stop_cpus_with_nmi)) {
998                 ipi_selected(all_cpus, ipi);
999                 return;
1000         }
1001         CTR2(KTR_SMP, "%s: ipi: %x", __func__, ipi);
1002         lapic_ipi_vectored(ipi, APIC_IPI_DEST_ALL);
1003 }
1004
1005 /*
1006  * send an IPI to all CPUs EXCEPT myself
1007  */
1008 void
1009 ipi_all_but_self(u_int ipi)
1010 {
1011
1012         if (IPI_IS_BITMAPED(ipi) || (ipi == IPI_STOP && stop_cpus_with_nmi)) {
1013                 ipi_selected(PCPU_GET(other_cpus), ipi);
1014                 return;
1015         }
1016         CTR2(KTR_SMP, "%s: ipi: %x", __func__, ipi);
1017         lapic_ipi_vectored(ipi, APIC_IPI_DEST_OTHERS);
1018 }
1019
1020 /*
1021  * send an IPI to myself
1022  */
1023 void
1024 ipi_self(u_int ipi)
1025 {
1026
1027         if (IPI_IS_BITMAPED(ipi) || (ipi == IPI_STOP && stop_cpus_with_nmi)) {
1028                 ipi_selected(PCPU_GET(cpumask), ipi);
1029                 return;
1030         }
1031         CTR2(KTR_SMP, "%s: ipi: %x", __func__, ipi);
1032         lapic_ipi_vectored(ipi, APIC_IPI_DEST_SELF);
1033 }
1034
1035 #ifdef STOP_NMI
1036 /*
1037  * send NMI IPI to selected CPUs
1038  */
1039
1040 #define BEFORE_SPIN     1000000
1041
1042 void
1043 ipi_nmi_selected(u_int32_t cpus)
1044 {
1045         int cpu;
1046         register_t icrlo;
1047
1048         icrlo = APIC_DELMODE_NMI | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_LEVEL_ASSERT 
1049                 | APIC_TRIGMOD_EDGE; 
1050         
1051         CTR2(KTR_SMP, "%s: cpus: %x nmi", __func__, cpus);
1052
1053         atomic_set_int(&ipi_nmi_pending, cpus);
1054
1055         while ((cpu = ffs(cpus)) != 0) {
1056                 cpu--;
1057                 cpus &= ~(1 << cpu);
1058
1059                 KASSERT(cpu_apic_ids[cpu] != -1,
1060                     ("IPI NMI to non-existent CPU %d", cpu));
1061                 
1062                 /* Wait for an earlier IPI to finish. */
1063                 if (!lapic_ipi_wait(BEFORE_SPIN))
1064                         panic("ipi_nmi_selected: previous IPI has not cleared");
1065
1066                 lapic_ipi_raw(icrlo, cpu_apic_ids[cpu]);
1067         }
1068 }
1069
1070 int
1071 ipi_nmi_handler(void)
1072 {
1073         int cpumask = PCPU_GET(cpumask);
1074
1075         if (!(ipi_nmi_pending & cpumask))
1076                 return 1;
1077
1078         atomic_clear_int(&ipi_nmi_pending, cpumask);
1079         cpustop_handler();
1080         return 0;
1081 }
1082      
1083 #endif /* STOP_NMI */
1084
1085 /*
1086  * Handle an IPI_STOP by saving our current context and spinning until we
1087  * are resumed.
1088  */
1089 void
1090 cpustop_handler(void)
1091 {
1092         int cpu = PCPU_GET(cpuid);
1093         int cpumask = PCPU_GET(cpumask);
1094
1095         savectx(&stoppcbs[cpu]);
1096
1097         /* Indicate that we are stopped */
1098         atomic_set_int(&stopped_cpus, cpumask);
1099
1100         /* Wait for restart */
1101         while (!(started_cpus & cpumask))
1102             ia32_pause();
1103
1104         atomic_clear_int(&started_cpus, cpumask);
1105         atomic_clear_int(&stopped_cpus, cpumask);
1106
1107         if (cpu == 0 && cpustop_restartfunc != NULL) {
1108                 cpustop_restartfunc();
1109                 cpustop_restartfunc = NULL;
1110         }
1111 }
1112
1113 /*
1114  * This is called once the rest of the system is up and running and we're
1115  * ready to let the AP's out of the pen.
1116  */
1117 static void
1118 release_aps(void *dummy __unused)
1119 {
1120
1121         if (mp_ncpus == 1) 
1122                 return;
1123         mtx_lock_spin(&sched_lock);
1124         atomic_store_rel_int(&aps_ready, 1);
1125         while (smp_started == 0)
1126                 ia32_pause();
1127         mtx_unlock_spin(&sched_lock);
1128 }
1129 SYSINIT(start_aps, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_FIRST, release_aps, NULL);
1130
1131 static int
1132 sysctl_hlt_cpus(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1133 {
1134         u_int mask;
1135         int error;
1136
1137         mask = hlt_cpus_mask;
1138         error = sysctl_handle_int(oidp, &mask, 0, req);
1139         if (error || !req->newptr)
1140                 return (error);
1141
1142         if (logical_cpus_mask != 0 &&
1143             (mask & logical_cpus_mask) == logical_cpus_mask)
1144                 hlt_logical_cpus = 1;
1145         else
1146                 hlt_logical_cpus = 0;
1147
1148         if (! hyperthreading_allowed)
1149                 mask |= hyperthreading_cpus_mask;
1150
1151         if ((mask & all_cpus) == all_cpus)
1152                 mask &= ~(1<<0);
1153         hlt_cpus_mask = mask;
1154         return (error);
1155 }
1156 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, hlt_cpus, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1157     0, 0, sysctl_hlt_cpus, "IU",
1158     "Bitmap of CPUs to halt.  101 (binary) will halt CPUs 0 and 2.");
1159
1160 static int
1161 sysctl_hlt_logical_cpus(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1162 {
1163         int disable, error;
1164
1165         disable = hlt_logical_cpus;
1166         error = sysctl_handle_int(oidp, &disable, 0, req);
1167         if (error || !req->newptr)
1168                 return (error);
1169
1170         if (disable)
1171                 hlt_cpus_mask |= logical_cpus_mask;
1172         else
1173                 hlt_cpus_mask &= ~logical_cpus_mask;
1174
1175         if (! hyperthreading_allowed)
1176                 hlt_cpus_mask |= hyperthreading_cpus_mask;
1177
1178         if ((hlt_cpus_mask & all_cpus) == all_cpus)
1179                 hlt_cpus_mask &= ~(1<<0);
1180
1181         hlt_logical_cpus = disable;
1182         return (error);
1183 }
1184
1185 static int
1186 sysctl_hyperthreading_allowed(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1187 {
1188         int allowed, error;
1189
1190         allowed = hyperthreading_allowed;
1191         error = sysctl_handle_int(oidp, &allowed, 0, req);
1192         if (error || !req->newptr)
1193                 return (error);
1194
1195         if (allowed)
1196                 hlt_cpus_mask &= ~hyperthreading_cpus_mask;
1197         else
1198                 hlt_cpus_mask |= hyperthreading_cpus_mask;
1199
1200         if (logical_cpus_mask != 0 &&
1201             (hlt_cpus_mask & logical_cpus_mask) == logical_cpus_mask)
1202                 hlt_logical_cpus = 1;
1203         else
1204                 hlt_logical_cpus = 0;
1205
1206         if ((hlt_cpus_mask & all_cpus) == all_cpus)
1207                 hlt_cpus_mask &= ~(1<<0);
1208
1209         hyperthreading_allowed = allowed;
1210         return (error);
1211 }
1212
1213 static void
1214 cpu_hlt_setup(void *dummy __unused)
1215 {
1216
1217         if (logical_cpus_mask != 0) {
1218                 TUNABLE_INT_FETCH("machdep.hlt_logical_cpus",
1219                     &hlt_logical_cpus);
1220                 sysctl_ctx_init(&logical_cpu_clist);
1221                 SYSCTL_ADD_PROC(&logical_cpu_clist,
1222                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_machdep), OID_AUTO,
1223                     "hlt_logical_cpus", CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW, 0, 0,
1224                     sysctl_hlt_logical_cpus, "IU", "");
1225                 SYSCTL_ADD_UINT(&logical_cpu_clist,
1226                     SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_machdep), OID_AUTO,
1227                     "logical_cpus_mask", CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD,
1228                     &logical_cpus_mask, 0, "");
1229
1230                 if (hlt_logical_cpus)
1231                         hlt_cpus_mask |= logical_cpus_mask;
1232
1233                 /*
1234                  * If necessary for security purposes, force
1235                  * hyperthreading off, regardless of the value
1236                  * of hlt_logical_cpus.
1237                  */
1238                 if (hyperthreading_cpus_mask) {
1239                         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.hyperthreading_allowed",
1240                             &hyperthreading_allowed);
1241                         SYSCTL_ADD_PROC(&logical_cpu_clist,
1242                             SYSCTL_STATIC_CHILDREN(_machdep), OID_AUTO,
1243                             "hyperthreading_allowed", CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW,
1244                             0, 0, sysctl_hyperthreading_allowed, "IU", "");
1245                         if (! hyperthreading_allowed)
1246                                 hlt_cpus_mask |= hyperthreading_cpus_mask;
1247                 }
1248         }
1249 }
1250 SYSINIT(cpu_hlt, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_ANY, cpu_hlt_setup, NULL);
1251
1252 int
1253 mp_grab_cpu_hlt(void)
1254 {
1255         u_int mask = PCPU_GET(cpumask);
1256 #ifdef MP_WATCHDOG
1257         u_int cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1258 #endif
1259         int retval;
1260
1261 #ifdef MP_WATCHDOG
1262         ap_watchdog(cpuid);
1263 #endif
1264
1265         retval = mask & hlt_cpus_mask;
1266         while (mask & hlt_cpus_mask)
1267                 __asm __volatile("sti; hlt" : : : "memory");
1268         return (retval);
1269 }