sys/arm64/arm64/mp_machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2015 The FreeBSD Foundation
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This software was developed by Andrew Turner under
   6  * sponsorship from the FreeBSD Foundation.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  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 the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  *
  17  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  18  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  19  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  20  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  21  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  22  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  23  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  24  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  25  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  26  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27  * SUCH DAMAGE.
  28  *
  29  */
  30
  31 #include "opt_kstack_pages.h"
  32 #include "opt_platform.h"
  33
  34 #include <sys/cdefs.h>
  35 __FBSDID("$FreeBSD$");
  36
  37 #include <sys/param.h>
  38 #include <sys/systm.h>
  39 #include <sys/bus.h>
  40 #include <sys/cpu.h>
  41 #include <sys/kernel.h>
  42 #include <sys/malloc.h>
  43 #include <sys/module.h>
  44 #include <sys/mutex.h>
  45 #include <sys/proc.h>
  46 #include <sys/sched.h>
  47 #include <sys/smp.h>
  48
  49 #include <vm/vm.h>
  50 #include <vm/pmap.h>
  51 #include <vm/vm_extern.h>
  52 #include <vm/vm_kern.h>
  53
  54 #include <machine/debug_monitor.h>
  55 #include <machine/intr.h>
  56 #include <machine/smp.h>
  57 #ifdef VFP
  58 #include <machine/vfp.h>
  59 #endif
  60
  61 #ifdef FDT
  62 #include <dev/ofw/openfirm.h>
  63 #include <dev/ofw/ofw_cpu.h>
  64 #endif
  65
  66 #include <dev/psci/psci.h>
  67
  68 boolean_t ofw_cpu_reg(phandle_t node, u_int, cell_t *);
  69
  70 extern struct pcpu __pcpu[];
  71
  72 static enum {
  73         CPUS_UNKNOWN,
  74 #ifdef FDT
  75         CPUS_FDT,
  76 #endif
  77 } cpu_enum_method;
  78
  79 static device_identify_t arm64_cpu_identify;
  80 static device_probe_t arm64_cpu_probe;
  81 static device_attach_t arm64_cpu_attach;
  82
  83 static int ipi_handler(void *arg);
  84
  85 struct mtx ap_boot_mtx;
  86 struct pcb stoppcbs[MAXCPU];
  87
  88 #ifdef INVARIANTS
  89 static uint32_t cpu_reg[MAXCPU][2];
  90 #endif
  91 static device_t cpu_list[MAXCPU];
  92
  93 void mpentry(unsigned long cpuid);
  94 void init_secondary(uint64_t);
  95
  96 uint8_t secondary_stacks[MAXCPU - 1][PAGE_SIZE * KSTACK_PAGES] __aligned(16);
  97
  98 /* Set to 1 once we're ready to let the APs out of the pen. */
  99 volatile int aps_ready = 0;
 100
 101 /* Temporary variables for init_secondary()  */
 102 void *dpcpu[MAXCPU - 1];
 103
 104 static device_method_t arm64_cpu_methods[] = {
 105         /* Device interface */
 106         DEVMETHOD(device_identify,      arm64_cpu_identify),
 107         DEVMETHOD(device_probe,         arm64_cpu_probe),
 108         DEVMETHOD(device_attach,        arm64_cpu_attach),
 109
 110         DEVMETHOD_END
 111 };
 112
 113 static devclass_t arm64_cpu_devclass;
 114 static driver_t arm64_cpu_driver = {
 115         "arm64_cpu",
 116         arm64_cpu_methods,
 117         0
 118 };
 119
 120 DRIVER_MODULE(arm64_cpu, cpu, arm64_cpu_driver, arm64_cpu_devclass, 0, 0);
 121
 122 static void
 123 arm64_cpu_identify(driver_t *driver, device_t parent)
 124 {
 125
 126         if (device_find_child(parent, "arm64_cpu", -1) != NULL)
 127                 return;
 128         if (BUS_ADD_CHILD(parent, 0, "arm64_cpu", -1) == NULL)
 129                 device_printf(parent, "add child failed\n");
 130 }
 131
 132 static int
 133 arm64_cpu_probe(device_t dev)
 134 {
 135         u_int cpuid;
 136
 137         cpuid = device_get_unit(dev);
 138         if (cpuid >= MAXCPU || cpuid > mp_maxid)
 139                 return (EINVAL);
 140
 141         device_quiet(dev);
 142         return (0);
 143 }
 144
 145 static int
 146 arm64_cpu_attach(device_t dev)
 147 {
 148         const uint32_t *reg;
 149         size_t reg_size;
 150         u_int cpuid;
 151         int i;
 152
 153         cpuid = device_get_unit(dev);
 154
 155         if (cpuid >= MAXCPU || cpuid > mp_maxid)
 156                 return (EINVAL);
 157         KASSERT(cpu_list[cpuid] == NULL, ("Already have cpu %u", cpuid));
 158
 159         reg = cpu_get_cpuid(dev, &reg_size);
 160         if (reg == NULL)
 161                 return (EINVAL);
 162
 163         if (bootverbose) {
 164                 device_printf(dev, "register <");
 165                 for (i = 0; i < reg_size; i++)
 166                         printf("%s%x", (i == 0) ? "" : " ", reg[i]);
 167                 printf(">\n");
 168         }
 169
 170         /* Set the device to start it later */
 171         cpu_list[cpuid] = dev;
 172
 173         return (0);
 174 }
 175
 176 static void
 177 release_aps(void *dummy __unused)
 178 {
 179         int cpu, i;
 180
 181         /* Setup the IPI handler */
 182         for (i = 0; i < COUNT_IPI; i++)
 183                 arm_setup_ipihandler(ipi_handler, i);
 184
 185         atomic_store_rel_int(&aps_ready, 1);
 186         /* Wake up the other CPUs */
 187         __asm __volatile("sev");
 188
 189         printf("Release APs\n");
 190
 191         for (i = 0; i < 2000; i++) {
 192                 if (smp_started) {
 193                         for (cpu = 0; cpu <= mp_maxid; cpu++) {
 194                                 if (CPU_ABSENT(cpu))
 195                                         continue;
 196                                 print_cpu_features(cpu);
 197                         }
 198                         return;
 199                 }
 200                 DELAY(1000);
 201         }
 202
 203         printf("APs not started\n");
 204 }
 205 SYSINIT(start_aps, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_FIRST, release_aps, NULL);
 206
 207 void
 208 init_secondary(uint64_t cpu)
 209 {
 210         struct pcpu *pcpup;
 211         int i;
 212
 213         pcpup = &__pcpu[cpu];
 214         /*
 215          * Set the pcpu pointer with a backup in tpidr_el1 to be
 216          * loaded when entering the kernel from userland.
 217          */
 218         __asm __volatile(
 219             "mov x18, %0 \n"
 220             "msr tpidr_el1, %0" :: "r"(pcpup));
 221
 222         /* Spin until the BSP releases the APs */
 223         while (!aps_ready)
 224                 __asm __volatile("wfe");
 225
 226         /* Initialize curthread */
 227         KASSERT(PCPU_GET(idlethread) != NULL, ("no idle thread"));
 228         pcpup->pc_curthread = pcpup->pc_idlethread;
 229         pcpup->pc_curpcb = pcpup->pc_idlethread->td_pcb;
 230
 231         /*
 232          * Identify current CPU. This is necessary to setup
 233          * affinity registers and to provide support for
 234          * runtime chip identification.
 235          */
 236         identify_cpu();
 237
 238         /* Configure the interrupt controller */
 239         arm_init_secondary();
 240
 241         for (i = 0; i < COUNT_IPI; i++)
 242                 arm_unmask_ipi(i);
 243
 244         /* Start per-CPU event timers. */
 245         cpu_initclocks_ap();
 246
 247 #ifdef VFP
 248         vfp_init();
 249 #endif
 250
 251         dbg_monitor_init();
 252
 253         /* Enable interrupts */
 254         intr_enable();
 255
 256         mtx_lock_spin(&ap_boot_mtx);
 257
 258         atomic_add_rel_32(&smp_cpus, 1);
 259
 260         if (smp_cpus == mp_ncpus) {
 261                 /* enable IPI's, tlb shootdown, freezes etc */
 262                 atomic_store_rel_int(&smp_started, 1);
 263         }
 264
 265         mtx_unlock_spin(&ap_boot_mtx);
 266
 267         /* Enter the scheduler */
 268         sched_throw(NULL);
 269
 270         panic("scheduler returned us to init_secondary");
 271         /* NOTREACHED */
 272 }
 273
 274 static int
 275 ipi_handler(void *arg)
 276 {
 277         u_int cpu, ipi;
 278
 279         arg = (void *)((uintptr_t)arg & ~(1 << 16));
 280         KASSERT((uintptr_t)arg < COUNT_IPI,
 281             ("Invalid IPI %ju", (uintptr_t)arg));
 282
 283         cpu = PCPU_GET(cpuid);
 284         ipi = (uintptr_t)arg;
 285
 286         switch(ipi) {
 287         case IPI_AST:
 288                 CTR0(KTR_SMP, "IPI_AST");
 289                 break;
 290         case IPI_PREEMPT:
 291                 CTR1(KTR_SMP, "%s: IPI_PREEMPT", __func__);
 292                 sched_preempt(curthread);
 293                 break;
 294         case IPI_RENDEZVOUS:
 295                 CTR0(KTR_SMP, "IPI_RENDEZVOUS");
 296                 smp_rendezvous_action();
 297                 break;
 298         case IPI_STOP:
 299         case IPI_STOP_HARD:
 300                 CTR0(KTR_SMP, (ipi == IPI_STOP) ? "IPI_STOP" : "IPI_STOP_HARD");
 301                 savectx(&stoppcbs[cpu]);
 302
 303                 /* Indicate we are stopped */
 304                 CPU_SET_ATOMIC(cpu, &stopped_cpus);
 305
 306                 /* Wait for restart */
 307                 while (!CPU_ISSET(cpu, &started_cpus))
 308                         cpu_spinwait();
 309
 310                 CPU_CLR_ATOMIC(cpu, &started_cpus);
 311                 CPU_CLR_ATOMIC(cpu, &stopped_cpus);
 312                 CTR0(KTR_SMP, "IPI_STOP (restart)");
 313                 break;
 314         case IPI_HARDCLOCK:
 315                 CTR1(KTR_SMP, "%s: IPI_HARDCLOCK", __func__);
 316                 hardclockintr();
 317                 break;
 318         default:
 319                 panic("Unknown IPI %#0x on cpu %d", ipi, curcpu);
 320         }
 321
 322         return (FILTER_HANDLED);
 323 }
 324
 325 struct cpu_group *
 326 cpu_topo(void)
 327 {
 328
 329         return (smp_topo_none());
 330 }
 331
 332 /* Determine if we running MP machine */
 333 int
 334 cpu_mp_probe(void)
 335 {
 336
 337         /* ARM64TODO: Read the u bit of mpidr_el1 to determine this */
 338         return (1);
 339 }
 340
 341 #ifdef FDT
 342 static boolean_t
 343 cpu_init_fdt(u_int id, phandle_t node, u_int addr_size, pcell_t *reg)
 344 {
 345         uint64_t target_cpu;
 346         struct pcpu *pcpup;
 347         vm_paddr_t pa;
 348         int err;
 349
 350         /* Check we are able to start this cpu */
 351         if (id > mp_maxid)
 352                 return (0);
 353
 354         KASSERT(id < MAXCPU, ("Too mant CPUs"));
 355
 356         KASSERT(addr_size == 1 || addr_size == 2, ("Invalid register size"));
 357 #ifdef INVARIANTS
 358         cpu_reg[id][0] = reg[0];
 359         if (addr_size == 2)
 360                 cpu_reg[id][1] = reg[1];
 361 #endif
 362
 363         /* We are already running on cpu 0 */
 364         if (id == 0)
 365                 return (1);
 366
 367
 368         pcpup = &__pcpu[id];
 369         pcpu_init(pcpup, id, sizeof(struct pcpu));
 370
 371         dpcpu[id - 1] = (void *)kmem_malloc(kernel_arena, DPCPU_SIZE,
 372             M_WAITOK | M_ZERO);
 373         dpcpu_init(dpcpu[id - 1], id);
 374
 375         target_cpu = reg[0];
 376         if (addr_size == 2) {
 377                 target_cpu <<= 32;
 378                 target_cpu |= reg[1];
 379         }
 380
 381         printf("Starting CPU %u (%lx)\n", id, target_cpu);
 382         pa = pmap_extract(kernel_pmap, (vm_offset_t)mpentry);
 383
 384         err = psci_cpu_on(target_cpu, pa, id);
 385         if (err != PSCI_RETVAL_SUCCESS) {
 386                 /* Panic here if INVARIANTS are enabled */
 387                 KASSERT(0, ("Failed to start CPU %u (%lx)\n", id, target_cpu));
 388
 389                 pcpu_destroy(pcpup);
 390                 kmem_free(kernel_arena, (vm_offset_t)dpcpu[id - 1], DPCPU_SIZE);
 391                 dpcpu[id - 1] = NULL;
 392                 /* Notify the user that the CPU failed to start */
 393                 printf("Failed to start CPU %u (%lx)\n", id, target_cpu);
 394         } else
 395                 CPU_SET(id, &all_cpus);
 396
 397         return (1);
 398 }
 399 #endif
 400
 401 /* Initialize and fire up non-boot processors */
 402 void
 403 cpu_mp_start(void)
 404 {
 405
 406         mtx_init(&ap_boot_mtx, "ap boot", NULL, MTX_SPIN);
 407
 408         CPU_SET(0, &all_cpus);
 409
 410         switch(cpu_enum_method) {
 411 #ifdef FDT
 412         case CPUS_FDT:
 413                 ofw_cpu_early_foreach(cpu_init_fdt, true);
 414                 break;
 415 #endif
 416         case CPUS_UNKNOWN:
 417                 break;
 418         }
 419 }
 420
 421 /* Introduce rest of cores to the world */
 422 void
 423 cpu_mp_announce(void)
 424 {
 425 }
 426
 427 void
 428 cpu_mp_setmaxid(void)
 429 {
 430 #ifdef FDT
 431         int cores;
 432
 433         cores = ofw_cpu_early_foreach(NULL, false);
 434         if (cores > 0) {
 435                 cores = MIN(cores, MAXCPU);
 436                 if (bootverbose)
 437                         printf("Found %d CPUs in the device tree\n", cores);
 438                 mp_ncpus = cores;
 439                 mp_maxid = cores - 1;
 440                 cpu_enum_method = CPUS_FDT;
 441                 return;
 442         }
 443 #endif
 444
 445         if (bootverbose)
 446                 printf("No CPU data, limiting to 1 core\n");
 447         mp_ncpus = 1;
 448         mp_maxid = 0;
 449 }