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