]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/arm64/arm64/mp_machdep.c
Only release CPUs when they exist.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / arm64 / arm64 / mp_machdep.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2015-2016 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/machdep.h>
56 #include <machine/intr.h>
57 #include <machine/smp.h>
58 #ifdef VFP
59 #include <machine/vfp.h>
60 #endif
61
62 #ifdef FDT
63 #include <dev/ofw/openfirm.h>
64 #include <dev/ofw/ofw_cpu.h>
65 #endif
66
67 #include <dev/psci/psci.h>
68
69 #include "pic_if.h"
70
71 typedef void intr_ipi_send_t(void *, cpuset_t, u_int);
72 typedef void intr_ipi_handler_t(void *);
73
74 #define INTR_IPI_NAMELEN        (MAXCOMLEN + 1)
75 struct intr_ipi {
76         intr_ipi_handler_t *    ii_handler;
77         void *                  ii_handler_arg;
78         intr_ipi_send_t *       ii_send;
79         void *                  ii_send_arg;
80         char                    ii_name[INTR_IPI_NAMELEN];
81         u_long *                ii_count;
82 };
83
84 static struct intr_ipi ipi_sources[INTR_IPI_COUNT];
85
86 static struct intr_ipi *intr_ipi_lookup(u_int);
87 static void intr_pic_ipi_setup(u_int, const char *, intr_ipi_handler_t *,
88     void *);
89
90 boolean_t ofw_cpu_reg(phandle_t node, u_int, cell_t *);
91
92 extern struct pcpu __pcpu[];
93
94 static device_identify_t arm64_cpu_identify;
95 static device_probe_t arm64_cpu_probe;
96 static device_attach_t arm64_cpu_attach;
97
98 static void ipi_ast(void *);
99 static void ipi_hardclock(void *);
100 static void ipi_preempt(void *);
101 static void ipi_rendezvous(void *);
102 static void ipi_stop(void *);
103
104 static int ipi_handler(void *arg);
105
106 struct mtx ap_boot_mtx;
107 struct pcb stoppcbs[MAXCPU];
108
109 static device_t cpu_list[MAXCPU];
110
111 /*
112  * Not all systems boot from the first CPU in the device tree. To work around
113  * this we need to find which CPU we have booted from so when we later
114  * enable the secondary CPUs we skip this one.
115  */
116 static int cpu0 = -1;
117
118 void mpentry(unsigned long cpuid);
119 void init_secondary(uint64_t);
120
121 uint8_t secondary_stacks[MAXCPU - 1][PAGE_SIZE * KSTACK_PAGES] __aligned(16);
122
123 /* Set to 1 once we're ready to let the APs out of the pen. */
124 volatile int aps_ready = 0;
125
126 /* Temporary variables for init_secondary()  */
127 void *dpcpu[MAXCPU - 1];
128
129 static device_method_t arm64_cpu_methods[] = {
130         /* Device interface */
131         DEVMETHOD(device_identify,      arm64_cpu_identify),
132         DEVMETHOD(device_probe,         arm64_cpu_probe),
133         DEVMETHOD(device_attach,        arm64_cpu_attach),
134
135         DEVMETHOD_END
136 };
137
138 static devclass_t arm64_cpu_devclass;
139 static driver_t arm64_cpu_driver = {
140         "arm64_cpu",
141         arm64_cpu_methods,
142         0
143 };
144
145 DRIVER_MODULE(arm64_cpu, cpu, arm64_cpu_driver, arm64_cpu_devclass, 0, 0);
146
147 static void
148 arm64_cpu_identify(driver_t *driver, device_t parent)
149 {
150
151         if (device_find_child(parent, "arm64_cpu", -1) != NULL)
152                 return;
153         if (BUS_ADD_CHILD(parent, 0, "arm64_cpu", -1) == NULL)
154                 device_printf(parent, "add child failed\n");
155 }
156
157 static int
158 arm64_cpu_probe(device_t dev)
159 {
160         u_int cpuid;
161
162         cpuid = device_get_unit(dev);
163         if (cpuid >= MAXCPU || cpuid > mp_maxid)
164                 return (EINVAL);
165
166         device_quiet(dev);
167         return (0);
168 }
169
170 static int
171 arm64_cpu_attach(device_t dev)
172 {
173         const uint32_t *reg;
174         size_t reg_size;
175         u_int cpuid;
176         int i;
177
178         cpuid = device_get_unit(dev);
179
180         if (cpuid >= MAXCPU || cpuid > mp_maxid)
181                 return (EINVAL);
182         KASSERT(cpu_list[cpuid] == NULL, ("Already have cpu %u", cpuid));
183
184         reg = cpu_get_cpuid(dev, &reg_size);
185         if (reg == NULL)
186                 return (EINVAL);
187
188         if (bootverbose) {
189                 device_printf(dev, "register <");
190                 for (i = 0; i < reg_size; i++)
191                         printf("%s%x", (i == 0) ? "" : " ", reg[i]);
192                 printf(">\n");
193         }
194
195         /* Set the device to start it later */
196         cpu_list[cpuid] = dev;
197
198         return (0);
199 }
200
201 static void
202 release_aps(void *dummy __unused)
203 {
204         int i;
205
206         /* Only release CPUs if they exist */
207         if (mp_ncpus == 1)
208                 return;
209
210         intr_pic_ipi_setup(IPI_AST, "ast", ipi_ast, NULL);
211         intr_pic_ipi_setup(IPI_PREEMPT, "preempt", ipi_preempt, NULL);
212         intr_pic_ipi_setup(IPI_RENDEZVOUS, "rendezvous", ipi_rendezvous, NULL);
213         intr_pic_ipi_setup(IPI_STOP, "stop", ipi_stop, NULL);
214         intr_pic_ipi_setup(IPI_STOP_HARD, "stop hard", ipi_stop, NULL);
215         intr_pic_ipi_setup(IPI_HARDCLOCK, "hardclock", ipi_hardclock, NULL);
216
217         atomic_store_rel_int(&aps_ready, 1);
218         /* Wake up the other CPUs */
219         __asm __volatile("sev");
220
221         printf("Release APs\n");
222
223         for (i = 0; i < 2000; i++) {
224                 if (smp_started)
225                         return;
226                 DELAY(1000);
227         }
228
229         printf("APs not started\n");
230 }
231 SYSINIT(start_aps, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_FIRST, release_aps, NULL);
232
233 void
234 init_secondary(uint64_t cpu)
235 {
236         struct pcpu *pcpup;
237
238         pcpup = &__pcpu[cpu];
239         /*
240          * Set the pcpu pointer with a backup in tpidr_el1 to be
241          * loaded when entering the kernel from userland.
242          */
243         __asm __volatile(
244             "mov x18, %0 \n"
245             "msr tpidr_el1, %0" :: "r"(pcpup));
246
247         /* Spin until the BSP releases the APs */
248         while (!aps_ready)
249                 __asm __volatile("wfe");
250
251         /* Initialize curthread */
252         KASSERT(PCPU_GET(idlethread) != NULL, ("no idle thread"));
253         pcpup->pc_curthread = pcpup->pc_idlethread;
254         pcpup->pc_curpcb = pcpup->pc_idlethread->td_pcb;
255
256         /*
257          * Identify current CPU. This is necessary to setup
258          * affinity registers and to provide support for
259          * runtime chip identification.
260          */
261         identify_cpu();
262
263         intr_pic_init_secondary();
264
265         /* Start per-CPU event timers. */
266         cpu_initclocks_ap();
267
268 #ifdef VFP
269         vfp_init();
270 #endif
271
272         dbg_monitor_init();
273
274         /* Enable interrupts */
275         intr_enable();
276
277         mtx_lock_spin(&ap_boot_mtx);
278
279         atomic_add_rel_32(&smp_cpus, 1);
280
281         if (smp_cpus == mp_ncpus) {
282                 /* enable IPI's, tlb shootdown, freezes etc */
283                 atomic_store_rel_int(&smp_started, 1);
284         }
285
286         mtx_unlock_spin(&ap_boot_mtx);
287
288         /* Enter the scheduler */
289         sched_throw(NULL);
290
291         panic("scheduler returned us to init_secondary");
292         /* NOTREACHED */
293 }
294
295 /*
296  *  Send IPI thru interrupt controller.
297  */
298 static void
299 pic_ipi_send(void *arg, cpuset_t cpus, u_int ipi)
300 {
301
302         KASSERT(intr_irq_root_dev != NULL, ("%s: no root attached", __func__));
303         PIC_IPI_SEND(intr_irq_root_dev, arg, cpus, ipi);
304 }
305
306 /*
307  *  Setup IPI handler on interrupt controller.
308  *
309  *  Not SMP coherent.
310  */
311 static void
312 intr_pic_ipi_setup(u_int ipi, const char *name, intr_ipi_handler_t *hand,
313     void *arg)
314 {
315         struct intr_irqsrc *isrc;
316         struct intr_ipi *ii;
317         int error;
318
319         KASSERT(intr_irq_root_dev != NULL, ("%s: no root attached", __func__));
320         KASSERT(hand != NULL, ("%s: ipi %u no handler", __func__, ipi));
321
322         error = PIC_IPI_SETUP(intr_irq_root_dev, ipi, &isrc);
323         if (error != 0)
324                 return;
325
326         isrc->isrc_handlers++;
327
328         ii = intr_ipi_lookup(ipi);
329         KASSERT(ii->ii_count == NULL, ("%s: ipi %u reused", __func__, ipi));
330
331         ii->ii_handler = hand;
332         ii->ii_handler_arg = arg;
333         ii->ii_send = pic_ipi_send;
334         ii->ii_send_arg = isrc;
335         strlcpy(ii->ii_name, name, INTR_IPI_NAMELEN);
336         ii->ii_count = intr_ipi_setup_counters(name);
337 }
338
339 static void
340 intr_ipi_send(cpuset_t cpus, u_int ipi)
341 {
342         struct intr_ipi *ii;
343
344         ii = intr_ipi_lookup(ipi);
345         if (ii->ii_count == NULL)
346                 panic("%s: not setup IPI %u", __func__, ipi);
347
348         ii->ii_send(ii->ii_send_arg, cpus, ipi);
349 }
350
351 static void
352 ipi_ast(void *dummy __unused)
353 {
354
355         CTR0(KTR_SMP, "IPI_AST");
356 }
357
358 static void
359 ipi_hardclock(void *dummy __unused)
360 {
361
362         CTR1(KTR_SMP, "%s: IPI_HARDCLOCK", __func__);
363         hardclockintr();
364 }
365
366 static void
367 ipi_preempt(void *dummy __unused)
368 {
369         CTR1(KTR_SMP, "%s: IPI_PREEMPT", __func__);
370         sched_preempt(curthread);
371 }
372
373 static void
374 ipi_rendezvous(void *dummy __unused)
375 {
376
377         CTR0(KTR_SMP, "IPI_RENDEZVOUS");
378         smp_rendezvous_action();
379 }
380
381 static void
382 ipi_stop(void *dummy __unused)
383 {
384         u_int cpu;
385
386         CTR0(KTR_SMP, "IPI_STOP");
387
388         cpu = PCPU_GET(cpuid);
389         savectx(&stoppcbs[cpu]);
390
391         /* Indicate we are stopped */
392         CPU_SET_ATOMIC(cpu, &stopped_cpus);
393
394         /* Wait for restart */
395         while (!CPU_ISSET(cpu, &started_cpus))
396                 cpu_spinwait();
397
398         CPU_CLR_ATOMIC(cpu, &started_cpus);
399         CPU_CLR_ATOMIC(cpu, &stopped_cpus);
400         CTR0(KTR_SMP, "IPI_STOP (restart)");
401 }
402
403 struct cpu_group *
404 cpu_topo(void)
405 {
406
407         return (smp_topo_none());
408 }
409
410 /* Determine if we running MP machine */
411 int
412 cpu_mp_probe(void)
413 {
414
415         /* ARM64TODO: Read the u bit of mpidr_el1 to determine this */
416         return (1);
417 }
418
419 #ifdef FDT
420 static boolean_t
421 cpu_init_fdt(u_int id, phandle_t node, u_int addr_size, pcell_t *reg)
422 {
423         uint64_t target_cpu;
424         struct pcpu *pcpup;
425         vm_paddr_t pa;
426         u_int cpuid;
427         int err;
428
429         /* Check we are able to start this cpu */
430         if (id > mp_maxid)
431                 return (0);
432
433         KASSERT(id < MAXCPU, ("Too many CPUs"));
434
435         /* We are already running on cpu 0 */
436         if (id == cpu0)
437                 return (1);
438
439         /*
440          * Rotate the CPU IDs to put the boot CPU as CPU 0. We keep the other
441          * CPUs ordered as the are likely grouped into clusters so it can be
442          * useful to keep that property, e.g. for the GICv3 driver to send
443          * an IPI to all CPUs in the cluster.
444          */
445         cpuid = id;
446         if (cpuid < cpu0)
447                 cpuid += mp_maxid + 1;
448         cpuid -= cpu0;
449
450         pcpup = &__pcpu[cpuid];
451         pcpu_init(pcpup, cpuid, sizeof(struct pcpu));
452
453         dpcpu[cpuid - 1] = (void *)kmem_malloc(kernel_arena, DPCPU_SIZE,
454             M_WAITOK | M_ZERO);
455         dpcpu_init(dpcpu[cpuid - 1], cpuid);
456
457         target_cpu = reg[0];
458         if (addr_size == 2) {
459                 target_cpu <<= 32;
460                 target_cpu |= reg[1];
461         }
462
463         printf("Starting CPU %u (%lx)\n", cpuid, target_cpu);
464         pa = pmap_extract(kernel_pmap, (vm_offset_t)mpentry);
465
466         err = psci_cpu_on(target_cpu, pa, cpuid);
467         if (err != PSCI_RETVAL_SUCCESS) {
468                 /*
469                  * Panic here if INVARIANTS are enabled and PSCI failed to
470                  * start the requested CPU. If psci_cpu_on returns PSCI_MISSING
471                  * to indicate we are unable to use it to start the given CPU.
472                  */
473                 KASSERT(err == PSCI_MISSING,
474                     ("Failed to start CPU %u (%lx)\n", id, target_cpu));
475
476                 pcpu_destroy(pcpup);
477                 kmem_free(kernel_arena, (vm_offset_t)dpcpu[cpuid - 1],
478                     DPCPU_SIZE);
479                 dpcpu[cpuid - 1] = NULL;
480                 /* Notify the user that the CPU failed to start */
481                 printf("Failed to start CPU %u (%lx)\n", id, target_cpu);
482         } else
483                 CPU_SET(cpuid, &all_cpus);
484
485         return (1);
486 }
487 #endif
488
489 /* Initialize and fire up non-boot processors */
490 void
491 cpu_mp_start(void)
492 {
493
494         mtx_init(&ap_boot_mtx, "ap boot", NULL, MTX_SPIN);
495
496         CPU_SET(0, &all_cpus);
497
498         switch(arm64_bus_method) {
499 #ifdef FDT
500         case ARM64_BUS_FDT:
501                 KASSERT(cpu0 >= 0, ("Current CPU was not found"));
502                 ofw_cpu_early_foreach(cpu_init_fdt, true);
503                 break;
504 #endif
505         default:
506                 break;
507         }
508 }
509
510 /* Introduce rest of cores to the world */
511 void
512 cpu_mp_announce(void)
513 {
514 }
515
516 static boolean_t
517 cpu_find_cpu0_fdt(u_int id, phandle_t node, u_int addr_size, pcell_t *reg)
518 {
519         uint64_t mpidr_fdt, mpidr_reg;
520
521         if (cpu0 < 0) {
522                 mpidr_fdt = reg[0];
523                 if (addr_size == 2) {
524                         mpidr_fdt <<= 32;
525                         mpidr_fdt |= reg[1];
526                 }
527
528                 mpidr_reg = READ_SPECIALREG(mpidr_el1);
529
530                 if ((mpidr_reg & 0xff00fffffful) == mpidr_fdt)
531                         cpu0 = id;
532         }
533
534         return (TRUE);
535 }
536
537 void
538 cpu_mp_setmaxid(void)
539 {
540 #ifdef FDT
541         int cores;
542
543         if (arm64_bus_method == ARM64_BUS_FDT) {
544                 cores = ofw_cpu_early_foreach(cpu_find_cpu0_fdt, false);
545                 if (cores > 0) {
546                         cores = MIN(cores, MAXCPU);
547                         if (bootverbose)
548                                 printf("Found %d CPUs in the device tree\n",
549                                     cores);
550                         mp_ncpus = cores;
551                         mp_maxid = cores - 1;
552                         return;
553                 }
554         }
555 #endif
556
557         if (bootverbose)
558                 printf("No CPU data, limiting to 1 core\n");
559         mp_ncpus = 1;
560         mp_maxid = 0;
561 }
562
563 /*
564  *  Lookup IPI source.
565  */
566 static struct intr_ipi *
567 intr_ipi_lookup(u_int ipi)
568 {
569
570         if (ipi >= INTR_IPI_COUNT)
571                 panic("%s: no such IPI %u", __func__, ipi);
572
573         return (&ipi_sources[ipi]);
574 }
575
576 /*
577  *  interrupt controller dispatch function for IPIs. It should
578  *  be called straight from the interrupt controller, when associated
579  *  interrupt source is learned. Or from anybody who has an interrupt
580  *  source mapped.
581  */
582 void
583 intr_ipi_dispatch(u_int ipi, struct trapframe *tf)
584 {
585         void *arg;
586         struct intr_ipi *ii;
587
588         ii = intr_ipi_lookup(ipi);
589         if (ii->ii_count == NULL)
590                 panic("%s: not setup IPI %u", __func__, ipi);
591
592         intr_ipi_increment_count(ii->ii_count, PCPU_GET(cpuid));
593
594         /*
595          * Supply ipi filter with trapframe argument
596          * if none is registered.
597          */
598         arg = ii->ii_handler_arg != NULL ? ii->ii_handler_arg : tf;
599         ii->ii_handler(arg);
600 }
601
602 #ifdef notyet
603 /*
604  *  Map IPI into interrupt controller.
605  *
606  *  Not SMP coherent.
607  */
608 static int
609 ipi_map(struct intr_irqsrc *isrc, u_int ipi)
610 {
611         boolean_t is_percpu;
612         int error;
613
614         if (ipi >= INTR_IPI_COUNT)
615                 panic("%s: no such IPI %u", __func__, ipi);
616
617         KASSERT(intr_irq_root_dev != NULL, ("%s: no root attached", __func__));
618
619         isrc->isrc_type = INTR_ISRCT_NAMESPACE;
620         isrc->isrc_nspc_type = INTR_IRQ_NSPC_IPI;
621         isrc->isrc_nspc_num = ipi_next_num;
622
623         error = PIC_REGISTER(intr_irq_root_dev, isrc, &is_percpu);
624         if (error == 0) {
625                 isrc->isrc_dev = intr_irq_root_dev;
626                 ipi_next_num++;
627         }
628         return (error);
629 }
630
631 /*
632  *  Setup IPI handler to interrupt source.
633  *
634  *  Note that there could be more ways how to send and receive IPIs
635  *  on a platform like fast interrupts for example. In that case,
636  *  one can call this function with ASIF_NOALLOC flag set and then
637  *  call intr_ipi_dispatch() when appropriate.
638  *
639  *  Not SMP coherent.
640  */
641 int
642 intr_ipi_set_handler(u_int ipi, const char *name, intr_ipi_filter_t *filter,
643     void *arg, u_int flags)
644 {
645         struct intr_irqsrc *isrc;
646         int error;
647
648         if (filter == NULL)
649                 return(EINVAL);
650
651         isrc = intr_ipi_lookup(ipi);
652         if (isrc->isrc_ipifilter != NULL)
653                 return (EEXIST);
654
655         if ((flags & AISHF_NOALLOC) == 0) {
656                 error = ipi_map(isrc, ipi);
657                 if (error != 0)
658                         return (error);
659         }
660
661         isrc->isrc_ipifilter = filter;
662         isrc->isrc_arg = arg;
663         isrc->isrc_handlers = 1;
664         isrc->isrc_count = intr_ipi_setup_counters(name);
665         isrc->isrc_index = 0; /* it should not be used in IPI case */
666
667         if (isrc->isrc_dev != NULL) {
668                 PIC_ENABLE_INTR(isrc->isrc_dev, isrc);
669                 PIC_ENABLE_SOURCE(isrc->isrc_dev, isrc);
670         }
671         return (0);
672 }
673 #endif
674
675 /* Sending IPI */
676 void
677 ipi_all_but_self(u_int ipi)
678 {
679         cpuset_t cpus;
680
681         cpus = all_cpus;
682         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &cpus);
683         CTR2(KTR_SMP, "%s: ipi: %x", __func__, ipi);
684         intr_ipi_send(cpus, ipi);
685 }
686
687 void
688 ipi_cpu(int cpu, u_int ipi)
689 {
690         cpuset_t cpus;
691
692         CPU_ZERO(&cpus);
693         CPU_SET(cpu, &cpus);
694
695         CTR3(KTR_SMP, "%s: cpu: %d, ipi: %x", __func__, cpu, ipi);
696         intr_ipi_send(cpus, ipi);
697 }
698
699 void
700 ipi_selected(cpuset_t cpus, u_int ipi)
701 {
702
703         CTR2(KTR_SMP, "%s: ipi: %x", __func__, ipi);
704         intr_ipi_send(cpus, ipi);
705 }