sys/i386/i386/mp_machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1996, by Steve Passe
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   6  * modification, are permitted provided that the following conditions
   7  * are met:
   8  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   9  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  10  * 2. The name of the developer may NOT be used to endorse or promote products
  11  *    derived from this software without specific prior written permission.
  12  *
  13  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  14  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  15  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  16  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  17  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  18  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  19  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  20  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  21  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  22  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  23  * SUCH DAMAGE.
  24  */
  25
  26 #include <sys/cdefs.h>
  27 __FBSDID("$FreeBSD$");
  28
  29 #include "opt_apic.h"
  30 #include "opt_cpu.h"
  31 #include "opt_kstack_pages.h"
  32 #include "opt_pmap.h"
  33 #include "opt_sched.h"
  34 #include "opt_smp.h"
  35
  36 #if !defined(lint)
  37 #if !defined(SMP)
  38 #error How did you get here?
  39 #endif
  40
  41 #ifndef DEV_APIC
  42 #error The apic device is required for SMP, add "device apic" to your config file.
  43 #endif
  44 #if defined(CPU_DISABLE_CMPXCHG) && !defined(COMPILING_LINT)
  45 #error SMP not supported with CPU_DISABLE_CMPXCHG
  46 #endif
  47 #endif /* not lint */
  48
  49 #include <sys/param.h>
  50 #include <sys/systm.h>
  51 #include <sys/bus.h>
  52 #include <sys/cons.h>   /* cngetc() */
  53 #include <sys/cpuset.h>
  54 #ifdef GPROF
  55 #include <sys/gmon.h>
  56 #endif
  57 #include <sys/kernel.h>
  58 #include <sys/ktr.h>
  59 #include <sys/lock.h>
  60 #include <sys/malloc.h>
  61 #include <sys/memrange.h>
  62 #include <sys/mutex.h>
  63 #include <sys/pcpu.h>
  64 #include <sys/proc.h>
  65 #include <sys/sched.h>
  66 #include <sys/smp.h>
  67 #include <sys/sysctl.h>
  68
  69 #include <vm/vm.h>
  70 #include <vm/vm_param.h>
  71 #include <vm/pmap.h>
  72 #include <vm/vm_kern.h>
  73 #include <vm/vm_extern.h>
  74
  75 #include <x86/apicreg.h>
  76 #include <machine/clock.h>
  77 #include <machine/cputypes.h>
  78 #include <x86/mca.h>
  79 #include <machine/md_var.h>
  80 #include <machine/pcb.h>
  81 #include <machine/psl.h>
  82 #include <machine/smp.h>
  83 #include <machine/specialreg.h>
  84
  85 #define WARMBOOT_TARGET         0
  86 #define WARMBOOT_OFF            (KERNBASE + 0x0467)
  87 #define WARMBOOT_SEG            (KERNBASE + 0x0469)
  88
  89 #define CMOS_REG                (0x70)
  90 #define CMOS_DATA               (0x71)
  91 #define BIOS_RESET              (0x0f)
  92 #define BIOS_WARM               (0x0a)
  93
  94 /*
  95  * this code MUST be enabled here and in mpboot.s.
  96  * it follows the very early stages of AP boot by placing values in CMOS ram.
  97  * it NORMALLY will never be needed and thus the primitive method for enabling.
  98  *
  99 #define CHECK_POINTS
 100  */
 101
 102 #if defined(CHECK_POINTS) && !defined(PC98)
 103 #define CHECK_READ(A)    (outb(CMOS_REG, (A)), inb(CMOS_DATA))
 104 #define CHECK_WRITE(A,D) (outb(CMOS_REG, (A)), outb(CMOS_DATA, (D)))
 105
 106 #define CHECK_INIT(D);                          \
 107         CHECK_WRITE(0x34, (D));                 \
 108         CHECK_WRITE(0x35, (D));                 \
 109         CHECK_WRITE(0x36, (D));                 \
 110         CHECK_WRITE(0x37, (D));                 \
 111         CHECK_WRITE(0x38, (D));                 \
 112         CHECK_WRITE(0x39, (D));
 113
 114 #define CHECK_PRINT(S);                         \
 115         printf("%s: %d, %d, %d, %d, %d, %d\n",  \
 116            (S),                                 \
 117            CHECK_READ(0x34),                    \
 118            CHECK_READ(0x35),                    \
 119            CHECK_READ(0x36),                    \
 120            CHECK_READ(0x37),                    \
 121            CHECK_READ(0x38),                    \
 122            CHECK_READ(0x39));
 123
 124 #else                           /* CHECK_POINTS */
 125
 126 #define CHECK_INIT(D)
 127 #define CHECK_PRINT(S)
 128 #define CHECK_WRITE(A, D)
 129
 130 #endif                          /* CHECK_POINTS */
 131
 132 /* lock region used by kernel profiling */
 133 int     mcount_lock;
 134
 135 int     mp_naps;                /* # of Applications processors */
 136 int     boot_cpu_id = -1;       /* designated BSP */
 137
 138 extern  struct pcpu __pcpu[];
 139
 140 /* AP uses this during bootstrap.  Do not staticize.  */
 141 char *bootSTK;
 142 static int bootAP;
 143
 144 /* Free these after use */
 145 void *bootstacks[MAXCPU];
 146 static void *dpcpu;
 147
 148 struct pcb stoppcbs[MAXCPU];
 149 struct pcb **susppcbs = NULL;
 150
 151 /* Variables needed for SMP tlb shootdown. */
 152 vm_offset_t smp_tlb_addr1;
 153 vm_offset_t smp_tlb_addr2;
 154 volatile int smp_tlb_wait;
 155
 156 #ifdef COUNT_IPIS
 157 /* Interrupt counts. */
 158 static u_long *ipi_preempt_counts[MAXCPU];
 159 static u_long *ipi_ast_counts[MAXCPU];
 160 u_long *ipi_invltlb_counts[MAXCPU];
 161 u_long *ipi_invlrng_counts[MAXCPU];
 162 u_long *ipi_invlpg_counts[MAXCPU];
 163 u_long *ipi_invlcache_counts[MAXCPU];
 164 u_long *ipi_rendezvous_counts[MAXCPU];
 165 u_long *ipi_lazypmap_counts[MAXCPU];
 166 static u_long *ipi_hardclock_counts[MAXCPU];
 167 #endif
 168
 169 /*
 170  * Local data and functions.
 171  */
 172
 173 static volatile cpuset_t ipi_nmi_pending;
 174
 175 /* used to hold the AP's until we are ready to release them */
 176 static struct mtx ap_boot_mtx;
 177
 178 /* Set to 1 once we're ready to let the APs out of the pen. */
 179 static volatile int aps_ready = 0;
 180
 181 /*
 182  * Store data from cpu_add() until later in the boot when we actually setup
 183  * the APs.
 184  */
 185 struct cpu_info {
 186         int     cpu_present:1;
 187         int     cpu_bsp:1;
 188         int     cpu_disabled:1;
 189         int     cpu_hyperthread:1;
 190 } static cpu_info[MAX_APIC_ID + 1];
 191 int cpu_apic_ids[MAXCPU];
 192 int apic_cpuids[MAX_APIC_ID + 1];
 193
 194 /* Holds pending bitmap based IPIs per CPU */
 195 static volatile u_int cpu_ipi_pending[MAXCPU];
 196
 197 static u_int boot_address;
 198 static int cpu_logical;                 /* logical cpus per core */
 199 static int cpu_cores;                   /* cores per package */
 200
 201 static void     assign_cpu_ids(void);
 202 static void     install_ap_tramp(void);
 203 static void     set_interrupt_apic_ids(void);
 204 static int      start_all_aps(void);
 205 static int      start_ap(int apic_id);
 206 static void     release_aps(void *dummy);
 207
 208 static u_int    hyperthreading_cpus;    /* logical cpus sharing L1 cache */
 209 static int      hyperthreading_allowed = 1;
 210
 211 static void
 212 mem_range_AP_init(void)
 213 {
 214         if (mem_range_softc.mr_op && mem_range_softc.mr_op->initAP)
 215                 mem_range_softc.mr_op->initAP(&mem_range_softc);
 216 }
 217
 218 static void
 219 topo_probe_amd(void)
 220 {
 221         int core_id_bits;
 222         int id;
 223
 224         /* AMD processors do not support HTT. */
 225         cpu_logical = 1;
 226
 227         if ((amd_feature2 & AMDID2_CMP) == 0) {
 228                 cpu_cores = 1;
 229                 return;
 230         }
 231
 232         core_id_bits = (cpu_procinfo2 & AMDID_COREID_SIZE) >>
 233             AMDID_COREID_SIZE_SHIFT;
 234         if (core_id_bits == 0) {
 235                 cpu_cores = (cpu_procinfo2 & AMDID_CMP_CORES) + 1;
 236                 return;
 237         }
 238
 239         /* Fam 10h and newer should get here. */
 240         for (id = 0; id <= MAX_APIC_ID; id++) {
 241                 /* Check logical CPU availability. */
 242                 if (!cpu_info[id].cpu_present || cpu_info[id].cpu_disabled)
 243                         continue;
 244                 /* Check if logical CPU has the same package ID. */
 245                 if ((id >> core_id_bits) != (boot_cpu_id >> core_id_bits))
 246                         continue;
 247                 cpu_cores++;
 248         }
 249 }
 250
 251 /*
 252  * Round up to the next power of two, if necessary, and then
 253  * take log2.
 254  * Returns -1 if argument is zero.
 255  */
 256 static __inline int
 257 mask_width(u_int x)
 258 {
 259
 260         return (fls(x << (1 - powerof2(x))) - 1);
 261 }
 262
 263 static void
 264 topo_probe_0x4(void)
 265 {
 266         u_int p[4];
 267         int pkg_id_bits;
 268         int core_id_bits;
 269         int max_cores;
 270         int max_logical;
 271         int id;
 272
 273         /* Both zero and one here mean one logical processor per package. */
 274         max_logical = (cpu_feature & CPUID_HTT) != 0 ?
 275             (cpu_procinfo & CPUID_HTT_CORES) >> 16 : 1;
 276         if (max_logical <= 1)
 277                 return;
 278
 279         /*
 280          * Because of uniformity assumption we examine only
 281          * those logical processors that belong to the same
 282          * package as BSP.  Further, we count number of
 283          * logical processors that belong to the same core
 284          * as BSP thus deducing number of threads per core.
 285          */
 286         if (cpu_high >= 0x4) {
 287                 cpuid_count(0x04, 0, p);
 288                 max_cores = ((p[0] >> 26) & 0x3f) + 1;
 289         } else
 290                 max_cores = 1;
 291         core_id_bits = mask_width(max_logical/max_cores);
 292         if (core_id_bits < 0)
 293                 return;
 294         pkg_id_bits = core_id_bits + mask_width(max_cores);
 295
 296         for (id = 0; id <= MAX_APIC_ID; id++) {
 297                 /* Check logical CPU availability. */
 298                 if (!cpu_info[id].cpu_present || cpu_info[id].cpu_disabled)
 299                         continue;
 300                 /* Check if logical CPU has the same package ID. */
 301                 if ((id >> pkg_id_bits) != (boot_cpu_id >> pkg_id_bits))
 302                         continue;
 303                 cpu_cores++;
 304                 /* Check if logical CPU has the same package and core IDs. */
 305                 if ((id >> core_id_bits) == (boot_cpu_id >> core_id_bits))
 306                         cpu_logical++;
 307         }
 308
 309         KASSERT(cpu_cores >= 1 && cpu_logical >= 1,
 310             ("topo_probe_0x4 couldn't find BSP"));
 311
 312         cpu_cores /= cpu_logical;
 313         hyperthreading_cpus = cpu_logical;
 314 }
 315
 316 static void
 317 topo_probe_0xb(void)
 318 {
 319         u_int p[4];
 320         int bits;
 321         int cnt;
 322         int i;
 323         int logical;
 324         int type;
 325         int x;
 326
 327         /* We only support three levels for now. */
 328         for (i = 0; i < 3; i++) {
 329                 cpuid_count(0x0b, i, p);
 330
 331                 /* Fall back if CPU leaf 11 doesn't really exist. */
 332                 if (i == 0 && p[1] == 0) {
 333                         topo_probe_0x4();
 334                         return;
 335                 }
 336
 337                 bits = p[0] & 0x1f;
 338                 logical = p[1] &= 0xffff;
 339                 type = (p[2] >> 8) & 0xff;
 340                 if (type == 0 || logical == 0)
 341                         break;
 342                 /*
 343                  * Because of uniformity assumption we examine only
 344                  * those logical processors that belong to the same
 345                  * package as BSP.
 346                  */
 347                 for (cnt = 0, x = 0; x <= MAX_APIC_ID; x++) {
 348                         if (!cpu_info[x].cpu_present ||
 349                             cpu_info[x].cpu_disabled)
 350                                 continue;
 351                         if (x >> bits == boot_cpu_id >> bits)
 352                                 cnt++;
 353                 }
 354                 if (type == CPUID_TYPE_SMT)
 355                         cpu_logical = cnt;
 356                 else if (type == CPUID_TYPE_CORE)
 357                         cpu_cores = cnt;
 358         }
 359         if (cpu_logical == 0)
 360                 cpu_logical = 1;
 361         cpu_cores /= cpu_logical;
 362 }
 363
 364 /*
 365  * Both topology discovery code and code that consumes topology
 366  * information assume top-down uniformity of the topology.
 367  * That is, all physical packages must be identical and each
 368  * core in a package must have the same number of threads.
 369  * Topology information is queried only on BSP, on which this
 370  * code runs and for which it can query CPUID information.
 371  * Then topology is extrapolated on all packages using the
 372  * uniformity assumption.
 373  */
 374 static void
 375 topo_probe(void)
 376 {
 377         static int cpu_topo_probed = 0;
 378
 379         if (cpu_topo_probed)
 380                 return;
 381
 382         CPU_ZERO(&logical_cpus_mask);
 383         if (mp_ncpus <= 1)
 384                 cpu_cores = cpu_logical = 1;
 385         else if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD)
 386                 topo_probe_amd();
 387         else if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL) {
 388                 /*
 389                  * See Intel(R) 64 Architecture Processor
 390                  * Topology Enumeration article for details.
 391                  *
 392                  * Note that 0x1 <= cpu_high < 4 case should be
 393                  * compatible with topo_probe_0x4() logic when
 394                  * CPUID.1:EBX[23:16] > 0 (cpu_cores will be 1)
 395                  * or it should trigger the fallback otherwise.
 396                  */
 397                 if (cpu_high >= 0xb)
 398                         topo_probe_0xb();
 399                 else if (cpu_high >= 0x1)
 400                         topo_probe_0x4();
 401         }
 402
 403         /*
 404          * Fallback: assume each logical CPU is in separate
 405          * physical package.  That is, no multi-core, no SMT.
 406          */
 407         if (cpu_cores == 0 || cpu_logical == 0)
 408                 cpu_cores = cpu_logical = 1;
 409         cpu_topo_probed = 1;
 410 }
 411
 412 struct cpu_group *
 413 cpu_topo(void)
 414 {
 415         int cg_flags;
 416
 417         /*
 418          * Determine whether any threading flags are
 419          * necessry.
 420          */
 421         topo_probe();
 422         if (cpu_logical > 1 && hyperthreading_cpus)
 423                 cg_flags = CG_FLAG_HTT;
 424         else if (cpu_logical > 1)
 425                 cg_flags = CG_FLAG_SMT;
 426         else
 427                 cg_flags = 0;
 428         if (mp_ncpus % (cpu_cores * cpu_logical) != 0) {
 429                 printf("WARNING: Non-uniform processors.\n");
 430                 printf("WARNING: Using suboptimal topology.\n");
 431                 return (smp_topo_none());
 432         }
 433         /*
 434          * No multi-core or hyper-threaded.
 435          */
 436         if (cpu_logical * cpu_cores == 1)
 437                 return (smp_topo_none());
 438         /*
 439          * Only HTT no multi-core.
 440          */
 441         if (cpu_logical > 1 && cpu_cores == 1)
 442                 return (smp_topo_1level(CG_SHARE_L1, cpu_logical, cg_flags));
 443         /*
 444          * Only multi-core no HTT.
 445          */
 446         if (cpu_cores > 1 && cpu_logical == 1)
 447                 return (smp_topo_1level(CG_SHARE_L2, cpu_cores, cg_flags));
 448         /*
 449          * Both HTT and multi-core.
 450          */
 451         return (smp_topo_2level(CG_SHARE_L2, cpu_cores,
 452             CG_SHARE_L1, cpu_logical, cg_flags));
 453 }
 454
 455
 456 /*
 457  * Calculate usable address in base memory for AP trampoline code.
 458  */
 459 u_int
 460 mp_bootaddress(u_int basemem)
 461 {
 462
 463         boot_address = trunc_page(basemem);     /* round down to 4k boundary */
 464         if ((basemem - boot_address) < bootMP_size)
 465                 boot_address -= PAGE_SIZE;      /* not enough, lower by 4k */
 466
 467         return boot_address;
 468 }
 469
 470 void
 471 cpu_add(u_int apic_id, char boot_cpu)
 472 {
 473
 474         if (apic_id > MAX_APIC_ID) {
 475                 panic("SMP: APIC ID %d too high", apic_id);
 476                 return;
 477         }
 478         KASSERT(cpu_info[apic_id].cpu_present == 0, ("CPU %d added twice",
 479             apic_id));
 480         cpu_info[apic_id].cpu_present = 1;
 481         if (boot_cpu) {
 482                 KASSERT(boot_cpu_id == -1,
 483                     ("CPU %d claims to be BSP, but CPU %d already is", apic_id,
 484                     boot_cpu_id));
 485                 boot_cpu_id = apic_id;
 486                 cpu_info[apic_id].cpu_bsp = 1;
 487         }
 488         if (mp_ncpus < MAXCPU) {
 489                 mp_ncpus++;
 490                 mp_maxid = mp_ncpus - 1;
 491         }
 492         if (bootverbose)
 493                 printf("SMP: Added CPU %d (%s)\n", apic_id, boot_cpu ? "BSP" :
 494                     "AP");
 495 }
 496
 497 void
 498 cpu_mp_setmaxid(void)
 499 {
 500
 501         /*
 502          * mp_maxid should be already set by calls to cpu_add().
 503          * Just sanity check its value here.
 504          */
 505         if (mp_ncpus == 0)
 506                 KASSERT(mp_maxid == 0,
 507                     ("%s: mp_ncpus is zero, but mp_maxid is not", __func__));
 508         else if (mp_ncpus == 1)
 509                 mp_maxid = 0;
 510         else
 511                 KASSERT(mp_maxid >= mp_ncpus - 1,
 512                     ("%s: counters out of sync: max %d, count %d", __func__,
 513                         mp_maxid, mp_ncpus));
 514 }
 515
 516 int
 517 cpu_mp_probe(void)
 518 {
 519
 520         /*
 521          * Always record BSP in CPU map so that the mbuf init code works
 522          * correctly.
 523          */
 524         CPU_SETOF(0, &all_cpus);
 525         if (mp_ncpus == 0) {
 526                 /*
 527                  * No CPUs were found, so this must be a UP system.  Setup
 528                  * the variables to represent a system with a single CPU
 529                  * with an id of 0.
 530                  */
 531                 mp_ncpus = 1;
 532                 return (0);
 533         }
 534
 535         /* At least one CPU was found. */
 536         if (mp_ncpus == 1) {
 537                 /*
 538                  * One CPU was found, so this must be a UP system with
 539                  * an I/O APIC.
 540                  */
 541                 mp_maxid = 0;
 542                 return (0);
 543         }
 544
 545         /* At least two CPUs were found. */
 546         return (1);
 547 }
 548
 549 /*
 550  * Initialize the IPI handlers and start up the AP's.
 551  */
 552 void
 553 cpu_mp_start(void)
 554 {
 555         int i;
 556
 557         /* Initialize the logical ID to APIC ID table. */
 558         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 559                 cpu_apic_ids[i] = -1;
 560                 cpu_ipi_pending[i] = 0;
 561         }
 562
 563         /* Install an inter-CPU IPI for TLB invalidation */
 564         setidt(IPI_INVLTLB, IDTVEC(invltlb),
 565                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
 566         setidt(IPI_INVLPG, IDTVEC(invlpg),
 567                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
 568         setidt(IPI_INVLRNG, IDTVEC(invlrng),
 569                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
 570
 571         /* Install an inter-CPU IPI for cache invalidation. */
 572         setidt(IPI_INVLCACHE, IDTVEC(invlcache),
 573                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
 574
 575         /* Install an inter-CPU IPI for lazy pmap release */
 576         setidt(IPI_LAZYPMAP, IDTVEC(lazypmap),
 577                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
 578
 579         /* Install an inter-CPU IPI for all-CPU rendezvous */
 580         setidt(IPI_RENDEZVOUS, IDTVEC(rendezvous),
 581                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
 582
 583         /* Install generic inter-CPU IPI handler */
 584         setidt(IPI_BITMAP_VECTOR, IDTVEC(ipi_intr_bitmap_handler),
 585                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
 586
 587         /* Install an inter-CPU IPI for CPU stop/restart */
 588         setidt(IPI_STOP, IDTVEC(cpustop),
 589                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
 590
 591         /* Install an inter-CPU IPI for CPU suspend/resume */
 592         setidt(IPI_SUSPEND, IDTVEC(cpususpend),
 593                SDT_SYS386IGT, SEL_KPL, GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL));
 594
 595         /* Set boot_cpu_id if needed. */
 596         if (boot_cpu_id == -1) {
 597                 boot_cpu_id = PCPU_GET(apic_id);
 598                 cpu_info[boot_cpu_id].cpu_bsp = 1;
 599         } else
 600                 KASSERT(boot_cpu_id == PCPU_GET(apic_id),
 601                     ("BSP's APIC ID doesn't match boot_cpu_id"));
 602
 603         /* Probe logical/physical core configuration. */
 604         topo_probe();
 605
 606         assign_cpu_ids();
 607
 608         /* Start each Application Processor */
 609         start_all_aps();
 610
 611         set_interrupt_apic_ids();
 612 }
 613
 614
 615 /*
 616  * Print various information about the SMP system hardware and setup.
 617  */
 618 void
 619 cpu_mp_announce(void)
 620 {
 621         const char *hyperthread;
 622         int i;
 623
 624         printf("FreeBSD/SMP: %d package(s) x %d core(s)",
 625             mp_ncpus / (cpu_cores * cpu_logical), cpu_cores);
 626         if (hyperthreading_cpus > 1)
 627             printf(" x %d HTT threads", cpu_logical);
 628         else if (cpu_logical > 1)
 629             printf(" x %d SMT threads", cpu_logical);
 630         printf("\n");
 631
 632         /* List active CPUs first. */
 633         printf(" cpu0 (BSP): APIC ID: %2d\n", boot_cpu_id);
 634         for (i = 1; i < mp_ncpus; i++) {
 635                 if (cpu_info[cpu_apic_ids[i]].cpu_hyperthread)
 636                         hyperthread = "/HT";
 637                 else
 638                         hyperthread = "";
 639                 printf(" cpu%d (AP%s): APIC ID: %2d\n", i, hyperthread,
 640                     cpu_apic_ids[i]);
 641         }
 642
 643         /* List disabled CPUs last. */
 644         for (i = 0; i <= MAX_APIC_ID; i++) {
 645                 if (!cpu_info[i].cpu_present || !cpu_info[i].cpu_disabled)
 646                         continue;
 647                 if (cpu_info[i].cpu_hyperthread)
 648                         hyperthread = "/HT";
 649                 else
 650                         hyperthread = "";
 651                 printf("  cpu (AP%s): APIC ID: %2d (disabled)\n", hyperthread,
 652                     i);
 653         }
 654 }
 655
 656 /*
 657  * AP CPU's call this to initialize themselves.
 658  */
 659 void
 660 init_secondary(void)
 661 {
 662         struct pcpu *pc;
 663         vm_offset_t addr;
 664         int     gsel_tss;
 665         int     x, myid;
 666         u_int   cpuid, cr0;
 667
 668         /* bootAP is set in start_ap() to our ID. */
 669         myid = bootAP;
 670
 671         /* Get per-cpu data */
 672         pc = &__pcpu[myid];
 673
 674         /* prime data page for it to use */
 675         pcpu_init(pc, myid, sizeof(struct pcpu));
 676         dpcpu_init(dpcpu, myid);
 677         pc->pc_apic_id = cpu_apic_ids[myid];
 678         pc->pc_prvspace = pc;
 679         pc->pc_curthread = 0;
 680
 681         gdt_segs[GPRIV_SEL].ssd_base = (int) pc;
 682         gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base = (int) &pc->pc_common_tss;
 683
 684         for (x = 0; x < NGDT; x++) {
 685                 ssdtosd(&gdt_segs[x], &gdt[myid * NGDT + x].sd);
 686         }
 687
 688         r_gdt.rd_limit = NGDT * sizeof(gdt[0]) - 1;
 689         r_gdt.rd_base = (int) &gdt[myid * NGDT];
 690         lgdt(&r_gdt);                   /* does magic intra-segment return */
 691
 692         lidt(&r_idt);
 693
 694         lldt(_default_ldt);
 695         PCPU_SET(currentldt, _default_ldt);
 696
 697         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
 698         gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL].sd.sd_type = SDT_SYS386TSS;
 699         PCPU_SET(common_tss.tss_esp0, 0); /* not used until after switch */
 700         PCPU_SET(common_tss.tss_ss0, GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL));
 701         PCPU_SET(common_tss.tss_ioopt, (sizeof (struct i386tss)) << 16);
 702         PCPU_SET(tss_gdt, &gdt[myid * NGDT + GPROC0_SEL].sd);
 703         PCPU_SET(common_tssd, *PCPU_GET(tss_gdt));
 704         ltr(gsel_tss);
 705
 706         PCPU_SET(fsgs_gdt, &gdt[myid * NGDT + GUFS_SEL].sd);
 707
 708         /*
 709          * Set to a known state:
 710          * Set by mpboot.s: CR0_PG, CR0_PE
 711          * Set by cpu_setregs: CR0_NE, CR0_MP, CR0_TS, CR0_WP, CR0_AM
 712          */
 713         cr0 = rcr0();
 714         cr0 &= ~(CR0_CD | CR0_NW | CR0_EM);
 715         load_cr0(cr0);
 716         CHECK_WRITE(0x38, 5);
 717
 718         /* Disable local APIC just to be sure. */
 719         lapic_disable();
 720
 721         /* signal our startup to the BSP. */
 722         mp_naps++;
 723         CHECK_WRITE(0x39, 6);
 724
 725         /* Spin until the BSP releases the AP's. */
 726         while (!aps_ready)
 727                 ia32_pause();
 728
 729         /* BSP may have changed PTD while we were waiting */
 730         invltlb();
 731         for (addr = 0; addr < NKPT * NBPDR - 1; addr += PAGE_SIZE)
 732                 invlpg(addr);
 733
 734 #if defined(I586_CPU) && !defined(NO_F00F_HACK)
 735         lidt(&r_idt);
 736 #endif
 737
 738         /* Initialize the PAT MSR if present. */
 739         pmap_init_pat();
 740
 741         /* set up CPU registers and state */
 742         cpu_setregs();
 743
 744         /* set up FPU state on the AP */
 745         npxinit();
 746
 747         /* set up SSE registers */
 748         enable_sse();
 749
 750 #ifdef PAE
 751         /* Enable the PTE no-execute bit. */
 752         if ((amd_feature & AMDID_NX) != 0) {
 753                 uint64_t msr;
 754
 755                 msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_NXE;
 756                 wrmsr(MSR_EFER, msr);
 757         }
 758 #endif
 759
 760         /* A quick check from sanity claus */
 761         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
 762         if (PCPU_GET(apic_id) != lapic_id()) {
 763                 printf("SMP: cpuid = %d\n", cpuid);
 764                 printf("SMP: actual apic_id = %d\n", lapic_id());
 765                 printf("SMP: correct apic_id = %d\n", PCPU_GET(apic_id));
 766                 panic("cpuid mismatch! boom!!");
 767         }
 768
 769         /* Initialize curthread. */
 770         KASSERT(PCPU_GET(idlethread) != NULL, ("no idle thread"));
 771         PCPU_SET(curthread, PCPU_GET(idlethread));
 772
 773         mca_init();
 774
 775         mtx_lock_spin(&ap_boot_mtx);
 776
 777         /* Init local apic for irq's */
 778         lapic_setup(1);
 779
 780         /* Set memory range attributes for this CPU to match the BSP */
 781         mem_range_AP_init();
 782
 783         smp_cpus++;
 784
 785         CTR1(KTR_SMP, "SMP: AP CPU #%d Launched", cpuid);
 786         printf("SMP: AP CPU #%d Launched!\n", cpuid);
 787
 788         /* Determine if we are a logical CPU. */
 789         /* XXX Calculation depends on cpu_logical being a power of 2, e.g. 2 */
 790         if (cpu_logical > 1 && PCPU_GET(apic_id) % cpu_logical != 0)
 791                 CPU_SET(cpuid, &logical_cpus_mask);
 792
 793         if (bootverbose)
 794                 lapic_dump("AP");
 795
 796         if (smp_cpus == mp_ncpus) {
 797                 /* enable IPI's, tlb shootdown, freezes etc */
 798                 atomic_store_rel_int(&smp_started, 1);
 799                 smp_active = 1;  /* historic */
 800         }
 801
 802         mtx_unlock_spin(&ap_boot_mtx);
 803
 804         /* Wait until all the AP's are up. */
 805         while (smp_started == 0)
 806                 ia32_pause();
 807
 808         /* Start per-CPU event timers. */
 809         cpu_initclocks_ap();
 810
 811         /* Enter the scheduler. */
 812         sched_throw(NULL);
 813
 814         panic("scheduler returned us to %s", __func__);
 815         /* NOTREACHED */
 816 }
 817
 818 /*******************************************************************
 819  * local functions and data
 820  */
 821
 822 /*
 823  * We tell the I/O APIC code about all the CPUs we want to receive
 824  * interrupts.  If we don't want certain CPUs to receive IRQs we
 825  * can simply not tell the I/O APIC code about them in this function.
 826  * We also do not tell it about the BSP since it tells itself about
 827  * the BSP internally to work with UP kernels and on UP machines.
 828  */
 829 static void
 830 set_interrupt_apic_ids(void)
 831 {
 832         u_int i, apic_id;
 833
 834         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 835                 apic_id = cpu_apic_ids[i];
 836                 if (apic_id == -1)
 837                         continue;
 838                 if (cpu_info[apic_id].cpu_bsp)
 839                         continue;
 840                 if (cpu_info[apic_id].cpu_disabled)
 841                         continue;
 842
 843                 /* Don't let hyperthreads service interrupts. */
 844                 if (hyperthreading_cpus > 1 &&
 845                     apic_id % hyperthreading_cpus != 0)
 846                         continue;
 847
 848                 intr_add_cpu(i);
 849         }
 850 }
 851
 852 /*
 853  * Assign logical CPU IDs to local APICs.
 854  */
 855 static void
 856 assign_cpu_ids(void)
 857 {
 858         u_int i;
 859
 860         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.hyperthreading_allowed",
 861             &hyperthreading_allowed);
 862
 863         /* Check for explicitly disabled CPUs. */
 864         for (i = 0; i <= MAX_APIC_ID; i++) {
 865                 if (!cpu_info[i].cpu_present || cpu_info[i].cpu_bsp)
 866                         continue;
 867
 868                 if (hyperthreading_cpus > 1 && i % hyperthreading_cpus != 0) {
 869                         cpu_info[i].cpu_hyperthread = 1;
 870
 871                         /*
 872                          * Don't use HT CPU if it has been disabled by a
 873                          * tunable.
 874                          */
 875                         if (hyperthreading_allowed == 0) {
 876                                 cpu_info[i].cpu_disabled = 1;
 877                                 continue;
 878                         }
 879                 }
 880
 881                 /* Don't use this CPU if it has been disabled by a tunable. */
 882                 if (resource_disabled("lapic", i)) {
 883                         cpu_info[i].cpu_disabled = 1;
 884                         continue;
 885                 }
 886         }
 887
 888         if (hyperthreading_allowed == 0 && hyperthreading_cpus > 1) {
 889                 hyperthreading_cpus = 0;
 890                 cpu_logical = 1;
 891         }
 892
 893         /*
 894          * Assign CPU IDs to local APIC IDs and disable any CPUs
 895          * beyond MAXCPU.  CPU 0 is always assigned to the BSP.
 896          *
 897          * To minimize confusion for userland, we attempt to number
 898          * CPUs such that all threads and cores in a package are
 899          * grouped together.  For now we assume that the BSP is always
 900          * the first thread in a package and just start adding APs
 901          * starting with the BSP's APIC ID.
 902          */
 903         mp_ncpus = 1;
 904         cpu_apic_ids[0] = boot_cpu_id;
 905         apic_cpuids[boot_cpu_id] = 0;
 906         for (i = boot_cpu_id + 1; i != boot_cpu_id;
 907              i == MAX_APIC_ID ? i = 0 : i++) {
 908                 if (!cpu_info[i].cpu_present || cpu_info[i].cpu_bsp ||
 909                     cpu_info[i].cpu_disabled)
 910                         continue;
 911
 912                 if (mp_ncpus < MAXCPU) {
 913                         cpu_apic_ids[mp_ncpus] = i;
 914                         apic_cpuids[i] = mp_ncpus;
 915                         mp_ncpus++;
 916                 } else
 917                         cpu_info[i].cpu_disabled = 1;
 918         }
 919         KASSERT(mp_maxid >= mp_ncpus - 1,
 920             ("%s: counters out of sync: max %d, count %d", __func__, mp_maxid,
 921             mp_ncpus));
 922 }
 923
 924 /*
 925  * start each AP in our list
 926  */
 927 /* Lowest 1MB is already mapped: don't touch*/
 928 #define TMPMAP_START 1
 929 static int
 930 start_all_aps(void)
 931 {
 932 #ifndef PC98
 933         u_char mpbiosreason;
 934 #endif
 935         u_int32_t mpbioswarmvec;
 936         int apic_id, cpu, i;
 937
 938         mtx_init(&ap_boot_mtx, "ap boot", NULL, MTX_SPIN);
 939
 940         /* install the AP 1st level boot code */
 941         install_ap_tramp();
 942
 943         /* save the current value of the warm-start vector */
 944         mpbioswarmvec = *((u_int32_t *) WARMBOOT_OFF);
 945 #ifndef PC98
 946         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
 947         mpbiosreason = inb(CMOS_DATA);
 948 #endif
 949
 950         /* set up temporary P==V mapping for AP boot */
 951         /* XXX this is a hack, we should boot the AP on its own stack/PTD */
 952         for (i = TMPMAP_START; i < NKPT; i++)
 953                 PTD[i] = PTD[KPTDI + i];
 954         invltlb();
 955
 956         /* start each AP */
 957         for (cpu = 1; cpu < mp_ncpus; cpu++) {
 958                 apic_id = cpu_apic_ids[cpu];
 959
 960                 /* allocate and set up a boot stack data page */
 961                 bootstacks[cpu] =
 962                     (char *)kmem_alloc(kernel_map, KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE);
 963                 dpcpu = (void *)kmem_alloc(kernel_map, DPCPU_SIZE);
 964                 /* setup a vector to our boot code */
 965                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_OFF) = WARMBOOT_TARGET;
 966                 *((volatile u_short *) WARMBOOT_SEG) = (boot_address >> 4);
 967 #ifndef PC98
 968                 outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
 969                 outb(CMOS_DATA, BIOS_WARM);     /* 'warm-start' */
 970 #endif
 971
 972                 bootSTK = (char *)bootstacks[cpu] + KSTACK_PAGES * PAGE_SIZE - 4;
 973                 bootAP = cpu;
 974
 975                 /* attempt to start the Application Processor */
 976                 CHECK_INIT(99); /* setup checkpoints */
 977                 if (!start_ap(apic_id)) {
 978                         printf("AP #%d (PHY# %d) failed!\n", cpu, apic_id);
 979                         CHECK_PRINT("trace");   /* show checkpoints */
 980                         /* better panic as the AP may be running loose */
 981                         printf("panic y/n? [y] ");
 982                         if (cngetc() != 'n')
 983                                 panic("bye-bye");
 984                 }
 985                 CHECK_PRINT("trace");           /* show checkpoints */
 986
 987                 CPU_SET(cpu, &all_cpus);        /* record AP in CPU map */
 988         }
 989
 990         /* restore the warmstart vector */
 991         *(u_int32_t *) WARMBOOT_OFF = mpbioswarmvec;
 992
 993 #ifndef PC98
 994         outb(CMOS_REG, BIOS_RESET);
 995         outb(CMOS_DATA, mpbiosreason);
 996 #endif
 997
 998         /* Undo V==P hack from above */
 999         for (i = TMPMAP_START; i < NKPT; i++)
1000                 PTD[i] = 0;
1001         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, 0, NKPT * NBPDR - 1);
1002
1003         /* number of APs actually started */
1004         return mp_naps;
1005 }
1006
1007 /*
1008  * load the 1st level AP boot code into base memory.
1009  */
1010
1011 /* targets for relocation */
1012 extern void bigJump(void);
1013 extern void bootCodeSeg(void);
1014 extern void bootDataSeg(void);
1015 extern void MPentry(void);
1016 extern u_int MP_GDT;
1017 extern u_int mp_gdtbase;
1018
1019 static void
1020 install_ap_tramp(void)
1021 {
1022         int     x;
1023         int     size = *(int *) ((u_long) & bootMP_size);
1024         vm_offset_t va = boot_address + KERNBASE;
1025         u_char *src = (u_char *) ((u_long) bootMP);
1026         u_char *dst = (u_char *) va;
1027         u_int   boot_base = (u_int) bootMP;
1028         u_int8_t *dst8;
1029         u_int16_t *dst16;
1030         u_int32_t *dst32;
1031
1032         KASSERT (size <= PAGE_SIZE,
1033             ("'size' do not fit into PAGE_SIZE, as expected."));
1034         pmap_kenter(va, boot_address);
1035         pmap_invalidate_page (kernel_pmap, va);
1036         for (x = 0; x < size; ++x)
1037                 *dst++ = *src++;
1038
1039         /*
1040          * modify addresses in code we just moved to basemem. unfortunately we
1041          * need fairly detailed info about mpboot.s for this to work.  changes
1042          * to mpboot.s might require changes here.
1043          */
1044
1045         /* boot code is located in KERNEL space */
1046         dst = (u_char *) va;
1047
1048         /* modify the lgdt arg */
1049         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) & mp_gdtbase - boot_base));
1050         *dst32 = boot_address + ((u_int) & MP_GDT - boot_base);
1051
1052         /* modify the ljmp target for MPentry() */
1053         dst32 = (u_int32_t *) (dst + ((u_int) bigJump - boot_base) + 1);
1054         *dst32 = ((u_int) MPentry - KERNBASE);
1055
1056         /* modify the target for boot code segment */
1057         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootCodeSeg - boot_base));
1058         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
1059         *dst16 = (u_int) boot_address & 0xffff;
1060         *dst8 = ((u_int) boot_address >> 16) & 0xff;
1061
1062         /* modify the target for boot data segment */
1063         dst16 = (u_int16_t *) (dst + ((u_int) bootDataSeg - boot_base));
1064         dst8 = (u_int8_t *) (dst16 + 1);
1065         *dst16 = (u_int) boot_address & 0xffff;
1066         *dst8 = ((u_int) boot_address >> 16) & 0xff;
1067 }
1068
1069 /*
1070  * This function starts the AP (application processor) identified
1071  * by the APIC ID 'physicalCpu'.  It does quite a "song and dance"
1072  * to accomplish this.  This is necessary because of the nuances
1073  * of the different hardware we might encounter.  It isn't pretty,
1074  * but it seems to work.
1075  */
1076 static int
1077 start_ap(int apic_id)
1078 {
1079         int vector, ms;
1080         int cpus;
1081
1082         /* calculate the vector */
1083         vector = (boot_address >> 12) & 0xff;
1084
1085         /* used as a watchpoint to signal AP startup */
1086         cpus = mp_naps;
1087
1088         ipi_startup(apic_id, vector);
1089
1090         /* Wait up to 5 seconds for it to start. */
1091         for (ms = 0; ms < 5000; ms++) {
1092                 if (mp_naps > cpus)
1093                         return 1;       /* return SUCCESS */
1094                 DELAY(1000);
1095         }
1096         return 0;               /* return FAILURE */
1097 }
1098
1099 #ifdef COUNT_XINVLTLB_HITS
1100 u_int xhits_gbl[MAXCPU];
1101 u_int xhits_pg[MAXCPU];
1102 u_int xhits_rng[MAXCPU];
1103 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, xhits, CTLFLAG_RW, 0, "");
1104 SYSCTL_OPAQUE(_debug_xhits, OID_AUTO, global, CTLFLAG_RW, &xhits_gbl,
1105     sizeof(xhits_gbl), "IU", "");
1106 SYSCTL_OPAQUE(_debug_xhits, OID_AUTO, page, CTLFLAG_RW, &xhits_pg,
1107     sizeof(xhits_pg), "IU", "");
1108 SYSCTL_OPAQUE(_debug_xhits, OID_AUTO, range, CTLFLAG_RW, &xhits_rng,
1109     sizeof(xhits_rng), "IU", "");
1110
1111 u_int ipi_global;
1112 u_int ipi_page;
1113 u_int ipi_range;
1114 u_int ipi_range_size;
1115 SYSCTL_INT(_debug_xhits, OID_AUTO, ipi_global, CTLFLAG_RW, &ipi_global, 0, "");
1116 SYSCTL_INT(_debug_xhits, OID_AUTO, ipi_page, CTLFLAG_RW, &ipi_page, 0, "");
1117 SYSCTL_INT(_debug_xhits, OID_AUTO, ipi_range, CTLFLAG_RW, &ipi_range, 0, "");
1118 SYSCTL_INT(_debug_xhits, OID_AUTO, ipi_range_size, CTLFLAG_RW, &ipi_range_size,
1119     0, "");
1120
1121 u_int ipi_masked_global;
1122 u_int ipi_masked_page;
1123 u_int ipi_masked_range;
1124 u_int ipi_masked_range_size;
1125 SYSCTL_INT(_debug_xhits, OID_AUTO, ipi_masked_global, CTLFLAG_RW,
1126     &ipi_masked_global, 0, "");
1127 SYSCTL_INT(_debug_xhits, OID_AUTO, ipi_masked_page, CTLFLAG_RW,
1128     &ipi_masked_page, 0, "");
1129 SYSCTL_INT(_debug_xhits, OID_AUTO, ipi_masked_range, CTLFLAG_RW,
1130     &ipi_masked_range, 0, "");
1131 SYSCTL_INT(_debug_xhits, OID_AUTO, ipi_masked_range_size, CTLFLAG_RW,
1132     &ipi_masked_range_size, 0, "");
1133 #endif /* COUNT_XINVLTLB_HITS */
1134
1135 /*
1136  * Init and startup IPI.
1137  */
1138 void
1139 ipi_startup(int apic_id, int vector)
1140 {
1141
1142         /*
1143          * first we do an INIT IPI: this INIT IPI might be run, resetting
1144          * and running the target CPU. OR this INIT IPI might be latched (P5
1145          * bug), CPU waiting for STARTUP IPI. OR this INIT IPI might be
1146          * ignored.
1147          */
1148         lapic_ipi_raw(APIC_DEST_DESTFLD | APIC_TRIGMOD_EDGE |
1149             APIC_LEVEL_ASSERT | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_DELMODE_INIT, apic_id);
1150         lapic_ipi_wait(-1);
1151         DELAY(10000);           /* wait ~10mS */
1152
1153         /*
1154          * next we do a STARTUP IPI: the previous INIT IPI might still be
1155          * latched, (P5 bug) this 1st STARTUP would then terminate
1156          * immediately, and the previously started INIT IPI would continue. OR
1157          * the previous INIT IPI has already run. and this STARTUP IPI will
1158          * run. OR the previous INIT IPI was ignored. and this STARTUP IPI
1159          * will run.
1160          */
1161         lapic_ipi_raw(APIC_DEST_DESTFLD | APIC_TRIGMOD_EDGE |
1162             APIC_LEVEL_DEASSERT | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_DELMODE_STARTUP |
1163             vector, apic_id);
1164         lapic_ipi_wait(-1);
1165         DELAY(200);             /* wait ~200uS */
1166
1167         /*
1168          * finally we do a 2nd STARTUP IPI: this 2nd STARTUP IPI should run IF
1169          * the previous STARTUP IPI was cancelled by a latched INIT IPI. OR
1170          * this STARTUP IPI will be ignored, as only ONE STARTUP IPI is
1171          * recognized after hardware RESET or INIT IPI.
1172          */
1173         lapic_ipi_raw(APIC_DEST_DESTFLD | APIC_TRIGMOD_EDGE |
1174             APIC_LEVEL_DEASSERT | APIC_DESTMODE_PHY | APIC_DELMODE_STARTUP |
1175             vector, apic_id);
1176         lapic_ipi_wait(-1);
1177         DELAY(200);             /* wait ~200uS */
1178 }
1179
1180 /*
1181  * Send an IPI to specified CPU handling the bitmap logic.
1182  */
1183 static void
1184 ipi_send_cpu(int cpu, u_int ipi)
1185 {
1186         u_int bitmap, old_pending, new_pending;
1187
1188         KASSERT(cpu_apic_ids[cpu] != -1, ("IPI to non-existent CPU %d", cpu));
1189
1190         if (IPI_IS_BITMAPED(ipi)) {
1191                 bitmap = 1 << ipi;
1192                 ipi = IPI_BITMAP_VECTOR;
1193                 do {
1194                         old_pending = cpu_ipi_pending[cpu];
1195                         new_pending = old_pending | bitmap;
1196                 } while  (!atomic_cmpset_int(&cpu_ipi_pending[cpu],
1197                     old_pending, new_pending));
1198                 if (old_pending)
1199                         return;
1200         }
1201         lapic_ipi_vectored(ipi, cpu_apic_ids[cpu]);
1202 }
1203
1204 /*
1205  * Flush the TLB on all other CPU's
1206  */
1207 static void
1208 smp_tlb_shootdown(u_int vector, vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
1209 {
1210         u_int ncpu;
1211
1212         ncpu = mp_ncpus - 1;    /* does not shootdown self */
1213         if (ncpu < 1)
1214                 return;         /* no other cpus */
1215         if (!(read_eflags() & PSL_I))
1216                 panic("%s: interrupts disabled", __func__);
1217         mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1218         smp_tlb_addr1 = addr1;
1219         smp_tlb_addr2 = addr2;
1220         atomic_store_rel_int(&smp_tlb_wait, 0);
1221         ipi_all_but_self(vector);
1222         while (smp_tlb_wait < ncpu)
1223                 ia32_pause();
1224         mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1225 }
1226
1227 static void
1228 smp_targeted_tlb_shootdown(cpuset_t mask, u_int vector, vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
1229 {
1230         int cpu, ncpu, othercpus;
1231
1232         othercpus = mp_ncpus - 1;
1233         if (CPU_ISFULLSET(&mask)) {
1234                 if (othercpus < 1)
1235                         return;
1236         } else {
1237                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &mask);
1238                 if (CPU_EMPTY(&mask))
1239                         return;
1240         }
1241         if (!(read_eflags() & PSL_I))
1242                 panic("%s: interrupts disabled", __func__);
1243         mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1244         smp_tlb_addr1 = addr1;
1245         smp_tlb_addr2 = addr2;
1246         atomic_store_rel_int(&smp_tlb_wait, 0);
1247         if (CPU_ISFULLSET(&mask)) {
1248                 ncpu = othercpus;
1249                 ipi_all_but_self(vector);
1250         } else {
1251                 ncpu = 0;
1252                 while ((cpu = CPU_FFS(&mask)) != 0) {
1253                         cpu--;
1254                         CPU_CLR(cpu, &mask);
1255                         CTR3(KTR_SMP, "%s: cpu: %d ipi: %x", __func__, cpu,
1256                             vector);
1257                         ipi_send_cpu(cpu, vector);
1258                         ncpu++;
1259                 }
1260         }
1261         while (smp_tlb_wait < ncpu)
1262                 ia32_pause();
1263         mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1264 }
1265
1266 void
1267 smp_cache_flush(void)
1268 {
1269
1270         if (smp_started)
1271                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLCACHE, 0, 0);
1272 }
1273
1274 void
1275 smp_invltlb(void)
1276 {
1277
1278         if (smp_started) {
1279                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLTLB, 0, 0);
1280 #ifdef COUNT_XINVLTLB_HITS
1281                 ipi_global++;
1282 #endif
1283         }
1284 }
1285
1286 void
1287 smp_invlpg(vm_offset_t addr)
1288 {
1289
1290         if (smp_started) {
1291                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLPG, addr, 0);
1292 #ifdef COUNT_XINVLTLB_HITS
1293                 ipi_page++;
1294 #endif
1295         }
1296 }
1297
1298 void
1299 smp_invlpg_range(vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
1300 {
1301
1302         if (smp_started) {
1303                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLRNG, addr1, addr2);
1304 #ifdef COUNT_XINVLTLB_HITS
1305                 ipi_range++;
1306                 ipi_range_size += (addr2 - addr1) / PAGE_SIZE;
1307 #endif
1308         }
1309 }
1310
1311 void
1312 smp_masked_invltlb(cpuset_t mask)
1313 {
1314
1315         if (smp_started) {
1316                 smp_targeted_tlb_shootdown(mask, IPI_INVLTLB, 0, 0);
1317 #ifdef COUNT_XINVLTLB_HITS
1318                 ipi_masked_global++;
1319 #endif
1320         }
1321 }
1322
1323 void
1324 smp_masked_invlpg(cpuset_t mask, vm_offset_t addr)
1325 {
1326
1327         if (smp_started) {
1328                 smp_targeted_tlb_shootdown(mask, IPI_INVLPG, addr, 0);
1329 #ifdef COUNT_XINVLTLB_HITS
1330                 ipi_masked_page++;
1331 #endif
1332         }
1333 }
1334
1335 void
1336 smp_masked_invlpg_range(cpuset_t mask, vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
1337 {
1338
1339         if (smp_started) {
1340                 smp_targeted_tlb_shootdown(mask, IPI_INVLRNG, addr1, addr2);
1341 #ifdef COUNT_XINVLTLB_HITS
1342                 ipi_masked_range++;
1343                 ipi_masked_range_size += (addr2 - addr1) / PAGE_SIZE;
1344 #endif
1345         }
1346 }
1347
1348 void
1349 ipi_bitmap_handler(struct trapframe frame)
1350 {
1351         struct trapframe *oldframe;
1352         struct thread *td;
1353         int cpu = PCPU_GET(cpuid);
1354         u_int ipi_bitmap;
1355
1356         critical_enter();
1357         td = curthread;
1358         td->td_intr_nesting_level++;
1359         oldframe = td->td_intr_frame;
1360         td->td_intr_frame = &frame;
1361         ipi_bitmap = atomic_readandclear_int(&cpu_ipi_pending[cpu]);
1362         if (ipi_bitmap & (1 << IPI_PREEMPT)) {
1363 #ifdef COUNT_IPIS
1364                 (*ipi_preempt_counts[cpu])++;
1365 #endif
1366                 sched_preempt(td);
1367         }
1368         if (ipi_bitmap & (1 << IPI_AST)) {
1369 #ifdef COUNT_IPIS
1370                 (*ipi_ast_counts[cpu])++;
1371 #endif
1372                 /* Nothing to do for AST */
1373         }
1374         if (ipi_bitmap & (1 << IPI_HARDCLOCK)) {
1375 #ifdef COUNT_IPIS
1376                 (*ipi_hardclock_counts[cpu])++;
1377 #endif
1378                 hardclockintr();
1379         }
1380         td->td_intr_frame = oldframe;
1381         td->td_intr_nesting_level--;
1382         critical_exit();
1383 }
1384
1385 /*
1386  * send an IPI to a set of cpus.
1387  */
1388 void
1389 ipi_selected(cpuset_t cpus, u_int ipi)
1390 {
1391         int cpu;
1392
1393         /*
1394          * IPI_STOP_HARD maps to a NMI and the trap handler needs a bit
1395          * of help in order to understand what is the source.
1396          * Set the mask of receiving CPUs for this purpose.
1397          */
1398         if (ipi == IPI_STOP_HARD)
1399                 CPU_OR_ATOMIC(&ipi_nmi_pending, &cpus);
1400
1401         while ((cpu = CPU_FFS(&cpus)) != 0) {
1402                 cpu--;
1403                 CPU_CLR(cpu, &cpus);
1404                 CTR3(KTR_SMP, "%s: cpu: %d ipi: %x", __func__, cpu, ipi);
1405                 ipi_send_cpu(cpu, ipi);
1406         }
1407 }
1408
1409 /*
1410  * send an IPI to a specific CPU.
1411  */
1412 void
1413 ipi_cpu(int cpu, u_int ipi)
1414 {
1415
1416         /*
1417          * IPI_STOP_HARD maps to a NMI and the trap handler needs a bit
1418          * of help in order to understand what is the source.
1419          * Set the mask of receiving CPUs for this purpose.
1420          */
1421         if (ipi == IPI_STOP_HARD)
1422                 CPU_SET_ATOMIC(cpu, &ipi_nmi_pending);
1423
1424         CTR3(KTR_SMP, "%s: cpu: %d ipi: %x", __func__, cpu, ipi);
1425         ipi_send_cpu(cpu, ipi);
1426 }
1427
1428 /*
1429  * send an IPI to all CPUs EXCEPT myself
1430  */
1431 void
1432 ipi_all_but_self(u_int ipi)
1433 {
1434         cpuset_t other_cpus;
1435
1436         other_cpus = all_cpus;
1437         CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &other_cpus);
1438         if (IPI_IS_BITMAPED(ipi)) {
1439                 ipi_selected(other_cpus, ipi);
1440                 return;
1441         }
1442
1443         /*
1444          * IPI_STOP_HARD maps to a NMI and the trap handler needs a bit
1445          * of help in order to understand what is the source.
1446          * Set the mask of receiving CPUs for this purpose.
1447          */
1448         if (ipi == IPI_STOP_HARD)
1449                 CPU_OR_ATOMIC(&ipi_nmi_pending, &other_cpus);
1450
1451         CTR2(KTR_SMP, "%s: ipi: %x", __func__, ipi);
1452         lapic_ipi_vectored(ipi, APIC_IPI_DEST_OTHERS);
1453 }
1454
1455 int
1456 ipi_nmi_handler()
1457 {
1458         u_int cpuid;
1459
1460         /*
1461          * As long as there is not a simple way to know about a NMI's
1462          * source, if the bitmask for the current CPU is present in
1463          * the global pending bitword an IPI_STOP_HARD has been issued
1464          * and should be handled.
1465          */
1466         cpuid = PCPU_GET(cpuid);
1467         if (!CPU_ISSET(cpuid, &ipi_nmi_pending))
1468                 return (1);
1469
1470         CPU_CLR_ATOMIC(cpuid, &ipi_nmi_pending);
1471         cpustop_handler();
1472         return (0);
1473 }
1474
1475 /*
1476  * Handle an IPI_STOP by saving our current context and spinning until we
1477  * are resumed.
1478  */
1479 void
1480 cpustop_handler(void)
1481 {
1482         u_int cpu;
1483
1484         cpu = PCPU_GET(cpuid);
1485
1486         savectx(&stoppcbs[cpu]);
1487
1488         /* Indicate that we are stopped */
1489         CPU_SET_ATOMIC(cpu, &stopped_cpus);
1490
1491         /* Wait for restart */
1492         while (!CPU_ISSET(cpu, &started_cpus))
1493             ia32_pause();
1494
1495         CPU_CLR_ATOMIC(cpu, &started_cpus);
1496         CPU_CLR_ATOMIC(cpu, &stopped_cpus);
1497
1498         if (cpu == 0 && cpustop_restartfunc != NULL) {
1499                 cpustop_restartfunc();
1500                 cpustop_restartfunc = NULL;
1501         }
1502 }
1503
1504 /*
1505  * Handle an IPI_SUSPEND by saving our current context and spinning until we
1506  * are resumed.
1507  */
1508 void
1509 cpususpend_handler(void)
1510 {
1511         u_int cpu;
1512
1513         cpu = PCPU_GET(cpuid);
1514
1515         if (savectx(susppcbs[cpu])) {
1516                 wbinvd();
1517                 CPU_SET_ATOMIC(cpu, &suspended_cpus);
1518         } else {
1519                 pmap_init_pat();
1520                 PCPU_SET(switchtime, 0);
1521                 PCPU_SET(switchticks, ticks);
1522
1523                 /* Indicate that we are resumed */
1524                 CPU_CLR_ATOMIC(cpu, &suspended_cpus);
1525         }
1526
1527         /* Wait for resume */
1528         while (!CPU_ISSET(cpu, &started_cpus))
1529                 ia32_pause();
1530
1531         /* Resume MCA and local APIC */
1532         mca_resume();
1533         lapic_setup(0);
1534
1535         CPU_CLR_ATOMIC(cpu, &started_cpus);
1536 }
1537 /*
1538  * This is called once the rest of the system is up and running and we're
1539  * ready to let the AP's out of the pen.
1540  */
1541 static void
1542 release_aps(void *dummy __unused)
1543 {
1544
1545         if (mp_ncpus == 1)
1546                 return;
1547         atomic_store_rel_int(&aps_ready, 1);
1548         while (smp_started == 0)
1549                 ia32_pause();
1550 }
1551 SYSINIT(start_aps, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_FIRST, release_aps, NULL);
1552
1553 #ifdef COUNT_IPIS
1554 /*
1555  * Setup interrupt counters for IPI handlers.
1556  */
1557 static void
1558 mp_ipi_intrcnt(void *dummy)
1559 {
1560         char buf[64];
1561         int i;
1562
1563         CPU_FOREACH(i) {
1564                 snprintf(buf, sizeof(buf), "cpu%d:invltlb", i);
1565                 intrcnt_add(buf, &ipi_invltlb_counts[i]);
1566                 snprintf(buf, sizeof(buf), "cpu%d:invlrng", i);
1567                 intrcnt_add(buf, &ipi_invlrng_counts[i]);
1568                 snprintf(buf, sizeof(buf), "cpu%d:invlpg", i);
1569                 intrcnt_add(buf, &ipi_invlpg_counts[i]);
1570                 snprintf(buf, sizeof(buf), "cpu%d:invlcache", i);
1571                 intrcnt_add(buf, &ipi_invlcache_counts[i]);
1572                 snprintf(buf, sizeof(buf), "cpu%d:preempt", i);
1573                 intrcnt_add(buf, &ipi_preempt_counts[i]);
1574                 snprintf(buf, sizeof(buf), "cpu%d:ast", i);
1575                 intrcnt_add(buf, &ipi_ast_counts[i]);
1576                 snprintf(buf, sizeof(buf), "cpu%d:rendezvous", i);
1577                 intrcnt_add(buf, &ipi_rendezvous_counts[i]);
1578                 snprintf(buf, sizeof(buf), "cpu%d:lazypmap", i);
1579                 intrcnt_add(buf, &ipi_lazypmap_counts[i]);
1580                 snprintf(buf, sizeof(buf), "cpu%d:hardclock", i);
1581                 intrcnt_add(buf, &ipi_hardclock_counts[i]);
1582         }
1583 }
1584 SYSINIT(mp_ipi_intrcnt, SI_SUB_INTR, SI_ORDER_MIDDLE, mp_ipi_intrcnt, NULL);
1585 #endif