]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/subr_smp.c
MFV r346563:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / subr_smp.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 2001, John Baldwin <jhb@FreeBSD.org>.
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
16  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
17  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
18  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
19  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
20  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
21  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
22  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
23  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
24  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
25  * SUCH DAMAGE.
26  */
27
28 /*
29  * This module holds the global variables and machine independent functions
30  * used for the kernel SMP support.
31  */
32
33 #include <sys/cdefs.h>
34 __FBSDID("$FreeBSD$");
35
36 #include <sys/param.h>
37 #include <sys/systm.h>
38 #include <sys/kernel.h>
39 #include <sys/ktr.h>
40 #include <sys/proc.h>
41 #include <sys/bus.h>
42 #include <sys/lock.h>
43 #include <sys/malloc.h>
44 #include <sys/mutex.h>
45 #include <sys/pcpu.h>
46 #include <sys/sched.h>
47 #include <sys/smp.h>
48 #include <sys/sysctl.h>
49
50 #include <machine/cpu.h>
51 #include <machine/smp.h>
52
53 #include "opt_sched.h"
54
55 #ifdef SMP
56 MALLOC_DEFINE(M_TOPO, "toponodes", "SMP topology data");
57
58 volatile cpuset_t stopped_cpus;
59 volatile cpuset_t started_cpus;
60 volatile cpuset_t suspended_cpus;
61 cpuset_t hlt_cpus_mask;
62 cpuset_t logical_cpus_mask;
63
64 void (*cpustop_restartfunc)(void);
65 #endif
66
67 static int sysctl_kern_smp_active(SYSCTL_HANDLER_ARGS);
68
69 /* This is used in modules that need to work in both SMP and UP. */
70 cpuset_t all_cpus;
71
72 int mp_ncpus;
73 /* export this for libkvm consumers. */
74 int mp_maxcpus = MAXCPU;
75
76 volatile int smp_started;
77 u_int mp_maxid;
78
79 static SYSCTL_NODE(_kern, OID_AUTO, smp, CTLFLAG_RD|CTLFLAG_CAPRD, NULL,
80     "Kernel SMP");
81
82 SYSCTL_INT(_kern_smp, OID_AUTO, maxid, CTLFLAG_RD|CTLFLAG_CAPRD, &mp_maxid, 0,
83     "Max CPU ID.");
84
85 SYSCTL_INT(_kern_smp, OID_AUTO, maxcpus, CTLFLAG_RD|CTLFLAG_CAPRD, &mp_maxcpus,
86     0, "Max number of CPUs that the system was compiled for.");
87
88 SYSCTL_PROC(_kern_smp, OID_AUTO, active, CTLFLAG_RD|CTLTYPE_INT|CTLFLAG_MPSAFE,
89     NULL, 0, sysctl_kern_smp_active, "I",
90     "Indicates system is running in SMP mode");
91
92 int smp_disabled = 0;   /* has smp been disabled? */
93 SYSCTL_INT(_kern_smp, OID_AUTO, disabled, CTLFLAG_RDTUN|CTLFLAG_CAPRD,
94     &smp_disabled, 0, "SMP has been disabled from the loader");
95
96 int smp_cpus = 1;       /* how many cpu's running */
97 SYSCTL_INT(_kern_smp, OID_AUTO, cpus, CTLFLAG_RD|CTLFLAG_CAPRD, &smp_cpus, 0,
98     "Number of CPUs online");
99
100 int smp_threads_per_core = 1;   /* how many SMT threads are running per core */
101 SYSCTL_INT(_kern_smp, OID_AUTO, threads_per_core, CTLFLAG_RD|CTLFLAG_CAPRD,
102     &smp_threads_per_core, 0, "Number of SMT threads online per core");
103
104 int mp_ncores = -1;     /* how many physical cores running */
105 SYSCTL_INT(_kern_smp, OID_AUTO, cores, CTLFLAG_RD|CTLFLAG_CAPRD, &mp_ncores, 0,
106     "Number of CPUs online");
107
108 int smp_topology = 0;   /* Which topology we're using. */
109 SYSCTL_INT(_kern_smp, OID_AUTO, topology, CTLFLAG_RDTUN, &smp_topology, 0,
110     "Topology override setting; 0 is default provided by hardware.");
111
112 #ifdef SMP
113 /* Enable forwarding of a signal to a process running on a different CPU */
114 static int forward_signal_enabled = 1;
115 SYSCTL_INT(_kern_smp, OID_AUTO, forward_signal_enabled, CTLFLAG_RW,
116            &forward_signal_enabled, 0,
117            "Forwarding of a signal to a process on a different CPU");
118
119 /* Variables needed for SMP rendezvous. */
120 static volatile int smp_rv_ncpus;
121 static void (*volatile smp_rv_setup_func)(void *arg);
122 static void (*volatile smp_rv_action_func)(void *arg);
123 static void (*volatile smp_rv_teardown_func)(void *arg);
124 static void *volatile smp_rv_func_arg;
125 static volatile int smp_rv_waiters[4];
126
127 /* 
128  * Shared mutex to restrict busywaits between smp_rendezvous() and
129  * smp(_targeted)_tlb_shootdown().  A deadlock occurs if both of these
130  * functions trigger at once and cause multiple CPUs to busywait with
131  * interrupts disabled. 
132  */
133 struct mtx smp_ipi_mtx;
134
135 /*
136  * Let the MD SMP code initialize mp_maxid very early if it can.
137  */
138 static void
139 mp_setmaxid(void *dummy)
140 {
141
142         cpu_mp_setmaxid();
143
144         KASSERT(mp_ncpus >= 1, ("%s: CPU count < 1", __func__));
145         KASSERT(mp_ncpus > 1 || mp_maxid == 0,
146             ("%s: one CPU but mp_maxid is not zero", __func__));
147         KASSERT(mp_maxid >= mp_ncpus - 1,
148             ("%s: counters out of sync: max %d, count %d", __func__,
149                 mp_maxid, mp_ncpus));
150 }
151 SYSINIT(cpu_mp_setmaxid, SI_SUB_TUNABLES, SI_ORDER_FIRST, mp_setmaxid, NULL);
152
153 /*
154  * Call the MD SMP initialization code.
155  */
156 static void
157 mp_start(void *dummy)
158 {
159
160         mtx_init(&smp_ipi_mtx, "smp rendezvous", NULL, MTX_SPIN);
161
162         /* Probe for MP hardware. */
163         if (smp_disabled != 0 || cpu_mp_probe() == 0) {
164                 mp_ncores = 1;
165                 mp_ncpus = 1;
166                 CPU_SETOF(PCPU_GET(cpuid), &all_cpus);
167                 return;
168         }
169
170         cpu_mp_start();
171         printf("FreeBSD/SMP: Multiprocessor System Detected: %d CPUs\n",
172             mp_ncpus);
173
174         /* Provide a default for most architectures that don't have SMT/HTT. */
175         if (mp_ncores < 0)
176                 mp_ncores = mp_ncpus;
177
178         cpu_mp_announce();
179 }
180 SYSINIT(cpu_mp, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_THIRD, mp_start, NULL);
181
182 void
183 forward_signal(struct thread *td)
184 {
185         int id;
186
187         /*
188          * signotify() has already set TDF_ASTPENDING and TDF_NEEDSIGCHECK on
189          * this thread, so all we need to do is poke it if it is currently
190          * executing so that it executes ast().
191          */
192         THREAD_LOCK_ASSERT(td, MA_OWNED);
193         KASSERT(TD_IS_RUNNING(td),
194             ("forward_signal: thread is not TDS_RUNNING"));
195
196         CTR1(KTR_SMP, "forward_signal(%p)", td->td_proc);
197
198         if (!smp_started || cold || panicstr)
199                 return;
200         if (!forward_signal_enabled)
201                 return;
202
203         /* No need to IPI ourself. */
204         if (td == curthread)
205                 return;
206
207         id = td->td_oncpu;
208         if (id == NOCPU)
209                 return;
210         ipi_cpu(id, IPI_AST);
211 }
212
213 /*
214  * When called the executing CPU will send an IPI to all other CPUs
215  *  requesting that they halt execution.
216  *
217  * Usually (but not necessarily) called with 'other_cpus' as its arg.
218  *
219  *  - Signals all CPUs in map to stop.
220  *  - Waits for each to stop.
221  *
222  * Returns:
223  *  -1: error
224  *   0: NA
225  *   1: ok
226  *
227  */
228 #if defined(__amd64__) || defined(__i386__)
229 #define X86     1
230 #else
231 #define X86     0
232 #endif
233 static int
234 generic_stop_cpus(cpuset_t map, u_int type)
235 {
236 #ifdef KTR
237         char cpusetbuf[CPUSETBUFSIZ];
238 #endif
239         static volatile u_int stopping_cpu = NOCPU;
240         int i;
241         volatile cpuset_t *cpus;
242
243         KASSERT(
244             type == IPI_STOP || type == IPI_STOP_HARD
245 #if X86
246             || type == IPI_SUSPEND
247 #endif
248             , ("%s: invalid stop type", __func__));
249
250         if (!smp_started)
251                 return (0);
252
253         CTR2(KTR_SMP, "stop_cpus(%s) with %u type",
254             cpusetobj_strprint(cpusetbuf, &map), type);
255
256 #if X86
257         /*
258          * When suspending, ensure there are are no IPIs in progress.
259          * IPIs that have been issued, but not yet delivered (e.g.
260          * not pending on a vCPU when running under virtualization)
261          * will be lost, violating FreeBSD's assumption of reliable
262          * IPI delivery.
263          */
264         if (type == IPI_SUSPEND)
265                 mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
266 #endif
267
268 #if X86
269         if (!nmi_is_broadcast || nmi_kdb_lock == 0) {
270 #endif
271         if (stopping_cpu != PCPU_GET(cpuid))
272                 while (atomic_cmpset_int(&stopping_cpu, NOCPU,
273                     PCPU_GET(cpuid)) == 0)
274                         while (stopping_cpu != NOCPU)
275                                 cpu_spinwait(); /* spin */
276
277         /* send the stop IPI to all CPUs in map */
278         ipi_selected(map, type);
279 #if X86
280         }
281 #endif
282
283 #if X86
284         if (type == IPI_SUSPEND)
285                 cpus = &suspended_cpus;
286         else
287 #endif
288                 cpus = &stopped_cpus;
289
290         i = 0;
291         while (!CPU_SUBSET(cpus, &map)) {
292                 /* spin */
293                 cpu_spinwait();
294                 i++;
295                 if (i == 100000000) {
296                         printf("timeout stopping cpus\n");
297                         break;
298                 }
299         }
300
301 #if X86
302         if (type == IPI_SUSPEND)
303                 mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
304 #endif
305
306         stopping_cpu = NOCPU;
307         return (1);
308 }
309
310 int
311 stop_cpus(cpuset_t map)
312 {
313
314         return (generic_stop_cpus(map, IPI_STOP));
315 }
316
317 int
318 stop_cpus_hard(cpuset_t map)
319 {
320
321         return (generic_stop_cpus(map, IPI_STOP_HARD));
322 }
323
324 #if X86
325 int
326 suspend_cpus(cpuset_t map)
327 {
328
329         return (generic_stop_cpus(map, IPI_SUSPEND));
330 }
331 #endif
332
333 /*
334  * Called by a CPU to restart stopped CPUs. 
335  *
336  * Usually (but not necessarily) called with 'stopped_cpus' as its arg.
337  *
338  *  - Signals all CPUs in map to restart.
339  *  - Waits for each to restart.
340  *
341  * Returns:
342  *  -1: error
343  *   0: NA
344  *   1: ok
345  */
346 static int
347 generic_restart_cpus(cpuset_t map, u_int type)
348 {
349 #ifdef KTR
350         char cpusetbuf[CPUSETBUFSIZ];
351 #endif
352         volatile cpuset_t *cpus;
353
354         KASSERT(type == IPI_STOP || type == IPI_STOP_HARD
355 #if X86
356             || type == IPI_SUSPEND
357 #endif
358             , ("%s: invalid stop type", __func__));
359
360         if (!smp_started)
361                 return (0);
362
363         CTR1(KTR_SMP, "restart_cpus(%s)", cpusetobj_strprint(cpusetbuf, &map));
364
365 #if X86
366         if (type == IPI_SUSPEND)
367                 cpus = &resuming_cpus;
368         else
369 #endif
370                 cpus = &stopped_cpus;
371
372         /* signal other cpus to restart */
373 #if X86
374         if (type == IPI_SUSPEND)
375                 CPU_COPY_STORE_REL(&map, &toresume_cpus);
376         else
377 #endif
378                 CPU_COPY_STORE_REL(&map, &started_cpus);
379
380 #if X86
381         if (!nmi_is_broadcast || nmi_kdb_lock == 0) {
382 #endif
383         /* wait for each to clear its bit */
384         while (CPU_OVERLAP(cpus, &map))
385                 cpu_spinwait();
386 #if X86
387         }
388 #endif
389
390         return (1);
391 }
392
393 int
394 restart_cpus(cpuset_t map)
395 {
396
397         return (generic_restart_cpus(map, IPI_STOP));
398 }
399
400 #if X86
401 int
402 resume_cpus(cpuset_t map)
403 {
404
405         return (generic_restart_cpus(map, IPI_SUSPEND));
406 }
407 #endif
408 #undef X86
409
410 /*
411  * All-CPU rendezvous.  CPUs are signalled, all execute the setup function 
412  * (if specified), rendezvous, execute the action function (if specified),
413  * rendezvous again, execute the teardown function (if specified), and then
414  * resume.
415  *
416  * Note that the supplied external functions _must_ be reentrant and aware
417  * that they are running in parallel and in an unknown lock context.
418  */
419 void
420 smp_rendezvous_action(void)
421 {
422         struct thread *td;
423         void *local_func_arg;
424         void (*local_setup_func)(void*);
425         void (*local_action_func)(void*);
426         void (*local_teardown_func)(void*);
427 #ifdef INVARIANTS
428         int owepreempt;
429 #endif
430
431         /* Ensure we have up-to-date values. */
432         atomic_add_acq_int(&smp_rv_waiters[0], 1);
433         while (smp_rv_waiters[0] < smp_rv_ncpus)
434                 cpu_spinwait();
435
436         /* Fetch rendezvous parameters after acquire barrier. */
437         local_func_arg = smp_rv_func_arg;
438         local_setup_func = smp_rv_setup_func;
439         local_action_func = smp_rv_action_func;
440         local_teardown_func = smp_rv_teardown_func;
441
442         /*
443          * Use a nested critical section to prevent any preemptions
444          * from occurring during a rendezvous action routine.
445          * Specifically, if a rendezvous handler is invoked via an IPI
446          * and the interrupted thread was in the critical_exit()
447          * function after setting td_critnest to 0 but before
448          * performing a deferred preemption, this routine can be
449          * invoked with td_critnest set to 0 and td_owepreempt true.
450          * In that case, a critical_exit() during the rendezvous
451          * action would trigger a preemption which is not permitted in
452          * a rendezvous action.  To fix this, wrap all of the
453          * rendezvous action handlers in a critical section.  We
454          * cannot use a regular critical section however as having
455          * critical_exit() preempt from this routine would also be
456          * problematic (the preemption must not occur before the IPI
457          * has been acknowledged via an EOI).  Instead, we
458          * intentionally ignore td_owepreempt when leaving the
459          * critical section.  This should be harmless because we do
460          * not permit rendezvous action routines to schedule threads,
461          * and thus td_owepreempt should never transition from 0 to 1
462          * during this routine.
463          */
464         td = curthread;
465         td->td_critnest++;
466 #ifdef INVARIANTS
467         owepreempt = td->td_owepreempt;
468 #endif
469         
470         /*
471          * If requested, run a setup function before the main action
472          * function.  Ensure all CPUs have completed the setup
473          * function before moving on to the action function.
474          */
475         if (local_setup_func != smp_no_rendezvous_barrier) {
476                 if (smp_rv_setup_func != NULL)
477                         smp_rv_setup_func(smp_rv_func_arg);
478                 atomic_add_int(&smp_rv_waiters[1], 1);
479                 while (smp_rv_waiters[1] < smp_rv_ncpus)
480                         cpu_spinwait();
481         }
482
483         if (local_action_func != NULL)
484                 local_action_func(local_func_arg);
485
486         if (local_teardown_func != smp_no_rendezvous_barrier) {
487                 /*
488                  * Signal that the main action has been completed.  If a
489                  * full exit rendezvous is requested, then all CPUs will
490                  * wait here until all CPUs have finished the main action.
491                  */
492                 atomic_add_int(&smp_rv_waiters[2], 1);
493                 while (smp_rv_waiters[2] < smp_rv_ncpus)
494                         cpu_spinwait();
495
496                 if (local_teardown_func != NULL)
497                         local_teardown_func(local_func_arg);
498         }
499
500         /*
501          * Signal that the rendezvous is fully completed by this CPU.
502          * This means that no member of smp_rv_* pseudo-structure will be
503          * accessed by this target CPU after this point; in particular,
504          * memory pointed by smp_rv_func_arg.
505          *
506          * The release semantic ensures that all accesses performed by
507          * the current CPU are visible when smp_rendezvous_cpus()
508          * returns, by synchronizing with the
509          * atomic_load_acq_int(&smp_rv_waiters[3]).
510          */
511         atomic_add_rel_int(&smp_rv_waiters[3], 1);
512
513         td->td_critnest--;
514         KASSERT(owepreempt == td->td_owepreempt,
515             ("rendezvous action changed td_owepreempt"));
516 }
517
518 void
519 smp_rendezvous_cpus(cpuset_t map,
520         void (* setup_func)(void *), 
521         void (* action_func)(void *),
522         void (* teardown_func)(void *),
523         void *arg)
524 {
525         int curcpumap, i, ncpus = 0;
526
527         /* Look comments in the !SMP case. */
528         if (!smp_started) {
529                 spinlock_enter();
530                 if (setup_func != NULL)
531                         setup_func(arg);
532                 if (action_func != NULL)
533                         action_func(arg);
534                 if (teardown_func != NULL)
535                         teardown_func(arg);
536                 spinlock_exit();
537                 return;
538         }
539
540         CPU_FOREACH(i) {
541                 if (CPU_ISSET(i, &map))
542                         ncpus++;
543         }
544         if (ncpus == 0)
545                 panic("ncpus is 0 with non-zero map");
546
547         mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
548
549         /* Pass rendezvous parameters via global variables. */
550         smp_rv_ncpus = ncpus;
551         smp_rv_setup_func = setup_func;
552         smp_rv_action_func = action_func;
553         smp_rv_teardown_func = teardown_func;
554         smp_rv_func_arg = arg;
555         smp_rv_waiters[1] = 0;
556         smp_rv_waiters[2] = 0;
557         smp_rv_waiters[3] = 0;
558         atomic_store_rel_int(&smp_rv_waiters[0], 0);
559
560         /*
561          * Signal other processors, which will enter the IPI with
562          * interrupts off.
563          */
564         curcpumap = CPU_ISSET(curcpu, &map);
565         CPU_CLR(curcpu, &map);
566         ipi_selected(map, IPI_RENDEZVOUS);
567
568         /* Check if the current CPU is in the map */
569         if (curcpumap != 0)
570                 smp_rendezvous_action();
571
572         /*
573          * Ensure that the master CPU waits for all the other
574          * CPUs to finish the rendezvous, so that smp_rv_*
575          * pseudo-structure and the arg are guaranteed to not
576          * be in use.
577          *
578          * Load acquire synchronizes with the release add in
579          * smp_rendezvous_action(), which ensures that our caller sees
580          * all memory actions done by the called functions on other
581          * CPUs.
582          */
583         while (atomic_load_acq_int(&smp_rv_waiters[3]) < ncpus)
584                 cpu_spinwait();
585
586         mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
587 }
588
589 void
590 smp_rendezvous(void (* setup_func)(void *), 
591                void (* action_func)(void *),
592                void (* teardown_func)(void *),
593                void *arg)
594 {
595         smp_rendezvous_cpus(all_cpus, setup_func, action_func, teardown_func, arg);
596 }
597
598 static struct cpu_group group[MAXCPU * MAX_CACHE_LEVELS + 1];
599
600 struct cpu_group *
601 smp_topo(void)
602 {
603         char cpusetbuf[CPUSETBUFSIZ], cpusetbuf2[CPUSETBUFSIZ];
604         struct cpu_group *top;
605
606         /*
607          * Check for a fake topology request for debugging purposes.
608          */
609         switch (smp_topology) {
610         case 1:
611                 /* Dual core with no sharing.  */
612                 top = smp_topo_1level(CG_SHARE_NONE, 2, 0);
613                 break;
614         case 2:
615                 /* No topology, all cpus are equal. */
616                 top = smp_topo_none();
617                 break;
618         case 3:
619                 /* Dual core with shared L2.  */
620                 top = smp_topo_1level(CG_SHARE_L2, 2, 0);
621                 break;
622         case 4:
623                 /* quad core, shared l3 among each package, private l2.  */
624                 top = smp_topo_1level(CG_SHARE_L3, 4, 0);
625                 break;
626         case 5:
627                 /* quad core,  2 dualcore parts on each package share l2.  */
628                 top = smp_topo_2level(CG_SHARE_NONE, 2, CG_SHARE_L2, 2, 0);
629                 break;
630         case 6:
631                 /* Single-core 2xHTT */
632                 top = smp_topo_1level(CG_SHARE_L1, 2, CG_FLAG_HTT);
633                 break;
634         case 7:
635                 /* quad core with a shared l3, 8 threads sharing L2.  */
636                 top = smp_topo_2level(CG_SHARE_L3, 4, CG_SHARE_L2, 8,
637                     CG_FLAG_SMT);
638                 break;
639         default:
640                 /* Default, ask the system what it wants. */
641                 top = cpu_topo();
642                 break;
643         }
644         /*
645          * Verify the returned topology.
646          */
647         if (top->cg_count != mp_ncpus)
648                 panic("Built bad topology at %p.  CPU count %d != %d",
649                     top, top->cg_count, mp_ncpus);
650         if (CPU_CMP(&top->cg_mask, &all_cpus))
651                 panic("Built bad topology at %p.  CPU mask (%s) != (%s)",
652                     top, cpusetobj_strprint(cpusetbuf, &top->cg_mask),
653                     cpusetobj_strprint(cpusetbuf2, &all_cpus));
654
655         /*
656          * Collapse nonsense levels that may be created out of convenience by
657          * the MD layers.  They cause extra work in the search functions.
658          */
659         while (top->cg_children == 1) {
660                 top = &top->cg_child[0];
661                 top->cg_parent = NULL;
662         }
663         return (top);
664 }
665
666 struct cpu_group *
667 smp_topo_alloc(u_int count)
668 {
669         static u_int index;
670         u_int curr;
671
672         curr = index;
673         index += count;
674         return (&group[curr]);
675 }
676
677 struct cpu_group *
678 smp_topo_none(void)
679 {
680         struct cpu_group *top;
681
682         top = &group[0];
683         top->cg_parent = NULL;
684         top->cg_child = NULL;
685         top->cg_mask = all_cpus;
686         top->cg_count = mp_ncpus;
687         top->cg_children = 0;
688         top->cg_level = CG_SHARE_NONE;
689         top->cg_flags = 0;
690         
691         return (top);
692 }
693
694 static int
695 smp_topo_addleaf(struct cpu_group *parent, struct cpu_group *child, int share,
696     int count, int flags, int start)
697 {
698         char cpusetbuf[CPUSETBUFSIZ], cpusetbuf2[CPUSETBUFSIZ];
699         cpuset_t mask;
700         int i;
701
702         CPU_ZERO(&mask);
703         for (i = 0; i < count; i++, start++)
704                 CPU_SET(start, &mask);
705         child->cg_parent = parent;
706         child->cg_child = NULL;
707         child->cg_children = 0;
708         child->cg_level = share;
709         child->cg_count = count;
710         child->cg_flags = flags;
711         child->cg_mask = mask;
712         parent->cg_children++;
713         for (; parent != NULL; parent = parent->cg_parent) {
714                 if (CPU_OVERLAP(&parent->cg_mask, &child->cg_mask))
715                         panic("Duplicate children in %p.  mask (%s) child (%s)",
716                             parent,
717                             cpusetobj_strprint(cpusetbuf, &parent->cg_mask),
718                             cpusetobj_strprint(cpusetbuf2, &child->cg_mask));
719                 CPU_OR(&parent->cg_mask, &child->cg_mask);
720                 parent->cg_count += child->cg_count;
721         }
722
723         return (start);
724 }
725
726 struct cpu_group *
727 smp_topo_1level(int share, int count, int flags)
728 {
729         struct cpu_group *child;
730         struct cpu_group *top;
731         int packages;
732         int cpu;
733         int i;
734
735         cpu = 0;
736         top = &group[0];
737         packages = mp_ncpus / count;
738         top->cg_child = child = &group[1];
739         top->cg_level = CG_SHARE_NONE;
740         for (i = 0; i < packages; i++, child++)
741                 cpu = smp_topo_addleaf(top, child, share, count, flags, cpu);
742         return (top);
743 }
744
745 struct cpu_group *
746 smp_topo_2level(int l2share, int l2count, int l1share, int l1count,
747     int l1flags)
748 {
749         struct cpu_group *top;
750         struct cpu_group *l1g;
751         struct cpu_group *l2g;
752         int cpu;
753         int i;
754         int j;
755
756         cpu = 0;
757         top = &group[0];
758         l2g = &group[1];
759         top->cg_child = l2g;
760         top->cg_level = CG_SHARE_NONE;
761         top->cg_children = mp_ncpus / (l2count * l1count);
762         l1g = l2g + top->cg_children;
763         for (i = 0; i < top->cg_children; i++, l2g++) {
764                 l2g->cg_parent = top;
765                 l2g->cg_child = l1g;
766                 l2g->cg_level = l2share;
767                 for (j = 0; j < l2count; j++, l1g++)
768                         cpu = smp_topo_addleaf(l2g, l1g, l1share, l1count,
769                             l1flags, cpu);
770         }
771         return (top);
772 }
773
774
775 struct cpu_group *
776 smp_topo_find(struct cpu_group *top, int cpu)
777 {
778         struct cpu_group *cg;
779         cpuset_t mask;
780         int children;
781         int i;
782
783         CPU_SETOF(cpu, &mask);
784         cg = top;
785         for (;;) {
786                 if (!CPU_OVERLAP(&cg->cg_mask, &mask))
787                         return (NULL);
788                 if (cg->cg_children == 0)
789                         return (cg);
790                 children = cg->cg_children;
791                 for (i = 0, cg = cg->cg_child; i < children; cg++, i++)
792                         if (CPU_OVERLAP(&cg->cg_mask, &mask))
793                                 break;
794         }
795         return (NULL);
796 }
797 #else /* !SMP */
798
799 void
800 smp_rendezvous_cpus(cpuset_t map,
801         void (*setup_func)(void *), 
802         void (*action_func)(void *),
803         void (*teardown_func)(void *),
804         void *arg)
805 {
806         /*
807          * In the !SMP case we just need to ensure the same initial conditions
808          * as the SMP case.
809          */
810         spinlock_enter();
811         if (setup_func != NULL)
812                 setup_func(arg);
813         if (action_func != NULL)
814                 action_func(arg);
815         if (teardown_func != NULL)
816                 teardown_func(arg);
817         spinlock_exit();
818 }
819
820 void
821 smp_rendezvous(void (*setup_func)(void *), 
822                void (*action_func)(void *),
823                void (*teardown_func)(void *),
824                void *arg)
825 {
826
827         smp_rendezvous_cpus(all_cpus, setup_func, action_func, teardown_func,
828             arg);
829 }
830
831 /*
832  * Provide dummy SMP support for UP kernels.  Modules that need to use SMP
833  * APIs will still work using this dummy support.
834  */
835 static void
836 mp_setvariables_for_up(void *dummy)
837 {
838         mp_ncpus = 1;
839         mp_ncores = 1;
840         mp_maxid = PCPU_GET(cpuid);
841         CPU_SETOF(mp_maxid, &all_cpus);
842         KASSERT(PCPU_GET(cpuid) == 0, ("UP must have a CPU ID of zero"));
843 }
844 SYSINIT(cpu_mp_setvariables, SI_SUB_TUNABLES, SI_ORDER_FIRST,
845     mp_setvariables_for_up, NULL);
846 #endif /* SMP */
847
848 void
849 smp_no_rendezvous_barrier(void *dummy)
850 {
851 #ifdef SMP
852         KASSERT((!smp_started),("smp_no_rendezvous called and smp is started"));
853 #endif
854 }
855
856 /*
857  * Wait for specified idle threads to switch once.  This ensures that even
858  * preempted threads have cycled through the switch function once,
859  * exiting their codepaths.  This allows us to change global pointers
860  * with no other synchronization.
861  */
862 int
863 quiesce_cpus(cpuset_t map, const char *wmesg, int prio)
864 {
865         struct pcpu *pcpu;
866         u_int gen[MAXCPU];
867         int error;
868         int cpu;
869
870         error = 0;
871         for (cpu = 0; cpu <= mp_maxid; cpu++) {
872                 if (!CPU_ISSET(cpu, &map) || CPU_ABSENT(cpu))
873                         continue;
874                 pcpu = pcpu_find(cpu);
875                 gen[cpu] = pcpu->pc_idlethread->td_generation;
876         }
877         for (cpu = 0; cpu <= mp_maxid; cpu++) {
878                 if (!CPU_ISSET(cpu, &map) || CPU_ABSENT(cpu))
879                         continue;
880                 pcpu = pcpu_find(cpu);
881                 thread_lock(curthread);
882                 sched_bind(curthread, cpu);
883                 thread_unlock(curthread);
884                 while (gen[cpu] == pcpu->pc_idlethread->td_generation) {
885                         error = tsleep(quiesce_cpus, prio, wmesg, 1);
886                         if (error != EWOULDBLOCK)
887                                 goto out;
888                         error = 0;
889                 }
890         }
891 out:
892         thread_lock(curthread);
893         sched_unbind(curthread);
894         thread_unlock(curthread);
895
896         return (error);
897 }
898
899 int
900 quiesce_all_cpus(const char *wmesg, int prio)
901 {
902
903         return quiesce_cpus(all_cpus, wmesg, prio);
904 }
905
906 /* Extra care is taken with this sysctl because the data type is volatile */
907 static int
908 sysctl_kern_smp_active(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
909 {
910         int error, active;
911
912         active = smp_started;
913         error = SYSCTL_OUT(req, &active, sizeof(active));
914         return (error);
915 }
916
917
918 #ifdef SMP
919 void
920 topo_init_node(struct topo_node *node)
921 {
922
923         bzero(node, sizeof(*node));
924         TAILQ_INIT(&node->children);
925 }
926
927 void
928 topo_init_root(struct topo_node *root)
929 {
930
931         topo_init_node(root);
932         root->type = TOPO_TYPE_SYSTEM;
933 }
934
935 /*
936  * Add a child node with the given ID under the given parent.
937  * Do nothing if there is already a child with that ID.
938  */
939 struct topo_node *
940 topo_add_node_by_hwid(struct topo_node *parent, int hwid,
941     topo_node_type type, uintptr_t subtype)
942 {
943         struct topo_node *node;
944
945         TAILQ_FOREACH_REVERSE(node, &parent->children,
946             topo_children, siblings) {
947                 if (node->hwid == hwid
948                     && node->type == type && node->subtype == subtype) {
949                         return (node);
950                 }
951         }
952
953         node = malloc(sizeof(*node), M_TOPO, M_WAITOK);
954         topo_init_node(node);
955         node->parent = parent;
956         node->hwid = hwid;
957         node->type = type;
958         node->subtype = subtype;
959         TAILQ_INSERT_TAIL(&parent->children, node, siblings);
960         parent->nchildren++;
961
962         return (node);
963 }
964
965 /*
966  * Find a child node with the given ID under the given parent.
967  */
968 struct topo_node *
969 topo_find_node_by_hwid(struct topo_node *parent, int hwid,
970     topo_node_type type, uintptr_t subtype)
971 {
972
973         struct topo_node *node;
974
975         TAILQ_FOREACH(node, &parent->children, siblings) {
976                 if (node->hwid == hwid
977                     && node->type == type && node->subtype == subtype) {
978                         return (node);
979                 }
980         }
981
982         return (NULL);
983 }
984
985 /*
986  * Given a node change the order of its parent's child nodes such
987  * that the node becomes the firt child while preserving the cyclic
988  * order of the children.  In other words, the given node is promoted
989  * by rotation.
990  */
991 void
992 topo_promote_child(struct topo_node *child)
993 {
994         struct topo_node *next;
995         struct topo_node *node;
996         struct topo_node *parent;
997
998         parent = child->parent;
999         next = TAILQ_NEXT(child, siblings);
1000         TAILQ_REMOVE(&parent->children, child, siblings);
1001         TAILQ_INSERT_HEAD(&parent->children, child, siblings);
1002
1003         while (next != NULL) {
1004                 node = next;
1005                 next = TAILQ_NEXT(node, siblings);
1006                 TAILQ_REMOVE(&parent->children, node, siblings);
1007                 TAILQ_INSERT_AFTER(&parent->children, child, node, siblings);
1008                 child = node;
1009         }
1010 }
1011
1012 /*
1013  * Iterate to the next node in the depth-first search (traversal) of
1014  * the topology tree.
1015  */
1016 struct topo_node *
1017 topo_next_node(struct topo_node *top, struct topo_node *node)
1018 {
1019         struct topo_node *next;
1020
1021         if ((next = TAILQ_FIRST(&node->children)) != NULL)
1022                 return (next);
1023
1024         if ((next = TAILQ_NEXT(node, siblings)) != NULL)
1025                 return (next);
1026
1027         while (node != top && (node = node->parent) != top)
1028                 if ((next = TAILQ_NEXT(node, siblings)) != NULL)
1029                         return (next);
1030
1031         return (NULL);
1032 }
1033
1034 /*
1035  * Iterate to the next node in the depth-first search of the topology tree,
1036  * but without descending below the current node.
1037  */
1038 struct topo_node *
1039 topo_next_nonchild_node(struct topo_node *top, struct topo_node *node)
1040 {
1041         struct topo_node *next;
1042
1043         if ((next = TAILQ_NEXT(node, siblings)) != NULL)
1044                 return (next);
1045
1046         while (node != top && (node = node->parent) != top)
1047                 if ((next = TAILQ_NEXT(node, siblings)) != NULL)
1048                         return (next);
1049
1050         return (NULL);
1051 }
1052
1053 /*
1054  * Assign the given ID to the given topology node that represents a logical
1055  * processor.
1056  */
1057 void
1058 topo_set_pu_id(struct topo_node *node, cpuid_t id)
1059 {
1060
1061         KASSERT(node->type == TOPO_TYPE_PU,
1062             ("topo_set_pu_id: wrong node type: %u", node->type));
1063         KASSERT(CPU_EMPTY(&node->cpuset) && node->cpu_count == 0,
1064             ("topo_set_pu_id: cpuset already not empty"));
1065         node->id = id;
1066         CPU_SET(id, &node->cpuset);
1067         node->cpu_count = 1;
1068         node->subtype = 1;
1069
1070         while ((node = node->parent) != NULL) {
1071                 KASSERT(!CPU_ISSET(id, &node->cpuset),
1072                     ("logical ID %u is already set in node %p", id, node));
1073                 CPU_SET(id, &node->cpuset);
1074                 node->cpu_count++;
1075         }
1076 }
1077
1078 static struct topology_spec {
1079         topo_node_type  type;
1080         bool            match_subtype;
1081         uintptr_t       subtype;
1082 } topology_level_table[TOPO_LEVEL_COUNT] = {
1083         [TOPO_LEVEL_PKG] = { .type = TOPO_TYPE_PKG, },
1084         [TOPO_LEVEL_GROUP] = { .type = TOPO_TYPE_GROUP, },
1085         [TOPO_LEVEL_CACHEGROUP] = {
1086                 .type = TOPO_TYPE_CACHE,
1087                 .match_subtype = true,
1088                 .subtype = CG_SHARE_L3,
1089         },
1090         [TOPO_LEVEL_CORE] = { .type = TOPO_TYPE_CORE, },
1091         [TOPO_LEVEL_THREAD] = { .type = TOPO_TYPE_PU, },
1092 };
1093
1094 static bool
1095 topo_analyze_table(struct topo_node *root, int all, enum topo_level level,
1096     struct topo_analysis *results)
1097 {
1098         struct topology_spec *spec;
1099         struct topo_node *node;
1100         int count;
1101
1102         if (level >= TOPO_LEVEL_COUNT)
1103                 return (true);
1104
1105         spec = &topology_level_table[level];
1106         count = 0;
1107         node = topo_next_node(root, root);
1108
1109         while (node != NULL) {
1110                 if (node->type != spec->type ||
1111                     (spec->match_subtype && node->subtype != spec->subtype)) {
1112                         node = topo_next_node(root, node);
1113                         continue;
1114                 }
1115                 if (!all && CPU_EMPTY(&node->cpuset)) {
1116                         node = topo_next_nonchild_node(root, node);
1117                         continue;
1118                 }
1119
1120                 count++;
1121
1122                 if (!topo_analyze_table(node, all, level + 1, results))
1123                         return (false);
1124
1125                 node = topo_next_nonchild_node(root, node);
1126         }
1127
1128         /* No explicit subgroups is essentially one subgroup. */
1129         if (count == 0) {
1130                 count = 1;
1131
1132                 if (!topo_analyze_table(root, all, level + 1, results))
1133                         return (false);
1134         }
1135
1136         if (results->entities[level] == -1)
1137                 results->entities[level] = count;
1138         else if (results->entities[level] != count)
1139                 return (false);
1140
1141         return (true);
1142 }
1143
1144 /*
1145  * Check if the topology is uniform, that is, each package has the same number
1146  * of cores in it and each core has the same number of threads (logical
1147  * processors) in it.  If so, calculate the number of packages, the number of
1148  * groups per package, the number of cachegroups per group, and the number of
1149  * logical processors per cachegroup.  'all' parameter tells whether to include
1150  * administratively disabled logical processors into the analysis.
1151  */
1152 int
1153 topo_analyze(struct topo_node *topo_root, int all,
1154     struct topo_analysis *results)
1155 {
1156
1157         results->entities[TOPO_LEVEL_PKG] = -1;
1158         results->entities[TOPO_LEVEL_CORE] = -1;
1159         results->entities[TOPO_LEVEL_THREAD] = -1;
1160         results->entities[TOPO_LEVEL_GROUP] = -1;
1161         results->entities[TOPO_LEVEL_CACHEGROUP] = -1;
1162
1163         if (!topo_analyze_table(topo_root, all, TOPO_LEVEL_PKG, results))
1164                 return (0);
1165
1166         KASSERT(results->entities[TOPO_LEVEL_PKG] > 0,
1167                 ("bug in topology or analysis"));
1168
1169         return (1);
1170 }
1171
1172 #endif /* SMP */
1173