sys/riscv/riscv/mp_machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2015 The FreeBSD Foundation
   3  * Copyright (c) 2016 Ruslan Bukin <br@bsdpad.com>
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Portions of this software were developed by Andrew Turner under
   7  * sponsorship from the FreeBSD Foundation.
   8  *
   9  * Portions of this software were developed by SRI International and the
  10  * University of Cambridge Computer Laboratory under DARPA/AFRL contract
  11  * FA8750-10-C-0237 ("CTSRD"), as part of the DARPA CRASH research programme.
  12  *
  13  * Portions of this software were developed by the University of Cambridge
  14  * Computer Laboratory as part of the CTSRD Project, with support from the
  15  * UK Higher Education Innovation Fund (HEIF).
  16  *
  17  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  18  * modification, are permitted provided that the following conditions
  19  * are met:
  20  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  21  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  22  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  25  *
  26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  27  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  28  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  29  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  30  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  31  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  32  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  33  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  34  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  35  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  36  * SUCH DAMAGE.
  37  */
  38
  39 #include "opt_kstack_pages.h"
  40 #include "opt_platform.h"
  41
  42 #include <sys/cdefs.h>
  43 __FBSDID("$FreeBSD$");
  44
  45 #include <sys/param.h>
  46 #include <sys/systm.h>
  47 #include <sys/bus.h>
  48 #include <sys/cpu.h>
  49 #include <sys/kernel.h>
  50 #include <sys/malloc.h>
  51 #include <sys/module.h>
  52 #include <sys/mutex.h>
  53 #include <sys/proc.h>
  54 #include <sys/sched.h>
  55 #include <sys/smp.h>
  56
  57 #include <vm/vm.h>
  58 #include <vm/pmap.h>
  59 #include <vm/vm_extern.h>
  60 #include <vm/vm_kern.h>
  61 #include <vm/vm_map.h>
  62
  63 #include <machine/intr.h>
  64 #include <machine/smp.h>
  65 #include <machine/sbi.h>
  66
  67 #ifdef FDT
  68 #include <dev/ofw/openfirm.h>
  69 #include <dev/ofw/ofw_cpu.h>
  70 #endif
  71
  72 boolean_t ofw_cpu_reg(phandle_t node, u_int, cell_t *);
  73
  74 extern struct pcpu __pcpu[];
  75
  76 uint32_t __riscv_boot_ap[MAXCPU];
  77
  78 static enum {
  79         CPUS_UNKNOWN,
  80 #ifdef FDT
  81         CPUS_FDT,
  82 #endif
  83 } cpu_enum_method;
  84
  85 static device_identify_t riscv64_cpu_identify;
  86 static device_probe_t riscv64_cpu_probe;
  87 static device_attach_t riscv64_cpu_attach;
  88
  89 static int ipi_handler(void *);
  90
  91 struct mtx ap_boot_mtx;
  92 struct pcb stoppcbs[MAXCPU];
  93
  94 #ifdef INVARIANTS
  95 static uint32_t cpu_reg[MAXCPU][2];
  96 #endif
  97 static device_t cpu_list[MAXCPU];
  98
  99 void mpentry(unsigned long cpuid);
 100 void init_secondary(uint64_t);
 101
 102 uint8_t secondary_stacks[MAXCPU - 1][PAGE_SIZE * KSTACK_PAGES] __aligned(16);
 103
 104 /* Set to 1 once we're ready to let the APs out of the pen. */
 105 volatile int aps_ready = 0;
 106
 107 /* Temporary variables for init_secondary()  */
 108 void *dpcpu[MAXCPU - 1];
 109
 110 static device_method_t riscv64_cpu_methods[] = {
 111         /* Device interface */
 112         DEVMETHOD(device_identify,      riscv64_cpu_identify),
 113         DEVMETHOD(device_probe,         riscv64_cpu_probe),
 114         DEVMETHOD(device_attach,        riscv64_cpu_attach),
 115
 116         DEVMETHOD_END
 117 };
 118
 119 static devclass_t riscv64_cpu_devclass;
 120 static driver_t riscv64_cpu_driver = {
 121         "riscv64_cpu",
 122         riscv64_cpu_methods,
 123         0
 124 };
 125
 126 DRIVER_MODULE(riscv64_cpu, cpu, riscv64_cpu_driver, riscv64_cpu_devclass, 0, 0);
 127
 128 static void
 129 riscv64_cpu_identify(driver_t *driver, device_t parent)
 130 {
 131
 132         if (device_find_child(parent, "riscv64_cpu", -1) != NULL)
 133                 return;
 134         if (BUS_ADD_CHILD(parent, 0, "riscv64_cpu", -1) == NULL)
 135                 device_printf(parent, "add child failed\n");
 136 }
 137
 138 static int
 139 riscv64_cpu_probe(device_t dev)
 140 {
 141         u_int cpuid;
 142
 143         cpuid = device_get_unit(dev);
 144         if (cpuid >= MAXCPU || cpuid > mp_maxid)
 145                 return (EINVAL);
 146
 147         device_quiet(dev);
 148         return (0);
 149 }
 150
 151 static int
 152 riscv64_cpu_attach(device_t dev)
 153 {
 154         const uint32_t *reg;
 155         size_t reg_size;
 156         u_int cpuid;
 157         int i;
 158
 159         cpuid = device_get_unit(dev);
 160
 161         if (cpuid >= MAXCPU || cpuid > mp_maxid)
 162                 return (EINVAL);
 163         KASSERT(cpu_list[cpuid] == NULL, ("Already have cpu %u", cpuid));
 164
 165         reg = cpu_get_cpuid(dev, &reg_size);
 166         if (reg == NULL)
 167                 return (EINVAL);
 168
 169         if (bootverbose) {
 170                 device_printf(dev, "register <");
 171                 for (i = 0; i < reg_size; i++)
 172                         printf("%s%x", (i == 0) ? "" : " ", reg[i]);
 173                 printf(">\n");
 174         }
 175
 176         /* Set the device to start it later */
 177         cpu_list[cpuid] = dev;
 178
 179         return (0);
 180 }
 181
 182 static void
 183 release_aps(void *dummy __unused)
 184 {
 185         u_long mask;
 186         int cpu, i;
 187
 188         if (mp_ncpus == 1)
 189                 return;
 190
 191         /* Setup the IPI handler */
 192         riscv_setup_ipihandler(ipi_handler);
 193
 194         atomic_store_rel_int(&aps_ready, 1);
 195
 196         /* Wake up the other CPUs */
 197         mask = 0;
 198
 199         for (i = 1; i < mp_ncpus; i++)
 200                 mask |= (1 << i);
 201
 202         sbi_send_ipi(&mask);
 203
 204         printf("Release APs\n");
 205
 206         for (i = 0; i < 2000; i++) {
 207                 if (smp_started) {
 208                         for (cpu = 0; cpu <= mp_maxid; cpu++) {
 209                                 if (CPU_ABSENT(cpu))
 210                                         continue;
 211                         }
 212                         return;
 213                 }
 214                 DELAY(1000);
 215         }
 216
 217         printf("APs not started\n");
 218 }
 219 SYSINIT(start_aps, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_FIRST, release_aps, NULL);
 220
 221 void
 222 init_secondary(uint64_t cpu)
 223 {
 224         struct pcpu *pcpup;
 225
 226         /* Setup the pcpu pointer */
 227         pcpup = &__pcpu[cpu];
 228         __asm __volatile("mv gp, %0" :: "r"(pcpup));
 229
 230         /* Workaround: make sure wfi doesn't halt the hart */
 231         csr_set(sie, SIE_SSIE);
 232         csr_set(sip, SIE_SSIE);
 233
 234         /* Spin until the BSP releases the APs */
 235         while (!aps_ready)
 236                 __asm __volatile("wfi");
 237
 238         /* Initialize curthread */
 239         KASSERT(PCPU_GET(idlethread) != NULL, ("no idle thread"));
 240         pcpup->pc_curthread = pcpup->pc_idlethread;
 241         pcpup->pc_curpcb = pcpup->pc_idlethread->td_pcb;
 242
 243         /*
 244          * Identify current CPU. This is necessary to setup
 245          * affinity registers and to provide support for
 246          * runtime chip identification.
 247          */
 248         identify_cpu();
 249
 250         /* Enable software interrupts */
 251         riscv_unmask_ipi();
 252
 253         /* Start per-CPU event timers. */
 254         cpu_initclocks_ap();
 255
 256         /* Enable external (PLIC) interrupts */
 257         csr_set(sie, SIE_SEIE);
 258
 259         /* Activate process 0's pmap. */
 260         pmap_activate_boot(vmspace_pmap(proc0.p_vmspace));
 261
 262         mtx_lock_spin(&ap_boot_mtx);
 263
 264         atomic_add_rel_32(&smp_cpus, 1);
 265
 266         if (smp_cpus == mp_ncpus) {
 267                 /* enable IPI's, tlb shootdown, freezes etc */
 268                 atomic_store_rel_int(&smp_started, 1);
 269         }
 270
 271         mtx_unlock_spin(&ap_boot_mtx);
 272
 273         /* Enter the scheduler */
 274         sched_throw(NULL);
 275
 276         panic("scheduler returned us to init_secondary");
 277         /* NOTREACHED */
 278 }
 279
 280 static int
 281 ipi_handler(void *arg)
 282 {
 283         u_int ipi_bitmap;
 284         u_int cpu, ipi;
 285         int bit;
 286
 287         sbi_clear_ipi();
 288
 289         cpu = PCPU_GET(cpuid);
 290
 291         mb();
 292
 293         ipi_bitmap = atomic_readandclear_int(PCPU_PTR(pending_ipis));
 294         if (ipi_bitmap == 0)
 295                 return (FILTER_HANDLED);
 296
 297         while ((bit = ffs(ipi_bitmap))) {
 298                 bit = (bit - 1);
 299                 ipi = (1 << bit);
 300                 ipi_bitmap &= ~ipi;
 301
 302                 mb();
 303
 304                 switch (ipi) {
 305                 case IPI_AST:
 306                         CTR0(KTR_SMP, "IPI_AST");
 307                         break;
 308                 case IPI_PREEMPT:
 309                         CTR1(KTR_SMP, "%s: IPI_PREEMPT", __func__);
 310                         sched_preempt(curthread);
 311                         break;
 312                 case IPI_RENDEZVOUS:
 313                         CTR0(KTR_SMP, "IPI_RENDEZVOUS");
 314                         smp_rendezvous_action();
 315                         break;
 316                 case IPI_STOP:
 317                 case IPI_STOP_HARD:
 318                         CTR0(KTR_SMP, (ipi == IPI_STOP) ? "IPI_STOP" : "IPI_STOP_HARD");
 319                         savectx(&stoppcbs[cpu]);
 320
 321                         /* Indicate we are stopped */
 322                         CPU_SET_ATOMIC(cpu, &stopped_cpus);
 323
 324                         /* Wait for restart */
 325                         while (!CPU_ISSET(cpu, &started_cpus))
 326                                 cpu_spinwait();
 327
 328                         CPU_CLR_ATOMIC(cpu, &started_cpus);
 329                         CPU_CLR_ATOMIC(cpu, &stopped_cpus);
 330                         CTR0(KTR_SMP, "IPI_STOP (restart)");
 331
 332                         /*
 333                          * The kernel debugger might have set a breakpoint,
 334                          * so flush the instruction cache.
 335                          */
 336                         fence_i();
 337                         break;
 338                 case IPI_HARDCLOCK:
 339                         CTR1(KTR_SMP, "%s: IPI_HARDCLOCK", __func__);
 340                         hardclockintr();
 341                         break;
 342                 default:
 343                         panic("Unknown IPI %#0x on cpu %d", ipi, curcpu);
 344                 }
 345         }
 346
 347         return (FILTER_HANDLED);
 348 }
 349
 350 struct cpu_group *
 351 cpu_topo(void)
 352 {
 353
 354         return (smp_topo_none());
 355 }
 356
 357 /* Determine if we running MP machine */
 358 int
 359 cpu_mp_probe(void)
 360 {
 361
 362         return (mp_ncpus > 1);
 363 }
 364
 365 #ifdef FDT
 366 static boolean_t
 367 cpu_init_fdt(u_int id, phandle_t node, u_int addr_size, pcell_t *reg)
 368 {
 369         uint64_t target_cpu;
 370         struct pcpu *pcpup;
 371
 372         /* Check we are able to start this cpu */
 373         if (id > mp_maxid)
 374                 return (0);
 375
 376         KASSERT(id < MAXCPU, ("Too many CPUs"));
 377
 378         KASSERT(addr_size == 1 || addr_size == 2, ("Invalid register size"));
 379 #ifdef INVARIANTS
 380         cpu_reg[id][0] = reg[0];
 381         if (addr_size == 2)
 382                 cpu_reg[id][1] = reg[1];
 383 #endif
 384
 385         target_cpu = reg[0];
 386         if (addr_size == 2) {
 387                 target_cpu <<= 32;
 388                 target_cpu |= reg[1];
 389         }
 390
 391         pcpup = &__pcpu[id];
 392
 393         /* We are already running on cpu 0 */
 394         if (id == 0) {
 395                 return (1);
 396         }
 397
 398         pcpu_init(pcpup, id, sizeof(struct pcpu));
 399
 400         dpcpu[id - 1] = (void *)kmem_malloc(DPCPU_SIZE, M_WAITOK | M_ZERO);
 401         dpcpu_init(dpcpu[id - 1], id);
 402
 403         printf("Starting CPU %u (%lx)\n", id, target_cpu);
 404         __riscv_boot_ap[id] = 1;
 405
 406         CPU_SET(id, &all_cpus);
 407
 408         return (1);
 409 }
 410 #endif
 411
 412 /* Initialize and fire up non-boot processors */
 413 void
 414 cpu_mp_start(void)
 415 {
 416
 417         mtx_init(&ap_boot_mtx, "ap boot", NULL, MTX_SPIN);
 418
 419         CPU_SET(0, &all_cpus);
 420
 421         switch(cpu_enum_method) {
 422 #ifdef FDT
 423         case CPUS_FDT:
 424                 ofw_cpu_early_foreach(cpu_init_fdt, true);
 425                 break;
 426 #endif
 427         case CPUS_UNKNOWN:
 428                 break;
 429         }
 430 }
 431
 432 /* Introduce rest of cores to the world */
 433 void
 434 cpu_mp_announce(void)
 435 {
 436 }
 437
 438 void
 439 cpu_mp_setmaxid(void)
 440 {
 441 #ifdef FDT
 442         int cores;
 443
 444         cores = ofw_cpu_early_foreach(NULL, false);
 445         if (cores > 0) {
 446                 cores = MIN(cores, MAXCPU);
 447                 if (bootverbose)
 448                         printf("Found %d CPUs in the device tree\n", cores);
 449                 mp_ncpus = cores;
 450                 mp_maxid = cores - 1;
 451                 cpu_enum_method = CPUS_FDT;
 452                 return;
 453         }
 454 #endif
 455
 456         if (bootverbose)
 457                 printf("No CPU data, limiting to 1 core\n");
 458         mp_ncpus = 1;
 459         mp_maxid = 0;
 460 }