]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/x86/x86/cpu_machdep.c
unbound: Vendor import 1.16.1
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / x86 / x86 / cpu_machdep.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2003 Peter Wemm.
3  * Copyright (c) 1992 Terrence R. Lambert.
4  * Copyright (c) 1982, 1987, 1990 The Regents of the University of California.
5  * All rights reserved.
6  *
7  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
8  * William Jolitz.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
19  *    must display the following acknowledgement:
20  *      This product includes software developed by the University of
21  *      California, Berkeley and its contributors.
22  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
23  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
24  *    without specific prior written permission.
25  *
26  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS 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 REGENTS 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  *      from: @(#)machdep.c     7.4 (Berkeley) 6/3/91
39  */
40
41 #include <sys/cdefs.h>
42 __FBSDID("$FreeBSD$");
43
44 #include "opt_acpi.h"
45 #include "opt_atpic.h"
46 #include "opt_cpu.h"
47 #include "opt_ddb.h"
48 #include "opt_inet.h"
49 #include "opt_isa.h"
50 #include "opt_kdb.h"
51 #include "opt_kstack_pages.h"
52 #include "opt_maxmem.h"
53 #include "opt_mp_watchdog.h"
54 #include "opt_platform.h"
55 #ifdef __i386__
56 #include "opt_apic.h"
57 #endif
58
59 #include <sys/param.h>
60 #include <sys/proc.h>
61 #include <sys/systm.h>
62 #include <sys/bus.h>
63 #include <sys/cpu.h>
64 #include <sys/domainset.h>
65 #include <sys/kdb.h>
66 #include <sys/kernel.h>
67 #include <sys/ktr.h>
68 #include <sys/lock.h>
69 #include <sys/malloc.h>
70 #include <sys/mutex.h>
71 #include <sys/pcpu.h>
72 #include <sys/rwlock.h>
73 #include <sys/sched.h>
74 #include <sys/smp.h>
75 #include <sys/sysctl.h>
76
77 #include <machine/clock.h>
78 #include <machine/cpu.h>
79 #include <machine/cpufunc.h>
80 #include <machine/cputypes.h>
81 #include <machine/specialreg.h>
82 #include <machine/md_var.h>
83 #include <machine/mp_watchdog.h>
84 #include <machine/tss.h>
85 #ifdef SMP
86 #include <machine/smp.h>
87 #endif
88 #ifdef CPU_ELAN
89 #include <machine/elan_mmcr.h>
90 #endif
91 #include <x86/acpica_machdep.h>
92 #include <x86/ifunc.h>
93
94 #include <vm/vm.h>
95 #include <vm/vm_extern.h>
96 #include <vm/vm_kern.h>
97 #include <vm/vm_page.h>
98 #include <vm/vm_map.h>
99 #include <vm/vm_object.h>
100 #include <vm/vm_pager.h>
101 #include <vm/vm_param.h>
102
103 #include <isa/isareg.h>
104
105 #include <contrib/dev/acpica/include/acpi.h>
106
107 #define STATE_RUNNING   0x0
108 #define STATE_MWAIT     0x1
109 #define STATE_SLEEPING  0x2
110
111 #ifdef SMP
112 static u_int    cpu_reset_proxyid;
113 static volatile u_int   cpu_reset_proxy_active;
114 #endif
115
116 char bootmethod[16];
117 SYSCTL_STRING(_machdep, OID_AUTO, bootmethod, CTLFLAG_RD, bootmethod, 0,
118     "System firmware boot method");
119
120 struct msr_op_arg {
121         u_int msr;
122         int op;
123         uint64_t arg1;
124         uint64_t *res;
125 };
126
127 static void
128 x86_msr_op_one(void *argp)
129 {
130         struct msr_op_arg *a;
131         uint64_t v;
132
133         a = argp;
134         switch (a->op) {
135         case MSR_OP_ANDNOT:
136                 v = rdmsr(a->msr);
137                 v &= ~a->arg1;
138                 wrmsr(a->msr, v);
139                 break;
140         case MSR_OP_OR:
141                 v = rdmsr(a->msr);
142                 v |= a->arg1;
143                 wrmsr(a->msr, v);
144                 break;
145         case MSR_OP_WRITE:
146                 wrmsr(a->msr, a->arg1);
147                 break;
148         case MSR_OP_READ:
149                 v = rdmsr(a->msr);
150                 *a->res = v;
151                 break;
152         }
153 }
154
155 #define MSR_OP_EXMODE_MASK      0xf0000000
156 #define MSR_OP_OP_MASK          0x000000ff
157 #define MSR_OP_GET_CPUID(x)     (((x) & ~MSR_OP_EXMODE_MASK) >> 8)
158
159 void
160 x86_msr_op(u_int msr, u_int op, uint64_t arg1, uint64_t *res)
161 {
162         struct thread *td;
163         struct msr_op_arg a;
164         cpuset_t set;
165         u_int exmode;
166         int bound_cpu, cpu, i, is_bound;
167
168         a.op = op & MSR_OP_OP_MASK;
169         MPASS(a.op == MSR_OP_ANDNOT || a.op == MSR_OP_OR ||
170             a.op == MSR_OP_WRITE || a.op == MSR_OP_READ);
171         exmode = op & MSR_OP_EXMODE_MASK;
172         MPASS(exmode == MSR_OP_LOCAL || exmode == MSR_OP_SCHED_ALL ||
173             exmode == MSR_OP_SCHED_ONE || exmode == MSR_OP_RENDEZVOUS_ALL ||
174             exmode == MSR_OP_RENDEZVOUS_ONE);
175         a.msr = msr;
176         a.arg1 = arg1;
177         a.res = res;
178         switch (exmode) {
179         case MSR_OP_LOCAL:
180                 x86_msr_op_one(&a);
181                 break;
182         case MSR_OP_SCHED_ALL:
183                 td = curthread;
184                 thread_lock(td);
185                 is_bound = sched_is_bound(td);
186                 bound_cpu = td->td_oncpu;
187                 CPU_FOREACH(i) {
188                         sched_bind(td, i);
189                         x86_msr_op_one(&a);
190                 }
191                 if (is_bound)
192                         sched_bind(td, bound_cpu);
193                 else
194                         sched_unbind(td);
195                 thread_unlock(td);
196                 break;
197         case MSR_OP_SCHED_ONE:
198                 td = curthread;
199                 cpu = MSR_OP_GET_CPUID(op);
200                 thread_lock(td);
201                 is_bound = sched_is_bound(td);
202                 bound_cpu = td->td_oncpu;
203                 if (!is_bound || bound_cpu != cpu)
204                         sched_bind(td, cpu);
205                 x86_msr_op_one(&a);
206                 if (is_bound) {
207                         if (bound_cpu != cpu)
208                                 sched_bind(td, bound_cpu);
209                 } else {
210                         sched_unbind(td);
211                 }
212                 thread_unlock(td);
213                 break;
214         case MSR_OP_RENDEZVOUS_ALL:
215                 smp_rendezvous(smp_no_rendezvous_barrier, x86_msr_op_one,
216                     smp_no_rendezvous_barrier, &a);
217                 break;
218         case MSR_OP_RENDEZVOUS_ONE:
219                 cpu = MSR_OP_GET_CPUID(op);
220                 CPU_SETOF(cpu, &set);
221                 smp_rendezvous_cpus(set, smp_no_rendezvous_barrier,
222                     x86_msr_op_one, smp_no_rendezvous_barrier, &a);
223                 break;
224         }
225 }
226
227 /*
228  * Automatically initialized per CPU errata in cpu_idle_tun below.
229  */
230 bool mwait_cpustop_broken = false;
231 SYSCTL_BOOL(_machdep, OID_AUTO, mwait_cpustop_broken, CTLFLAG_RDTUN,
232     &mwait_cpustop_broken, 0,
233     "Can not reliably wake MONITOR/MWAIT cpus without interrupts");
234
235 /*
236  * Flush the D-cache for non-DMA I/O so that the I-cache can
237  * be made coherent later.
238  */
239 void
240 cpu_flush_dcache(void *ptr, size_t len)
241 {
242         /* Not applicable */
243 }
244
245 void
246 acpi_cpu_c1(void)
247 {
248
249         __asm __volatile("sti; hlt");
250 }
251
252 /*
253  * Use mwait to pause execution while waiting for an interrupt or
254  * another thread to signal that there is more work.
255  *
256  * NOTE: Interrupts will cause a wakeup; however, this function does
257  * not enable interrupt handling. The caller is responsible to enable
258  * interrupts.
259  */
260 void
261 acpi_cpu_idle_mwait(uint32_t mwait_hint)
262 {
263         int *state;
264         uint64_t v;
265
266         /*
267          * A comment in Linux patch claims that 'CPUs run faster with
268          * speculation protection disabled. All CPU threads in a core
269          * must disable speculation protection for it to be
270          * disabled. Disable it while we are idle so the other
271          * hyperthread can run fast.'
272          *
273          * XXXKIB.  Software coordination mode should be supported,
274          * but all Intel CPUs provide hardware coordination.
275          */
276
277         state = &PCPU_PTR(monitorbuf)->idle_state;
278         KASSERT(atomic_load_int(state) == STATE_SLEEPING,
279             ("cpu_mwait_cx: wrong monitorbuf state"));
280         atomic_store_int(state, STATE_MWAIT);
281         if (PCPU_GET(ibpb_set) || hw_ssb_active) {
282                 v = rdmsr(MSR_IA32_SPEC_CTRL);
283                 wrmsr(MSR_IA32_SPEC_CTRL, v & ~(IA32_SPEC_CTRL_IBRS |
284                     IA32_SPEC_CTRL_STIBP | IA32_SPEC_CTRL_SSBD));
285         } else {
286                 v = 0;
287         }
288         cpu_monitor(state, 0, 0);
289         if (atomic_load_int(state) == STATE_MWAIT)
290                 cpu_mwait(MWAIT_INTRBREAK, mwait_hint);
291
292         /*
293          * SSB cannot be disabled while we sleep, or rather, if it was
294          * disabled, the sysctl thread will bind to our cpu to tweak
295          * MSR.
296          */
297         if (v != 0)
298                 wrmsr(MSR_IA32_SPEC_CTRL, v);
299
300         /*
301          * We should exit on any event that interrupts mwait, because
302          * that event might be a wanted interrupt.
303          */
304         atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
305 }
306
307 /* Get current clock frequency for the given cpu id. */
308 int
309 cpu_est_clockrate(int cpu_id, uint64_t *rate)
310 {
311         uint64_t tsc1, tsc2;
312         uint64_t acnt, mcnt, perf;
313         register_t reg;
314
315         if (pcpu_find(cpu_id) == NULL || rate == NULL)
316                 return (EINVAL);
317 #ifdef __i386__
318         if ((cpu_feature & CPUID_TSC) == 0)
319                 return (EOPNOTSUPP);
320 #endif
321
322         /*
323          * If TSC is P-state invariant and APERF/MPERF MSRs do not exist,
324          * DELAY(9) based logic fails.
325          */
326         if (tsc_is_invariant && !tsc_perf_stat)
327                 return (EOPNOTSUPP);
328
329 #ifdef SMP
330         if (smp_cpus > 1) {
331                 /* Schedule ourselves on the indicated cpu. */
332                 thread_lock(curthread);
333                 sched_bind(curthread, cpu_id);
334                 thread_unlock(curthread);
335         }
336 #endif
337
338         /* Calibrate by measuring a short delay. */
339         reg = intr_disable();
340         if (tsc_is_invariant) {
341                 wrmsr(MSR_MPERF, 0);
342                 wrmsr(MSR_APERF, 0);
343                 tsc1 = rdtsc();
344                 DELAY(1000);
345                 mcnt = rdmsr(MSR_MPERF);
346                 acnt = rdmsr(MSR_APERF);
347                 tsc2 = rdtsc();
348                 intr_restore(reg);
349                 perf = 1000 * acnt / mcnt;
350                 *rate = (tsc2 - tsc1) * perf;
351         } else {
352                 tsc1 = rdtsc();
353                 DELAY(1000);
354                 tsc2 = rdtsc();
355                 intr_restore(reg);
356                 *rate = (tsc2 - tsc1) * 1000;
357         }
358
359 #ifdef SMP
360         if (smp_cpus > 1) {
361                 thread_lock(curthread);
362                 sched_unbind(curthread);
363                 thread_unlock(curthread);
364         }
365 #endif
366
367         return (0);
368 }
369
370 /*
371  * Shutdown the CPU as much as possible
372  */
373 void
374 cpu_halt(void)
375 {
376         for (;;)
377                 halt();
378 }
379
380 static void
381 cpu_reset_real(void)
382 {
383         struct region_descriptor null_idt;
384         int b;
385
386         disable_intr();
387 #ifdef CPU_ELAN
388         if (elan_mmcr != NULL)
389                 elan_mmcr->RESCFG = 1;
390 #endif
391 #ifdef __i386__
392         if (cpu == CPU_GEODE1100) {
393                 /* Attempt Geode's own reset */
394                 outl(0xcf8, 0x80009044ul);
395                 outl(0xcfc, 0xf);
396         }
397 #endif
398 #if !defined(BROKEN_KEYBOARD_RESET)
399         /*
400          * Attempt to do a CPU reset via the keyboard controller,
401          * do not turn off GateA20, as any machine that fails
402          * to do the reset here would then end up in no man's land.
403          */
404         outb(IO_KBD + 4, 0xFE);
405         DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
406 #endif
407
408         /*
409          * Attempt to force a reset via the Reset Control register at
410          * I/O port 0xcf9.  Bit 2 forces a system reset when it
411          * transitions from 0 to 1.  Bit 1 selects the type of reset
412          * to attempt: 0 selects a "soft" reset, and 1 selects a
413          * "hard" reset.  We try a "hard" reset.  The first write sets
414          * bit 1 to select a "hard" reset and clears bit 2.  The
415          * second write forces a 0 -> 1 transition in bit 2 to trigger
416          * a reset.
417          */
418         outb(0xcf9, 0x2);
419         outb(0xcf9, 0x6);
420         DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
421
422         /*
423          * Attempt to force a reset via the Fast A20 and Init register
424          * at I/O port 0x92.  Bit 1 serves as an alternate A20 gate.
425          * Bit 0 asserts INIT# when set to 1.  We are careful to only
426          * preserve bit 1 while setting bit 0.  We also must clear bit
427          * 0 before setting it if it isn't already clear.
428          */
429         b = inb(0x92);
430         if (b != 0xff) {
431                 if ((b & 0x1) != 0)
432                         outb(0x92, b & 0xfe);
433                 outb(0x92, b | 0x1);
434                 DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
435         }
436
437         printf("No known reset method worked, attempting CPU shutdown\n");
438         DELAY(1000000); /* wait 1 sec for printf to complete */
439
440         /* Wipe the IDT. */
441         null_idt.rd_limit = 0;
442         null_idt.rd_base = 0;
443         lidt(&null_idt);
444
445         /* "good night, sweet prince .... <THUNK!>" */
446         breakpoint();
447
448         /* NOTREACHED */
449         while(1);
450 }
451
452 #ifdef SMP
453 static void
454 cpu_reset_proxy(void)
455 {
456
457         cpu_reset_proxy_active = 1;
458         while (cpu_reset_proxy_active == 1)
459                 ia32_pause(); /* Wait for other cpu to see that we've started */
460
461         printf("cpu_reset_proxy: Stopped CPU %d\n", cpu_reset_proxyid);
462         DELAY(1000000);
463         cpu_reset_real();
464 }
465 #endif
466
467 void
468 cpu_reset(void)
469 {
470 #ifdef SMP
471         struct monitorbuf *mb;
472         cpuset_t map;
473         u_int cnt;
474
475         if (smp_started) {
476                 map = all_cpus;
477                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &map);
478                 CPU_ANDNOT(&map, &map, &stopped_cpus);
479                 if (!CPU_EMPTY(&map)) {
480                         printf("cpu_reset: Stopping other CPUs\n");
481                         stop_cpus(map);
482                 }
483
484                 if (PCPU_GET(cpuid) != 0) {
485                         cpu_reset_proxyid = PCPU_GET(cpuid);
486                         cpustop_restartfunc = cpu_reset_proxy;
487                         cpu_reset_proxy_active = 0;
488                         printf("cpu_reset: Restarting BSP\n");
489
490                         /* Restart CPU #0. */
491                         CPU_SETOF(0, &started_cpus);
492                         mb = &pcpu_find(0)->pc_monitorbuf;
493                         atomic_store_int(&mb->stop_state,
494                             MONITOR_STOPSTATE_RUNNING);
495
496                         cnt = 0;
497                         while (cpu_reset_proxy_active == 0 && cnt < 10000000) {
498                                 ia32_pause();
499                                 cnt++;  /* Wait for BSP to announce restart */
500                         }
501                         if (cpu_reset_proxy_active == 0) {
502                                 printf("cpu_reset: Failed to restart BSP\n");
503                         } else {
504                                 cpu_reset_proxy_active = 2;
505                                 while (1)
506                                         ia32_pause();
507                                 /* NOTREACHED */
508                         }
509                 }
510
511                 DELAY(1000000);
512         }
513 #endif
514         cpu_reset_real();
515         /* NOTREACHED */
516 }
517
518 bool
519 cpu_mwait_usable(void)
520 {
521
522         return ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) != 0 && ((cpu_mon_mwait_flags &
523             (CPUID5_MON_MWAIT_EXT | CPUID5_MWAIT_INTRBREAK)) ==
524             (CPUID5_MON_MWAIT_EXT | CPUID5_MWAIT_INTRBREAK)));
525 }
526
527 void (*cpu_idle_hook)(sbintime_t) = NULL;       /* ACPI idle hook. */
528
529 int cpu_amdc1e_bug = 0;                 /* AMD C1E APIC workaround required. */
530
531 static int      idle_mwait = 1;         /* Use MONITOR/MWAIT for short idle. */
532 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, idle_mwait, CTLFLAG_RWTUN, &idle_mwait,
533     0, "Use MONITOR/MWAIT for short idle");
534
535 static void
536 cpu_idle_acpi(sbintime_t sbt)
537 {
538         int *state;
539
540         state = &PCPU_PTR(monitorbuf)->idle_state;
541         atomic_store_int(state, STATE_SLEEPING);
542
543         /* See comments in cpu_idle_hlt(). */
544         disable_intr();
545         if (sched_runnable())
546                 enable_intr();
547         else if (cpu_idle_hook)
548                 cpu_idle_hook(sbt);
549         else
550                 acpi_cpu_c1();
551         atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
552 }
553
554 static void
555 cpu_idle_hlt(sbintime_t sbt)
556 {
557         int *state;
558
559         state = &PCPU_PTR(monitorbuf)->idle_state;
560         atomic_store_int(state, STATE_SLEEPING);
561
562         /*
563          * Since we may be in a critical section from cpu_idle(), if
564          * an interrupt fires during that critical section we may have
565          * a pending preemption.  If the CPU halts, then that thread
566          * may not execute until a later interrupt awakens the CPU.
567          * To handle this race, check for a runnable thread after
568          * disabling interrupts and immediately return if one is
569          * found.  Also, we must absolutely guarentee that hlt is
570          * the next instruction after sti.  This ensures that any
571          * interrupt that fires after the call to disable_intr() will
572          * immediately awaken the CPU from hlt.  Finally, please note
573          * that on x86 this works fine because of interrupts enabled only
574          * after the instruction following sti takes place, while IF is set
575          * to 1 immediately, allowing hlt instruction to acknowledge the
576          * interrupt.
577          */
578         disable_intr();
579         if (sched_runnable())
580                 enable_intr();
581         else
582                 acpi_cpu_c1();
583         atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
584 }
585
586 static void
587 cpu_idle_mwait(sbintime_t sbt)
588 {
589         int *state;
590
591         state = &PCPU_PTR(monitorbuf)->idle_state;
592         atomic_store_int(state, STATE_MWAIT);
593
594         /* See comments in cpu_idle_hlt(). */
595         disable_intr();
596         if (sched_runnable()) {
597                 atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
598                 enable_intr();
599                 return;
600         }
601
602         cpu_monitor(state, 0, 0);
603         if (atomic_load_int(state) == STATE_MWAIT)
604                 __asm __volatile("sti; mwait" : : "a" (MWAIT_C1), "c" (0));
605         else
606                 enable_intr();
607         atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
608 }
609
610 static void
611 cpu_idle_spin(sbintime_t sbt)
612 {
613         int *state;
614         int i;
615
616         state = &PCPU_PTR(monitorbuf)->idle_state;
617         atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
618
619         /*
620          * The sched_runnable() call is racy but as long as there is
621          * a loop missing it one time will have just a little impact if any 
622          * (and it is much better than missing the check at all).
623          */
624         for (i = 0; i < 1000; i++) {
625                 if (sched_runnable())
626                         return;
627                 cpu_spinwait();
628         }
629 }
630
631 void (*cpu_idle_fn)(sbintime_t) = cpu_idle_acpi;
632
633 void
634 cpu_idle(int busy)
635 {
636         uint64_t msr;
637         sbintime_t sbt = -1;
638
639         CTR1(KTR_SPARE2, "cpu_idle(%d)", busy);
640 #ifdef MP_WATCHDOG
641         ap_watchdog(PCPU_GET(cpuid));
642 #endif
643
644         /* If we are busy - try to use fast methods. */
645         if (busy) {
646                 if ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) && idle_mwait) {
647                         cpu_idle_mwait(busy);
648                         goto out;
649                 }
650         }
651
652         /* If we have time - switch timers into idle mode. */
653         if (!busy) {
654                 critical_enter();
655                 sbt = cpu_idleclock();
656         }
657
658         /* Apply AMD APIC timer C1E workaround. */
659         if (cpu_amdc1e_bug && cpu_disable_c3_sleep) {
660                 msr = rdmsr(MSR_AMDK8_IPM);
661                 if ((msr & (AMDK8_SMIONCMPHALT | AMDK8_C1EONCMPHALT)) != 0)
662                         wrmsr(MSR_AMDK8_IPM, msr & ~(AMDK8_SMIONCMPHALT |
663                             AMDK8_C1EONCMPHALT));
664         }
665
666         /* Call main idle method. */
667         cpu_idle_fn(sbt);
668
669         /* Switch timers back into active mode. */
670         if (!busy) {
671                 cpu_activeclock();
672                 critical_exit();
673         }
674 out:
675         CTR1(KTR_SPARE2, "cpu_idle(%d) done", busy);
676 }
677
678 static int cpu_idle_apl31_workaround;
679 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, idle_apl31, CTLFLAG_RW,
680     &cpu_idle_apl31_workaround, 0,
681     "Apollo Lake APL31 MWAIT bug workaround");
682
683 int
684 cpu_idle_wakeup(int cpu)
685 {
686         struct monitorbuf *mb;
687         int *state;
688
689         mb = &pcpu_find(cpu)->pc_monitorbuf;
690         state = &mb->idle_state;
691         switch (atomic_load_int(state)) {
692         case STATE_SLEEPING:
693                 return (0);
694         case STATE_MWAIT:
695                 atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
696                 return (cpu_idle_apl31_workaround ? 0 : 1);
697         case STATE_RUNNING:
698                 return (1);
699         default:
700                 panic("bad monitor state");
701                 return (1);
702         }
703 }
704
705 /*
706  * Ordered by speed/power consumption.
707  */
708 static struct {
709         void    *id_fn;
710         char    *id_name;
711         int     id_cpuid2_flag;
712 } idle_tbl[] = {
713         { .id_fn = cpu_idle_spin, .id_name = "spin" },
714         { .id_fn = cpu_idle_mwait, .id_name = "mwait",
715             .id_cpuid2_flag = CPUID2_MON },
716         { .id_fn = cpu_idle_hlt, .id_name = "hlt" },
717         { .id_fn = cpu_idle_acpi, .id_name = "acpi" },
718 };
719
720 static int
721 idle_sysctl_available(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
722 {
723         char *avail, *p;
724         int error;
725         int i;
726
727         avail = malloc(256, M_TEMP, M_WAITOK);
728         p = avail;
729         for (i = 0; i < nitems(idle_tbl); i++) {
730                 if (idle_tbl[i].id_cpuid2_flag != 0 &&
731                     (cpu_feature2 & idle_tbl[i].id_cpuid2_flag) == 0)
732                         continue;
733                 if (strcmp(idle_tbl[i].id_name, "acpi") == 0 &&
734                     cpu_idle_hook == NULL)
735                         continue;
736                 p += sprintf(p, "%s%s", p != avail ? ", " : "",
737                     idle_tbl[i].id_name);
738         }
739         error = sysctl_handle_string(oidp, avail, 0, req);
740         free(avail, M_TEMP);
741         return (error);
742 }
743
744 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, idle_available,
745     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE,
746     0, 0, idle_sysctl_available, "A",
747     "list of available idle functions");
748
749 static bool
750 cpu_idle_selector(const char *new_idle_name)
751 {
752         int i;
753
754         for (i = 0; i < nitems(idle_tbl); i++) {
755                 if (idle_tbl[i].id_cpuid2_flag != 0 &&
756                     (cpu_feature2 & idle_tbl[i].id_cpuid2_flag) == 0)
757                         continue;
758                 if (strcmp(idle_tbl[i].id_name, "acpi") == 0 &&
759                     cpu_idle_hook == NULL)
760                         continue;
761                 if (strcmp(idle_tbl[i].id_name, new_idle_name))
762                         continue;
763                 cpu_idle_fn = idle_tbl[i].id_fn;
764                 if (bootverbose)
765                         printf("CPU idle set to %s\n", idle_tbl[i].id_name);
766                 return (true);
767         }
768         return (false);
769 }
770
771 static int
772 cpu_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
773 {
774         char buf[16], *p;
775         int error, i;
776
777         p = "unknown";
778         for (i = 0; i < nitems(idle_tbl); i++) {
779                 if (idle_tbl[i].id_fn == cpu_idle_fn) {
780                         p = idle_tbl[i].id_name;
781                         break;
782                 }
783         }
784         strncpy(buf, p, sizeof(buf));
785         error = sysctl_handle_string(oidp, buf, sizeof(buf), req);
786         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
787                 return (error);
788         return (cpu_idle_selector(buf) ? 0 : EINVAL);
789 }
790
791 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, idle,
792     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE,
793     0, 0, cpu_idle_sysctl, "A",
794     "currently selected idle function");
795
796 static void
797 cpu_idle_tun(void *unused __unused)
798 {
799         char tunvar[16];
800
801         if (TUNABLE_STR_FETCH("machdep.idle", tunvar, sizeof(tunvar)))
802                 cpu_idle_selector(tunvar);
803         else if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD &&
804             CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x17 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1) {
805                 /* Ryzen erratas 1057, 1109. */
806                 cpu_idle_selector("hlt");
807                 idle_mwait = 0;
808                 mwait_cpustop_broken = true;
809         }
810
811         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL && cpu_id == 0x506c9) {
812                 /*
813                  * Apollo Lake errata APL31 (public errata APL30).
814                  * Stores to the armed address range may not trigger
815                  * MWAIT to resume execution.  OS needs to use
816                  * interrupts to wake processors from MWAIT-induced
817                  * sleep states.
818                  */
819                 cpu_idle_apl31_workaround = 1;
820                 mwait_cpustop_broken = true;
821         }
822         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.idle_apl31", &cpu_idle_apl31_workaround);
823 }
824 SYSINIT(cpu_idle_tun, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_MIDDLE, cpu_idle_tun, NULL);
825
826 static int panic_on_nmi = 0xff;
827 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, panic_on_nmi, CTLFLAG_RWTUN,
828     &panic_on_nmi, 0,
829     "Panic on NMI: 1 = H/W failure; 2 = unknown; 0xff = all");
830 int nmi_is_broadcast = 1;
831 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, nmi_is_broadcast, CTLFLAG_RWTUN,
832     &nmi_is_broadcast, 0,
833     "Chipset NMI is broadcast");
834 int (*apei_nmi)(void);
835
836 void
837 nmi_call_kdb(u_int cpu, u_int type, struct trapframe *frame)
838 {
839         bool claimed = false;
840
841 #ifdef DEV_ISA
842         /* machine/parity/power fail/"kitchen sink" faults */
843         if (isa_nmi(frame->tf_err)) {
844                 claimed = true;
845                 if ((panic_on_nmi & 1) != 0)
846                         panic("NMI indicates hardware failure");
847         }
848 #endif /* DEV_ISA */
849
850         /* ACPI Platform Error Interfaces callback. */
851         if (apei_nmi != NULL && (*apei_nmi)())
852                 claimed = true;
853
854         /*
855          * NMIs can be useful for debugging.  They can be hooked up to a
856          * pushbutton, usually on an ISA, PCI, or PCIe card.  They can also be
857          * generated by an IPMI BMC, either manually or in response to a
858          * watchdog timeout.  For example, see the "power diag" command in
859          * ports/sysutils/ipmitool.  They can also be generated by a
860          * hypervisor; see "bhyvectl --inject-nmi".
861          */
862
863 #ifdef KDB
864         if (!claimed && (panic_on_nmi & 2) != 0) {
865                 if (debugger_on_panic) {
866                         printf("NMI/cpu%d ... going to debugger\n", cpu);
867                         claimed = kdb_trap(type, 0, frame);
868                 }
869         }
870 #endif /* KDB */
871
872         if (!claimed && panic_on_nmi != 0)
873                 panic("NMI");
874 }
875
876 void
877 nmi_handle_intr(u_int type, struct trapframe *frame)
878 {
879
880 #ifdef SMP
881         if (nmi_is_broadcast) {
882                 nmi_call_kdb_smp(type, frame);
883                 return;
884         }
885 #endif
886         nmi_call_kdb(PCPU_GET(cpuid), type, frame);
887 }
888
889 static int hw_ibrs_active;
890 int hw_ibrs_ibpb_active;
891 int hw_ibrs_disable = 1;
892
893 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, ibrs_active, CTLFLAG_RD, &hw_ibrs_active, 0,
894     "Indirect Branch Restricted Speculation active");
895
896 SYSCTL_NODE(_machdep_mitigations, OID_AUTO, ibrs,
897     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
898     "Indirect Branch Restricted Speculation active");
899
900 SYSCTL_INT(_machdep_mitigations_ibrs, OID_AUTO, active, CTLFLAG_RD,
901     &hw_ibrs_active, 0, "Indirect Branch Restricted Speculation active");
902
903 void
904 hw_ibrs_recalculate(bool for_all_cpus)
905 {
906         if ((cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_IBRS_ALL) != 0) {
907                 x86_msr_op(MSR_IA32_SPEC_CTRL, (for_all_cpus ?
908                     MSR_OP_RENDEZVOUS_ALL : MSR_OP_LOCAL) |
909                     (hw_ibrs_disable != 0 ? MSR_OP_ANDNOT : MSR_OP_OR),
910                     IA32_SPEC_CTRL_IBRS, NULL);
911                 hw_ibrs_active = hw_ibrs_disable == 0;
912                 hw_ibrs_ibpb_active = 0;
913         } else {
914                 hw_ibrs_active = hw_ibrs_ibpb_active = (cpu_stdext_feature3 &
915                     CPUID_STDEXT3_IBPB) != 0 && !hw_ibrs_disable;
916         }
917 }
918
919 static int
920 hw_ibrs_disable_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
921 {
922         int error, val;
923
924         val = hw_ibrs_disable;
925         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
926         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
927                 return (error);
928         hw_ibrs_disable = val != 0;
929         hw_ibrs_recalculate(true);
930         return (0);
931 }
932 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, ibrs_disable, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RWTUN |
933     CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, hw_ibrs_disable_handler, "I",
934     "Disable Indirect Branch Restricted Speculation");
935
936 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_ibrs, OID_AUTO, disable, CTLTYPE_INT |
937     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
938     hw_ibrs_disable_handler, "I",
939     "Disable Indirect Branch Restricted Speculation");
940
941 int hw_ssb_active;
942 int hw_ssb_disable;
943
944 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, spec_store_bypass_disable_active, CTLFLAG_RD,
945     &hw_ssb_active, 0,
946     "Speculative Store Bypass Disable active");
947
948 SYSCTL_NODE(_machdep_mitigations, OID_AUTO, ssb,
949     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
950     "Speculative Store Bypass Disable active");
951
952 SYSCTL_INT(_machdep_mitigations_ssb, OID_AUTO, active, CTLFLAG_RD,
953     &hw_ssb_active, 0, "Speculative Store Bypass Disable active");
954
955 static void
956 hw_ssb_set(bool enable, bool for_all_cpus)
957 {
958
959         if ((cpu_stdext_feature3 & CPUID_STDEXT3_SSBD) == 0) {
960                 hw_ssb_active = 0;
961                 return;
962         }
963         hw_ssb_active = enable;
964         x86_msr_op(MSR_IA32_SPEC_CTRL,
965             (enable ? MSR_OP_OR : MSR_OP_ANDNOT) |
966             (for_all_cpus ? MSR_OP_SCHED_ALL : MSR_OP_LOCAL),
967             IA32_SPEC_CTRL_SSBD, NULL);
968 }
969
970 void
971 hw_ssb_recalculate(bool all_cpus)
972 {
973
974         switch (hw_ssb_disable) {
975         default:
976                 hw_ssb_disable = 0;
977                 /* FALLTHROUGH */
978         case 0: /* off */
979                 hw_ssb_set(false, all_cpus);
980                 break;
981         case 1: /* on */
982                 hw_ssb_set(true, all_cpus);
983                 break;
984         case 2: /* auto */
985                 hw_ssb_set((cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_SSB_NO) != 0 ?
986                     false : true, all_cpus);
987                 break;
988         }
989 }
990
991 static int
992 hw_ssb_disable_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
993 {
994         int error, val;
995
996         val = hw_ssb_disable;
997         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
998         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
999                 return (error);
1000         hw_ssb_disable = val;
1001         hw_ssb_recalculate(true);
1002         return (0);
1003 }
1004 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, spec_store_bypass_disable, CTLTYPE_INT |
1005     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1006     hw_ssb_disable_handler, "I",
1007     "Speculative Store Bypass Disable (0 - off, 1 - on, 2 - auto)");
1008
1009 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_ssb, OID_AUTO, disable, CTLTYPE_INT |
1010     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1011     hw_ssb_disable_handler, "I",
1012     "Speculative Store Bypass Disable (0 - off, 1 - on, 2 - auto)");
1013
1014 int hw_mds_disable;
1015
1016 /*
1017  * Handler for Microarchitectural Data Sampling issues.  Really not a
1018  * pointer to C function: on amd64 the code must not change any CPU
1019  * architectural state except possibly %rflags. Also, it is always
1020  * called with interrupts disabled.
1021  */
1022 void mds_handler_void(void);
1023 void mds_handler_verw(void);
1024 void mds_handler_ivb(void);
1025 void mds_handler_bdw(void);
1026 void mds_handler_skl_sse(void);
1027 void mds_handler_skl_avx(void);
1028 void mds_handler_skl_avx512(void);
1029 void mds_handler_silvermont(void);
1030 void (*mds_handler)(void) = mds_handler_void;
1031
1032 static int
1033 sysctl_hw_mds_disable_state_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1034 {
1035         const char *state;
1036
1037         if (mds_handler == mds_handler_void)
1038                 state = "inactive";
1039         else if (mds_handler == mds_handler_verw)
1040                 state = "VERW";
1041         else if (mds_handler == mds_handler_ivb)
1042                 state = "software IvyBridge";
1043         else if (mds_handler == mds_handler_bdw)
1044                 state = "software Broadwell";
1045         else if (mds_handler == mds_handler_skl_sse)
1046                 state = "software Skylake SSE";
1047         else if (mds_handler == mds_handler_skl_avx)
1048                 state = "software Skylake AVX";
1049         else if (mds_handler == mds_handler_skl_avx512)
1050                 state = "software Skylake AVX512";
1051         else if (mds_handler == mds_handler_silvermont)
1052                 state = "software Silvermont";
1053         else
1054                 state = "unknown";
1055         return (SYSCTL_OUT(req, state, strlen(state)));
1056 }
1057
1058 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, mds_disable_state,
1059     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1060     sysctl_hw_mds_disable_state_handler, "A",
1061     "Microarchitectural Data Sampling Mitigation state");
1062
1063 SYSCTL_NODE(_machdep_mitigations, OID_AUTO, mds,
1064     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1065     "Microarchitectural Data Sampling Mitigation state");
1066
1067 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_mds, OID_AUTO, state,
1068     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1069     sysctl_hw_mds_disable_state_handler, "A",
1070     "Microarchitectural Data Sampling Mitigation state");
1071
1072 _Static_assert(__offsetof(struct pcpu, pc_mds_tmp) % 64 == 0, "MDS AVX512");
1073
1074 void
1075 hw_mds_recalculate(void)
1076 {
1077         struct pcpu *pc;
1078         vm_offset_t b64;
1079         u_long xcr0;
1080         int i;
1081
1082         /*
1083          * Allow user to force VERW variant even if MD_CLEAR is not
1084          * reported.  For instance, hypervisor might unknowingly
1085          * filter the cap out.
1086          * For the similar reasons, and for testing, allow to enable
1087          * mitigation even when MDS_NO cap is set.
1088          */
1089         if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL || hw_mds_disable == 0 ||
1090             ((cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_MDS_NO) != 0 &&
1091             hw_mds_disable == 3)) {
1092                 mds_handler = mds_handler_void;
1093         } else if (((cpu_stdext_feature3 & CPUID_STDEXT3_MD_CLEAR) != 0 &&
1094             hw_mds_disable == 3) || hw_mds_disable == 1) {
1095                 mds_handler = mds_handler_verw;
1096         } else if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
1097             (CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2e || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1e ||
1098             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1f || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1a ||
1099             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2f || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x25 ||
1100             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2c || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2d ||
1101             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2a || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3e ||
1102             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3a) &&
1103             (hw_mds_disable == 2 || hw_mds_disable == 3)) {
1104                 /*
1105                  * Nehalem, SandyBridge, IvyBridge
1106                  */
1107                 CPU_FOREACH(i) {
1108                         pc = pcpu_find(i);
1109                         if (pc->pc_mds_buf == NULL) {
1110                                 pc->pc_mds_buf = malloc_domainset(672, M_TEMP,
1111                                     DOMAINSET_PREF(pc->pc_domain), M_WAITOK);
1112                                 bzero(pc->pc_mds_buf, 16);
1113                         }
1114                 }
1115                 mds_handler = mds_handler_ivb;
1116         } else if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
1117             (CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3f || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3c ||
1118             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x45 || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x46 ||
1119             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x56 || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4f ||
1120             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x47 || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3d) &&
1121             (hw_mds_disable == 2 || hw_mds_disable == 3)) {
1122                 /*
1123                  * Haswell, Broadwell
1124                  */
1125                 CPU_FOREACH(i) {
1126                         pc = pcpu_find(i);
1127                         if (pc->pc_mds_buf == NULL) {
1128                                 pc->pc_mds_buf = malloc_domainset(1536, M_TEMP,
1129                                     DOMAINSET_PREF(pc->pc_domain), M_WAITOK);
1130                                 bzero(pc->pc_mds_buf, 16);
1131                         }
1132                 }
1133                 mds_handler = mds_handler_bdw;
1134         } else if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
1135             ((CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x55 && (cpu_id &
1136             CPUID_STEPPING) <= 5) ||
1137             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4e || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x5e ||
1138             (CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x8e && (cpu_id &
1139             CPUID_STEPPING) <= 0xb) ||
1140             (CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x9e && (cpu_id &
1141             CPUID_STEPPING) <= 0xc)) &&
1142             (hw_mds_disable == 2 || hw_mds_disable == 3)) {
1143                 /*
1144                  * Skylake, KabyLake, CoffeeLake, WhiskeyLake,
1145                  * CascadeLake
1146                  */
1147                 CPU_FOREACH(i) {
1148                         pc = pcpu_find(i);
1149                         if (pc->pc_mds_buf == NULL) {
1150                                 pc->pc_mds_buf = malloc_domainset(6 * 1024,
1151                                     M_TEMP, DOMAINSET_PREF(pc->pc_domain),
1152                                     M_WAITOK);
1153                                 b64 = (vm_offset_t)malloc_domainset(64 + 63,
1154                                     M_TEMP, DOMAINSET_PREF(pc->pc_domain),
1155                                     M_WAITOK);
1156                                 pc->pc_mds_buf64 = (void *)roundup2(b64, 64);
1157                                 bzero(pc->pc_mds_buf64, 64);
1158                         }
1159                 }
1160                 xcr0 = rxcr(0);
1161                 if ((xcr0 & XFEATURE_ENABLED_ZMM_HI256) != 0 &&
1162                     (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_AVX512DQ) != 0)
1163                         mds_handler = mds_handler_skl_avx512;
1164                 else if ((xcr0 & XFEATURE_ENABLED_AVX) != 0 &&
1165                     (cpu_feature2 & CPUID2_AVX) != 0)
1166                         mds_handler = mds_handler_skl_avx;
1167                 else
1168                         mds_handler = mds_handler_skl_sse;
1169         } else if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
1170             ((CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x37 ||
1171             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4a ||
1172             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4c ||
1173             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4d ||
1174             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x5a ||
1175             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x5d ||
1176             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x6e ||
1177             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x65 ||
1178             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x75 ||
1179             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1c ||
1180             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x26 ||
1181             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x27 ||
1182             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x35 ||
1183             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x36 ||
1184             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x7a))) {
1185                 /* Silvermont, Airmont */
1186                 CPU_FOREACH(i) {
1187                         pc = pcpu_find(i);
1188                         if (pc->pc_mds_buf == NULL)
1189                                 pc->pc_mds_buf = malloc(256, M_TEMP, M_WAITOK);
1190                 }
1191                 mds_handler = mds_handler_silvermont;
1192         } else {
1193                 hw_mds_disable = 0;
1194                 mds_handler = mds_handler_void;
1195         }
1196 }
1197
1198 static void
1199 hw_mds_recalculate_boot(void *arg __unused)
1200 {
1201
1202         hw_mds_recalculate();
1203 }
1204 SYSINIT(mds_recalc, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_ANY, hw_mds_recalculate_boot, NULL);
1205
1206 static int
1207 sysctl_mds_disable_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1208 {
1209         int error, val;
1210
1211         val = hw_mds_disable;
1212         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
1213         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
1214                 return (error);
1215         if (val < 0 || val > 3)
1216                 return (EINVAL);
1217         hw_mds_disable = val;
1218         hw_mds_recalculate();
1219         return (0);
1220 }
1221
1222 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, mds_disable, CTLTYPE_INT |
1223     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1224     sysctl_mds_disable_handler, "I",
1225     "Microarchitectural Data Sampling Mitigation "
1226     "(0 - off, 1 - on VERW, 2 - on SW, 3 - on AUTO)");
1227
1228 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_mds, OID_AUTO, disable, CTLTYPE_INT |
1229     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1230     sysctl_mds_disable_handler, "I",
1231     "Microarchitectural Data Sampling Mitigation "
1232     "(0 - off, 1 - on VERW, 2 - on SW, 3 - on AUTO)");
1233
1234 /*
1235  * Intel Transactional Memory Asynchronous Abort Mitigation
1236  * CVE-2019-11135
1237  */
1238 int x86_taa_enable;
1239 int x86_taa_state;
1240 enum {
1241         TAA_NONE        = 0,    /* No mitigation enabled */
1242         TAA_TSX_DISABLE = 1,    /* Disable TSX via MSR */
1243         TAA_VERW        = 2,    /* Use VERW mitigation */
1244         TAA_AUTO        = 3,    /* Automatically select the mitigation */
1245
1246         /* The states below are not selectable by the operator */
1247
1248         TAA_TAA_UC      = 4,    /* Mitigation present in microcode */
1249         TAA_NOT_PRESENT = 5     /* TSX is not present */
1250 };
1251
1252 static void
1253 taa_set(bool enable, bool all)
1254 {
1255
1256         x86_msr_op(MSR_IA32_TSX_CTRL,
1257             (enable ? MSR_OP_OR : MSR_OP_ANDNOT) |
1258             (all ? MSR_OP_RENDEZVOUS_ALL : MSR_OP_LOCAL),
1259             IA32_TSX_CTRL_RTM_DISABLE | IA32_TSX_CTRL_TSX_CPUID_CLEAR,
1260             NULL);
1261 }
1262
1263 void
1264 x86_taa_recalculate(void)
1265 {
1266         static int taa_saved_mds_disable = 0;
1267         int taa_need = 0, taa_state = 0;
1268         int mds_disable = 0, need_mds_recalc = 0;
1269
1270         /* Check CPUID.07h.EBX.HLE and RTM for the presence of TSX */
1271         if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_HLE) == 0 ||
1272             (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_RTM) == 0) {
1273                 /* TSX is not present */
1274                 x86_taa_state = TAA_NOT_PRESENT;
1275                 return;
1276         }
1277
1278         /* Check to see what mitigation options the CPU gives us */
1279         if (cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_TAA_NO) {
1280                 /* CPU is not suseptible to TAA */
1281                 taa_need = TAA_TAA_UC;
1282         } else if (cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_TSX_CTRL) {
1283                 /*
1284                  * CPU can turn off TSX.  This is the next best option
1285                  * if TAA_NO hardware mitigation isn't present
1286                  */
1287                 taa_need = TAA_TSX_DISABLE;
1288         } else {
1289                 /* No TSX/TAA specific remedies are available. */
1290                 if (x86_taa_enable == TAA_TSX_DISABLE) {
1291                         if (bootverbose)
1292                                 printf("TSX control not available\n");
1293                         return;
1294                 } else
1295                         taa_need = TAA_VERW;
1296         }
1297
1298         /* Can we automatically take action, or are we being forced? */
1299         if (x86_taa_enable == TAA_AUTO)
1300                 taa_state = taa_need;
1301         else
1302                 taa_state = x86_taa_enable;
1303
1304         /* No state change, nothing to do */
1305         if (taa_state == x86_taa_state) {
1306                 if (bootverbose)
1307                         printf("No TSX change made\n");
1308                 return;
1309         }
1310
1311         /* Does the MSR need to be turned on or off? */
1312         if (taa_state == TAA_TSX_DISABLE)
1313                 taa_set(true, true);
1314         else if (x86_taa_state == TAA_TSX_DISABLE)
1315                 taa_set(false, true);
1316
1317         /* Does MDS need to be set to turn on VERW? */
1318         if (taa_state == TAA_VERW) {
1319                 taa_saved_mds_disable = hw_mds_disable;
1320                 mds_disable = hw_mds_disable = 1;
1321                 need_mds_recalc = 1;
1322         } else if (x86_taa_state == TAA_VERW) {
1323                 mds_disable = hw_mds_disable = taa_saved_mds_disable;
1324                 need_mds_recalc = 1;
1325         }
1326         if (need_mds_recalc) {
1327                 hw_mds_recalculate();
1328                 if (mds_disable != hw_mds_disable) {
1329                         if (bootverbose)
1330                                 printf("Cannot change MDS state for TAA\n");
1331                         /* Don't update our state */
1332                         return;
1333                 }
1334         }
1335
1336         x86_taa_state = taa_state;
1337         return;
1338 }
1339
1340 static void
1341 taa_recalculate_boot(void * arg __unused)
1342 {
1343
1344         x86_taa_recalculate();
1345 }
1346 SYSINIT(taa_recalc, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_ANY, taa_recalculate_boot, NULL);
1347
1348 SYSCTL_NODE(_machdep_mitigations, OID_AUTO, taa,
1349     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1350     "TSX Asynchronous Abort Mitigation");
1351
1352 static int
1353 sysctl_taa_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1354 {
1355         int error, val;
1356
1357         val = x86_taa_enable;
1358         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
1359         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
1360                 return (error);
1361         if (val < TAA_NONE || val > TAA_AUTO)
1362                 return (EINVAL);
1363         x86_taa_enable = val;
1364         x86_taa_recalculate();
1365         return (0);
1366 }
1367
1368 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_taa, OID_AUTO, enable, CTLTYPE_INT |
1369     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1370     sysctl_taa_handler, "I",
1371     "TAA Mitigation enablement control "
1372     "(0 - off, 1 - disable TSX, 2 - VERW, 3 - on AUTO)");
1373
1374 static int
1375 sysctl_taa_state_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1376 {
1377         const char *state;
1378
1379         switch (x86_taa_state) {
1380         case TAA_NONE:
1381                 state = "inactive";
1382                 break;
1383         case TAA_TSX_DISABLE:
1384                 state = "TSX disabled";
1385                 break;
1386         case TAA_VERW:
1387                 state = "VERW";
1388                 break;
1389         case TAA_TAA_UC:
1390                 state = "Mitigated in microcode";
1391                 break;
1392         case TAA_NOT_PRESENT:
1393                 state = "TSX not present";
1394                 break;
1395         default:
1396                 state = "unknown";
1397         }
1398
1399         return (SYSCTL_OUT(req, state, strlen(state)));
1400 }
1401
1402 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_taa, OID_AUTO, state,
1403     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1404     sysctl_taa_state_handler, "A",
1405     "TAA Mitigation state");
1406
1407 int __read_frequently cpu_flush_rsb_ctxsw;
1408 SYSCTL_INT(_machdep_mitigations, OID_AUTO, flush_rsb_ctxsw,
1409     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_NOFETCH, &cpu_flush_rsb_ctxsw, 0,
1410     "Flush Return Stack Buffer on context switch");
1411
1412 SYSCTL_NODE(_machdep_mitigations, OID_AUTO, rngds,
1413     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1414     "MCU Optimization, disable RDSEED mitigation");
1415
1416 int x86_rngds_mitg_enable = 1;
1417 void
1418 x86_rngds_mitg_recalculate(bool all_cpus)
1419 {
1420         if ((cpu_stdext_feature3 & CPUID_STDEXT3_MCUOPT) == 0)
1421                 return;
1422         x86_msr_op(MSR_IA32_MCU_OPT_CTRL,
1423             (x86_rngds_mitg_enable ? MSR_OP_OR : MSR_OP_ANDNOT) |
1424             (all_cpus ? MSR_OP_RENDEZVOUS_ALL : MSR_OP_LOCAL),
1425             IA32_RNGDS_MITG_DIS, NULL);
1426 }
1427
1428 static int
1429 sysctl_rngds_mitg_enable_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1430 {
1431         int error, val;
1432
1433         val = x86_rngds_mitg_enable;
1434         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
1435         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
1436                 return (error);
1437         x86_rngds_mitg_enable = val;
1438         x86_rngds_mitg_recalculate(true);
1439         return (0);
1440 }
1441 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_rngds, OID_AUTO, enable, CTLTYPE_INT |
1442     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1443     sysctl_rngds_mitg_enable_handler, "I",
1444     "MCU Optimization, disabling RDSEED mitigation control "
1445     "(0 - mitigation disabled (RDSEED optimized), 1 - mitigation enabled)");
1446
1447 static int
1448 sysctl_rngds_state_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1449 {
1450         const char *state;
1451
1452         if ((cpu_stdext_feature3 & CPUID_STDEXT3_MCUOPT) == 0) {
1453                 state = "Not applicable";
1454         } else if (x86_rngds_mitg_enable == 0) {
1455                 state = "RDSEED not serialized";
1456         } else {
1457                 state = "Mitigated";
1458         }
1459         return (SYSCTL_OUT(req, state, strlen(state)));
1460 }
1461 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_rngds, OID_AUTO, state,
1462     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1463     sysctl_rngds_state_handler, "A",
1464     "MCU Optimization state");
1465
1466 /*
1467  * Enable and restore kernel text write permissions.
1468  * Callers must ensure that disable_wp()/restore_wp() are executed
1469  * without rescheduling on the same core.
1470  */
1471 bool
1472 disable_wp(void)
1473 {
1474         u_int cr0;
1475
1476         cr0 = rcr0();
1477         if ((cr0 & CR0_WP) == 0)
1478                 return (false);
1479         load_cr0(cr0 & ~CR0_WP);
1480         return (true);
1481 }
1482
1483 void
1484 restore_wp(bool old_wp)
1485 {
1486
1487         if (old_wp)
1488                 load_cr0(rcr0() | CR0_WP);
1489 }
1490
1491 bool
1492 acpi_get_fadt_bootflags(uint16_t *flagsp)
1493 {
1494 #ifdef DEV_ACPI
1495         ACPI_TABLE_FADT *fadt;
1496         vm_paddr_t physaddr;
1497
1498         physaddr = acpi_find_table(ACPI_SIG_FADT);
1499         if (physaddr == 0)
1500                 return (false);
1501         fadt = acpi_map_table(physaddr, ACPI_SIG_FADT);
1502         if (fadt == NULL)
1503                 return (false);
1504         *flagsp = fadt->BootFlags;
1505         acpi_unmap_table(fadt);
1506         return (true);
1507 #else
1508         return (false);
1509 #endif
1510 }
1511
1512 DEFINE_IFUNC(, uint64_t, rdtsc_ordered, (void))
1513 {
1514         bool cpu_is_amd = cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD ||
1515             cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_HYGON;
1516
1517         if ((amd_feature & AMDID_RDTSCP) != 0)
1518                 return (rdtscp);
1519         else if ((cpu_feature & CPUID_SSE2) != 0)
1520                 return (cpu_is_amd ? rdtsc_ordered_mfence :
1521                     rdtsc_ordered_lfence);
1522         else
1523                 return (rdtsc);
1524 }