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/cputypes.h>
  80 #include <machine/specialreg.h>
  81 #include <machine/md_var.h>
  82 #include <machine/mp_watchdog.h>
  83 #include <machine/tss.h>
  84 #ifdef SMP
  85 #include <machine/smp.h>
  86 #endif
  87 #ifdef CPU_ELAN
  88 #include <machine/elan_mmcr.h>
  89 #endif
  90 #include <x86/acpica_machdep.h>
  91
  92 #include <vm/vm.h>
  93 #include <vm/vm_extern.h>
  94 #include <vm/vm_kern.h>
  95 #include <vm/vm_page.h>
  96 #include <vm/vm_map.h>
  97 #include <vm/vm_object.h>
  98 #include <vm/vm_pager.h>
  99 #include <vm/vm_param.h>
 100
 101 #include <isa/isareg.h>
 102
 103 #include <contrib/dev/acpica/include/acpi.h>
 104
 105 #define STATE_RUNNING   0x0
 106 #define STATE_MWAIT     0x1
 107 #define STATE_SLEEPING  0x2
 108
 109 #ifdef SMP
 110 static u_int    cpu_reset_proxyid;
 111 static volatile u_int   cpu_reset_proxy_active;
 112 #endif
 113
 114
 115 /*
 116  * Machine dependent boot() routine
 117  *
 118  * I haven't seen anything to put here yet
 119  * Possibly some stuff might be grafted back here from boot()
 120  */
 121 void
 122 cpu_boot(int howto)
 123 {
 124 }
 125
 126 /*
 127  * Flush the D-cache for non-DMA I/O so that the I-cache can
 128  * be made coherent later.
 129  */
 130 void
 131 cpu_flush_dcache(void *ptr, size_t len)
 132 {
 133         /* Not applicable */
 134 }
 135
 136 void
 137 acpi_cpu_c1(void)
 138 {
 139
 140         __asm __volatile("sti; hlt");
 141 }
 142
 143 /*
 144  * Use mwait to pause execution while waiting for an interrupt or
 145  * another thread to signal that there is more work.
 146  *
 147  * NOTE: Interrupts will cause a wakeup; however, this function does
 148  * not enable interrupt handling. The caller is responsible to enable
 149  * interrupts.
 150  */
 151 void
 152 acpi_cpu_idle_mwait(uint32_t mwait_hint)
 153 {
 154         int *state;
 155         uint64_t v;
 156
 157         /*
 158          * A comment in Linux patch claims that 'CPUs run faster with
 159          * speculation protection disabled. All CPU threads in a core
 160          * must disable speculation protection for it to be
 161          * disabled. Disable it while we are idle so the other
 162          * hyperthread can run fast.'
 163          *
 164          * XXXKIB.  Software coordination mode should be supported,
 165          * but all Intel CPUs provide hardware coordination.
 166          */
 167
 168         state = (int *)PCPU_PTR(monitorbuf);
 169         KASSERT(atomic_load_int(state) == STATE_SLEEPING,
 170             ("cpu_mwait_cx: wrong monitorbuf state"));
 171         atomic_store_int(state, STATE_MWAIT);
 172         if (PCPU_GET(ibpb_set) || hw_ssb_active) {
 173                 v = rdmsr(MSR_IA32_SPEC_CTRL);
 174                 wrmsr(MSR_IA32_SPEC_CTRL, v & ~(IA32_SPEC_CTRL_IBRS |
 175                     IA32_SPEC_CTRL_STIBP | IA32_SPEC_CTRL_SSBD));
 176         } else {
 177                 v = 0;
 178         }
 179         cpu_monitor(state, 0, 0);
 180         if (atomic_load_int(state) == STATE_MWAIT)
 181                 cpu_mwait(MWAIT_INTRBREAK, mwait_hint);
 182
 183         /*
 184          * SSB cannot be disabled while we sleep, or rather, if it was
 185          * disabled, the sysctl thread will bind to our cpu to tweak
 186          * MSR.
 187          */
 188         if (v != 0)
 189                 wrmsr(MSR_IA32_SPEC_CTRL, v);
 190
 191         /*
 192          * We should exit on any event that interrupts mwait, because
 193          * that event might be a wanted interrupt.
 194          */
 195         atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
 196 }
 197
 198 /* Get current clock frequency for the given cpu id. */
 199 int
 200 cpu_est_clockrate(int cpu_id, uint64_t *rate)
 201 {
 202         uint64_t tsc1, tsc2;
 203         uint64_t acnt, mcnt, perf;
 204         register_t reg;
 205
 206         if (pcpu_find(cpu_id) == NULL || rate == NULL)
 207                 return (EINVAL);
 208 #ifdef __i386__
 209         if ((cpu_feature & CPUID_TSC) == 0)
 210                 return (EOPNOTSUPP);
 211 #endif
 212
 213         /*
 214          * If TSC is P-state invariant and APERF/MPERF MSRs do not exist,
 215          * DELAY(9) based logic fails.
 216          */
 217         if (tsc_is_invariant && !tsc_perf_stat)
 218                 return (EOPNOTSUPP);
 219
 220 #ifdef SMP
 221         if (smp_cpus > 1) {
 222                 /* Schedule ourselves on the indicated cpu. */
 223                 thread_lock(curthread);
 224                 sched_bind(curthread, cpu_id);
 225                 thread_unlock(curthread);
 226         }
 227 #endif
 228
 229         /* Calibrate by measuring a short delay. */
 230         reg = intr_disable();
 231         if (tsc_is_invariant) {
 232                 wrmsr(MSR_MPERF, 0);
 233                 wrmsr(MSR_APERF, 0);
 234                 tsc1 = rdtsc();
 235                 DELAY(1000);
 236                 mcnt = rdmsr(MSR_MPERF);
 237                 acnt = rdmsr(MSR_APERF);
 238                 tsc2 = rdtsc();
 239                 intr_restore(reg);
 240                 perf = 1000 * acnt / mcnt;
 241                 *rate = (tsc2 - tsc1) * perf;
 242         } else {
 243                 tsc1 = rdtsc();
 244                 DELAY(1000);
 245                 tsc2 = rdtsc();
 246                 intr_restore(reg);
 247                 *rate = (tsc2 - tsc1) * 1000;
 248         }
 249
 250 #ifdef SMP
 251         if (smp_cpus > 1) {
 252                 thread_lock(curthread);
 253                 sched_unbind(curthread);
 254                 thread_unlock(curthread);
 255         }
 256 #endif
 257
 258         return (0);
 259 }
 260
 261 /*
 262  * Shutdown the CPU as much as possible
 263  */
 264 void
 265 cpu_halt(void)
 266 {
 267         for (;;)
 268                 halt();
 269 }
 270
 271 static void
 272 cpu_reset_real(void)
 273 {
 274         struct region_descriptor null_idt;
 275         int b;
 276
 277         disable_intr();
 278 #ifdef CPU_ELAN
 279         if (elan_mmcr != NULL)
 280                 elan_mmcr->RESCFG = 1;
 281 #endif
 282 #ifdef __i386__
 283         if (cpu == CPU_GEODE1100) {
 284                 /* Attempt Geode's own reset */
 285                 outl(0xcf8, 0x80009044ul);
 286                 outl(0xcfc, 0xf);
 287         }
 288 #endif
 289 #if !defined(BROKEN_KEYBOARD_RESET)
 290         /*
 291          * Attempt to do a CPU reset via the keyboard controller,
 292          * do not turn off GateA20, as any machine that fails
 293          * to do the reset here would then end up in no man's land.
 294          */
 295         outb(IO_KBD + 4, 0xFE);
 296         DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
 297 #endif
 298
 299         /*
 300          * Attempt to force a reset via the Reset Control register at
 301          * I/O port 0xcf9.  Bit 2 forces a system reset when it
 302          * transitions from 0 to 1.  Bit 1 selects the type of reset
 303          * to attempt: 0 selects a "soft" reset, and 1 selects a
 304          * "hard" reset.  We try a "hard" reset.  The first write sets
 305          * bit 1 to select a "hard" reset and clears bit 2.  The
 306          * second write forces a 0 -> 1 transition in bit 2 to trigger
 307          * a reset.
 308          */
 309         outb(0xcf9, 0x2);
 310         outb(0xcf9, 0x6);
 311         DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
 312
 313         /*
 314          * Attempt to force a reset via the Fast A20 and Init register
 315          * at I/O port 0x92.  Bit 1 serves as an alternate A20 gate.
 316          * Bit 0 asserts INIT# when set to 1.  We are careful to only
 317          * preserve bit 1 while setting bit 0.  We also must clear bit
 318          * 0 before setting it if it isn't already clear.
 319          */
 320         b = inb(0x92);
 321         if (b != 0xff) {
 322                 if ((b & 0x1) != 0)
 323                         outb(0x92, b & 0xfe);
 324                 outb(0x92, b | 0x1);
 325                 DELAY(500000);  /* wait 0.5 sec to see if that did it */
 326         }
 327
 328         printf("No known reset method worked, attempting CPU shutdown\n");
 329         DELAY(1000000); /* wait 1 sec for printf to complete */
 330
 331         /* Wipe the IDT. */
 332         null_idt.rd_limit = 0;
 333         null_idt.rd_base = 0;
 334         lidt(&null_idt);
 335
 336         /* "good night, sweet prince .... <THUNK!>" */
 337         breakpoint();
 338
 339         /* NOTREACHED */
 340         while(1);
 341 }
 342
 343 #ifdef SMP
 344 static void
 345 cpu_reset_proxy(void)
 346 {
 347
 348         cpu_reset_proxy_active = 1;
 349         while (cpu_reset_proxy_active == 1)
 350                 ia32_pause(); /* Wait for other cpu to see that we've started */
 351
 352         printf("cpu_reset_proxy: Stopped CPU %d\n", cpu_reset_proxyid);
 353         DELAY(1000000);
 354         cpu_reset_real();
 355 }
 356 #endif
 357
 358 void
 359 cpu_reset(void)
 360 {
 361 #ifdef SMP
 362         cpuset_t map;
 363         u_int cnt;
 364
 365         if (smp_started) {
 366                 map = all_cpus;
 367                 CPU_CLR(PCPU_GET(cpuid), &map);
 368                 CPU_NAND(&map, &stopped_cpus);
 369                 if (!CPU_EMPTY(&map)) {
 370                         printf("cpu_reset: Stopping other CPUs\n");
 371                         stop_cpus(map);
 372                 }
 373
 374                 if (PCPU_GET(cpuid) != 0) {
 375                         cpu_reset_proxyid = PCPU_GET(cpuid);
 376                         cpustop_restartfunc = cpu_reset_proxy;
 377                         cpu_reset_proxy_active = 0;
 378                         printf("cpu_reset: Restarting BSP\n");
 379
 380                         /* Restart CPU #0. */
 381                         CPU_SETOF(0, &started_cpus);
 382
 383                         cnt = 0;
 384                         while (cpu_reset_proxy_active == 0 && cnt < 10000000) {
 385                                 ia32_pause();
 386                                 cnt++;  /* Wait for BSP to announce restart */
 387                         }
 388                         if (cpu_reset_proxy_active == 0) {
 389                                 printf("cpu_reset: Failed to restart BSP\n");
 390                         } else {
 391                                 cpu_reset_proxy_active = 2;
 392                                 while (1)
 393                                         ia32_pause();
 394                                 /* NOTREACHED */
 395                         }
 396                 }
 397
 398                 DELAY(1000000);
 399         }
 400 #endif
 401         cpu_reset_real();
 402         /* NOTREACHED */
 403 }
 404
 405 bool
 406 cpu_mwait_usable(void)
 407 {
 408
 409         return ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) != 0 && ((cpu_mon_mwait_flags &
 410             (CPUID5_MON_MWAIT_EXT | CPUID5_MWAIT_INTRBREAK)) ==
 411             (CPUID5_MON_MWAIT_EXT | CPUID5_MWAIT_INTRBREAK)));
 412 }
 413
 414 void (*cpu_idle_hook)(sbintime_t) = NULL;       /* ACPI idle hook. */
 415 static int      cpu_ident_amdc1e = 0;   /* AMD C1E supported. */
 416 static int      idle_mwait = 1;         /* Use MONITOR/MWAIT for short idle. */
 417 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, idle_mwait, CTLFLAG_RWTUN, &idle_mwait,
 418     0, "Use MONITOR/MWAIT for short idle");
 419
 420 static void
 421 cpu_idle_acpi(sbintime_t sbt)
 422 {
 423         int *state;
 424
 425         state = (int *)PCPU_PTR(monitorbuf);
 426         atomic_store_int(state, STATE_SLEEPING);
 427
 428         /* See comments in cpu_idle_hlt(). */
 429         disable_intr();
 430         if (sched_runnable())
 431                 enable_intr();
 432         else if (cpu_idle_hook)
 433                 cpu_idle_hook(sbt);
 434         else
 435                 acpi_cpu_c1();
 436         atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
 437 }
 438
 439 static void
 440 cpu_idle_hlt(sbintime_t sbt)
 441 {
 442         int *state;
 443
 444         state = (int *)PCPU_PTR(monitorbuf);
 445         atomic_store_int(state, STATE_SLEEPING);
 446
 447         /*
 448          * Since we may be in a critical section from cpu_idle(), if
 449          * an interrupt fires during that critical section we may have
 450          * a pending preemption.  If the CPU halts, then that thread
 451          * may not execute until a later interrupt awakens the CPU.
 452          * To handle this race, check for a runnable thread after
 453          * disabling interrupts and immediately return if one is
 454          * found.  Also, we must absolutely guarentee that hlt is
 455          * the next instruction after sti.  This ensures that any
 456          * interrupt that fires after the call to disable_intr() will
 457          * immediately awaken the CPU from hlt.  Finally, please note
 458          * that on x86 this works fine because of interrupts enabled only
 459          * after the instruction following sti takes place, while IF is set
 460          * to 1 immediately, allowing hlt instruction to acknowledge the
 461          * interrupt.
 462          */
 463         disable_intr();
 464         if (sched_runnable())
 465                 enable_intr();
 466         else
 467                 acpi_cpu_c1();
 468         atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
 469 }
 470
 471 static void
 472 cpu_idle_mwait(sbintime_t sbt)
 473 {
 474         int *state;
 475
 476         state = (int *)PCPU_PTR(monitorbuf);
 477         atomic_store_int(state, STATE_MWAIT);
 478
 479         /* See comments in cpu_idle_hlt(). */
 480         disable_intr();
 481         if (sched_runnable()) {
 482                 atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
 483                 enable_intr();
 484                 return;
 485         }
 486
 487         cpu_monitor(state, 0, 0);
 488         if (atomic_load_int(state) == STATE_MWAIT)
 489                 __asm __volatile("sti; mwait" : : "a" (MWAIT_C1), "c" (0));
 490         else
 491                 enable_intr();
 492         atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
 493 }
 494
 495 static void
 496 cpu_idle_spin(sbintime_t sbt)
 497 {
 498         int *state;
 499         int i;
 500
 501         state = (int *)PCPU_PTR(monitorbuf);
 502         atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
 503
 504         /*
 505          * The sched_runnable() call is racy but as long as there is
 506          * a loop missing it one time will have just a little impact if any
 507          * (and it is much better than missing the check at all).
 508          */
 509         for (i = 0; i < 1000; i++) {
 510                 if (sched_runnable())
 511                         return;
 512                 cpu_spinwait();
 513         }
 514 }
 515
 516 /*
 517  * C1E renders the local APIC timer dead, so we disable it by
 518  * reading the Interrupt Pending Message register and clearing
 519  * both C1eOnCmpHalt (bit 28) and SmiOnCmpHalt (bit 27).
 520  *
 521  * Reference:
 522  *   "BIOS and Kernel Developer's Guide for AMD NPT Family 0Fh Processors"
 523  *   #32559 revision 3.00+
 524  */
 525 #define MSR_AMDK8_IPM           0xc0010055
 526 #define AMDK8_SMIONCMPHALT      (1ULL << 27)
 527 #define AMDK8_C1EONCMPHALT      (1ULL << 28)
 528 #define AMDK8_CMPHALT           (AMDK8_SMIONCMPHALT | AMDK8_C1EONCMPHALT)
 529
 530 void
 531 cpu_probe_amdc1e(void)
 532 {
 533
 534         /*
 535          * Detect the presence of C1E capability mostly on latest
 536          * dual-cores (or future) k8 family.
 537          */
 538         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD &&
 539             (cpu_id & 0x00000f00) == 0x00000f00 &&
 540             (cpu_id & 0x0fff0000) >=  0x00040000) {
 541                 cpu_ident_amdc1e = 1;
 542         }
 543 }
 544
 545 void (*cpu_idle_fn)(sbintime_t) = cpu_idle_acpi;
 546
 547 void
 548 cpu_idle(int busy)
 549 {
 550         uint64_t msr;
 551         sbintime_t sbt = -1;
 552
 553         CTR2(KTR_SPARE2, "cpu_idle(%d) at %d",
 554             busy, curcpu);
 555 #ifdef MP_WATCHDOG
 556         ap_watchdog(PCPU_GET(cpuid));
 557 #endif
 558
 559         /* If we are busy - try to use fast methods. */
 560         if (busy) {
 561                 if ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) && idle_mwait) {
 562                         cpu_idle_mwait(busy);
 563                         goto out;
 564                 }
 565         }
 566
 567         /* If we have time - switch timers into idle mode. */
 568         if (!busy) {
 569                 critical_enter();
 570                 sbt = cpu_idleclock();
 571         }
 572
 573         /* Apply AMD APIC timer C1E workaround. */
 574         if (cpu_ident_amdc1e && cpu_disable_c3_sleep) {
 575                 msr = rdmsr(MSR_AMDK8_IPM);
 576                 if (msr & AMDK8_CMPHALT)
 577                         wrmsr(MSR_AMDK8_IPM, msr & ~AMDK8_CMPHALT);
 578         }
 579
 580         /* Call main idle method. */
 581         cpu_idle_fn(sbt);
 582
 583         /* Switch timers back into active mode. */
 584         if (!busy) {
 585                 cpu_activeclock();
 586                 critical_exit();
 587         }
 588 out:
 589         CTR2(KTR_SPARE2, "cpu_idle(%d) at %d done",
 590             busy, curcpu);
 591 }
 592
 593 static int cpu_idle_apl31_workaround;
 594 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, idle_apl31, CTLFLAG_RW,
 595     &cpu_idle_apl31_workaround, 0,
 596     "Apollo Lake APL31 MWAIT bug workaround");
 597
 598 int
 599 cpu_idle_wakeup(int cpu)
 600 {
 601         int *state;
 602
 603         state = (int *)pcpu_find(cpu)->pc_monitorbuf;
 604         switch (atomic_load_int(state)) {
 605         case STATE_SLEEPING:
 606                 return (0);
 607         case STATE_MWAIT:
 608                 atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
 609                 return (cpu_idle_apl31_workaround ? 0 : 1);
 610         case STATE_RUNNING:
 611                 return (1);
 612         default:
 613                 panic("bad monitor state");
 614                 return (1);
 615         }
 616 }
 617
 618 /*
 619  * Ordered by speed/power consumption.
 620  */
 621 static struct {
 622         void    *id_fn;
 623         char    *id_name;
 624         int     id_cpuid2_flag;
 625 } idle_tbl[] = {
 626         { .id_fn = cpu_idle_spin, .id_name = "spin" },
 627         { .id_fn = cpu_idle_mwait, .id_name = "mwait",
 628             .id_cpuid2_flag = CPUID2_MON },
 629         { .id_fn = cpu_idle_hlt, .id_name = "hlt" },
 630         { .id_fn = cpu_idle_acpi, .id_name = "acpi" },
 631 };
 632
 633 static int
 634 idle_sysctl_available(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 635 {
 636         char *avail, *p;
 637         int error;
 638         int i;
 639
 640         avail = malloc(256, M_TEMP, M_WAITOK);
 641         p = avail;
 642         for (i = 0; i < nitems(idle_tbl); i++) {
 643                 if (idle_tbl[i].id_cpuid2_flag != 0 &&
 644                     (cpu_feature2 & idle_tbl[i].id_cpuid2_flag) == 0)
 645                         continue;
 646                 if (strcmp(idle_tbl[i].id_name, "acpi") == 0 &&
 647                     cpu_idle_hook == NULL)
 648                         continue;
 649                 p += sprintf(p, "%s%s", p != avail ? ", " : "",
 650                     idle_tbl[i].id_name);
 651         }
 652         error = sysctl_handle_string(oidp, avail, 0, req);
 653         free(avail, M_TEMP);
 654         return (error);
 655 }
 656
 657 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, idle_available, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD,
 658     0, 0, idle_sysctl_available, "A", "list of available idle functions");
 659
 660 static bool
 661 cpu_idle_selector(const char *new_idle_name)
 662 {
 663         int i;
 664
 665         for (i = 0; i < nitems(idle_tbl); i++) {
 666                 if (idle_tbl[i].id_cpuid2_flag != 0 &&
 667                     (cpu_feature2 & idle_tbl[i].id_cpuid2_flag) == 0)
 668                         continue;
 669                 if (strcmp(idle_tbl[i].id_name, "acpi") == 0 &&
 670                     cpu_idle_hook == NULL)
 671                         continue;
 672                 if (strcmp(idle_tbl[i].id_name, new_idle_name))
 673                         continue;
 674                 cpu_idle_fn = idle_tbl[i].id_fn;
 675                 if (bootverbose)
 676                         printf("CPU idle set to %s\n", idle_tbl[i].id_name);
 677                 return (true);
 678         }
 679         return (false);
 680 }
 681
 682 static int
 683 cpu_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 684 {
 685         char buf[16], *p;
 686         int error, i;
 687
 688         p = "unknown";
 689         for (i = 0; i < nitems(idle_tbl); i++) {
 690                 if (idle_tbl[i].id_fn == cpu_idle_fn) {
 691                         p = idle_tbl[i].id_name;
 692                         break;
 693                 }
 694         }
 695         strncpy(buf, p, sizeof(buf));
 696         error = sysctl_handle_string(oidp, buf, sizeof(buf), req);
 697         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 698                 return (error);
 699         return (cpu_idle_selector(buf) ? 0 : EINVAL);
 700 }
 701
 702 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, idle, CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RW, 0, 0,
 703     cpu_idle_sysctl, "A", "currently selected idle function");
 704
 705 static void
 706 cpu_idle_tun(void *unused __unused)
 707 {
 708         char tunvar[16];
 709
 710         if (TUNABLE_STR_FETCH("machdep.idle", tunvar, sizeof(tunvar)))
 711                 cpu_idle_selector(tunvar);
 712         else if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD &&
 713             CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x17 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1) {
 714                 /* Ryzen erratas 1057, 1109. */
 715                 cpu_idle_selector("hlt");
 716                 idle_mwait = 0;
 717         }
 718
 719         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL && cpu_id == 0x506c9) {
 720                 /*
 721                  * Apollo Lake errata APL31 (public errata APL30).
 722                  * Stores to the armed address range may not trigger
 723                  * MWAIT to resume execution.  OS needs to use
 724                  * interrupts to wake processors from MWAIT-induced
 725                  * sleep states.
 726                  */
 727                 cpu_idle_apl31_workaround = 1;
 728         }
 729         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.idle_apl31", &cpu_idle_apl31_workaround);
 730 }
 731 SYSINIT(cpu_idle_tun, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_MIDDLE, cpu_idle_tun, NULL);
 732
 733 static int panic_on_nmi = 1;
 734 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, panic_on_nmi, CTLFLAG_RWTUN,
 735     &panic_on_nmi, 0,
 736     "Panic on NMI raised by hardware failure");
 737 int nmi_is_broadcast = 1;
 738 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, nmi_is_broadcast, CTLFLAG_RWTUN,
 739     &nmi_is_broadcast, 0,
 740     "Chipset NMI is broadcast");
 741 #ifdef KDB
 742 int kdb_on_nmi = 1;
 743 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, kdb_on_nmi, CTLFLAG_RWTUN,
 744     &kdb_on_nmi, 0,
 745     "Go to KDB on NMI with unknown source");
 746 #endif
 747
 748 void
 749 nmi_call_kdb(u_int cpu, u_int type, struct trapframe *frame)
 750 {
 751         bool claimed = false;
 752
 753 #ifdef DEV_ISA
 754         /* machine/parity/power fail/"kitchen sink" faults */
 755         if (isa_nmi(frame->tf_err)) {
 756                 claimed = true;
 757                 if (panic_on_nmi)
 758                         panic("NMI indicates hardware failure");
 759         }
 760 #endif /* DEV_ISA */
 761 #ifdef KDB
 762         if (!claimed && kdb_on_nmi) {
 763                 /*
 764                  * NMI can be hooked up to a pushbutton for debugging.
 765                  */
 766                 printf("NMI/cpu%d ... going to debugger\n", cpu);
 767                 kdb_trap(type, 0, frame);
 768         }
 769 #endif /* KDB */
 770 }
 771
 772 void
 773 nmi_handle_intr(u_int type, struct trapframe *frame)
 774 {
 775
 776 #ifdef SMP
 777         if (nmi_is_broadcast) {
 778                 nmi_call_kdb_smp(type, frame);
 779                 return;
 780         }
 781 #endif
 782         nmi_call_kdb(PCPU_GET(cpuid), type, frame);
 783 }
 784
 785 int hw_ibrs_active;
 786 int hw_ibrs_disable = 1;
 787
 788 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, ibrs_active, CTLFLAG_RD, &hw_ibrs_active, 0,
 789     "Indirect Branch Restricted Speculation active");
 790
 791 void
 792 hw_ibrs_recalculate(void)
 793 {
 794         uint64_t v;
 795
 796         if ((cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_IBRS_ALL) != 0) {
 797                 if (hw_ibrs_disable) {
 798                         v = rdmsr(MSR_IA32_SPEC_CTRL);
 799                         v &= ~(uint64_t)IA32_SPEC_CTRL_IBRS;
 800                         wrmsr(MSR_IA32_SPEC_CTRL, v);
 801                 } else {
 802                         v = rdmsr(MSR_IA32_SPEC_CTRL);
 803                         v |= IA32_SPEC_CTRL_IBRS;
 804                         wrmsr(MSR_IA32_SPEC_CTRL, v);
 805                 }
 806                 return;
 807         }
 808         hw_ibrs_active = (cpu_stdext_feature3 & CPUID_STDEXT3_IBPB) != 0 &&
 809             !hw_ibrs_disable;
 810 }
 811
 812 static int
 813 hw_ibrs_disable_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 814 {
 815         int error, val;
 816
 817         val = hw_ibrs_disable;
 818         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
 819         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 820                 return (error);
 821         hw_ibrs_disable = val != 0;
 822         hw_ibrs_recalculate();
 823         return (0);
 824 }
 825 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, ibrs_disable, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RWTUN |
 826     CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, hw_ibrs_disable_handler, "I",
 827     "Disable Indirect Branch Restricted Speculation");
 828
 829 int hw_ssb_active;
 830 int hw_ssb_disable;
 831
 832 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, spec_store_bypass_disable_active, CTLFLAG_RD,
 833     &hw_ssb_active, 0,
 834     "Speculative Store Bypass Disable active");
 835
 836 static void
 837 hw_ssb_set_one(bool enable)
 838 {
 839         uint64_t v;
 840
 841         v = rdmsr(MSR_IA32_SPEC_CTRL);
 842         if (enable)
 843                 v |= (uint64_t)IA32_SPEC_CTRL_SSBD;
 844         else
 845                 v &= ~(uint64_t)IA32_SPEC_CTRL_SSBD;
 846         wrmsr(MSR_IA32_SPEC_CTRL, v);
 847 }
 848
 849 static void
 850 hw_ssb_set(bool enable, bool for_all_cpus)
 851 {
 852         struct thread *td;
 853         int bound_cpu, i, is_bound;
 854
 855         if ((cpu_stdext_feature3 & CPUID_STDEXT3_SSBD) == 0) {
 856                 hw_ssb_active = 0;
 857                 return;
 858         }
 859         hw_ssb_active = enable;
 860         if (for_all_cpus) {
 861                 td = curthread;
 862                 thread_lock(td);
 863                 is_bound = sched_is_bound(td);
 864                 bound_cpu = td->td_oncpu;
 865                 CPU_FOREACH(i) {
 866                         sched_bind(td, i);
 867                         hw_ssb_set_one(enable);
 868                 }
 869                 if (is_bound)
 870                         sched_bind(td, bound_cpu);
 871                 else
 872                         sched_unbind(td);
 873                 thread_unlock(td);
 874         } else {
 875                 hw_ssb_set_one(enable);
 876         }
 877 }
 878
 879 void
 880 hw_ssb_recalculate(bool all_cpus)
 881 {
 882
 883         switch (hw_ssb_disable) {
 884         default:
 885                 hw_ssb_disable = 0;
 886                 /* FALLTHROUGH */
 887         case 0: /* off */
 888                 hw_ssb_set(false, all_cpus);
 889                 break;
 890         case 1: /* on */
 891                 hw_ssb_set(true, all_cpus);
 892                 break;
 893         case 2: /* auto */
 894                 hw_ssb_set((cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_SSB_NO) != 0 ?
 895                     false : true, all_cpus);
 896                 break;
 897         }
 898 }
 899
 900 static int
 901 hw_ssb_disable_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 902 {
 903         int error, val;
 904
 905         val = hw_ssb_disable;
 906         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
 907         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
 908                 return (error);
 909         hw_ssb_disable = val;
 910         hw_ssb_recalculate(true);
 911         return (0);
 912 }
 913 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, spec_store_bypass_disable, CTLTYPE_INT |
 914     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 915     hw_ssb_disable_handler, "I",
 916     "Speculative Store Bypass Disable (0 - off, 1 - on, 2 - auto");
 917
 918 int hw_mds_disable;
 919
 920 /*
 921  * Handler for Microarchitectural Data Sampling issues.  Really not a
 922  * pointer to C function: on amd64 the code must not change any CPU
 923  * architectural state except possibly %rflags. Also, it is always
 924  * called with interrupts disabled.
 925  */
 926 void mds_handler_void(void);
 927 void mds_handler_verw(void);
 928 void mds_handler_ivb(void);
 929 void mds_handler_bdw(void);
 930 void mds_handler_skl_sse(void);
 931 void mds_handler_skl_avx(void);
 932 void mds_handler_skl_avx512(void);
 933 void mds_handler_silvermont(void);
 934 void (*mds_handler)(void) = mds_handler_void;
 935
 936 static int
 937 sysctl_hw_mds_disable_state_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
 938 {
 939         const char *state;
 940
 941         if (mds_handler == mds_handler_void)
 942                 state = "inactive";
 943         else if (mds_handler == mds_handler_verw)
 944                 state = "VERW";
 945         else if (mds_handler == mds_handler_ivb)
 946                 state = "software IvyBridge";
 947         else if (mds_handler == mds_handler_bdw)
 948                 state = "software Broadwell";
 949         else if (mds_handler == mds_handler_skl_sse)
 950                 state = "software Skylake SSE";
 951         else if (mds_handler == mds_handler_skl_avx)
 952                 state = "software Skylake AVX";
 953         else if (mds_handler == mds_handler_skl_avx512)
 954                 state = "software Skylake AVX512";
 955         else if (mds_handler == mds_handler_silvermont)
 956                 state = "software Silvermont";
 957         else
 958                 state = "unknown";
 959         return (SYSCTL_OUT(req, state, strlen(state)));
 960 }
 961
 962 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, mds_disable_state,
 963     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
 964     sysctl_hw_mds_disable_state_handler, "A",
 965     "Microarchitectural Data Sampling Mitigation state");
 966
 967 _Static_assert(__offsetof(struct pcpu, pc_mds_tmp) % 64 == 0, "MDS AVX512");
 968
 969 void
 970 hw_mds_recalculate(void)
 971 {
 972         struct pcpu *pc;
 973         vm_offset_t b64;
 974         u_long xcr0;
 975         int i;
 976
 977         /*
 978          * Allow user to force VERW variant even if MD_CLEAR is not
 979          * reported.  For instance, hypervisor might unknowingly
 980          * filter the cap out.
 981          * For the similar reasons, and for testing, allow to enable
 982          * mitigation even for RDCL_NO or MDS_NO caps.
 983          */
 984         if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL || hw_mds_disable == 0 ||
 985             ((cpu_ia32_arch_caps & (IA32_ARCH_CAP_RDCL_NO |
 986             IA32_ARCH_CAP_MDS_NO)) != 0 && hw_mds_disable == 3)) {
 987                 mds_handler = mds_handler_void;
 988         } else if (((cpu_stdext_feature3 & CPUID_STDEXT3_MD_CLEAR) != 0 &&
 989             hw_mds_disable == 3) || hw_mds_disable == 1) {
 990                 mds_handler = mds_handler_verw;
 991         } else if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
 992             (CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2e || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1e ||
 993             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1f || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1a ||
 994             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2f || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x25 ||
 995             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2c || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2d ||
 996             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2a || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3e ||
 997             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3a) &&
 998             (hw_mds_disable == 2 || hw_mds_disable == 3)) {
 999                 /*
1000                  * Nehalem, SandyBridge, IvyBridge
1001                  */
1002                 CPU_FOREACH(i) {
1003                         pc = pcpu_find(i);
1004                         if (pc->pc_mds_buf == NULL) {
1005                                 pc->pc_mds_buf = malloc_domainset(672, M_TEMP,
1006                                     DOMAINSET_PREF(pc->pc_domain), M_WAITOK);
1007                                 bzero(pc->pc_mds_buf, 16);
1008                         }
1009                 }
1010                 mds_handler = mds_handler_ivb;
1011         } else if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
1012             (CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3f || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3c ||
1013             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x45 || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x46 ||
1014             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x56 || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4f ||
1015             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x47 || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3d) &&
1016             (hw_mds_disable == 2 || hw_mds_disable == 3)) {
1017                 /*
1018                  * Haswell, Broadwell
1019                  */
1020                 CPU_FOREACH(i) {
1021                         pc = pcpu_find(i);
1022                         if (pc->pc_mds_buf == NULL) {
1023                                 pc->pc_mds_buf = malloc_domainset(1536, M_TEMP,
1024                                     DOMAINSET_PREF(pc->pc_domain), M_WAITOK);
1025                                 bzero(pc->pc_mds_buf, 16);
1026                         }
1027                 }
1028                 mds_handler = mds_handler_bdw;
1029         } else if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
1030             ((CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x55 && (cpu_id &
1031             CPUID_STEPPING) <= 5) ||
1032             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4e || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x5e ||
1033             (CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x8e && (cpu_id &
1034             CPUID_STEPPING) <= 0xb) ||
1035             (CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x9e && (cpu_id &
1036             CPUID_STEPPING) <= 0xc)) &&
1037             (hw_mds_disable == 2 || hw_mds_disable == 3)) {
1038                 /*
1039                  * Skylake, KabyLake, CoffeeLake, WhiskeyLake,
1040                  * CascadeLake
1041                  */
1042                 CPU_FOREACH(i) {
1043                         pc = pcpu_find(i);
1044                         if (pc->pc_mds_buf == NULL) {
1045                                 pc->pc_mds_buf = malloc_domainset(6 * 1024,
1046                                     M_TEMP, DOMAINSET_PREF(pc->pc_domain),
1047                                     M_WAITOK);
1048                                 b64 = (vm_offset_t)malloc_domainset(64 + 63,
1049                                     M_TEMP, DOMAINSET_PREF(pc->pc_domain),
1050                                     M_WAITOK);
1051                                 pc->pc_mds_buf64 = (void *)roundup2(b64, 64);
1052                                 bzero(pc->pc_mds_buf64, 64);
1053                         }
1054                 }
1055                 xcr0 = rxcr(0);
1056                 if ((xcr0 & XFEATURE_ENABLED_ZMM_HI256) != 0 &&
1057                     (cpu_stdext_feature2 & CPUID_STDEXT_AVX512DQ) != 0)
1058                         mds_handler = mds_handler_skl_avx512;
1059                 else if ((xcr0 & XFEATURE_ENABLED_AVX) != 0 &&
1060                     (cpu_feature2 & CPUID2_AVX) != 0)
1061                         mds_handler = mds_handler_skl_avx;
1062                 else
1063                         mds_handler = mds_handler_skl_sse;
1064         } else if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
1065             ((CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x37 ||
1066             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4a ||
1067             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4c ||
1068             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4d ||
1069             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x5a ||
1070             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x5d ||
1071             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x6e ||
1072             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x65 ||
1073             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x75 ||
1074             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1c ||
1075             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x26 ||
1076             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x27 ||
1077             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x35 ||
1078             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x36 ||
1079             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x7a))) {
1080                 /* Silvermont, Airmont */
1081                 CPU_FOREACH(i) {
1082                         pc = pcpu_find(i);
1083                         if (pc->pc_mds_buf == NULL)
1084                                 pc->pc_mds_buf = malloc(256, M_TEMP, M_WAITOK);
1085                 }
1086                 mds_handler = mds_handler_silvermont;
1087         } else {
1088                 hw_mds_disable = 0;
1089                 mds_handler = mds_handler_void;
1090         }
1091 }
1092
1093 static void
1094 hw_mds_recalculate_boot(void *arg __unused)
1095 {
1096
1097         hw_mds_recalculate();
1098 }
1099 SYSINIT(mds_recalc, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_ANY, hw_mds_recalculate_boot, NULL);
1100
1101 static int
1102 sysctl_mds_disable_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1103 {
1104         int error, val;
1105
1106         val = hw_mds_disable;
1107         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
1108         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
1109                 return (error);
1110         if (val < 0 || val > 3)
1111                 return (EINVAL);
1112         hw_mds_disable = val;
1113         hw_mds_recalculate();
1114         return (0);
1115 }
1116
1117 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, mds_disable, CTLTYPE_INT |
1118     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1119     sysctl_mds_disable_handler, "I",
1120     "Microarchitectural Data Sampling Mitigation "
1121     "(0 - off, 1 - on VERW, 2 - on SW, 3 - on AUTO");
1122
1123 /*
1124  * Enable and restore kernel text write permissions.
1125  * Callers must ensure that disable_wp()/restore_wp() are executed
1126  * without rescheduling on the same core.
1127  */
1128 bool
1129 disable_wp(void)
1130 {
1131         u_int cr0;
1132
1133         cr0 = rcr0();
1134         if ((cr0 & CR0_WP) == 0)
1135                 return (false);
1136         load_cr0(cr0 & ~CR0_WP);
1137         return (true);
1138 }
1139
1140 void
1141 restore_wp(bool old_wp)
1142 {
1143
1144         if (old_wp)
1145                 load_cr0(rcr0() | CR0_WP);
1146 }
1147
1148 bool
1149 acpi_get_fadt_bootflags(uint16_t *flagsp)
1150 {
1151 #ifdef DEV_ACPI
1152         ACPI_TABLE_FADT *fadt;
1153         vm_paddr_t physaddr;
1154
1155         physaddr = acpi_find_table(ACPI_SIG_FADT);
1156         if (physaddr == 0)
1157                 return (false);
1158         fadt = acpi_map_table(physaddr, ACPI_SIG_FADT);
1159         if (fadt == NULL)
1160                 return (false);
1161         *flagsp = fadt->BootFlags;
1162         acpi_unmap_table(fadt);
1163         return (true);
1164 #else
1165         return (false);
1166 #endif
1167 }