]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/x86/x86/cpu_machdep.c
Merge llvm-project main llvmorg-14-init-10186-gff7f2cfa959b
[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         CTR2(KTR_SPARE2, "cpu_idle(%d) at %d",
640             busy, curcpu);
641 #ifdef MP_WATCHDOG
642         ap_watchdog(PCPU_GET(cpuid));
643 #endif
644
645         /* If we are busy - try to use fast methods. */
646         if (busy) {
647                 if ((cpu_feature2 & CPUID2_MON) && idle_mwait) {
648                         cpu_idle_mwait(busy);
649                         goto out;
650                 }
651         }
652
653         /* If we have time - switch timers into idle mode. */
654         if (!busy) {
655                 critical_enter();
656                 sbt = cpu_idleclock();
657         }
658
659         /* Apply AMD APIC timer C1E workaround. */
660         if (cpu_amdc1e_bug && cpu_disable_c3_sleep) {
661                 msr = rdmsr(MSR_AMDK8_IPM);
662                 if ((msr & (AMDK8_SMIONCMPHALT | AMDK8_C1EONCMPHALT)) != 0)
663                         wrmsr(MSR_AMDK8_IPM, msr & ~(AMDK8_SMIONCMPHALT |
664                             AMDK8_C1EONCMPHALT));
665         }
666
667         /* Call main idle method. */
668         cpu_idle_fn(sbt);
669
670         /* Switch timers back into active mode. */
671         if (!busy) {
672                 cpu_activeclock();
673                 critical_exit();
674         }
675 out:
676         CTR2(KTR_SPARE2, "cpu_idle(%d) at %d done",
677             busy, curcpu);
678 }
679
680 static int cpu_idle_apl31_workaround;
681 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, idle_apl31, CTLFLAG_RW,
682     &cpu_idle_apl31_workaround, 0,
683     "Apollo Lake APL31 MWAIT bug workaround");
684
685 int
686 cpu_idle_wakeup(int cpu)
687 {
688         struct monitorbuf *mb;
689         int *state;
690
691         mb = &pcpu_find(cpu)->pc_monitorbuf;
692         state = &mb->idle_state;
693         switch (atomic_load_int(state)) {
694         case STATE_SLEEPING:
695                 return (0);
696         case STATE_MWAIT:
697                 atomic_store_int(state, STATE_RUNNING);
698                 return (cpu_idle_apl31_workaround ? 0 : 1);
699         case STATE_RUNNING:
700                 return (1);
701         default:
702                 panic("bad monitor state");
703                 return (1);
704         }
705 }
706
707 /*
708  * Ordered by speed/power consumption.
709  */
710 static struct {
711         void    *id_fn;
712         char    *id_name;
713         int     id_cpuid2_flag;
714 } idle_tbl[] = {
715         { .id_fn = cpu_idle_spin, .id_name = "spin" },
716         { .id_fn = cpu_idle_mwait, .id_name = "mwait",
717             .id_cpuid2_flag = CPUID2_MON },
718         { .id_fn = cpu_idle_hlt, .id_name = "hlt" },
719         { .id_fn = cpu_idle_acpi, .id_name = "acpi" },
720 };
721
722 static int
723 idle_sysctl_available(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
724 {
725         char *avail, *p;
726         int error;
727         int i;
728
729         avail = malloc(256, M_TEMP, M_WAITOK);
730         p = avail;
731         for (i = 0; i < nitems(idle_tbl); i++) {
732                 if (idle_tbl[i].id_cpuid2_flag != 0 &&
733                     (cpu_feature2 & idle_tbl[i].id_cpuid2_flag) == 0)
734                         continue;
735                 if (strcmp(idle_tbl[i].id_name, "acpi") == 0 &&
736                     cpu_idle_hook == NULL)
737                         continue;
738                 p += sprintf(p, "%s%s", p != avail ? ", " : "",
739                     idle_tbl[i].id_name);
740         }
741         error = sysctl_handle_string(oidp, avail, 0, req);
742         free(avail, M_TEMP);
743         return (error);
744 }
745
746 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, idle_available,
747     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE,
748     0, 0, idle_sysctl_available, "A",
749     "list of available idle functions");
750
751 static bool
752 cpu_idle_selector(const char *new_idle_name)
753 {
754         int i;
755
756         for (i = 0; i < nitems(idle_tbl); i++) {
757                 if (idle_tbl[i].id_cpuid2_flag != 0 &&
758                     (cpu_feature2 & idle_tbl[i].id_cpuid2_flag) == 0)
759                         continue;
760                 if (strcmp(idle_tbl[i].id_name, "acpi") == 0 &&
761                     cpu_idle_hook == NULL)
762                         continue;
763                 if (strcmp(idle_tbl[i].id_name, new_idle_name))
764                         continue;
765                 cpu_idle_fn = idle_tbl[i].id_fn;
766                 if (bootverbose)
767                         printf("CPU idle set to %s\n", idle_tbl[i].id_name);
768                 return (true);
769         }
770         return (false);
771 }
772
773 static int
774 cpu_idle_sysctl(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
775 {
776         char buf[16], *p;
777         int error, i;
778
779         p = "unknown";
780         for (i = 0; i < nitems(idle_tbl); i++) {
781                 if (idle_tbl[i].id_fn == cpu_idle_fn) {
782                         p = idle_tbl[i].id_name;
783                         break;
784                 }
785         }
786         strncpy(buf, p, sizeof(buf));
787         error = sysctl_handle_string(oidp, buf, sizeof(buf), req);
788         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
789                 return (error);
790         return (cpu_idle_selector(buf) ? 0 : EINVAL);
791 }
792
793 SYSCTL_PROC(_machdep, OID_AUTO, idle,
794     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE,
795     0, 0, cpu_idle_sysctl, "A",
796     "currently selected idle function");
797
798 static void
799 cpu_idle_tun(void *unused __unused)
800 {
801         char tunvar[16];
802
803         if (TUNABLE_STR_FETCH("machdep.idle", tunvar, sizeof(tunvar)))
804                 cpu_idle_selector(tunvar);
805         else if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD &&
806             CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x17 && CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1) {
807                 /* Ryzen erratas 1057, 1109. */
808                 cpu_idle_selector("hlt");
809                 idle_mwait = 0;
810                 mwait_cpustop_broken = true;
811         }
812
813         if (cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_INTEL && cpu_id == 0x506c9) {
814                 /*
815                  * Apollo Lake errata APL31 (public errata APL30).
816                  * Stores to the armed address range may not trigger
817                  * MWAIT to resume execution.  OS needs to use
818                  * interrupts to wake processors from MWAIT-induced
819                  * sleep states.
820                  */
821                 cpu_idle_apl31_workaround = 1;
822                 mwait_cpustop_broken = true;
823         }
824         TUNABLE_INT_FETCH("machdep.idle_apl31", &cpu_idle_apl31_workaround);
825 }
826 SYSINIT(cpu_idle_tun, SI_SUB_CPU, SI_ORDER_MIDDLE, cpu_idle_tun, NULL);
827
828 static int panic_on_nmi = 0xff;
829 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, panic_on_nmi, CTLFLAG_RWTUN,
830     &panic_on_nmi, 0,
831     "Panic on NMI: 1 = H/W failure; 2 = unknown; 0xff = all");
832 int nmi_is_broadcast = 1;
833 SYSCTL_INT(_machdep, OID_AUTO, nmi_is_broadcast, CTLFLAG_RWTUN,
834     &nmi_is_broadcast, 0,
835     "Chipset NMI is broadcast");
836 int (*apei_nmi)(void);
837
838 void
839 nmi_call_kdb(u_int cpu, u_int type, struct trapframe *frame)
840 {
841         bool claimed = false;
842
843 #ifdef DEV_ISA
844         /* machine/parity/power fail/"kitchen sink" faults */
845         if (isa_nmi(frame->tf_err)) {
846                 claimed = true;
847                 if ((panic_on_nmi & 1) != 0)
848                         panic("NMI indicates hardware failure");
849         }
850 #endif /* DEV_ISA */
851
852         /* ACPI Platform Error Interfaces callback. */
853         if (apei_nmi != NULL && (*apei_nmi)())
854                 claimed = true;
855
856         /*
857          * NMIs can be useful for debugging.  They can be hooked up to a
858          * pushbutton, usually on an ISA, PCI, or PCIe card.  They can also be
859          * generated by an IPMI BMC, either manually or in response to a
860          * watchdog timeout.  For example, see the "power diag" command in
861          * ports/sysutils/ipmitool.  They can also be generated by a
862          * hypervisor; see "bhyvectl --inject-nmi".
863          */
864
865 #ifdef KDB
866         if (!claimed && (panic_on_nmi & 2) != 0) {
867                 if (debugger_on_panic) {
868                         printf("NMI/cpu%d ... going to debugger\n", cpu);
869                         claimed = kdb_trap(type, 0, frame);
870                 }
871         }
872 #endif /* KDB */
873
874         if (!claimed && panic_on_nmi != 0)
875                 panic("NMI");
876 }
877
878 void
879 nmi_handle_intr(u_int type, struct trapframe *frame)
880 {
881
882 #ifdef SMP
883         if (nmi_is_broadcast) {
884                 nmi_call_kdb_smp(type, frame);
885                 return;
886         }
887 #endif
888         nmi_call_kdb(PCPU_GET(cpuid), type, frame);
889 }
890
891 static int hw_ibrs_active;
892 int hw_ibrs_ibpb_active;
893 int hw_ibrs_disable = 1;
894
895 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, ibrs_active, CTLFLAG_RD, &hw_ibrs_active, 0,
896     "Indirect Branch Restricted Speculation active");
897
898 SYSCTL_NODE(_machdep_mitigations, OID_AUTO, ibrs,
899     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
900     "Indirect Branch Restricted Speculation active");
901
902 SYSCTL_INT(_machdep_mitigations_ibrs, OID_AUTO, active, CTLFLAG_RD,
903     &hw_ibrs_active, 0, "Indirect Branch Restricted Speculation active");
904
905 void
906 hw_ibrs_recalculate(bool for_all_cpus)
907 {
908         if ((cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_IBRS_ALL) != 0) {
909                 x86_msr_op(MSR_IA32_SPEC_CTRL, (for_all_cpus ?
910                     MSR_OP_RENDEZVOUS_ALL : MSR_OP_LOCAL) |
911                     (hw_ibrs_disable != 0 ? MSR_OP_ANDNOT : MSR_OP_OR),
912                     IA32_SPEC_CTRL_IBRS, NULL);
913                 hw_ibrs_active = hw_ibrs_disable == 0;
914                 hw_ibrs_ibpb_active = 0;
915         } else {
916                 hw_ibrs_active = hw_ibrs_ibpb_active = (cpu_stdext_feature3 &
917                     CPUID_STDEXT3_IBPB) != 0 && !hw_ibrs_disable;
918         }
919 }
920
921 static int
922 hw_ibrs_disable_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
923 {
924         int error, val;
925
926         val = hw_ibrs_disable;
927         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
928         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
929                 return (error);
930         hw_ibrs_disable = val != 0;
931         hw_ibrs_recalculate(true);
932         return (0);
933 }
934 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, ibrs_disable, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RWTUN |
935     CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0, hw_ibrs_disable_handler, "I",
936     "Disable Indirect Branch Restricted Speculation");
937
938 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_ibrs, OID_AUTO, disable, CTLTYPE_INT |
939     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
940     hw_ibrs_disable_handler, "I",
941     "Disable Indirect Branch Restricted Speculation");
942
943 int hw_ssb_active;
944 int hw_ssb_disable;
945
946 SYSCTL_INT(_hw, OID_AUTO, spec_store_bypass_disable_active, CTLFLAG_RD,
947     &hw_ssb_active, 0,
948     "Speculative Store Bypass Disable active");
949
950 SYSCTL_NODE(_machdep_mitigations, OID_AUTO, ssb,
951     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
952     "Speculative Store Bypass Disable active");
953
954 SYSCTL_INT(_machdep_mitigations_ssb, OID_AUTO, active, CTLFLAG_RD,
955     &hw_ssb_active, 0, "Speculative Store Bypass Disable active");
956
957 static void
958 hw_ssb_set(bool enable, bool for_all_cpus)
959 {
960
961         if ((cpu_stdext_feature3 & CPUID_STDEXT3_SSBD) == 0) {
962                 hw_ssb_active = 0;
963                 return;
964         }
965         hw_ssb_active = enable;
966         x86_msr_op(MSR_IA32_SPEC_CTRL,
967             (enable ? MSR_OP_OR : MSR_OP_ANDNOT) |
968             (for_all_cpus ? MSR_OP_SCHED_ALL : MSR_OP_LOCAL),
969             IA32_SPEC_CTRL_SSBD, NULL);
970 }
971
972 void
973 hw_ssb_recalculate(bool all_cpus)
974 {
975
976         switch (hw_ssb_disable) {
977         default:
978                 hw_ssb_disable = 0;
979                 /* FALLTHROUGH */
980         case 0: /* off */
981                 hw_ssb_set(false, all_cpus);
982                 break;
983         case 1: /* on */
984                 hw_ssb_set(true, all_cpus);
985                 break;
986         case 2: /* auto */
987                 hw_ssb_set((cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_SSB_NO) != 0 ?
988                     false : true, all_cpus);
989                 break;
990         }
991 }
992
993 static int
994 hw_ssb_disable_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
995 {
996         int error, val;
997
998         val = hw_ssb_disable;
999         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
1000         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
1001                 return (error);
1002         hw_ssb_disable = val;
1003         hw_ssb_recalculate(true);
1004         return (0);
1005 }
1006 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, spec_store_bypass_disable, CTLTYPE_INT |
1007     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1008     hw_ssb_disable_handler, "I",
1009     "Speculative Store Bypass Disable (0 - off, 1 - on, 2 - auto)");
1010
1011 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_ssb, OID_AUTO, disable, CTLTYPE_INT |
1012     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1013     hw_ssb_disable_handler, "I",
1014     "Speculative Store Bypass Disable (0 - off, 1 - on, 2 - auto)");
1015
1016 int hw_mds_disable;
1017
1018 /*
1019  * Handler for Microarchitectural Data Sampling issues.  Really not a
1020  * pointer to C function: on amd64 the code must not change any CPU
1021  * architectural state except possibly %rflags. Also, it is always
1022  * called with interrupts disabled.
1023  */
1024 void mds_handler_void(void);
1025 void mds_handler_verw(void);
1026 void mds_handler_ivb(void);
1027 void mds_handler_bdw(void);
1028 void mds_handler_skl_sse(void);
1029 void mds_handler_skl_avx(void);
1030 void mds_handler_skl_avx512(void);
1031 void mds_handler_silvermont(void);
1032 void (*mds_handler)(void) = mds_handler_void;
1033
1034 static int
1035 sysctl_hw_mds_disable_state_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1036 {
1037         const char *state;
1038
1039         if (mds_handler == mds_handler_void)
1040                 state = "inactive";
1041         else if (mds_handler == mds_handler_verw)
1042                 state = "VERW";
1043         else if (mds_handler == mds_handler_ivb)
1044                 state = "software IvyBridge";
1045         else if (mds_handler == mds_handler_bdw)
1046                 state = "software Broadwell";
1047         else if (mds_handler == mds_handler_skl_sse)
1048                 state = "software Skylake SSE";
1049         else if (mds_handler == mds_handler_skl_avx)
1050                 state = "software Skylake AVX";
1051         else if (mds_handler == mds_handler_skl_avx512)
1052                 state = "software Skylake AVX512";
1053         else if (mds_handler == mds_handler_silvermont)
1054                 state = "software Silvermont";
1055         else
1056                 state = "unknown";
1057         return (SYSCTL_OUT(req, state, strlen(state)));
1058 }
1059
1060 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, mds_disable_state,
1061     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1062     sysctl_hw_mds_disable_state_handler, "A",
1063     "Microarchitectural Data Sampling Mitigation state");
1064
1065 SYSCTL_NODE(_machdep_mitigations, OID_AUTO, mds,
1066     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1067     "Microarchitectural Data Sampling Mitigation state");
1068
1069 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_mds, OID_AUTO, state,
1070     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1071     sysctl_hw_mds_disable_state_handler, "A",
1072     "Microarchitectural Data Sampling Mitigation state");
1073
1074 _Static_assert(__offsetof(struct pcpu, pc_mds_tmp) % 64 == 0, "MDS AVX512");
1075
1076 void
1077 hw_mds_recalculate(void)
1078 {
1079         struct pcpu *pc;
1080         vm_offset_t b64;
1081         u_long xcr0;
1082         int i;
1083
1084         /*
1085          * Allow user to force VERW variant even if MD_CLEAR is not
1086          * reported.  For instance, hypervisor might unknowingly
1087          * filter the cap out.
1088          * For the similar reasons, and for testing, allow to enable
1089          * mitigation even when MDS_NO cap is set.
1090          */
1091         if (cpu_vendor_id != CPU_VENDOR_INTEL || hw_mds_disable == 0 ||
1092             ((cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_MDS_NO) != 0 &&
1093             hw_mds_disable == 3)) {
1094                 mds_handler = mds_handler_void;
1095         } else if (((cpu_stdext_feature3 & CPUID_STDEXT3_MD_CLEAR) != 0 &&
1096             hw_mds_disable == 3) || hw_mds_disable == 1) {
1097                 mds_handler = mds_handler_verw;
1098         } else if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
1099             (CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2e || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1e ||
1100             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1f || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1a ||
1101             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2f || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x25 ||
1102             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2c || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2d ||
1103             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x2a || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3e ||
1104             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3a) &&
1105             (hw_mds_disable == 2 || hw_mds_disable == 3)) {
1106                 /*
1107                  * Nehalem, SandyBridge, IvyBridge
1108                  */
1109                 CPU_FOREACH(i) {
1110                         pc = pcpu_find(i);
1111                         if (pc->pc_mds_buf == NULL) {
1112                                 pc->pc_mds_buf = malloc_domainset(672, M_TEMP,
1113                                     DOMAINSET_PREF(pc->pc_domain), M_WAITOK);
1114                                 bzero(pc->pc_mds_buf, 16);
1115                         }
1116                 }
1117                 mds_handler = mds_handler_ivb;
1118         } else if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
1119             (CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3f || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3c ||
1120             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x45 || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x46 ||
1121             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x56 || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4f ||
1122             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x47 || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x3d) &&
1123             (hw_mds_disable == 2 || hw_mds_disable == 3)) {
1124                 /*
1125                  * Haswell, Broadwell
1126                  */
1127                 CPU_FOREACH(i) {
1128                         pc = pcpu_find(i);
1129                         if (pc->pc_mds_buf == NULL) {
1130                                 pc->pc_mds_buf = malloc_domainset(1536, M_TEMP,
1131                                     DOMAINSET_PREF(pc->pc_domain), M_WAITOK);
1132                                 bzero(pc->pc_mds_buf, 16);
1133                         }
1134                 }
1135                 mds_handler = mds_handler_bdw;
1136         } else if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
1137             ((CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x55 && (cpu_id &
1138             CPUID_STEPPING) <= 5) ||
1139             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4e || CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x5e ||
1140             (CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x8e && (cpu_id &
1141             CPUID_STEPPING) <= 0xb) ||
1142             (CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x9e && (cpu_id &
1143             CPUID_STEPPING) <= 0xc)) &&
1144             (hw_mds_disable == 2 || hw_mds_disable == 3)) {
1145                 /*
1146                  * Skylake, KabyLake, CoffeeLake, WhiskeyLake,
1147                  * CascadeLake
1148                  */
1149                 CPU_FOREACH(i) {
1150                         pc = pcpu_find(i);
1151                         if (pc->pc_mds_buf == NULL) {
1152                                 pc->pc_mds_buf = malloc_domainset(6 * 1024,
1153                                     M_TEMP, DOMAINSET_PREF(pc->pc_domain),
1154                                     M_WAITOK);
1155                                 b64 = (vm_offset_t)malloc_domainset(64 + 63,
1156                                     M_TEMP, DOMAINSET_PREF(pc->pc_domain),
1157                                     M_WAITOK);
1158                                 pc->pc_mds_buf64 = (void *)roundup2(b64, 64);
1159                                 bzero(pc->pc_mds_buf64, 64);
1160                         }
1161                 }
1162                 xcr0 = rxcr(0);
1163                 if ((xcr0 & XFEATURE_ENABLED_ZMM_HI256) != 0 &&
1164                     (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_AVX512DQ) != 0)
1165                         mds_handler = mds_handler_skl_avx512;
1166                 else if ((xcr0 & XFEATURE_ENABLED_AVX) != 0 &&
1167                     (cpu_feature2 & CPUID2_AVX) != 0)
1168                         mds_handler = mds_handler_skl_avx;
1169                 else
1170                         mds_handler = mds_handler_skl_sse;
1171         } else if (CPUID_TO_FAMILY(cpu_id) == 0x6 &&
1172             ((CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x37 ||
1173             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4a ||
1174             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4c ||
1175             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x4d ||
1176             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x5a ||
1177             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x5d ||
1178             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x6e ||
1179             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x65 ||
1180             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x75 ||
1181             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x1c ||
1182             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x26 ||
1183             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x27 ||
1184             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x35 ||
1185             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x36 ||
1186             CPUID_TO_MODEL(cpu_id) == 0x7a))) {
1187                 /* Silvermont, Airmont */
1188                 CPU_FOREACH(i) {
1189                         pc = pcpu_find(i);
1190                         if (pc->pc_mds_buf == NULL)
1191                                 pc->pc_mds_buf = malloc(256, M_TEMP, M_WAITOK);
1192                 }
1193                 mds_handler = mds_handler_silvermont;
1194         } else {
1195                 hw_mds_disable = 0;
1196                 mds_handler = mds_handler_void;
1197         }
1198 }
1199
1200 static void
1201 hw_mds_recalculate_boot(void *arg __unused)
1202 {
1203
1204         hw_mds_recalculate();
1205 }
1206 SYSINIT(mds_recalc, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_ANY, hw_mds_recalculate_boot, NULL);
1207
1208 static int
1209 sysctl_mds_disable_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1210 {
1211         int error, val;
1212
1213         val = hw_mds_disable;
1214         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
1215         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
1216                 return (error);
1217         if (val < 0 || val > 3)
1218                 return (EINVAL);
1219         hw_mds_disable = val;
1220         hw_mds_recalculate();
1221         return (0);
1222 }
1223
1224 SYSCTL_PROC(_hw, OID_AUTO, mds_disable, CTLTYPE_INT |
1225     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1226     sysctl_mds_disable_handler, "I",
1227     "Microarchitectural Data Sampling Mitigation "
1228     "(0 - off, 1 - on VERW, 2 - on SW, 3 - on AUTO)");
1229
1230 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_mds, OID_AUTO, disable, CTLTYPE_INT |
1231     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1232     sysctl_mds_disable_handler, "I",
1233     "Microarchitectural Data Sampling Mitigation "
1234     "(0 - off, 1 - on VERW, 2 - on SW, 3 - on AUTO)");
1235
1236 /*
1237  * Intel Transactional Memory Asynchronous Abort Mitigation
1238  * CVE-2019-11135
1239  */
1240 int x86_taa_enable;
1241 int x86_taa_state;
1242 enum {
1243         TAA_NONE        = 0,    /* No mitigation enabled */
1244         TAA_TSX_DISABLE = 1,    /* Disable TSX via MSR */
1245         TAA_VERW        = 2,    /* Use VERW mitigation */
1246         TAA_AUTO        = 3,    /* Automatically select the mitigation */
1247
1248         /* The states below are not selectable by the operator */
1249
1250         TAA_TAA_UC      = 4,    /* Mitigation present in microcode */
1251         TAA_NOT_PRESENT = 5     /* TSX is not present */
1252 };
1253
1254 static void
1255 taa_set(bool enable, bool all)
1256 {
1257
1258         x86_msr_op(MSR_IA32_TSX_CTRL,
1259             (enable ? MSR_OP_OR : MSR_OP_ANDNOT) |
1260             (all ? MSR_OP_RENDEZVOUS_ALL : MSR_OP_LOCAL),
1261             IA32_TSX_CTRL_RTM_DISABLE | IA32_TSX_CTRL_TSX_CPUID_CLEAR,
1262             NULL);
1263 }
1264
1265 void
1266 x86_taa_recalculate(void)
1267 {
1268         static int taa_saved_mds_disable = 0;
1269         int taa_need = 0, taa_state = 0;
1270         int mds_disable = 0, need_mds_recalc = 0;
1271
1272         /* Check CPUID.07h.EBX.HLE and RTM for the presence of TSX */
1273         if ((cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_HLE) == 0 ||
1274             (cpu_stdext_feature & CPUID_STDEXT_RTM) == 0) {
1275                 /* TSX is not present */
1276                 x86_taa_state = TAA_NOT_PRESENT;
1277                 return;
1278         }
1279
1280         /* Check to see what mitigation options the CPU gives us */
1281         if (cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_TAA_NO) {
1282                 /* CPU is not suseptible to TAA */
1283                 taa_need = TAA_TAA_UC;
1284         } else if (cpu_ia32_arch_caps & IA32_ARCH_CAP_TSX_CTRL) {
1285                 /*
1286                  * CPU can turn off TSX.  This is the next best option
1287                  * if TAA_NO hardware mitigation isn't present
1288                  */
1289                 taa_need = TAA_TSX_DISABLE;
1290         } else {
1291                 /* No TSX/TAA specific remedies are available. */
1292                 if (x86_taa_enable == TAA_TSX_DISABLE) {
1293                         if (bootverbose)
1294                                 printf("TSX control not available\n");
1295                         return;
1296                 } else
1297                         taa_need = TAA_VERW;
1298         }
1299
1300         /* Can we automatically take action, or are we being forced? */
1301         if (x86_taa_enable == TAA_AUTO)
1302                 taa_state = taa_need;
1303         else
1304                 taa_state = x86_taa_enable;
1305
1306         /* No state change, nothing to do */
1307         if (taa_state == x86_taa_state) {
1308                 if (bootverbose)
1309                         printf("No TSX change made\n");
1310                 return;
1311         }
1312
1313         /* Does the MSR need to be turned on or off? */
1314         if (taa_state == TAA_TSX_DISABLE)
1315                 taa_set(true, true);
1316         else if (x86_taa_state == TAA_TSX_DISABLE)
1317                 taa_set(false, true);
1318
1319         /* Does MDS need to be set to turn on VERW? */
1320         if (taa_state == TAA_VERW) {
1321                 taa_saved_mds_disable = hw_mds_disable;
1322                 mds_disable = hw_mds_disable = 1;
1323                 need_mds_recalc = 1;
1324         } else if (x86_taa_state == TAA_VERW) {
1325                 mds_disable = hw_mds_disable = taa_saved_mds_disable;
1326                 need_mds_recalc = 1;
1327         }
1328         if (need_mds_recalc) {
1329                 hw_mds_recalculate();
1330                 if (mds_disable != hw_mds_disable) {
1331                         if (bootverbose)
1332                                 printf("Cannot change MDS state for TAA\n");
1333                         /* Don't update our state */
1334                         return;
1335                 }
1336         }
1337
1338         x86_taa_state = taa_state;
1339         return;
1340 }
1341
1342 static void
1343 taa_recalculate_boot(void * arg __unused)
1344 {
1345
1346         x86_taa_recalculate();
1347 }
1348 SYSINIT(taa_recalc, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_ANY, taa_recalculate_boot, NULL);
1349
1350 SYSCTL_NODE(_machdep_mitigations, OID_AUTO, taa,
1351     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1352     "TSX Asynchronous Abort Mitigation");
1353
1354 static int
1355 sysctl_taa_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1356 {
1357         int error, val;
1358
1359         val = x86_taa_enable;
1360         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
1361         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
1362                 return (error);
1363         if (val < TAA_NONE || val > TAA_AUTO)
1364                 return (EINVAL);
1365         x86_taa_enable = val;
1366         x86_taa_recalculate();
1367         return (0);
1368 }
1369
1370 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_taa, OID_AUTO, enable, CTLTYPE_INT |
1371     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1372     sysctl_taa_handler, "I",
1373     "TAA Mitigation enablement control "
1374     "(0 - off, 1 - disable TSX, 2 - VERW, 3 - on AUTO)");
1375
1376 static int
1377 sysctl_taa_state_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1378 {
1379         const char *state;
1380
1381         switch (x86_taa_state) {
1382         case TAA_NONE:
1383                 state = "inactive";
1384                 break;
1385         case TAA_TSX_DISABLE:
1386                 state = "TSX disabled";
1387                 break;
1388         case TAA_VERW:
1389                 state = "VERW";
1390                 break;
1391         case TAA_TAA_UC:
1392                 state = "Mitigated in microcode";
1393                 break;
1394         case TAA_NOT_PRESENT:
1395                 state = "TSX not present";
1396                 break;
1397         default:
1398                 state = "unknown";
1399         }
1400
1401         return (SYSCTL_OUT(req, state, strlen(state)));
1402 }
1403
1404 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_taa, OID_AUTO, state,
1405     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1406     sysctl_taa_state_handler, "A",
1407     "TAA Mitigation state");
1408
1409 int __read_frequently cpu_flush_rsb_ctxsw;
1410 SYSCTL_INT(_machdep_mitigations, OID_AUTO, flush_rsb_ctxsw,
1411     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_NOFETCH, &cpu_flush_rsb_ctxsw, 0,
1412     "Flush Return Stack Buffer on context switch");
1413
1414 SYSCTL_NODE(_machdep_mitigations, OID_AUTO, rngds,
1415     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1416     "MCU Optimization, disable RDSEED mitigation");
1417
1418 int x86_rngds_mitg_enable = 1;
1419 void
1420 x86_rngds_mitg_recalculate(bool all_cpus)
1421 {
1422         if ((cpu_stdext_feature3 & CPUID_STDEXT3_MCUOPT) == 0)
1423                 return;
1424         x86_msr_op(MSR_IA32_MCU_OPT_CTRL,
1425             (x86_rngds_mitg_enable ? MSR_OP_OR : MSR_OP_ANDNOT) |
1426             (all_cpus ? MSR_OP_RENDEZVOUS_ALL : MSR_OP_LOCAL),
1427             IA32_RNGDS_MITG_DIS, NULL);
1428 }
1429
1430 static int
1431 sysctl_rngds_mitg_enable_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1432 {
1433         int error, val;
1434
1435         val = x86_rngds_mitg_enable;
1436         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
1437         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
1438                 return (error);
1439         x86_rngds_mitg_enable = val;
1440         x86_rngds_mitg_recalculate(true);
1441         return (0);
1442 }
1443 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_rngds, OID_AUTO, enable, CTLTYPE_INT |
1444     CTLFLAG_RWTUN | CTLFLAG_NOFETCH | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1445     sysctl_rngds_mitg_enable_handler, "I",
1446     "MCU Optimization, disabling RDSEED mitigation control "
1447     "(0 - mitigation disabled (RDSEED optimized), 1 - mitigation enabled)");
1448
1449 static int
1450 sysctl_rngds_state_handler(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1451 {
1452         const char *state;
1453
1454         if ((cpu_stdext_feature3 & CPUID_STDEXT3_MCUOPT) == 0) {
1455                 state = "Not applicable";
1456         } else if (x86_rngds_mitg_enable == 0) {
1457                 state = "RDSEED not serialized";
1458         } else {
1459                 state = "Mitigated";
1460         }
1461         return (SYSCTL_OUT(req, state, strlen(state)));
1462 }
1463 SYSCTL_PROC(_machdep_mitigations_rngds, OID_AUTO, state,
1464     CTLTYPE_STRING | CTLFLAG_RD | CTLFLAG_MPSAFE, NULL, 0,
1465     sysctl_rngds_state_handler, "A",
1466     "MCU Optimization state");
1467
1468 /*
1469  * Enable and restore kernel text write permissions.
1470  * Callers must ensure that disable_wp()/restore_wp() are executed
1471  * without rescheduling on the same core.
1472  */
1473 bool
1474 disable_wp(void)
1475 {
1476         u_int cr0;
1477
1478         cr0 = rcr0();
1479         if ((cr0 & CR0_WP) == 0)
1480                 return (false);
1481         load_cr0(cr0 & ~CR0_WP);
1482         return (true);
1483 }
1484
1485 void
1486 restore_wp(bool old_wp)
1487 {
1488
1489         if (old_wp)
1490                 load_cr0(rcr0() | CR0_WP);
1491 }
1492
1493 bool
1494 acpi_get_fadt_bootflags(uint16_t *flagsp)
1495 {
1496 #ifdef DEV_ACPI
1497         ACPI_TABLE_FADT *fadt;
1498         vm_paddr_t physaddr;
1499
1500         physaddr = acpi_find_table(ACPI_SIG_FADT);
1501         if (physaddr == 0)
1502                 return (false);
1503         fadt = acpi_map_table(physaddr, ACPI_SIG_FADT);
1504         if (fadt == NULL)
1505                 return (false);
1506         *flagsp = fadt->BootFlags;
1507         acpi_unmap_table(fadt);
1508         return (true);
1509 #else
1510         return (false);
1511 #endif
1512 }
1513
1514 DEFINE_IFUNC(, uint64_t, rdtsc_ordered, (void))
1515 {
1516         bool cpu_is_amd = cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_AMD ||
1517             cpu_vendor_id == CPU_VENDOR_HYGON;
1518
1519         if ((amd_feature & AMDID_RDTSCP) != 0)
1520                 return (rdtscp);
1521         else if ((cpu_feature & CPUID_SSE2) != 0)
1522                 return (cpu_is_amd ? rdtsc_ordered_mfence :
1523                     rdtsc_ordered_lfence);
1524         else
1525                 return (rdtsc);
1526 }