sys/i386/xen/mp_machdep.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 1996, by Steve Passe
   3  * Copyright (c) 2008, by Kip Macy
   4  * All rights reserved.
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  11  * 2. The name of the developer may NOT be used to endorse or promote products
  12  *    derived from this software without specific prior written permission.
  13  *
  14  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  15  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  16  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  17  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  18  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  19  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  20  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  21  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  22  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  23  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  24  * SUCH DAMAGE.
  25  */
  26
  27 #include <sys/cdefs.h>
  28 __FBSDID("$FreeBSD$");
  29
  30 #include "opt_apic.h"
  31 #include "opt_cpu.h"
  32 #include "opt_kstack_pages.h"
  33 #include "opt_mp_watchdog.h"
  34 #include "opt_sched.h"
  35 #include "opt_smp.h"
  36
  37 #if !defined(lint)
  38 #if !defined(SMP)
  39 #error How did you get here?
  40 #endif
  41
  42 #ifndef DEV_APIC
  43 #error The apic device is required for SMP, add "device apic" to your config file.
  44 #endif
  45 #if defined(CPU_DISABLE_CMPXCHG) && !defined(COMPILING_LINT)
  46 #error SMP not supported with CPU_DISABLE_CMPXCHG
  47 #endif
  48 #endif /* not lint */
  49
  50 #include <sys/param.h>
  51 #include <sys/systm.h>
  52 #include <sys/bus.h>
  53 #include <sys/cons.h>   /* cngetc() */
  54 #ifdef GPROF
  55 #include <sys/gmon.h>
  56 #endif
  57 #include <sys/kernel.h>
  58 #include <sys/ktr.h>
  59 #include <sys/lock.h>
  60 #include <sys/malloc.h>
  61 #include <sys/memrange.h>
  62 #include <sys/mutex.h>
  63 #include <sys/pcpu.h>
  64 #include <sys/proc.h>
  65 #include <sys/sched.h>
  66 #include <sys/smp.h>
  67 #include <sys/sysctl.h>
  68
  69 #include <vm/vm.h>
  70 #include <vm/vm_param.h>
  71 #include <vm/pmap.h>
  72 #include <vm/vm_kern.h>
  73 #include <vm/vm_extern.h>
  74 #include <vm/vm_page.h>
  75
  76 #include <machine/apicreg.h>
  77 #include <machine/md_var.h>
  78 #include <machine/mp_watchdog.h>
  79 #include <machine/pcb.h>
  80 #include <machine/psl.h>
  81 #include <machine/smp.h>
  82 #include <machine/specialreg.h>
  83 #include <machine/pcpu.h>
  84
  85
  86
  87 #include <machine/xen/xen-os.h>
  88 #include <xen/evtchn.h>
  89 #include <xen/xen_intr.h>
  90 #include <xen/hypervisor.h>
  91 #include <xen/interface/vcpu.h>
  92
  93
  94 int     mp_naps;                /* # of Applications processors */
  95 int     boot_cpu_id = -1;       /* designated BSP */
  96
  97 extern  struct pcpu __pcpu[];
  98
  99 static int bootAP;
 100 static union descriptor *bootAPgdt;
 101
 102 static char resched_name[NR_CPUS][15];
 103 static char callfunc_name[NR_CPUS][15];
 104
 105 /* Free these after use */
 106 void *bootstacks[MAXCPU];
 107
 108 /* Hotwire a 0->4MB V==P mapping */
 109 extern pt_entry_t *KPTphys;
 110
 111 struct pcb stoppcbs[MAXCPU];
 112
 113 /* Variables needed for SMP tlb shootdown. */
 114 vm_offset_t smp_tlb_addr1;
 115 vm_offset_t smp_tlb_addr2;
 116 volatile int smp_tlb_wait;
 117
 118 typedef void call_data_func_t(uintptr_t , uintptr_t);
 119
 120 static u_int logical_cpus;
 121
 122 /* used to hold the AP's until we are ready to release them */
 123 static struct mtx ap_boot_mtx;
 124
 125 /* Set to 1 once we're ready to let the APs out of the pen. */
 126 static volatile int aps_ready = 0;
 127
 128 /*
 129  * Store data from cpu_add() until later in the boot when we actually setup
 130  * the APs.
 131  */
 132 struct cpu_info {
 133         int     cpu_present:1;
 134         int     cpu_bsp:1;
 135         int     cpu_disabled:1;
 136 } static cpu_info[MAX_APIC_ID + 1];
 137 int cpu_apic_ids[MAXCPU];
 138 int apic_cpuids[MAX_APIC_ID + 1];
 139
 140 /* Holds pending bitmap based IPIs per CPU */
 141 static volatile u_int cpu_ipi_pending[MAXCPU];
 142
 143 static int cpu_logical;
 144 static int cpu_cores;
 145
 146 static void     assign_cpu_ids(void);
 147 static void     set_interrupt_apic_ids(void);
 148 int     start_all_aps(void);
 149 static int      start_ap(int apic_id);
 150 static void     release_aps(void *dummy);
 151
 152 static u_int    hyperthreading_cpus;
 153 static cpumask_t        hyperthreading_cpus_mask;
 154
 155 extern void Xhypervisor_callback(void);
 156 extern void failsafe_callback(void);
 157 extern void pmap_lazyfix_action(void);
 158
 159 struct cpu_group *
 160 cpu_topo(void)
 161 {
 162         if (cpu_cores == 0)
 163                 cpu_cores = 1;
 164         if (cpu_logical == 0)
 165                 cpu_logical = 1;
 166         if (mp_ncpus % (cpu_cores * cpu_logical) != 0) {
 167                 printf("WARNING: Non-uniform processors.\n");
 168                 printf("WARNING: Using suboptimal topology.\n");
 169                 return (smp_topo_none());
 170         }
 171         /*
 172          * No multi-core or hyper-threaded.
 173          */
 174         if (cpu_logical * cpu_cores == 1)
 175                 return (smp_topo_none());
 176         /*
 177          * Only HTT no multi-core.
 178          */
 179         if (cpu_logical > 1 && cpu_cores == 1)
 180                 return (smp_topo_1level(CG_SHARE_L1, cpu_logical, CG_FLAG_HTT));
 181         /*
 182          * Only multi-core no HTT.
 183          */
 184         if (cpu_cores > 1 && cpu_logical == 1)
 185                 return (smp_topo_1level(CG_SHARE_NONE, cpu_cores, 0));
 186         /*
 187          * Both HTT and multi-core.
 188          */
 189         return (smp_topo_2level(CG_SHARE_NONE, cpu_cores,
 190             CG_SHARE_L1, cpu_logical, CG_FLAG_HTT));
 191 }
 192
 193 /*
 194  * Calculate usable address in base memory for AP trampoline code.
 195  */
 196 u_int
 197 mp_bootaddress(u_int basemem)
 198 {
 199
 200         return (basemem);
 201 }
 202
 203 void
 204 cpu_add(u_int apic_id, char boot_cpu)
 205 {
 206
 207         if (apic_id > MAX_APIC_ID) {
 208                 panic("SMP: APIC ID %d too high", apic_id);
 209                 return;
 210         }
 211         KASSERT(cpu_info[apic_id].cpu_present == 0, ("CPU %d added twice",
 212             apic_id));
 213         cpu_info[apic_id].cpu_present = 1;
 214         if (boot_cpu) {
 215                 KASSERT(boot_cpu_id == -1,
 216                     ("CPU %d claims to be BSP, but CPU %d already is", apic_id,
 217                     boot_cpu_id));
 218                 boot_cpu_id = apic_id;
 219                 cpu_info[apic_id].cpu_bsp = 1;
 220         }
 221         if (mp_ncpus < MAXCPU)
 222                 mp_ncpus++;
 223         if (bootverbose)
 224                 printf("SMP: Added CPU %d (%s)\n", apic_id, boot_cpu ? "BSP" :
 225                     "AP");
 226 }
 227
 228 void
 229 cpu_mp_setmaxid(void)
 230 {
 231
 232         mp_maxid = MAXCPU - 1;
 233 }
 234
 235 int
 236 cpu_mp_probe(void)
 237 {
 238
 239         /*
 240          * Always record BSP in CPU map so that the mbuf init code works
 241          * correctly.
 242          */
 243         all_cpus = 1;
 244         if (mp_ncpus == 0) {
 245                 /*
 246                  * No CPUs were found, so this must be a UP system.  Setup
 247                  * the variables to represent a system with a single CPU
 248                  * with an id of 0.
 249                  */
 250                 mp_ncpus = 1;
 251                 return (0);
 252         }
 253
 254         /* At least one CPU was found. */
 255         if (mp_ncpus == 1) {
 256                 /*
 257                  * One CPU was found, so this must be a UP system with
 258                  * an I/O APIC.
 259                  */
 260                 return (0);
 261         }
 262
 263         /* At least two CPUs were found. */
 264         return (1);
 265 }
 266
 267 /*
 268  * Initialize the IPI handlers and start up the AP's.
 269  */
 270 void
 271 cpu_mp_start(void)
 272 {
 273         int i;
 274
 275         /* Initialize the logical ID to APIC ID table. */
 276         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 277                 cpu_apic_ids[i] = -1;
 278                 cpu_ipi_pending[i] = 0;
 279         }
 280
 281         /* Set boot_cpu_id if needed. */
 282         if (boot_cpu_id == -1) {
 283                 boot_cpu_id = PCPU_GET(apic_id);
 284                 cpu_info[boot_cpu_id].cpu_bsp = 1;
 285         } else
 286                 KASSERT(boot_cpu_id == PCPU_GET(apic_id),
 287                     ("BSP's APIC ID doesn't match boot_cpu_id"));
 288         cpu_apic_ids[0] = boot_cpu_id;
 289         apic_cpuids[boot_cpu_id] = 0;
 290
 291         assign_cpu_ids();
 292
 293         /* Start each Application Processor */
 294         start_all_aps();
 295
 296         /* Setup the initial logical CPUs info. */
 297         logical_cpus = logical_cpus_mask = 0;
 298         if (cpu_feature & CPUID_HTT)
 299                 logical_cpus = (cpu_procinfo & CPUID_HTT_CORES) >> 16;
 300
 301         set_interrupt_apic_ids();
 302 }
 303
 304
 305 static void
 306 iv_rendezvous(uintptr_t a, uintptr_t b)
 307 {
 308         smp_rendezvous_action();
 309 }
 310
 311 static void
 312 iv_invltlb(uintptr_t a, uintptr_t b)
 313 {
 314         xen_tlb_flush();
 315 }
 316
 317 static void
 318 iv_invlpg(uintptr_t a, uintptr_t b)
 319 {
 320         xen_invlpg(a);
 321 }
 322
 323 static void
 324 iv_invlrng(uintptr_t a, uintptr_t b)
 325 {
 326         vm_offset_t start = (vm_offset_t)a;
 327         vm_offset_t end = (vm_offset_t)b;
 328
 329         while (start < end) {
 330                 xen_invlpg(start);
 331                 start += PAGE_SIZE;
 332         }
 333 }
 334
 335
 336 static void
 337 iv_invlcache(uintptr_t a, uintptr_t b)
 338 {
 339
 340         wbinvd();
 341         atomic_add_int(&smp_tlb_wait, 1);
 342 }
 343
 344 static void
 345 iv_lazypmap(uintptr_t a, uintptr_t b)
 346 {
 347         pmap_lazyfix_action();
 348         atomic_add_int(&smp_tlb_wait, 1);
 349 }
 350
 351 /*
 352  * These start from "IPI offset" APIC_IPI_INTS
 353  */
 354 static call_data_func_t *ipi_vectors[6] =
 355 {
 356   iv_rendezvous,
 357   iv_invltlb,
 358   iv_invlpg,
 359   iv_invlrng,
 360   iv_invlcache,
 361   iv_lazypmap,
 362 };
 363
 364 /*
 365  * Reschedule call back. Nothing to do,
 366  * all the work is done automatically when
 367  * we return from the interrupt.
 368  */
 369 static int
 370 smp_reschedule_interrupt(void *unused)
 371 {
 372         int cpu = PCPU_GET(cpuid);
 373         u_int ipi_bitmap;
 374
 375         ipi_bitmap = atomic_readandclear_int(&cpu_ipi_pending[cpu]);
 376
 377         if (ipi_bitmap & (1 << IPI_PREEMPT)) {
 378 #ifdef COUNT_IPIS
 379                 (*ipi_preempt_counts[cpu])++;
 380 #endif
 381                 sched_preempt(curthread);
 382         }
 383
 384         if (ipi_bitmap & (1 << IPI_AST)) {
 385 #ifdef COUNT_IPIS
 386                 (*ipi_ast_counts[cpu])++;
 387 #endif
 388                 /* Nothing to do for AST */
 389         }
 390         return (FILTER_HANDLED);
 391 }
 392
 393 struct _call_data {
 394         uint16_t func_id;
 395         uint16_t wait;
 396         uintptr_t arg1;
 397         uintptr_t arg2;
 398         atomic_t started;
 399         atomic_t finished;
 400 };
 401
 402 static struct _call_data *call_data;
 403
 404 static int
 405 smp_call_function_interrupt(void *unused)
 406 {
 407         call_data_func_t *func;
 408         uintptr_t arg1 = call_data->arg1;
 409         uintptr_t arg2 = call_data->arg2;
 410         int wait = call_data->wait;
 411         atomic_t *started = &call_data->started;
 412         atomic_t *finished = &call_data->finished;
 413
 414         /* We only handle function IPIs, not bitmap IPIs */
 415         if (call_data->func_id < APIC_IPI_INTS || call_data->func_id > IPI_BITMAP_VECTOR)
 416                 panic("invalid function id %u", call_data->func_id);
 417
 418         func = ipi_vectors[call_data->func_id - APIC_IPI_INTS];
 419         /*
 420          * Notify initiating CPU that I've grabbed the data and am
 421          * about to execute the function
 422          */
 423         mb();
 424         atomic_inc(started);
 425         /*
 426          * At this point the info structure may be out of scope unless wait==1
 427          */
 428         (*func)(arg1, arg2);
 429
 430         if (wait) {
 431                 mb();
 432                 atomic_inc(finished);
 433         }
 434         atomic_add_int(&smp_tlb_wait, 1);
 435         return (FILTER_HANDLED);
 436 }
 437
 438 /*
 439  * Print various information about the SMP system hardware and setup.
 440  */
 441 void
 442 cpu_mp_announce(void)
 443 {
 444         int i, x;
 445
 446         /* List CPUs */
 447         printf(" cpu0 (BSP): APIC ID: %2d\n", boot_cpu_id);
 448         for (i = 1, x = 0; x <= MAX_APIC_ID; x++) {
 449                 if (!cpu_info[x].cpu_present || cpu_info[x].cpu_bsp)
 450                         continue;
 451                 if (cpu_info[x].cpu_disabled)
 452                         printf("  cpu (AP): APIC ID: %2d (disabled)\n", x);
 453                 else {
 454                         KASSERT(i < mp_ncpus,
 455                             ("mp_ncpus and actual cpus are out of whack"));
 456                         printf(" cpu%d (AP): APIC ID: %2d\n", i++, x);
 457                 }
 458         }
 459 }
 460
 461 static int
 462 xen_smp_intr_init(unsigned int cpu)
 463 {
 464         int rc;
 465         unsigned int irq;
 466
 467         per_cpu(resched_irq, cpu) = per_cpu(callfunc_irq, cpu) = -1;
 468
 469         sprintf(resched_name[cpu], "resched%u", cpu);
 470         rc = bind_ipi_to_irqhandler(RESCHEDULE_VECTOR,
 471                                     cpu,
 472                                     resched_name[cpu],
 473                                     smp_reschedule_interrupt,
 474             INTR_FAST|INTR_TYPE_TTY|INTR_MPSAFE, &irq);
 475
 476         printf("[XEN] IPI cpu=%d irq=%d vector=RESCHEDULE_VECTOR (%d)\n",
 477             cpu, irq, RESCHEDULE_VECTOR);
 478
 479         per_cpu(resched_irq, cpu) = irq;
 480
 481         sprintf(callfunc_name[cpu], "callfunc%u", cpu);
 482         rc = bind_ipi_to_irqhandler(CALL_FUNCTION_VECTOR,
 483                                     cpu,
 484                                     callfunc_name[cpu],
 485                                     smp_call_function_interrupt,
 486             INTR_FAST|INTR_TYPE_TTY|INTR_MPSAFE, &irq);
 487         if (rc < 0)
 488                 goto fail;
 489         per_cpu(callfunc_irq, cpu) = irq;
 490
 491         printf("[XEN] IPI cpu=%d irq=%d vector=CALL_FUNCTION_VECTOR (%d)\n",
 492             cpu, irq, CALL_FUNCTION_VECTOR);
 493
 494
 495         if ((cpu != 0) && ((rc = ap_cpu_initclocks(cpu)) != 0))
 496                 goto fail;
 497
 498         return 0;
 499
 500  fail:
 501         if (per_cpu(resched_irq, cpu) >= 0)
 502                 unbind_from_irqhandler(per_cpu(resched_irq, cpu));
 503         if (per_cpu(callfunc_irq, cpu) >= 0)
 504                 unbind_from_irqhandler(per_cpu(callfunc_irq, cpu));
 505         return rc;
 506 }
 507
 508 static void
 509 xen_smp_intr_init_cpus(void *unused)
 510 {
 511         int i;
 512
 513         for (i = 0; i < mp_ncpus; i++)
 514                 xen_smp_intr_init(i);
 515 }
 516
 517 #define MTOPSIZE (1<<(14 + PAGE_SHIFT))
 518
 519 /*
 520  * AP CPU's call this to initialize themselves.
 521  */
 522 void
 523 init_secondary(void)
 524 {
 525         vm_offset_t addr;
 526         int     gsel_tss;
 527
 528
 529         /* bootAP is set in start_ap() to our ID. */
 530         PCPU_SET(currentldt, _default_ldt);
 531         gsel_tss = GSEL(GPROC0_SEL, SEL_KPL);
 532 #if 0
 533         gdt[bootAP * NGDT + GPROC0_SEL].sd.sd_type = SDT_SYS386TSS;
 534 #endif
 535         PCPU_SET(common_tss.tss_esp0, 0); /* not used until after switch */
 536         PCPU_SET(common_tss.tss_ss0, GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL));
 537         PCPU_SET(common_tss.tss_ioopt, (sizeof (struct i386tss)) << 16);
 538 #if 0
 539         PCPU_SET(tss_gdt, &gdt[bootAP * NGDT + GPROC0_SEL].sd);
 540
 541         PCPU_SET(common_tssd, *PCPU_GET(tss_gdt));
 542 #endif
 543         PCPU_SET(fsgs_gdt, &gdt[GUFS_SEL].sd);
 544
 545         /*
 546          * Set to a known state:
 547          * Set by mpboot.s: CR0_PG, CR0_PE
 548          * Set by cpu_setregs: CR0_NE, CR0_MP, CR0_TS, CR0_WP, CR0_AM
 549          */
 550         /*
 551          * signal our startup to the BSP.
 552          */
 553         mp_naps++;
 554
 555         /* Spin until the BSP releases the AP's. */
 556         while (!aps_ready)
 557                 ia32_pause();
 558
 559         /* BSP may have changed PTD while we were waiting */
 560         invltlb();
 561         for (addr = 0; addr < NKPT * NBPDR - 1; addr += PAGE_SIZE)
 562                 invlpg(addr);
 563
 564         /* set up FPU state on the AP */
 565         npxinit();
 566 #if 0
 567
 568         /* set up SSE registers */
 569         enable_sse();
 570 #endif
 571 #if 0 && defined(PAE)
 572         /* Enable the PTE no-execute bit. */
 573         if ((amd_feature & AMDID_NX) != 0) {
 574                 uint64_t msr;
 575
 576                 msr = rdmsr(MSR_EFER) | EFER_NXE;
 577                 wrmsr(MSR_EFER, msr);
 578         }
 579 #endif
 580 #if 0
 581         /* A quick check from sanity claus */
 582         if (PCPU_GET(apic_id) != lapic_id()) {
 583                 printf("SMP: cpuid = %d\n", PCPU_GET(cpuid));
 584                 printf("SMP: actual apic_id = %d\n", lapic_id());
 585                 printf("SMP: correct apic_id = %d\n", PCPU_GET(apic_id));
 586                 panic("cpuid mismatch! boom!!");
 587         }
 588 #endif
 589
 590         /* Initialize curthread. */
 591         KASSERT(PCPU_GET(idlethread) != NULL, ("no idle thread"));
 592         PCPU_SET(curthread, PCPU_GET(idlethread));
 593
 594         mtx_lock_spin(&ap_boot_mtx);
 595 #if 0
 596
 597         /* Init local apic for irq's */
 598         lapic_setup(1);
 599 #endif
 600         smp_cpus++;
 601
 602         CTR1(KTR_SMP, "SMP: AP CPU #%d Launched", PCPU_GET(cpuid));
 603         printf("SMP: AP CPU #%d Launched!\n", PCPU_GET(cpuid));
 604
 605         /* Determine if we are a logical CPU. */
 606         if (logical_cpus > 1 && PCPU_GET(apic_id) % logical_cpus != 0)
 607                 logical_cpus_mask |= PCPU_GET(cpumask);
 608
 609         /* Determine if we are a hyperthread. */
 610         if (hyperthreading_cpus > 1 &&
 611             PCPU_GET(apic_id) % hyperthreading_cpus != 0)
 612                 hyperthreading_cpus_mask |= PCPU_GET(cpumask);
 613
 614         /* Build our map of 'other' CPUs. */
 615         PCPU_SET(other_cpus, all_cpus & ~PCPU_GET(cpumask));
 616 #if 0
 617         if (bootverbose)
 618                 lapic_dump("AP");
 619 #endif
 620         if (smp_cpus == mp_ncpus) {
 621                 /* enable IPI's, tlb shootdown, freezes etc */
 622                 atomic_store_rel_int(&smp_started, 1);
 623                 smp_active = 1;  /* historic */
 624         }
 625
 626         mtx_unlock_spin(&ap_boot_mtx);
 627
 628         /* wait until all the AP's are up */
 629         while (smp_started == 0)
 630                 ia32_pause();
 631
 632
 633         PCPU_SET(curthread, PCPU_GET(idlethread));
 634         /* enter the scheduler */
 635         sched_throw(NULL);
 636
 637         panic("scheduler returned us to %s", __func__);
 638         /* NOTREACHED */
 639 }
 640
 641 /*******************************************************************
 642  * local functions and data
 643  */
 644
 645 /*
 646  * We tell the I/O APIC code about all the CPUs we want to receive
 647  * interrupts.  If we don't want certain CPUs to receive IRQs we
 648  * can simply not tell the I/O APIC code about them in this function.
 649  * We also do not tell it about the BSP since it tells itself about
 650  * the BSP internally to work with UP kernels and on UP machines.
 651  */
 652 static void
 653 set_interrupt_apic_ids(void)
 654 {
 655         u_int i, apic_id;
 656
 657         for (i = 0; i < MAXCPU; i++) {
 658                 apic_id = cpu_apic_ids[i];
 659                 if (apic_id == -1)
 660                         continue;
 661                 if (cpu_info[apic_id].cpu_bsp)
 662                         continue;
 663                 if (cpu_info[apic_id].cpu_disabled)
 664                         continue;
 665
 666                 /* Don't let hyperthreads service interrupts. */
 667                 if (hyperthreading_cpus > 1 &&
 668                     apic_id % hyperthreading_cpus != 0)
 669                         continue;
 670
 671                 intr_add_cpu(i);
 672         }
 673 }
 674
 675 /*
 676  * Assign logical CPU IDs to local APICs.
 677  */
 678 static void
 679 assign_cpu_ids(void)
 680 {
 681         u_int i;
 682
 683         /* Check for explicitly disabled CPUs. */
 684         for (i = 0; i <= MAX_APIC_ID; i++) {
 685                 if (!cpu_info[i].cpu_present || cpu_info[i].cpu_bsp)
 686                         continue;
 687
 688                 /* Don't use this CPU if it has been disabled by a tunable. */
 689                 if (resource_disabled("lapic", i)) {
 690                         cpu_info[i].cpu_disabled = 1;
 691                         continue;
 692                 }
 693         }
 694
 695         /*
 696          * Assign CPU IDs to local APIC IDs and disable any CPUs
 697          * beyond MAXCPU.  CPU 0 has already been assigned to the BSP,
 698          * so we only have to assign IDs for APs.
 699          */
 700         mp_ncpus = 1;
 701         for (i = 0; i <= MAX_APIC_ID; i++) {
 702                 if (!cpu_info[i].cpu_present || cpu_info[i].cpu_bsp ||
 703                     cpu_info[i].cpu_disabled)
 704                         continue;
 705
 706                 if (mp_ncpus < MAXCPU) {
 707                         cpu_apic_ids[mp_ncpus] = i;
 708                         apic_cpuids[i] = mp_ncpus;
 709                         mp_ncpus++;
 710                 } else
 711                         cpu_info[i].cpu_disabled = 1;
 712         }
 713         KASSERT(mp_maxid >= mp_ncpus - 1,
 714             ("%s: counters out of sync: max %d, count %d", __func__, mp_maxid,
 715             mp_ncpus));
 716 }
 717
 718 /*
 719  * start each AP in our list
 720  */
 721 /* Lowest 1MB is already mapped: don't touch*/
 722 #define TMPMAP_START 1
 723 int
 724 start_all_aps(void)
 725 {
 726         int x,apic_id, cpu;
 727         struct pcpu *pc;
 728
 729         mtx_init(&ap_boot_mtx, "ap boot", NULL, MTX_SPIN);
 730
 731         /* set up temporary P==V mapping for AP boot */
 732         /* XXX this is a hack, we should boot the AP on its own stack/PTD */
 733
 734         /* start each AP */
 735         for (cpu = 1; cpu < mp_ncpus; cpu++) {
 736                 apic_id = cpu_apic_ids[cpu];
 737
 738
 739                 bootAP = cpu;
 740                 bootAPgdt = gdt + (512*cpu);
 741
 742                 /* Get per-cpu data */
 743                 pc = &__pcpu[bootAP];
 744                 pcpu_init(pc, bootAP, sizeof(struct pcpu));
 745                 dpcpu_init((void *)kmem_alloc(kernel_map, DPCPU_SIZE), bootAP);
 746                 pc->pc_apic_id = cpu_apic_ids[bootAP];
 747                 pc->pc_prvspace = pc;
 748                 pc->pc_curthread = 0;
 749
 750                 gdt_segs[GPRIV_SEL].ssd_base = (int) pc;
 751                 gdt_segs[GPROC0_SEL].ssd_base = (int) &pc->pc_common_tss;
 752
 753                 PT_SET_MA(bootAPgdt, xpmap_ptom(VTOP(bootAPgdt)) | PG_V | PG_RW);
 754                 bzero(bootAPgdt, PAGE_SIZE);
 755                 for (x = 0; x < NGDT; x++)
 756                         ssdtosd(&gdt_segs[x], &bootAPgdt[x].sd);
 757                 PT_SET_MA(bootAPgdt, vtomach(bootAPgdt) | PG_V);
 758 #ifdef notyet
 759
 760                 if (HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_get_physid, cpu, &cpu_id) == 0) {
 761                         apicid = xen_vcpu_physid_to_x86_apicid(cpu_id.phys_id);
 762                         acpiid = xen_vcpu_physid_to_x86_acpiid(cpu_id.phys_id);
 763 #ifdef CONFIG_ACPI
 764                         if (acpiid != 0xff)
 765                                 x86_acpiid_to_apicid[acpiid] = apicid;
 766 #endif
 767                 }
 768 #endif
 769
 770                 /* attempt to start the Application Processor */
 771                 if (!start_ap(cpu)) {
 772                         printf("AP #%d (PHY# %d) failed!\n", cpu, apic_id);
 773                         /* better panic as the AP may be running loose */
 774                         printf("panic y/n? [y] ");
 775                         if (cngetc() != 'n')
 776                                 panic("bye-bye");
 777                 }
 778
 779                 all_cpus |= (1 << cpu);         /* record AP in CPU map */
 780         }
 781
 782
 783         /* build our map of 'other' CPUs */
 784         PCPU_SET(other_cpus, all_cpus & ~PCPU_GET(cpumask));
 785
 786         pmap_invalidate_range(kernel_pmap, 0, NKPT * NBPDR - 1);
 787
 788         /* number of APs actually started */
 789         return mp_naps;
 790 }
 791
 792 extern uint8_t *pcpu_boot_stack;
 793 extern trap_info_t trap_table[];
 794
 795 static void
 796 smp_trap_init(trap_info_t *trap_ctxt)
 797 {
 798         const trap_info_t *t = trap_table;
 799
 800         for (t = trap_table; t->address; t++) {
 801                 trap_ctxt[t->vector].flags = t->flags;
 802                 trap_ctxt[t->vector].cs = t->cs;
 803                 trap_ctxt[t->vector].address = t->address;
 804         }
 805 }
 806
 807 extern int nkpt;
 808 static void
 809 cpu_initialize_context(unsigned int cpu)
 810 {
 811         /* vcpu_guest_context_t is too large to allocate on the stack.
 812          * Hence we allocate statically and protect it with a lock */
 813         vm_page_t m[4];
 814         static vcpu_guest_context_t ctxt;
 815         vm_offset_t boot_stack;
 816         vm_offset_t newPTD;
 817         vm_paddr_t ma[NPGPTD];
 818         static int color;
 819         int i;
 820
 821         /*
 822          * Page 0,[0-3] PTD
 823          * Page 1, [4]  boot stack
 824          * Page [5]     PDPT
 825          *
 826          */
 827         for (i = 0; i < NPGPTD + 2; i++) {
 828                 m[i] = vm_page_alloc(NULL, color++,
 829                     VM_ALLOC_NORMAL | VM_ALLOC_NOOBJ | VM_ALLOC_WIRED |
 830                     VM_ALLOC_ZERO);
 831
 832                 pmap_zero_page(m[i]);
 833
 834         }
 835         boot_stack = kmem_alloc_nofault(kernel_map, 1);
 836         newPTD = kmem_alloc_nofault(kernel_map, NPGPTD);
 837         ma[0] = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m[0]))|PG_V;
 838
 839 #ifdef PAE
 840         pmap_kenter(boot_stack, VM_PAGE_TO_PHYS(m[NPGPTD + 1]));
 841         for (i = 0; i < NPGPTD; i++) {
 842                 ((vm_paddr_t *)boot_stack)[i] =
 843                 ma[i] =
 844                     xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m[i]))|PG_V;
 845         }
 846 #endif
 847
 848         /*
 849          * Copy cpu0 IdlePTD to new IdlePTD - copying only
 850          * kernel mappings
 851          */
 852         pmap_qenter(newPTD, m, 4);
 853
 854         memcpy((uint8_t *)newPTD + KPTDI*sizeof(vm_paddr_t),
 855             (uint8_t *)PTOV(IdlePTD) + KPTDI*sizeof(vm_paddr_t),
 856             nkpt*sizeof(vm_paddr_t));
 857
 858         pmap_qremove(newPTD, 4);
 859         kmem_free(kernel_map, newPTD, 4);
 860         /*
 861          * map actual idle stack to boot_stack
 862          */
 863         pmap_kenter(boot_stack, VM_PAGE_TO_PHYS(m[NPGPTD]));
 864
 865
 866         xen_pgdpt_pin(xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m[NPGPTD + 1])));
 867         vm_page_lock_queues();
 868         for (i = 0; i < 4; i++) {
 869                 int pdir = (PTDPTDI + i) / NPDEPG;
 870                 int curoffset = (PTDPTDI + i) % NPDEPG;
 871
 872                 xen_queue_pt_update((vm_paddr_t)
 873                     ((ma[pdir] & ~PG_V) + (curoffset*sizeof(vm_paddr_t))),
 874                     ma[i]);
 875         }
 876         PT_UPDATES_FLUSH();
 877         vm_page_unlock_queues();
 878
 879         memset(&ctxt, 0, sizeof(ctxt));
 880         ctxt.flags = VGCF_IN_KERNEL;
 881         ctxt.user_regs.ds = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 882         ctxt.user_regs.es = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 883         ctxt.user_regs.fs = GSEL(GPRIV_SEL, SEL_KPL);
 884         ctxt.user_regs.gs = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 885         ctxt.user_regs.cs = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
 886         ctxt.user_regs.ss = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 887         ctxt.user_regs.eip = (unsigned long)init_secondary;
 888         ctxt.user_regs.eflags = PSL_KERNEL | 0x1000; /* IOPL_RING1 */
 889
 890         memset(&ctxt.fpu_ctxt, 0, sizeof(ctxt.fpu_ctxt));
 891
 892         smp_trap_init(ctxt.trap_ctxt);
 893
 894         ctxt.ldt_ents = 0;
 895         ctxt.gdt_frames[0] = (uint32_t)((uint64_t)vtomach(bootAPgdt) >> PAGE_SHIFT);
 896         ctxt.gdt_ents      = 512;
 897
 898 #ifdef __i386__
 899         ctxt.user_regs.esp = boot_stack + PAGE_SIZE;
 900
 901         ctxt.kernel_ss = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 902         ctxt.kernel_sp = boot_stack + PAGE_SIZE;
 903
 904         ctxt.event_callback_cs     = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
 905         ctxt.event_callback_eip    = (unsigned long)Xhypervisor_callback;
 906         ctxt.failsafe_callback_cs  = GSEL(GCODE_SEL, SEL_KPL);
 907         ctxt.failsafe_callback_eip = (unsigned long)failsafe_callback;
 908
 909         ctxt.ctrlreg[3] = xpmap_ptom(VM_PAGE_TO_PHYS(m[NPGPTD + 1]));
 910 #else /* __x86_64__ */
 911         ctxt.user_regs.esp = idle->thread.rsp0 - sizeof(struct pt_regs);
 912         ctxt.kernel_ss = GSEL(GDATA_SEL, SEL_KPL);
 913         ctxt.kernel_sp = idle->thread.rsp0;
 914
 915         ctxt.event_callback_eip    = (unsigned long)hypervisor_callback;
 916         ctxt.failsafe_callback_eip = (unsigned long)failsafe_callback;
 917         ctxt.syscall_callback_eip  = (unsigned long)system_call;
 918
 919         ctxt.ctrlreg[3] = xen_pfn_to_cr3(virt_to_mfn(init_level4_pgt));
 920
 921         ctxt.gs_base_kernel = (unsigned long)(cpu_pda(cpu));
 922 #endif
 923
 924         printf("gdtpfn=%lx pdptpfn=%lx\n",
 925             ctxt.gdt_frames[0],
 926             ctxt.ctrlreg[3] >> PAGE_SHIFT);
 927
 928         PANIC_IF(HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_initialise, cpu, &ctxt));
 929         DELAY(3000);
 930         PANIC_IF(HYPERVISOR_vcpu_op(VCPUOP_up, cpu, NULL));
 931 }
 932
 933 /*
 934  * This function starts the AP (application processor) identified
 935  * by the APIC ID 'physicalCpu'.  It does quite a "song and dance"
 936  * to accomplish this.  This is necessary because of the nuances
 937  * of the different hardware we might encounter.  It isn't pretty,
 938  * but it seems to work.
 939  */
 940
 941 int cpus;
 942 static int
 943 start_ap(int apic_id)
 944 {
 945         int ms;
 946
 947         /* used as a watchpoint to signal AP startup */
 948         cpus = mp_naps;
 949
 950         cpu_initialize_context(apic_id);
 951
 952         /* Wait up to 5 seconds for it to start. */
 953         for (ms = 0; ms < 5000; ms++) {
 954                 if (mp_naps > cpus)
 955                         return 1;       /* return SUCCESS */
 956                 DELAY(1000);
 957         }
 958         return 0;               /* return FAILURE */
 959 }
 960
 961 /*
 962  * Flush the TLB on all other CPU's
 963  */
 964 static void
 965 smp_tlb_shootdown(u_int vector, vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
 966 {
 967         u_int ncpu;
 968         struct _call_data data;
 969
 970         ncpu = mp_ncpus - 1;    /* does not shootdown self */
 971         if (ncpu < 1)
 972                 return;         /* no other cpus */
 973         if (!(read_eflags() & PSL_I))
 974                 panic("%s: interrupts disabled", __func__);
 975         mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
 976         KASSERT(call_data == NULL, ("call_data isn't null?!"));
 977         call_data = &data;
 978         call_data->func_id = vector;
 979         call_data->arg1 = addr1;
 980         call_data->arg2 = addr2;
 981         atomic_store_rel_int(&smp_tlb_wait, 0);
 982         ipi_all_but_self(vector);
 983         while (smp_tlb_wait < ncpu)
 984                 ia32_pause();
 985         call_data = NULL;
 986         mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
 987 }
 988
 989 static void
 990 smp_targeted_tlb_shootdown(cpumask_t mask, u_int vector, vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
 991 {
 992         int ncpu, othercpus;
 993         struct _call_data data;
 994
 995         othercpus = mp_ncpus - 1;
 996         if (mask == (u_int)-1) {
 997                 ncpu = othercpus;
 998                 if (ncpu < 1)
 999                         return;
1000         } else {
1001                 mask &= ~PCPU_GET(cpumask);
1002                 if (mask == 0)
1003                         return;
1004                 ncpu = bitcount32(mask);
1005                 if (ncpu > othercpus) {
1006                         /* XXX this should be a panic offence */
1007                         printf("SMP: tlb shootdown to %d other cpus (only have %d)\n",
1008                             ncpu, othercpus);
1009                         ncpu = othercpus;
1010                 }
1011                 /* XXX should be a panic, implied by mask == 0 above */
1012                 if (ncpu < 1)
1013                         return;
1014         }
1015         if (!(read_eflags() & PSL_I))
1016                 panic("%s: interrupts disabled", __func__);
1017         mtx_lock_spin(&smp_ipi_mtx);
1018         KASSERT(call_data == NULL, ("call_data isn't null?!"));
1019         call_data = &data;
1020         call_data->func_id = vector;
1021         call_data->arg1 = addr1;
1022         call_data->arg2 = addr2;
1023         atomic_store_rel_int(&smp_tlb_wait, 0);
1024         if (mask == (u_int)-1)
1025                 ipi_all_but_self(vector);
1026         else
1027                 ipi_selected(mask, vector);
1028         while (smp_tlb_wait < ncpu)
1029                 ia32_pause();
1030         call_data = NULL;
1031         mtx_unlock_spin(&smp_ipi_mtx);
1032 }
1033
1034 void
1035 smp_cache_flush(void)
1036 {
1037
1038         if (smp_started)
1039                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLCACHE, 0, 0);
1040 }
1041
1042 void
1043 smp_invltlb(void)
1044 {
1045
1046         if (smp_started) {
1047                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLTLB, 0, 0);
1048         }
1049 }
1050
1051 void
1052 smp_invlpg(vm_offset_t addr)
1053 {
1054
1055         if (smp_started) {
1056                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLPG, addr, 0);
1057         }
1058 }
1059
1060 void
1061 smp_invlpg_range(vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
1062 {
1063
1064         if (smp_started) {
1065                 smp_tlb_shootdown(IPI_INVLRNG, addr1, addr2);
1066         }
1067 }
1068
1069 void
1070 smp_masked_invltlb(cpumask_t mask)
1071 {
1072
1073         if (smp_started) {
1074                 smp_targeted_tlb_shootdown(mask, IPI_INVLTLB, 0, 0);
1075         }
1076 }
1077
1078 void
1079 smp_masked_invlpg(cpumask_t mask, vm_offset_t addr)
1080 {
1081
1082         if (smp_started) {
1083                 smp_targeted_tlb_shootdown(mask, IPI_INVLPG, addr, 0);
1084         }
1085 }
1086
1087 void
1088 smp_masked_invlpg_range(cpumask_t mask, vm_offset_t addr1, vm_offset_t addr2)
1089 {
1090
1091         if (smp_started) {
1092                 smp_targeted_tlb_shootdown(mask, IPI_INVLRNG, addr1, addr2);
1093         }
1094 }
1095
1096 /*
1097  * send an IPI to a set of cpus.
1098  */
1099 void
1100 ipi_selected(cpumask_t cpus, u_int ipi)
1101 {
1102         int cpu;
1103         u_int bitmap = 0;
1104         u_int old_pending;
1105         u_int new_pending;
1106
1107         if (IPI_IS_BITMAPED(ipi)) {
1108                 bitmap = 1 << ipi;
1109                 ipi = IPI_BITMAP_VECTOR;
1110         }
1111
1112         CTR3(KTR_SMP, "%s: cpus: %x ipi: %x", __func__, cpus, ipi);
1113         while ((cpu = ffs(cpus)) != 0) {
1114                 cpu--;
1115                 cpus &= ~(1 << cpu);
1116
1117                 KASSERT(cpu_apic_ids[cpu] != -1,
1118                     ("IPI to non-existent CPU %d", cpu));
1119
1120                 if (bitmap) {
1121                         do {
1122                                 old_pending = cpu_ipi_pending[cpu];
1123                                 new_pending = old_pending | bitmap;
1124                         } while  (!atomic_cmpset_int(&cpu_ipi_pending[cpu],old_pending, new_pending));
1125
1126                         if (!old_pending)
1127                                 ipi_pcpu(cpu, RESCHEDULE_VECTOR);
1128                         continue;
1129
1130                 } else {
1131                         KASSERT(call_data != NULL, ("call_data not set"));
1132                         ipi_pcpu(cpu, CALL_FUNCTION_VECTOR);
1133                 }
1134         }
1135 }
1136
1137 /*
1138  * send an IPI to all CPUs EXCEPT myself
1139  */
1140 void
1141 ipi_all_but_self(u_int ipi)
1142 {
1143         CTR2(KTR_SMP, "%s: ipi: %x", __func__, ipi);
1144         ipi_selected(PCPU_GET(other_cpus), ipi);
1145 }
1146
1147 /*
1148  * Handle an IPI_STOP by saving our current context and spinning until we
1149  * are resumed.
1150  */
1151 void
1152 cpustop_handler(void)
1153 {
1154         int cpu = PCPU_GET(cpuid);
1155         int cpumask = PCPU_GET(cpumask);
1156
1157         savectx(&stoppcbs[cpu]);
1158
1159         /* Indicate that we are stopped */
1160         atomic_set_int(&stopped_cpus, cpumask);
1161
1162         /* Wait for restart */
1163         while (!(started_cpus & cpumask))
1164             ia32_pause();
1165
1166         atomic_clear_int(&started_cpus, cpumask);
1167         atomic_clear_int(&stopped_cpus, cpumask);
1168
1169         if (cpu == 0 && cpustop_restartfunc != NULL) {
1170                 cpustop_restartfunc();
1171                 cpustop_restartfunc = NULL;
1172         }
1173 }
1174
1175 /*
1176  * This is called once the rest of the system is up and running and we're
1177  * ready to let the AP's out of the pen.
1178  */
1179 static void
1180 release_aps(void *dummy __unused)
1181 {
1182
1183         if (mp_ncpus == 1)
1184                 return;
1185         atomic_store_rel_int(&aps_ready, 1);
1186         while (smp_started == 0)
1187                 ia32_pause();
1188 }
1189 SYSINIT(start_aps, SI_SUB_SMP, SI_ORDER_FIRST, release_aps, NULL);
1190 SYSINIT(start_ipis, SI_SUB_INTR, SI_ORDER_ANY, xen_smp_intr_init_cpus, NULL);
1191