x86: even faster core_id()s with segmentation
[akaros.git] / kern / include / smp.h
1 /*
2  * Copyright (c) 2009 The Regents of the University of California
3  * Barret Rhoden <brho@cs.berkeley.edu>
4  * See LICENSE for details.
5  */
6
7 #ifndef ROS_INC_SMP_H
8 #define ROS_INC_SMP_H
9
10 /* SMP related functions */
11
12 #include <arch/smp.h>
13 #include <ros/common.h>
14 #include <sys/queue.h>
15 #include <trap.h>
16 #include <atomic.h>
17 #include <process.h>
18 #include <syscall.h>
19 #include <alarm.h>
20 #include <trace.h>
21 #ifdef CONFIG_X86_64
22 #include <arch/vm.h>
23 #endif
24
25 #ifdef __SHARC__
26 typedef sharC_env_t;
27 #endif
28
29 struct per_cpu_info {
30 #ifdef CONFIG_X86_64
31         uintptr_t stacktop;                     /* must be first */
32         int coreid;                                     /* must be second */
33         /* virtual machines */
34         /* this is all kind of gross, but so it goes. Kmalloc
35          * the vmxarea. It varies in size depending on the architecture.
36          */
37         struct vmcs *vmxarea;
38         struct vmcs *vmcs;
39         pseudodesc_t host_gdt;
40         int vmx_enabled;
41         void *local_vcpu;
42 #endif
43         spinlock_t lock;
44         /* Process management */
45         // cur_proc should be valid on all cores that are not management cores.
46         struct proc *cur_proc;          /* which process context is loaded */
47         struct proc *owning_proc;       /* proc owning the core / cur_ctx */
48         uint32_t owning_vcoreid;        /* vcoreid of owning proc (if applicable */
49         struct user_context *cur_ctx;   /* user ctx we came in on (can be 0) */
50         struct user_context actual_ctx; /* storage for cur_ctx */
51         uint32_t __ctx_depth;           /* don't access directly.  see trap.h. */
52         int __lock_checking_enabled;/* == 1, enables spinlock depth checking */
53         struct kthread *cur_kthread;/* tracks the running kernel context */
54         struct kthread *spare;          /* useful when restarting */
55         struct timer_chain tchain;      /* for the per-core alarm */
56         unsigned int lock_depth;
57         struct trace_ring traces;
58
59 #ifdef __SHARC__
60         // held spin-locks. this will have to go elsewhere if multiple kernel
61         // threads can share a CPU.
62         // zra: Used by Ivy. Let me know if this should go elsewhere.
63         sharC_env_t sharC_env;
64 #endif
65         /* TODO: 64b (not sure if we'll need these at all */
66 #ifdef CONFIG_X86
67         taskstate_t *tss;
68         segdesc_t *gdt;
69 #endif
70         /* KMSGs */
71         spinlock_t immed_amsg_lock;
72         struct kernel_msg_list NTPTV(a0t) NTPTV(a1t) NTPTV(a2t) immed_amsgs;
73         spinlock_t routine_amsg_lock;
74         struct kernel_msg_list NTPTV(a0t) NTPTV(a1t) NTPTV(a2t) routine_amsgs;
75         /* profiling -- opaque to all but the profiling code. */
76         void *profiling;
77 }__attribute__((aligned(ARCH_CL_SIZE)));
78
79 /* Allows the kernel to figure out what process is running on this core.  Can be
80  * used just like a pointer to a struct proc. */
81 #define current per_cpu_info[core_id()].cur_proc
82 /* Allows the kernel to figure out what *user* ctx is on this core's stack.  Can
83  * be used just like a pointer to a struct user_context.  Note the distinction
84  * between kernel and user contexts.  The kernel always returns to its nested,
85  * interrupted contexts via iret/etc.  We never do that for user contexts. */
86 #define current_ctx per_cpu_info[core_id()].cur_ctx
87
88 typedef struct per_cpu_info NTPTV(t) NTPTV(a0t) NTPTV(a1t) NTPTV(a2t) per_cpu_info_t;
89
90 extern per_cpu_info_t (RO per_cpu_info)[MAX_NUM_CPUS];
91 extern volatile uint32_t RO num_cpus;
92
93 /* SMP bootup functions */
94 void smp_boot(void);
95 void smp_idle(void) __attribute__((noreturn));
96 void smp_percpu_init(void); // this must be called by each core individually
97 void __arch_pcpu_init(uint32_t coreid); /* each arch has one of these */
98
99 /* SMP utility functions */
100 int smp_call_function_self(isr_t handler, void *data,
101                            handler_wrapper_t **wait_wrapper);
102 int smp_call_function_all(isr_t handler, void *data,
103                           handler_wrapper_t **wait_wrapper);
104 int smp_call_function_single(uint32_t dest, isr_t handler, void *data,
105                              handler_wrapper_t **wait_wrapper);
106 int smp_call_wait(handler_wrapper_t *wrapper);
107
108 /* PCPUI Trace Rings: */
109 struct pcpu_trace_event {
110         int                                                     type;
111         int                                                     arg0;
112         uint64_t                                        arg1;
113 };
114
115 /* If you want to add a type, use the next available number, increment NR_TYPES,
116  * use your own macro, and provide a handler.  Add your handler to
117  * pcpui_tr_handlers in smp.c. */
118 #define PCPUI_TR_TYPE_NULL              0
119 #define PCPUI_TR_TYPE_KMSG              1
120 #define PCPUI_TR_TYPE_LOCKS             2
121 #define PCPUI_NR_TYPES                  3
122
123 #ifdef CONFIG_TRACE_KMSGS
124
125 # define pcpui_trace_kmsg(pcpui, pc)                                           \
126 {                                                                              \
127         struct pcpu_trace_event *e = get_trace_slot_racy(&pcpui->traces);          \
128         if (e) {                                                                   \
129                 e->type = PCPUI_TR_TYPE_KMSG;                                          \
130                 e->arg1 = pc;                                                          \
131         }                                                                          \
132 }
133
134 #else
135
136 # define pcpui_trace_kmsg(pcpui, pc)
137
138 #endif /* CONFIG_TRACE_KMSGS */
139
140
141 #ifdef CONFIG_TRACE_LOCKS
142
143 # define pcpui_trace_locks(pcpui, lock)                                        \
144 {                                                                              \
145         struct pcpu_trace_event *e = get_trace_slot_overwrite(&pcpui->traces);     \
146         if (e) {                                                                   \
147                 e->type = PCPUI_TR_TYPE_LOCKS;                                         \
148                 e->arg0 = (int)tsc2usec(read_tsc());                                   \
149                 e->arg1 = (uintptr_t)lock;                                             \
150         }                                                                          \
151 }
152
153 #else
154
155 # define pcpui_trace_locks(pcpui, lock)
156
157 #endif /* CONFIG_TRACE_LOCKS */
158
159 /* Run the handlers for all events in a pcpui ring.  Can run on all cores, or
160  * just one core.  'type' selects which event type is handled (0 for all). */
161 void pcpui_tr_foreach(int coreid, int type);
162 void pcpui_tr_foreach_all(int type);
163 void pcpui_tr_reset_all(void);
164 void pcpui_tr_reset_and_clear_all(void);
165
166 #endif /* ROS_INC_SMP_H */