Serialize printing during panic()
[akaros.git] / kern / src / smp.c
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 #include <arch/arch.h>
8 #include <atomic.h>
9 #include <smp.h>
10 #include <error.h>
11 #include <stdio.h>
12 #include <string.h>
13 #include <assert.h>
14 #include <pmap.h>
15 #include <process.h>
16 #include <schedule.h>
17 #include <trap.h>
18 #include <trace.h>
19 #include <kdebug.h>
20 #include <kmalloc.h>
21 #include <core_set.h>
22 #include <completion.h>
23 #include <rcu.h>
24
25 struct all_cpu_work {
26         struct completion comp;
27         void (*func)(void *);
28         void *opaque;
29 };
30
31 struct per_cpu_info per_cpu_info[MAX_NUM_CORES];
32
33 // tracks number of global waits on smp_calls, must be <= NUM_HANDLER_WRAPPERS
34 atomic_t outstanding_calls = 0;
35
36 /* Helper for running a proc (if we should).  Lots of repetition with
37  * proc_restartcore */
38 static void try_run_proc(void)
39 {
40         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
41         /* There was a process running here, and we should return to it. */
42         if (pcpui->owning_proc) {
43                 assert(!pcpui->cur_kthread->sysc);
44                 assert(pcpui->cur_ctx);
45                 __proc_startcore(pcpui->owning_proc, pcpui->cur_ctx);
46                 assert(0);
47         } else {
48                 /* Make sure we have abandoned core.  It's possible to have an owner
49                  * without a current (smp_idle, __startcore, __death). */
50                 abandon_core();
51         }
52 }
53
54 /* All cores end up calling this whenever there is nothing left to do or they
55  * don't know explicitly what to do.  Non-zero cores call it when they are done
56  * booting.  Other cases include after getting a DEATH IPI.
57  *
58  * All cores attempt to run the context of any owning proc.  Barring that, they
59  * halt and wake up when interrupted, do any work on their work queue, then halt
60  * again.  In between, the ksched gets a chance to tell it to do something else,
61  * or perhaps to halt in another manner. */
62 static void __attribute__((noreturn)) __smp_idle(void *arg)
63 {
64         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[core_id()];
65
66         disable_irq();  /* might not be needed - need to look at KMSGs closely */
67         clear_rkmsg(pcpui);
68         pcpui->cur_kthread->flags = KTH_DEFAULT_FLAGS;
69         enable_irq();   /* one-shot change to get any IRQs before we halt later */
70         disable_irq();
71         while (1) {
72                 /* This might wake a kthread (the gp ktask), so be sure to run PRKM
73                  * after reporting the quiescent state.  Note that after each RKM
74                  * finishes, we'll also rerun rcu_report_qs(). */
75                 rcu_report_qs();
76                 process_routine_kmsg();
77                 try_run_proc();
78                 cpu_bored();            /* call out to the ksched */
79                 /* cpu_halt() atomically turns on interrupts and halts the core.
80                  * Important to do this, since we could have a RKM come in via an
81                  * interrupt right while PRKM is returning, and we wouldn't catch
82                  * it.  When it returns, IRQs are back off. */
83                 __set_cpu_state(pcpui, CPU_STATE_IDLE);
84                 cpu_halt();
85                 __set_cpu_state(pcpui, CPU_STATE_KERNEL);
86         }
87         assert(0);
88 }
89
90 void smp_idle(void)
91 {
92         __reset_stack_pointer(0, get_stack_top(), __smp_idle);
93 }
94
95 /* Arch-independent per-cpu initialization.  This will call the arch dependent
96  * init first. */
97 void smp_percpu_init(void)
98 {
99         uint32_t coreid = core_id();
100         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[coreid];
101         void *trace_buf;
102         struct kthread *kthread;
103         /* Don't initialize __ctx_depth here, since it is already 1 (at least on
104          * x86), since this runs in irq context. */
105         /* Do this first */
106         __arch_pcpu_init(coreid);
107         /* init our kthread (tracks our currently running context) */
108         kthread = __kthread_zalloc();
109         kthread->stacktop = get_stack_top();    /* assumes we're on the 1st page */
110         pcpui->cur_kthread = kthread;
111         /* Treat the startup threads as ktasks.  This will last until smp_idle when
112          * they clear it, either in anticipation of being a user-backing kthread or
113          * to handle an RKM. */
114         kthread->flags = KTH_KTASK_FLAGS;
115         per_cpu_info[coreid].spare = 0;
116         /* Init relevant lists */
117         spinlock_init_irqsave(&per_cpu_info[coreid].immed_amsg_lock);
118         STAILQ_INIT(&per_cpu_info[coreid].immed_amsgs);
119         spinlock_init_irqsave(&per_cpu_info[coreid].routine_amsg_lock);
120         STAILQ_INIT(&per_cpu_info[coreid].routine_amsgs);
121         /* Initialize the per-core timer chain */
122         init_timer_chain(&per_cpu_info[coreid].tchain, set_pcpu_alarm_interrupt);
123         /* Init generic tracing ring */
124         trace_buf = kpage_alloc_addr();
125         assert(trace_buf);
126         trace_ring_init(&pcpui->traces, trace_buf, PGSIZE,
127                         sizeof(struct pcpu_trace_event));
128         for (int i = 0; i < NR_CPU_STATES; i++)
129                 pcpui->state_ticks[i] = 0;
130         pcpui->last_tick_cnt = read_tsc();
131         /* Core 0 is in the KERNEL state, called from smp_boot.  The other cores are
132          * too, at least on x86, where we were called from asm (woken by POKE). */
133         pcpui->cpu_state = CPU_STATE_KERNEL;
134         /* Enable full lock debugging, after all pcpui work is done */
135         pcpui->__lock_checking_enabled = 1;
136 }
137
138 /* it's actually okay to set the state to the existing state.  originally, it
139  * was a bug in the state tracking, but it is possible, at least on x86, to have
140  * a halted core (state IDLE) get woken up by an IRQ that does not trigger the
141  * IRQ handling state.  for example, there is the I_POKE_CORE ipi.  smp_idle
142  * will just sleep again, and reset the state from IDLE to IDLE. */
143 void __set_cpu_state(struct per_cpu_info *pcpui, int state)
144 {
145         uint64_t now_ticks;
146         assert(!irq_is_enabled());
147         /* TODO: could put in an option to enable/disable state tracking. */
148         now_ticks = read_tsc();
149         pcpui->state_ticks[pcpui->cpu_state] += now_ticks - pcpui->last_tick_cnt;
150         /* TODO: if the state was user, we could account for the vcore's time,
151          * similar to the total_ticks in struct vcore.  the difference is that the
152          * total_ticks tracks the vcore's virtual time, while this tracks user time.
153          * something like vcore->user_ticks. */
154         pcpui->cpu_state = state;
155         pcpui->last_tick_cnt = now_ticks;
156 }
157
158 void reset_cpu_state_ticks(int coreid)
159 {
160         struct per_cpu_info *pcpui = &per_cpu_info[coreid];
161         uint64_t now_ticks;
162         if (coreid >= num_cores)
163                 return;
164         /* need to update last_tick_cnt, so the current value doesn't get added in
165          * next time we update */
166         now_ticks = read_tsc();
167         for (int i = 0; i < NR_CPU_STATES; i++) {
168                 pcpui->state_ticks[i] = 0;
169                 pcpui->last_tick_cnt = now_ticks;
170         }
171 }
172
173 /* PCPUI Trace Rings: */
174
175 static void pcpui_trace_kmsg_handler(void *event, void *data)
176 {
177         struct pcpu_trace_event *te = (struct pcpu_trace_event*)event;
178         uintptr_t addr;
179
180         addr = te->arg1;
181         printk("\tKMSG %p: %s\n", addr, get_fn_name(addr));
182 }
183
184 static void pcpui_trace_locks_handler(void *event, void *data)
185 {
186         struct pcpu_trace_event *te = (struct pcpu_trace_event*)event;
187         const char *func_name;
188         uintptr_t lock_addr = te->arg1;
189
190         if (lock_addr > KERN_LOAD_ADDR)
191                 func_name = get_fn_name(lock_addr);
192         else
193                 func_name = "Dynamic lock";
194         printk("Time %uus, lock %p (%s)\n", te->arg0, lock_addr, func_name);
195         printk("\t");
196         spinlock_debug((spinlock_t*)lock_addr);
197 }
198
199 /* Add specific trace handlers here: */
200 trace_handler_t pcpui_tr_handlers[PCPUI_NR_TYPES] = {
201                                   0,
202                                   pcpui_trace_kmsg_handler,
203                                   pcpui_trace_locks_handler,
204                                   };
205
206 /* Generic handler for the pcpui ring.  Will switch out to the appropriate
207  * type's handler */
208 static void pcpui_trace_fn(void *event, void *data)
209 {
210         struct pcpu_trace_event *te = (struct pcpu_trace_event*)event;
211         int desired_type = (int)(long)data;
212         if (te->type >= PCPUI_NR_TYPES)
213                 printk("Bad trace type %d\n", te->type);
214         /* desired_type == 0 means all types */
215         if (desired_type && desired_type != te->type)
216                 return;
217         if (pcpui_tr_handlers[te->type])
218                 pcpui_tr_handlers[te->type](event, data);
219 }
220
221 void pcpui_tr_foreach(int coreid, int type)
222 {
223         struct trace_ring *tr = &per_cpu_info[coreid].traces;
224         assert(tr);
225         printk("\n\nTrace Ring on Core %d\n--------------\n", coreid);
226         trace_ring_foreach(tr, pcpui_trace_fn, (void*)(long)type);
227 }
228
229 void pcpui_tr_foreach_all(int type)
230 {
231         for (int i = 0; i < num_cores; i++)
232                 pcpui_tr_foreach(i, type);
233 }
234
235 void pcpui_tr_reset_all(void)
236 {
237         for (int i = 0; i < num_cores; i++)
238                 trace_ring_reset(&per_cpu_info[i].traces);
239 }
240
241 void pcpui_tr_reset_and_clear_all(void)
242 {
243         for (int i = 0; i < num_cores; i++)
244                 trace_ring_reset_and_clear(&per_cpu_info[i].traces);
245 }
246
247 static void smp_do_core_work(uint32_t srcid, long a0, long a1, long a2)
248 {
249         struct all_cpu_work *acw = (struct all_cpu_work *) a0;
250
251         acw->func(acw->opaque);
252         completion_complete(&acw->comp, 1);
253 }
254
255 void smp_do_in_cores(const struct core_set *cset, void (*func)(void *),
256                                          void *opaque)
257 {
258         int cpu = core_id();
259         struct all_cpu_work acw;
260
261         memset(&acw, 0, sizeof(acw));
262         completion_init(&acw.comp, core_set_remote_count(cset));
263         acw.func = func;
264         acw.opaque = opaque;
265
266         for (int i = 0; i < num_cores; i++) {
267                 if (core_set_getcpu(cset, i)) {
268                         if (i == cpu)
269                                 func(opaque);
270                         else
271                                 send_kernel_message(i, smp_do_core_work, (long) &acw, 0, 0,
272                                                                         KMSG_ROUTINE);
273                 }
274         }
275         completion_wait(&acw.comp);
276 }