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