palacios/src/devices/icc_bus.c

   1 /*
   2  * This file is part of the Palacios Virtual Machine Monitor developed
   3  * by the V3VEE Project with funding from the United States National
   4  * Science Foundation and the Department of Energy.
   5  *
   6  * The V3VEE Project is a joint project between Northwestern University
   7  * and the University of New Mexico.  You can find out more at
   8  * http://www.v3vee.org
   9  *
  10  * Copyright (c) 2008, Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  11  * Copyright (c) 2008, The V3VEE Project <http://www.v3vee.org>
  12  * All rights reserved.
  13  *
  14  * Author: Jack Lange <jarusl@cs.northwestern.edu>
  15  *
  16  * This is free software.  You are permitted to use,
  17  * redistribute, and modify it as specified in the file "V3VEE_LICENSE".
  18  */
  19
  20 #include <palacios/vmm_dev_mgr.h>
  21 #include <palacios/vmm_sprintf.h>
  22 #include <palacios/vm_guest.h>
  23 #include <devices/icc_bus.h>
  24 #include <devices/apic_regs.h>
  25
  26 #define MAX_APICS 256
  27
  28 #ifndef CONFIG_DEBUG_ICC_BUS
  29 #undef PrintDebug
  30 #define PrintDebug(fmt, args...)
  31 #endif
  32
  33
  34 void v3_force_exit(void *p) {
  35 #ifdef CONFIG_DEBUG_ICC_BUS
  36     struct guest_info *core=(struct guest_info *)p;
  37 #endif
  38     PrintDebug("core %u: Forced to exit!\n",core->cpu_id);
  39 }
  40
  41 struct ipi_thunk_data {
  42     struct vm_device * target;
  43     uint64_t val;
  44 };
  45
  46
  47
  48 struct apic_data {
  49     struct guest_info * core;
  50     struct v3_icc_ops * ops;
  51
  52     void * priv_data;
  53     int present;
  54 };
  55
  56
  57 struct icc_bus_state {
  58     struct apic_data apics[MAX_APICS];
  59
  60     uint32_t         ioapic_id;
  61 };
  62
  63 static struct v3_device_ops dev_ops = {
  64     .free = NULL,
  65     .reset = NULL,
  66     .start = NULL,
  67     .stop = NULL,
  68 };
  69
  70 #ifdef CONFIG_DEBUG_ICC_BUS
  71 static char *shorthand_str[] = {
  72     "(no shorthand)",
  73     "(self)",
  74     "(all)",
  75     "(all-but-me)",
  76  };
  77
  78 static char *deliverymode_str[] = {
  79     "(fixed)",
  80     "(lowest priority)",
  81     "(SMI)",
  82     "(reserved)",
  83     "(NMI)",
  84     "(INIT)",
  85     "(Start Up)",
  86     "(ExtInt)",
  87 };
  88 #endif
  89
  90
  91 static int deliver(uint32_t src_apic, struct apic_data *dest_apic, struct int_cmd_reg *icr, struct icc_bus_state * state, uint32_t extirq) {
  92
  93     switch (icr->del_mode) {
  94
  95         case 0:  //fixed
  96         case 1: // lowest priority
  97         case 7: // ExtInt
  98             PrintDebug("icc_bus: delivering IRQ to core %u\n",dest_apic->core->cpu_id);
  99             dest_apic->ops->raise_intr(dest_apic->core,
 100                                        icr->del_mode!=7 ? icr->vec : extirq,
 101                                        dest_apic->priv_data);
 102             if (src_apic!=state->ioapic_id && dest_apic->core->cpu_id != src_apic) {
 103                 // Assume core # is same as logical processor for now
 104                 // TODO FIX THIS FIX THIS
 105                 // THERE SHOULD BE:  guestapicid->virtualapicid map,
 106                 //                   cpu_id->logical processor map
 107                 //     host maitains logical proc->phsysical proc
 108                 PrintDebug("icc_bus: non-local core, forcing it to exit\n");
 109                 V3_Call_On_CPU(dest_apic->core->cpu_id,v3_force_exit,(void*)(dest_apic->core));
 110                 // TODO: do what the print says
 111             }
 112             break;
 113
 114         case 2:   //SMI
 115             PrintError("icc_bus: SMI delivery is unsupported\n");
 116             return -1;
 117             break;
 118
 119         case 3:  //reserved
 120             PrintError("icc_bus: Reserved delivery mode 3 is unsupported\n");
 121             return -1;
 122             break;
 123
 124         case 4:  //NMI
 125             PrintError("icc_bus: NMI delivery is unsupported\n");
 126             return -1;
 127             break;
 128
 129         case 5: { //INIT
 130             struct guest_info *core = dest_apic->core;
 131
 132             PrintDebug("icc_bus: INIT delivery to core %u\n",core->cpu_id);
 133
 134             // TODO: any APIC reset on dest core (shouldn't be needed, but not sure...)
 135
 136             // Sanity check
 137             if (core->cpu_mode != INIT) {
 138                 PrintError("icc_bus: Warning: core %u is not in INIT state, ignored\n",core->cpu_id);
 139                 // Only a warning, since INIT INIT SIPI is common
 140                 break;
 141             }
 142
 143             // We transition the target core to SIPI state
 144             core->cpu_mode = SIPI;  // note: locking should not be needed here
 145
 146             // That should be it since the target core should be
 147             // waiting in host on this transition
 148             // either it's on another core or on a different preemptive thread
 149             // in both cases, it will quickly notice this transition
 150             // in particular, we should not need to force an exit here
 151
 152             PrintDebug("icc_bus: INIT delivery done\n");
 153
 154         }
 155             break;
 156
 157         case 6: { //SIPI
 158             struct guest_info *core = dest_apic->core;
 159
 160             // Sanity check
 161             if (core->cpu_mode!=SIPI) {
 162                 PrintError("icc_bus: core %u is not in SIPI state, ignored!\n",core->cpu_id);
 163                 break;
 164             }
 165
 166             // Write the RIP, CS, and descriptor
 167             // assume the rest is already good to go
 168             //
 169             // vector VV -> rip at 0
 170             //              CS = VV00
 171             //  This means we start executing at linear address VV000
 172             //
 173             // So the selector needs to be VV00
 174             // and the base needs to be VV000
 175             //
 176             core->rip = 0;
 177             core->segments.cs.selector = icr->vec << 8;
 178             core->segments.cs.limit = 0xffff;
 179             core->segments.cs.base = icr->vec << 12;
 180
 181             PrintDebug("icc_bus: SIPI delivery (0x%x -> 0x%x:0x0) to core %u\n",
 182                        icr->vec, core->segments.cs.selector, core->cpu_id);
 183             // Maybe need to adjust the APIC?
 184
 185             // We transition the target core to SIPI state
 186             core->cpu_mode = REAL;  // note: locking should not be needed here
 187
 188             // As with INIT, we should not need to do anything else
 189
 190             PrintDebug("icc_bus: SIPI delivery done\n");
 191
 192         }
 193             break;
 194     }
 195
 196     return 0;
 197 }
 198
 199
 200 //
 201 // icr_data contains interrupt vector *except* for ext_int
 202 // in which case it is given via irq
 203 //
 204
 205 int v3_icc_send_ipi(struct vm_device * icc_bus, uint32_t src_apic, uint64_t icr_data,
 206                     uint32_t dfr_data, uint32_t extirq) {
 207
 208     PrintDebug("icc_bus: icc_bus=%p, src_apic=%u, icr_data=%llx, extirq=%u\n",icc_bus,src_apic,icr_data,extirq);
 209
 210     struct int_cmd_reg *icr = (struct int_cmd_reg *)&icr_data;
 211     struct dst_fmt_reg *dfr = (struct dst_fmt_reg*)&dfr_data;
 212
 213     struct icc_bus_state * state = (struct icc_bus_state *)icc_bus->private_data;
 214     struct apic_data * dest_apic = NULL;
 215     PrintDebug("icc_bus: icc_bus=%p, src_apic=%u, icr_data=%llx, extirq=%u\n",
 216                icc_bus, src_apic, icr_data, extirq);
 217
 218     // initial sanity checks
 219     if ((src_apic >= MAX_APICS) ||
 220         ((state->apics[src_apic].present == 0) &&
 221          (src_apic != state->ioapic_id))) {
 222         PrintError("icc_bus: Apparently sending from unregistered apic id=%u\n",src_apic);
 223         return -1;
 224     }
 225
 226
 227     if ((icr->dst_mode == 0) && (state->apics[icr->dst].present == 0)) {
 228         PrintError("icc_bus: Attempted send to unregistered apic id=%u\n", icr->dst);
 229         return -1;
 230     }
 231
 232     dest_apic =  &(state->apics[icr->dst]);
 233
 234
 235     PrintDebug("icc_bus: IPI %s %u from %s %u to %s %s %u (icr=0x%llx, dfr=0x%x) (extirq=%u)\n",
 236                deliverymode_str[icr->del_mode], icr->vec,
 237                src_apic==state->ioapic_id ? "ioapic" : "apic",
 238                src_apic,
 239                icr->dst_mode==0 ? "(physical)" : "(logical)",
 240                shorthand_str[icr->dst_shorthand], icr->dst,icr->val, dfr->val,
 241                extirq);
 242
 243     /*
 244
 245     if (icr->dst==state->ioapic_id) {
 246         PrintError("icc_bus: Attempted send to ioapic ignored\n");
 247         return -1;
 248     }
 249     */
 250
 251
 252
 253     switch (icr->dst_shorthand) {
 254
 255         case 0:  // no shorthand
 256
 257             if (icr->dst_mode==0) {
 258                 // physical delivery
 259                 struct apic_data * dest_apic =  &(state->apics[icr->dst]);
 260                 if (deliver(src_apic,dest_apic,icr,state,extirq)) {
 261                     return -1;
 262                 }
 263             } else {
 264                 // logical delivery
 265                 uint8_t mda = icr->dst; // message destination address, not physical address
 266
 267                 if (dfr->model==0xf) {
 268                     // flat model
 269                     // this means we deliver the IPI each destination APIC where
 270                     // mda of sender & ldr of receiver is nonzero
 271                     // mda=0xff means broadcast to all
 272                     //
 273                     int i;
 274                     for (i=0;i<MAX_APICS;i++) {
 275                         struct apic_data *dest_apic=&(state->apics[i]);
 276                         if (dest_apic->present &&
 277                             dest_apic->ops->should_deliver_flat(dest_apic->core,
 278                                                                 mda,
 279                                                                 dest_apic->priv_data)) {
 280                             if (deliver(src_apic,dest_apic,icr,state,extirq)) {
 281                                 return -1;
 282                             }
 283                         }
 284                     }
 285                 } else if (dfr->model==0x0) {
 286                     // cluster model
 287                     //
 288                     // there are two variants of this
 289                     //
 290                     // 1. (ancient P5/P6) All apics are on one bus
 291                     //    mda[31:28] is the target cluster,
 292                     //    mda[27:24] has one bit for each apic in the cluster
 293                     //    mda[31:28] of sending apic == ldr[31:28] of dest apic means
 294                     //      the dest apic is part of the cluster
 295                     //      then mda[27:24] & ldr[27:24] nonzero means to deliver
 296                     //    also, mda=0xff still means broadcast
 297                     //    So, basically, you have 15 clusters of 4 apics each + broadcast
 298                     //
 299                     // 2. (current) hierarchical cluster model
 300                     //    This is some hwat unclearly documented in volume 3, 9-32
 301                     //    basically, you have a hierarchy of clusters that where
 302                     //    each cluster has 4 agents (APICs?) and a cluster manager.
 303                     //    The cluster manager is not an apic, though, and outside of
 304                     //    scope of documents.  Again, you have 15 clusters of 4 apics
 305                     //    each + broadcast.   My impression is that this is identical
 306                     //    to variant 1 for our purposes.
 307                     //
 308                     //
 309                     // if we are in lowest priorty mode, we should just pick one
 310                     // according to the arbitrarion prioty register
 311                     int i;
 312                     for (i=0;i<MAX_APICS;i++) {
 313                         struct apic_data *dest_apic=&(state->apics[i]);
 314                         if (dest_apic->present &&
 315                             dest_apic->ops->should_deliver_cluster(dest_apic->core,
 316                                                                    mda,
 317                                                                    dest_apic->priv_data)) {
 318                             if (deliver(src_apic,dest_apic,icr,state,extirq)) {
 319                                 return -1;
 320                             }
 321                         }
 322                     }
 323                 } else {
 324                     PrintError("icc_bus: unknown logical delivery model 0x%x\n", dfr->model);
 325                     return -1;
 326                 }
 327
 328             }
 329
 330             break;
 331
 332         case 1:  // self
 333
 334             if (icr->dst_mode==0) {
 335                 // physical delivery
 336                 if (icr->dst==state->ioapic_id) {
 337                     PrintError("icc_bus: ioapic attempting to send to itself\n");
 338                     return -1;
 339                 }
 340                 struct apic_data *dest_apic=&(state->apics[src_apic]);
 341                 if (deliver(src_apic,dest_apic,icr,state,extirq)) {
 342                     return -1;
 343                 }
 344             } else {
 345                 // logical delivery
 346                 PrintError("icc_bus: use of logical delivery in self is not yet supported.\n");
 347
 348                 return -1;
 349             }
 350             break;
 351
 352         case 2:
 353
 354         case 3: { // all and all-but-me
 355             if (icr->dst_mode==0) {
 356                 // physical
 357                 int i;
 358                 for (i=0;i<MAX_APICS;i++) {
 359                     struct apic_data *dest_apic=&(state->apics[i]);
 360                     if (dest_apic->present && (i!=src_apic || icr->dst_shorthand==2)) {
 361                         if (deliver(src_apic,dest_apic,icr,state,extirq)) {
 362                             return -1;
 363                         }
 364
 365                     }
 366                 }
 367             } else {
 368                 // logical delivery
 369                 PrintError("icc_bus: use of logical delivery in %s is not yet supported\n",
 370                            icr->dst_shorthand==2 ? "all" : "all-but-me" );
 371                 return -1;
 372             }
 373             break;
 374         }
 375         default:
 376             return -1;
 377     }
 378
 379
 380     return 0;
 381 }
 382
 383
 384
 385 /* THIS IS A BIG ASSUMPTION: APIC PHYSID == LOGID == CORENUM */
 386
 387 int v3_icc_register_apic(struct guest_info  * core, struct vm_device * icc_bus,
 388                          uint8_t apic_num, struct v3_icc_ops * ops, void * priv_data) {
 389     struct icc_bus_state * icc = (struct icc_bus_state *)icc_bus->private_data;
 390     struct apic_data * apic = &(icc->apics[apic_num]);
 391
 392     if (apic->present == 1) {
 393         PrintError("icc_bus: Attempt to re-register apic %u\n", apic_num);
 394         return -1;
 395     }
 396
 397     apic->present = 1;
 398     apic->priv_data = priv_data;
 399     apic->core = core;
 400     apic->ops = ops;
 401
 402     PrintDebug("icc_bus: Registered apic %u\n", apic_num);
 403
 404     return 0;
 405 }
 406
 407
 408 int v3_icc_register_ioapic(struct v3_vm_info *vm, struct vm_device * icc_bus, uint8_t apic_num)
 409 {
 410     struct icc_bus_state * icc = (struct icc_bus_state *)icc_bus->private_data;
 411
 412     if (icc->ioapic_id) {
 413         PrintError("icc_bus: Attempt to register a second ioapic!\n");
 414         return -1;
 415     }
 416
 417     icc->ioapic_id=apic_num;
 418
 419     PrintDebug("icc_bus: Registered ioapic %u\n", apic_num);
 420
 421
 422     return 0;
 423 }
 424
 425
 426 static int icc_bus_init(struct v3_vm_info * vm, v3_cfg_tree_t * cfg) {
 427     PrintDebug("icc_bus: Creating ICC_BUS\n");
 428
 429     char * dev_id = v3_cfg_val(cfg, "ID");
 430
 431     struct icc_bus_state * icc_bus = (struct icc_bus_state *)V3_Malloc(sizeof(struct icc_bus_state));
 432     memset(icc_bus, 0, sizeof(struct icc_bus_state));
 433
 434     struct vm_device * dev = v3_allocate_device(dev_id, &dev_ops, icc_bus);
 435
 436     if (v3_attach_device(vm, dev) == -1) {
 437         PrintError("icc_bus: Could not attach device %s\n", dev_id);
 438         return -1;
 439     }
 440
 441     return 0;
 442 }
 443
 444
 445
 446 device_register("ICC_BUS", icc_bus_init)