arch/x86_64/kernel/nmi.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/x86_64/nmi.c
   3  *
   4  *  NMI watchdog support on APIC systems
   5  *
   6  *  Started by Ingo Molnar <mingo@redhat.com>
   7  *
   8  *  Fixes:
   9  *  Mikael Pettersson   : AMD K7 support for local APIC NMI watchdog.
  10  *  Mikael Pettersson   : Power Management for local APIC NMI watchdog.
  11  *  Pavel Machek and
  12  *  Mikael Pettersson   : PM converted to driver model. Disable/enable API.
  13  */
  14
  15 #include <linux/config.h>
  16 #include <linux/mm.h>
  17 #include <linux/delay.h>
  18 #include <linux/bootmem.h>
  19 #include <linux/smp_lock.h>
  20 #include <linux/interrupt.h>
  21 #include <linux/mc146818rtc.h>
  22 #include <linux/kernel_stat.h>
  23 #include <linux/module.h>
  24 #include <linux/sysdev.h>
  25 #include <linux/nmi.h>
  26 #include <linux/sysctl.h>
  27
  28 #include <asm/smp.h>
  29 #include <asm/mtrr.h>
  30 #include <asm/mpspec.h>
  31 #include <asm/nmi.h>
  32 #include <asm/msr.h>
  33 #include <asm/proto.h>
  34 #include <asm/kdebug.h>
  35 #include <asm/local.h>
  36
  37 /*
  38  * lapic_nmi_owner tracks the ownership of the lapic NMI hardware:
  39  * - it may be reserved by some other driver, or not
  40  * - when not reserved by some other driver, it may be used for
  41  *   the NMI watchdog, or not
  42  *
  43  * This is maintained separately from nmi_active because the NMI
  44  * watchdog may also be driven from the I/O APIC timer.
  45  */
  46 static DEFINE_SPINLOCK(lapic_nmi_owner_lock);
  47 static unsigned int lapic_nmi_owner;
  48 #define LAPIC_NMI_WATCHDOG      (1<<0)
  49 #define LAPIC_NMI_RESERVED      (1<<1)
  50
  51 /* nmi_active:
  52  * +1: the lapic NMI watchdog is active, but can be disabled
  53  *  0: the lapic NMI watchdog has not been set up, and cannot
  54  *     be enabled
  55  * -1: the lapic NMI watchdog is disabled, but can be enabled
  56  */
  57 int nmi_active;         /* oprofile uses this */
  58 int panic_on_timeout;
  59
  60 unsigned int nmi_watchdog = NMI_DEFAULT;
  61 static unsigned int nmi_hz = HZ;
  62 static unsigned int nmi_perfctr_msr;    /* the MSR to reset in NMI handler */
  63 static unsigned int nmi_p4_cccr_val;
  64
  65 /* Note that these events don't tick when the CPU idles. This means
  66    the frequency varies with CPU load. */
  67
  68 #define K7_EVNTSEL_ENABLE       (1 << 22)
  69 #define K7_EVNTSEL_INT          (1 << 20)
  70 #define K7_EVNTSEL_OS           (1 << 17)
  71 #define K7_EVNTSEL_USR          (1 << 16)
  72 #define K7_EVENT_CYCLES_PROCESSOR_IS_RUNNING    0x76
  73 #define K7_NMI_EVENT            K7_EVENT_CYCLES_PROCESSOR_IS_RUNNING
  74
  75 #define MSR_P4_MISC_ENABLE      0x1A0
  76 #define MSR_P4_MISC_ENABLE_PERF_AVAIL   (1<<7)
  77 #define MSR_P4_MISC_ENABLE_PEBS_UNAVAIL (1<<12)
  78 #define MSR_P4_PERFCTR0         0x300
  79 #define MSR_P4_CCCR0            0x360
  80 #define P4_ESCR_EVENT_SELECT(N) ((N)<<25)
  81 #define P4_ESCR_OS              (1<<3)
  82 #define P4_ESCR_USR             (1<<2)
  83 #define P4_CCCR_OVF_PMI0        (1<<26)
  84 #define P4_CCCR_OVF_PMI1        (1<<27)
  85 #define P4_CCCR_THRESHOLD(N)    ((N)<<20)
  86 #define P4_CCCR_COMPLEMENT      (1<<19)
  87 #define P4_CCCR_COMPARE         (1<<18)
  88 #define P4_CCCR_REQUIRED        (3<<16)
  89 #define P4_CCCR_ESCR_SELECT(N)  ((N)<<13)
  90 #define P4_CCCR_ENABLE          (1<<12)
  91 /* Set up IQ_COUNTER0 to behave like a clock, by having IQ_CCCR0 filter
  92    CRU_ESCR0 (with any non-null event selector) through a complemented
  93    max threshold. [IA32-Vol3, Section 14.9.9] */
  94 #define MSR_P4_IQ_COUNTER0      0x30C
  95 #define P4_NMI_CRU_ESCR0        (P4_ESCR_EVENT_SELECT(0x3F)|P4_ESCR_OS|P4_ESCR_USR)
  96 #define P4_NMI_IQ_CCCR0 \
  97         (P4_CCCR_OVF_PMI0|P4_CCCR_THRESHOLD(15)|P4_CCCR_COMPLEMENT|     \
  98          P4_CCCR_COMPARE|P4_CCCR_REQUIRED|P4_CCCR_ESCR_SELECT(4)|P4_CCCR_ENABLE)
  99
 100 static __cpuinit inline int nmi_known_cpu(void)
 101 {
 102         switch (boot_cpu_data.x86_vendor) {
 103         case X86_VENDOR_AMD:
 104                 return boot_cpu_data.x86 == 15;
 105         case X86_VENDOR_INTEL:
 106                 return boot_cpu_data.x86 == 15;
 107         }
 108         return 0;
 109 }
 110
 111 /* Run after command line and cpu_init init, but before all other checks */
 112 void __cpuinit nmi_watchdog_default(void)
 113 {
 114         if (nmi_watchdog != NMI_DEFAULT)
 115                 return;
 116         if (nmi_known_cpu())
 117                 nmi_watchdog = NMI_LOCAL_APIC;
 118         else
 119                 nmi_watchdog = NMI_IO_APIC;
 120 }
 121
 122 #ifdef CONFIG_SMP
 123 /* The performance counters used by NMI_LOCAL_APIC don't trigger when
 124  * the CPU is idle. To make sure the NMI watchdog really ticks on all
 125  * CPUs during the test make them busy.
 126  */
 127 static __init void nmi_cpu_busy(void *data)
 128 {
 129         volatile int *endflag = data;
 130         local_irq_enable();
 131         /* Intentionally don't use cpu_relax here. This is
 132            to make sure that the performance counter really ticks,
 133            even if there is a simulator or similar that catches the
 134            pause instruction. On a real HT machine this is fine because
 135            all other CPUs are busy with "useless" delay loops and don't
 136            care if they get somewhat less cycles. */
 137         while (*endflag == 0)
 138                 barrier();
 139 }
 140 #endif
 141
 142 int __init check_nmi_watchdog (void)
 143 {
 144         volatile int endflag = 0;
 145         int *counts;
 146         int cpu;
 147
 148         counts = kmalloc(NR_CPUS * sizeof(int), GFP_KERNEL);
 149         if (!counts)
 150                 return -1;
 151
 152         printk(KERN_INFO "testing NMI watchdog ... ");
 153
 154 #ifdef CONFIG_SMP
 155         if (nmi_watchdog == NMI_LOCAL_APIC)
 156                 smp_call_function(nmi_cpu_busy, (void *)&endflag, 0, 0);
 157 #endif
 158
 159         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++)
 160                 counts[cpu] = cpu_pda(cpu)->__nmi_count;
 161         local_irq_enable();
 162         mdelay((10*1000)/nmi_hz); // wait 10 ticks
 163
 164         for (cpu = 0; cpu < NR_CPUS; cpu++) {
 165                 if (!cpu_online(cpu))
 166                         continue;
 167                 if (cpu_pda(cpu)->__nmi_count - counts[cpu] <= 5) {
 168                         endflag = 1;
 169                         printk("CPU#%d: NMI appears to be stuck (%d->%d)!\n",
 170                                cpu,
 171                                counts[cpu],
 172                                cpu_pda(cpu)->__nmi_count);
 173                         nmi_active = 0;
 174                         lapic_nmi_owner &= ~LAPIC_NMI_WATCHDOG;
 175                         nmi_perfctr_msr = 0;
 176                         kfree(counts);
 177                         return -1;
 178                 }
 179         }
 180         endflag = 1;
 181         printk("OK.\n");
 182
 183         /* now that we know it works we can reduce NMI frequency to
 184            something more reasonable; makes a difference in some configs */
 185         if (nmi_watchdog == NMI_LOCAL_APIC)
 186                 nmi_hz = 1;
 187
 188         kfree(counts);
 189         return 0;
 190 }
 191
 192 int __init setup_nmi_watchdog(char *str)
 193 {
 194         int nmi;
 195
 196         if (!strncmp(str,"panic",5)) {
 197                 panic_on_timeout = 1;
 198                 str = strchr(str, ',');
 199                 if (!str)
 200                         return 1;
 201                 ++str;
 202         }
 203
 204         get_option(&str, &nmi);
 205
 206         if (nmi >= NMI_INVALID)
 207                 return 0;
 208         nmi_watchdog = nmi;
 209         return 1;
 210 }
 211
 212 __setup("nmi_watchdog=", setup_nmi_watchdog);
 213
 214 static void disable_lapic_nmi_watchdog(void)
 215 {
 216         if (nmi_active <= 0)
 217                 return;
 218         switch (boot_cpu_data.x86_vendor) {
 219         case X86_VENDOR_AMD:
 220                 wrmsr(MSR_K7_EVNTSEL0, 0, 0);
 221                 break;
 222         case X86_VENDOR_INTEL:
 223                 if (boot_cpu_data.x86 == 15) {
 224                         wrmsr(MSR_P4_IQ_CCCR0, 0, 0);
 225                         wrmsr(MSR_P4_CRU_ESCR0, 0, 0);
 226                 }
 227                 break;
 228         }
 229         nmi_active = -1;
 230         /* tell do_nmi() and others that we're not active any more */
 231         nmi_watchdog = 0;
 232 }
 233
 234 static void enable_lapic_nmi_watchdog(void)
 235 {
 236         if (nmi_active < 0) {
 237                 nmi_watchdog = NMI_LOCAL_APIC;
 238                 setup_apic_nmi_watchdog();
 239         }
 240 }
 241
 242 int reserve_lapic_nmi(void)
 243 {
 244         unsigned int old_owner;
 245
 246         spin_lock(&lapic_nmi_owner_lock);
 247         old_owner = lapic_nmi_owner;
 248         lapic_nmi_owner |= LAPIC_NMI_RESERVED;
 249         spin_unlock(&lapic_nmi_owner_lock);
 250         if (old_owner & LAPIC_NMI_RESERVED)
 251                 return -EBUSY;
 252         if (old_owner & LAPIC_NMI_WATCHDOG)
 253                 disable_lapic_nmi_watchdog();
 254         return 0;
 255 }
 256
 257 void release_lapic_nmi(void)
 258 {
 259         unsigned int new_owner;
 260
 261         spin_lock(&lapic_nmi_owner_lock);
 262         new_owner = lapic_nmi_owner & ~LAPIC_NMI_RESERVED;
 263         lapic_nmi_owner = new_owner;
 264         spin_unlock(&lapic_nmi_owner_lock);
 265         if (new_owner & LAPIC_NMI_WATCHDOG)
 266                 enable_lapic_nmi_watchdog();
 267 }
 268
 269 void disable_timer_nmi_watchdog(void)
 270 {
 271         if ((nmi_watchdog != NMI_IO_APIC) || (nmi_active <= 0))
 272                 return;
 273
 274         disable_irq(0);
 275         unset_nmi_callback();
 276         nmi_active = -1;
 277         nmi_watchdog = NMI_NONE;
 278 }
 279
 280 void enable_timer_nmi_watchdog(void)
 281 {
 282         if (nmi_active < 0) {
 283                 nmi_watchdog = NMI_IO_APIC;
 284                 touch_nmi_watchdog();
 285                 nmi_active = 1;
 286                 enable_irq(0);
 287         }
 288 }
 289
 290 #ifdef CONFIG_PM
 291
 292 static int nmi_pm_active; /* nmi_active before suspend */
 293
 294 static int lapic_nmi_suspend(struct sys_device *dev, pm_message_t state)
 295 {
 296         nmi_pm_active = nmi_active;
 297         disable_lapic_nmi_watchdog();
 298         return 0;
 299 }
 300
 301 static int lapic_nmi_resume(struct sys_device *dev)
 302 {
 303         if (nmi_pm_active > 0)
 304         enable_lapic_nmi_watchdog();
 305         return 0;
 306 }
 307
 308 static struct sysdev_class nmi_sysclass = {
 309         set_kset_name("lapic_nmi"),
 310         .resume         = lapic_nmi_resume,
 311         .suspend        = lapic_nmi_suspend,
 312 };
 313
 314 static struct sys_device device_lapic_nmi = {
 315         .id             = 0,
 316         .cls    = &nmi_sysclass,
 317 };
 318
 319 static int __init init_lapic_nmi_sysfs(void)
 320 {
 321         int error;
 322
 323         if (nmi_active == 0 || nmi_watchdog != NMI_LOCAL_APIC)
 324                 return 0;
 325
 326         error = sysdev_class_register(&nmi_sysclass);
 327         if (!error)
 328                 error = sysdev_register(&device_lapic_nmi);
 329         return error;
 330 }
 331 /* must come after the local APIC's device_initcall() */
 332 late_initcall(init_lapic_nmi_sysfs);
 333
 334 #endif  /* CONFIG_PM */
 335
 336 /*
 337  * Activate the NMI watchdog via the local APIC.
 338  * Original code written by Keith Owens.
 339  */
 340
 341 static void clear_msr_range(unsigned int base, unsigned int n)
 342 {
 343         unsigned int i;
 344
 345         for(i = 0; i < n; ++i)
 346                 wrmsr(base+i, 0, 0);
 347 }
 348
 349 static void setup_k7_watchdog(void)
 350 {
 351         int i;
 352         unsigned int evntsel;
 353
 354         nmi_perfctr_msr = MSR_K7_PERFCTR0;
 355
 356         for(i = 0; i < 4; ++i) {
 357                 /* Simulator may not support it */
 358                 if (checking_wrmsrl(MSR_K7_EVNTSEL0+i, 0UL)) {
 359                         nmi_perfctr_msr = 0;
 360                         return;
 361                 }
 362                 wrmsrl(MSR_K7_PERFCTR0+i, 0UL);
 363         }
 364
 365         evntsel = K7_EVNTSEL_INT
 366                 | K7_EVNTSEL_OS
 367                 | K7_EVNTSEL_USR
 368                 | K7_NMI_EVENT;
 369
 370         wrmsr(MSR_K7_EVNTSEL0, evntsel, 0);
 371         wrmsrl(MSR_K7_PERFCTR0, -((u64)cpu_khz * 1000 / nmi_hz));
 372         apic_write(APIC_LVTPC, APIC_DM_NMI);
 373         evntsel |= K7_EVNTSEL_ENABLE;
 374         wrmsr(MSR_K7_EVNTSEL0, evntsel, 0);
 375 }
 376
 377
 378 static int setup_p4_watchdog(void)
 379 {
 380         unsigned int misc_enable, dummy;
 381
 382         rdmsr(MSR_P4_MISC_ENABLE, misc_enable, dummy);
 383         if (!(misc_enable & MSR_P4_MISC_ENABLE_PERF_AVAIL))
 384                 return 0;
 385
 386         nmi_perfctr_msr = MSR_P4_IQ_COUNTER0;
 387         nmi_p4_cccr_val = P4_NMI_IQ_CCCR0;
 388 #ifdef CONFIG_SMP
 389         if (smp_num_siblings == 2)
 390                 nmi_p4_cccr_val |= P4_CCCR_OVF_PMI1;
 391 #endif
 392
 393         if (!(misc_enable & MSR_P4_MISC_ENABLE_PEBS_UNAVAIL))
 394                 clear_msr_range(0x3F1, 2);
 395         /* MSR 0x3F0 seems to have a default value of 0xFC00, but current
 396            docs doesn't fully define it, so leave it alone for now. */
 397         if (boot_cpu_data.x86_model >= 0x3) {
 398                 /* MSR_P4_IQ_ESCR0/1 (0x3ba/0x3bb) removed */
 399                 clear_msr_range(0x3A0, 26);
 400                 clear_msr_range(0x3BC, 3);
 401         } else {
 402                 clear_msr_range(0x3A0, 31);
 403         }
 404         clear_msr_range(0x3C0, 6);
 405         clear_msr_range(0x3C8, 6);
 406         clear_msr_range(0x3E0, 2);
 407         clear_msr_range(MSR_P4_CCCR0, 18);
 408         clear_msr_range(MSR_P4_PERFCTR0, 18);
 409
 410         wrmsr(MSR_P4_CRU_ESCR0, P4_NMI_CRU_ESCR0, 0);
 411         wrmsr(MSR_P4_IQ_CCCR0, P4_NMI_IQ_CCCR0 & ~P4_CCCR_ENABLE, 0);
 412         Dprintk("setting P4_IQ_COUNTER0 to 0x%08lx\n", -(cpu_khz * 1000UL / nmi_hz));
 413         wrmsrl(MSR_P4_IQ_COUNTER0, -((u64)cpu_khz * 1000 / nmi_hz));
 414         apic_write(APIC_LVTPC, APIC_DM_NMI);
 415         wrmsr(MSR_P4_IQ_CCCR0, nmi_p4_cccr_val, 0);
 416         return 1;
 417 }
 418
 419 void setup_apic_nmi_watchdog(void)
 420 {
 421         switch (boot_cpu_data.x86_vendor) {
 422         case X86_VENDOR_AMD:
 423                 if (boot_cpu_data.x86 != 15)
 424                         return;
 425                 if (strstr(boot_cpu_data.x86_model_id, "Screwdriver"))
 426                         return;
 427                 setup_k7_watchdog();
 428                 break;
 429         case X86_VENDOR_INTEL:
 430                 if (boot_cpu_data.x86 != 15)
 431                         return;
 432                 if (!setup_p4_watchdog())
 433                         return;
 434                 break;
 435
 436         default:
 437                 return;
 438         }
 439         lapic_nmi_owner = LAPIC_NMI_WATCHDOG;
 440         nmi_active = 1;
 441 }
 442
 443 /*
 444  * the best way to detect whether a CPU has a 'hard lockup' problem
 445  * is to check it's local APIC timer IRQ counts. If they are not
 446  * changing then that CPU has some problem.
 447  *
 448  * as these watchdog NMI IRQs are generated on every CPU, we only
 449  * have to check the current processor.
 450  */
 451
 452 static DEFINE_PER_CPU(unsigned, last_irq_sum);
 453 static DEFINE_PER_CPU(local_t, alert_counter);
 454 static DEFINE_PER_CPU(int, nmi_touch);
 455
 456 void touch_nmi_watchdog (void)
 457 {
 458         int i;
 459
 460         /*
 461          * Tell other CPUs to reset their alert counters. We cannot
 462          * do it ourselves because the alert count increase is not
 463          * atomic.
 464          */
 465         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
 466                 per_cpu(nmi_touch, i) = 1;
 467
 468         touch_softlockup_watchdog();
 469 }
 470
 471 void nmi_watchdog_tick (struct pt_regs * regs, unsigned reason)
 472 {
 473         int sum;
 474         int touched = 0;
 475
 476         sum = read_pda(apic_timer_irqs);
 477         if (__get_cpu_var(nmi_touch)) {
 478                 __get_cpu_var(nmi_touch) = 0;
 479                 touched = 1;
 480         }
 481         if (!touched && __get_cpu_var(last_irq_sum) == sum) {
 482                 /*
 483                  * Ayiee, looks like this CPU is stuck ...
 484                  * wait a few IRQs (5 seconds) before doing the oops ...
 485                  */
 486                 local_inc(&__get_cpu_var(alert_counter));
 487                 if (local_read(&__get_cpu_var(alert_counter)) == 5*nmi_hz) {
 488                         if (notify_die(DIE_NMI, "nmi", regs, reason, 2, SIGINT)
 489                                                         == NOTIFY_STOP) {
 490                                 local_set(&__get_cpu_var(alert_counter), 0);
 491                                 return;
 492                         }
 493                         die_nmi("NMI Watchdog detected LOCKUP on CPU %d\n", regs);
 494                 }
 495         } else {
 496                 __get_cpu_var(last_irq_sum) = sum;
 497                 local_set(&__get_cpu_var(alert_counter), 0);
 498         }
 499         if (nmi_perfctr_msr) {
 500                 if (nmi_perfctr_msr == MSR_P4_IQ_COUNTER0) {
 501                         /*
 502                          * P4 quirks:
 503                          * - An overflown perfctr will assert its interrupt
 504                          *   until the OVF flag in its CCCR is cleared.
 505                          * - LVTPC is masked on interrupt and must be
 506                          *   unmasked by the LVTPC handler.
 507                          */
 508                         wrmsr(MSR_P4_IQ_CCCR0, nmi_p4_cccr_val, 0);
 509                         apic_write(APIC_LVTPC, APIC_DM_NMI);
 510                 }
 511                 wrmsrl(nmi_perfctr_msr, -((u64)cpu_khz * 1000 / nmi_hz));
 512         }
 513 }
 514
 515 static int dummy_nmi_callback(struct pt_regs * regs, int cpu)
 516 {
 517         return 0;
 518 }
 519
 520 static nmi_callback_t nmi_callback = dummy_nmi_callback;
 521
 522 asmlinkage void do_nmi(struct pt_regs * regs, long error_code)
 523 {
 524         int cpu = safe_smp_processor_id();
 525
 526         nmi_enter();
 527         add_pda(__nmi_count,1);
 528         if (!rcu_dereference(nmi_callback)(regs, cpu))
 529                 default_do_nmi(regs);
 530         nmi_exit();
 531 }
 532
 533 void set_nmi_callback(nmi_callback_t callback)
 534 {
 535         rcu_assign_pointer(nmi_callback, callback);
 536 }
 537
 538 void unset_nmi_callback(void)
 539 {
 540         nmi_callback = dummy_nmi_callback;
 541 }
 542
 543 #ifdef CONFIG_SYSCTL
 544
 545 static int unknown_nmi_panic_callback(struct pt_regs *regs, int cpu)
 546 {
 547         unsigned char reason = get_nmi_reason();
 548         char buf[64];
 549
 550         if (!(reason & 0xc0)) {
 551                 sprintf(buf, "NMI received for unknown reason %02x\n", reason);
 552                 die_nmi(buf,regs);
 553         }
 554         return 0;
 555 }
 556
 557 /*
 558  * proc handler for /proc/sys/kernel/unknown_nmi_panic
 559  */
 560 int proc_unknown_nmi_panic(struct ctl_table *table, int write, struct file *file,
 561                         void __user *buffer, size_t *length, loff_t *ppos)
 562 {
 563         int old_state;
 564
 565         old_state = unknown_nmi_panic;
 566         proc_dointvec(table, write, file, buffer, length, ppos);
 567         if (!!old_state == !!unknown_nmi_panic)
 568                 return 0;
 569
 570         if (unknown_nmi_panic) {
 571                 if (reserve_lapic_nmi() < 0) {
 572                         unknown_nmi_panic = 0;
 573                         return -EBUSY;
 574                 } else {
 575                         set_nmi_callback(unknown_nmi_panic_callback);
 576                 }
 577         } else {
 578                 release_lapic_nmi();
 579                 unset_nmi_callback();
 580         }
 581         return 0;
 582 }
 583
 584 #endif
 585
 586 EXPORT_SYMBOL(nmi_active);
 587 EXPORT_SYMBOL(nmi_watchdog);
 588 EXPORT_SYMBOL(reserve_lapic_nmi);
 589 EXPORT_SYMBOL(release_lapic_nmi);
 590 EXPORT_SYMBOL(disable_timer_nmi_watchdog);
 591 EXPORT_SYMBOL(enable_timer_nmi_watchdog);
 592 EXPORT_SYMBOL(touch_nmi_watchdog);