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