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blob74c7c0171ad4d82f54a033feacb23f0147841386
2 =======================================
3 Reset in QEMU: the Resettable interface
4 =======================================
6 The reset of qemu objects is handled using the resettable interface declared
7 in ``include/hw/resettable.h``.
9 This interface allows objects to be grouped (on a tree basis); so that the
10 whole group can be reset consistently. Each individual member object does not
11 have to care about others; in particular, problems of order (which object is
12 reset first) are addressed.
14 The main object types which implement this interface are DeviceClass
15 and BusClass.
17 Triggering reset
18 ----------------
20 This section documents the APIs which "users" of a resettable object should use
21 to control it. All resettable control functions must be called while holding
22 the BQL.
24 You can apply a reset to an object using ``resettable_assert_reset()``. You need
25 to call ``resettable_release_reset()`` to release the object from reset. To
26 instantly reset an object, without keeping it in reset state, just call
27 ``resettable_reset()``. These functions take two parameters: a pointer to the
28 object to reset and a reset type.
30 The Resettable interface handles reset types with an enum ``ResetType``:
32 ``RESET_TYPE_COLD``
33   Cold reset is supported by every resettable object. In QEMU, it means we reset
34   to the initial state corresponding to the start of QEMU; this might differ
35   from what is a real hardware cold reset. It differs from other resets (like
36   warm or bus resets) which may keep certain parts untouched.
38 ``RESET_TYPE_SNAPSHOT_LOAD``
39   This is called for a reset which is being done to put the system into a
40   clean state prior to loading a snapshot. (This corresponds to a reset
41   with ``SHUTDOWN_CAUSE_SNAPSHOT_LOAD``.) Almost all devices should treat
42   this the same as ``RESET_TYPE_COLD``. The main exception is devices which
43   have some non-deterministic state they want to reinitialize to a different
44   value on each cold reset, such as RNG seed information, and which they
45   must not reinitialize on a snapshot-load reset.
47 ``RESET_TYPE_WAKEUP``
48   If the machine supports waking up from a suspended state and needs to reset
49   its devices during wake-up (from the ``MachineClass::wakeup()`` method), this
50   reset type should be used for such a request. Devices can utilize this reset
51   type to differentiate the reset requested during machine wake-up from other
52   reset requests. For example, RAM content must not be lost during wake-up, and
53   memory devices like virtio-mem that provide additional RAM must not reset
54   such state during wake-ups, but might do so during cold resets. However, this
55   reset type should not be used for wake-up detection, as not every machine
56   type issues a device reset request during wake-up.
58 ``RESET_TYPE_S390_CPU_NORMAL``
59   This is only used for S390 CPU objects; it clears interrupts, stops
60   processing, and clears the TLB, but does not touch register contents.
62 ``RESET_TYPE_S390_CPU_INITIAL``
63   This is only used for S390 CPU objects; it does everything
64   ``RESET_TYPE_S390_CPU_NORMAL`` does and also clears the PSW, prefix,
65   FPC, timer and control registers. It does not touch gprs, fprs or acrs.
67 Devices which implement reset methods must treat any unknown ``ResetType``
68 as equivalent to ``RESET_TYPE_COLD``; this will reduce the amount of
69 existing code we need to change if we add more types in future.
71 Calling ``resettable_reset()`` is equivalent to calling
72 ``resettable_assert_reset()`` then ``resettable_release_reset()``. It is
73 possible to interleave multiple calls to these three functions. There may
74 be several reset sources/controllers of a given object. The interface handles
75 everything and the different reset controllers do not need to know anything
76 about each others. The object will leave reset state only when each other
77 controllers end their reset operation. This point is handled internally by
78 maintaining a count of in-progress resets; it is crucial to call
79 ``resettable_release_reset()`` one time and only one time per
80 ``resettable_assert_reset()`` call.
82 For now migration of a device or bus in reset is not supported. Care must be
83 taken not to delay ``resettable_release_reset()`` after its
84 ``resettable_assert_reset()`` counterpart.
86 Note that, since resettable is an interface, the API takes a simple Object as
87 parameter. Still, it is a programming error to call a resettable function on a
88 non-resettable object and it will trigger a run time assert error. Since most
89 calls to resettable interface are done through base class functions, such an
90 error is not likely to happen.
92 For Devices and Buses, the following helper functions exist:
94 - ``device_cold_reset()``
95 - ``bus_cold_reset()``
97 These are simple wrappers around resettable_reset() function; they only cast the
98 Device or Bus into an Object and pass the cold reset type. When possible
99 prefer to use these functions instead of ``resettable_reset()``.
101 Device and bus functions co-exist because there can be semantic differences
102 between resetting a bus and resetting the controller bridge which owns it.
103 For example, consider a SCSI controller. Resetting the controller puts all
104 its registers back to what reset state was as well as reset everything on the
105 SCSI bus, whereas resetting just the SCSI bus only resets everything that's on
106 it but not the controller.
109 Multi-phase mechanism
110 ---------------------
112 This section documents the internals of the resettable interface.
114 The resettable interface uses a multi-phase system to relieve objects and
115 machines from reset ordering problems. To address this, the reset operation
116 of an object is split into three well defined phases.
118 When resetting several objects (for example the whole machine at simulation
119 startup), all first phases of all objects are executed, then all second phases
120 and then all third phases.
122 The three phases are:
124 1. The **enter** phase is executed when the object enters reset. It resets only
125    local state of the object; it must not do anything that has a side-effect
126    on other objects, such as raising or lowering a qemu_irq line or reading or
127    writing guest memory.
129 2. The **hold** phase is executed for entry into reset, once every object in the
130    group which is being reset has had its *enter* phase executed. At this point
131    devices can do actions that affect other objects.
133 3. The **exit** phase is executed when the object leaves the reset state.
134    Actions affecting other objects are permitted.
136 As said in previous section, the interface maintains a count of reset. This
137 count is used to ensure phases are executed only when required. *enter* and
138 *hold* phases are executed only when asserting reset for the first time
139 (if an object is already in reset state when calling
140 ``resettable_assert_reset()`` or ``resettable_reset()``, they are not
141 executed).
142 The *exit* phase is executed only when the last reset operation ends. Therefore
143 the object does not need to care how many of reset controllers it has and how
144 many of them have started a reset.
147 Handling reset in a resettable object
148 -------------------------------------
150 This section documents the APIs that an implementation of a resettable object
151 must provide and what functions it has access to. It is intended for people
152 who want to implement or convert a class which has the resettable interface;
153 for example when specializing an existing device or bus.
155 Methods to implement
156 ....................
158 Three methods should be defined or left empty. Each method corresponds to a
159 phase of the reset; they are name ``phases.enter()``, ``phases.hold()`` and
160 ``phases.exit()``. They all take the object as parameter. The *enter* method
161 also take the reset type as second parameter.
163 When extending an existing class, these methods may need to be extended too.
164 The ``resettable_class_set_parent_phases()`` class function may be used to
165 backup parent class methods.
167 Here follows an example to implement reset for a Device which sets an IO while
168 in reset.
172     static void mydev_reset_enter(Object *obj, ResetType type)
173     {
174         MyDevClass *myclass = MYDEV_GET_CLASS(obj);
175         MyDevState *mydev = MYDEV(obj);
176         /* call parent class enter phase */
177         if (myclass->parent_phases.enter) {
178             myclass->parent_phases.enter(obj, type);
179         }
180         /* initialize local state only */
181         mydev->var = 0;
182     }
184     static void mydev_reset_hold(Object *obj, ResetType type)
185     {
186         MyDevClass *myclass = MYDEV_GET_CLASS(obj);
187         MyDevState *mydev = MYDEV(obj);
188         /* call parent class hold phase */
189         if (myclass->parent_phases.hold) {
190             myclass->parent_phases.hold(obj, type);
191         }
192         /* set an IO */
193         qemu_set_irq(mydev->irq, 1);
194     }
196     static void mydev_reset_exit(Object *obj, ResetType type)
197     {
198         MyDevClass *myclass = MYDEV_GET_CLASS(obj);
199         MyDevState *mydev = MYDEV(obj);
200         /* call parent class exit phase */
201         if (myclass->parent_phases.exit) {
202             myclass->parent_phases.exit(obj, type);
203         }
204         /* clear an IO */
205         qemu_set_irq(mydev->irq, 0);
206     }
208     typedef struct MyDevClass {
209         MyParentClass parent_class;
210         /* to store eventual parent reset methods */
211         ResettablePhases parent_phases;
212     } MyDevClass;
214     static void mydev_class_init(ObjectClass *class, void *data)
215     {
216         MyDevClass *myclass = MYDEV_CLASS(class);
217         ResettableClass *rc = RESETTABLE_CLASS(class);
218         resettable_class_set_parent_phases(rc,
219                                            mydev_reset_enter,
220                                            mydev_reset_hold,
221                                            mydev_reset_exit,
222                                            &myclass->parent_phases);
223     }
225 In the above example, we override all three phases. It is possible to override
226 only some of them by passing NULL instead of a function pointer to
227 ``resettable_class_set_parent_phases()``. For example, the following will
228 only override the *enter* phase and leave *hold* and *exit* untouched::
230     resettable_class_set_parent_phases(rc, mydev_reset_enter, NULL, NULL,
231                                        &myclass->parent_phases);
233 This is equivalent to providing a trivial implementation of the hold and exit
234 phases which does nothing but call the parent class's implementation of the
235 phase.
237 Polling the reset state
238 .......................
240 Resettable interface provides the ``resettable_is_in_reset()`` function.
241 This function returns true if the object parameter is currently under reset.
243 An object is under reset from the beginning of the *enter* phase (before
244 either its children or its own enter method is called) to the *exit*
245 phase. During *enter* and *hold* phase only, the function will return that the
246 object is in reset. The state is changed after the *exit* is propagated to
247 its children and just before calling the object's own *exit* method.
249 This function may be used if the object behavior has to be adapted
250 while in reset state. For example if a device has an irq input,
251 it will probably need to ignore it while in reset; then it can for
252 example check the reset state at the beginning of the irq callback.
254 Note that until migration of the reset state is supported, an object
255 should not be left in reset. So apart from being currently executing
256 one of the reset phases, the only cases when this function will return
257 true is if an external interaction (like changing an io) is made during
258 *hold* or *exit* phase of another object in the same reset group.
260 Helpers ``device_is_in_reset()`` and ``bus_is_in_reset()`` are also provided
261 for devices and buses and should be preferred.
264 Base class handling of reset
265 ----------------------------
267 This section documents parts of the reset mechanism that you only need to know
268 about if you are extending it to work with a new base class other than
269 DeviceClass or BusClass, or maintaining the existing code in those classes. Most
270 people can ignore it.
272 Methods to implement
273 ....................
275 There are two other methods that need to exist in a class implementing the
276 interface: ``get_state()`` and ``child_foreach()``.
278 ``get_state()`` is simple. *resettable* is an interface and, as a consequence,
279 does not have any class state structure. But in order to factorize the code, we
280 need one. This method must return a pointer to ``ResettableState`` structure.
281 The structure must be allocated by the base class; preferably it should be
282 located inside the object instance structure.
284 ``child_foreach()`` is more complex. It should execute the given callback on
285 every reset child of the given resettable object. All children must be
286 resettable too. Additional parameters (a reset type and an opaque pointer) must
287 be passed to the callback too.
289 In ``DeviceClass`` and ``BusClass`` the ``ResettableState`` is located
290 ``DeviceState`` and ``BusState`` structure. ``child_foreach()`` is implemented
291 to follow the bus hierarchy; for a bus, it calls the function on every child
292 device; for a device, it calls the function on every bus child. When we reset
293 the main system bus, we reset the whole machine bus tree.
295 Changing a resettable parent
296 ............................
298 One thing which should be taken care of by the base class is handling reset
299 hierarchy changes.
301 The reset hierarchy is supposed to be static and built during machine creation.
302 But there are actually some exceptions. To cope with this, the resettable API
303 provides ``resettable_change_parent()``. This function allows to set, update or
304 remove the parent of a resettable object after machine creation is done. As
305 parameters, it takes the object being moved, the old parent if any and the new
306 parent if any.
308 This function can be used at any time when not in a reset operation. During
309 a reset operation it must be used only in *hold* phase. Using it in *enter* or
310 *exit* phase is an error.
311 Also it should not be used during machine creation, although it is harmless to
312 do so: the function is a no-op as long as old and new parent are NULL or not
313 in reset.
315 There is currently 2 cases where this function is used:
317 1. *device hotplug*; it means a new device is introduced on a live bus.
319 2. *hot bus change*; it means an existing live device is added, moved or
320    removed in the bus hierarchy. At the moment, it occurs only in the raspi
321    machines for changing the sdbus used by sd card.
323 Reset of the complete system
324 ----------------------------
326 Reset of the complete system is a little complicated. The typical
327 flow is:
329 1. Code which wishes to reset the entire system does so by calling
330    ``qemu_system_reset_request()``. This schedules a reset, but the
331    reset will happen asynchronously after the function returns.
332    That makes this safe to call from, for example, device models.
334 2. The function which is called to make the reset happen is
335    ``qemu_system_reset()``. Generally only core system code should
336    call this directly.
338 3. ``qemu_system_reset()`` calls the ``MachineClass::reset`` method of
339    the current machine, if it has one. That method must call
340    ``qemu_devices_reset()``. If the machine has no reset method,
341    ``qemu_system_reset()`` calls ``qemu_devices_reset()`` directly.
343 4. ``qemu_devices_reset()`` performs a reset of the system, using
344    the three-phase mechanism listed above. It resets all objects
345    that were registered with it using ``qemu_register_resettable()``.
346    It also calls all the functions registered with it using
347    ``qemu_register_reset()``. Those functions are called during the
348    "hold" phase of this reset.
350 5. The most important object that this reset resets is the
351    'sysbus' bus. The sysbus bus is the root of the qbus tree. This
352    means that all devices on the sysbus are reset, and all their
353    child buses, and all the devices on those child buses.
355 6. Devices which are not on the qbus tree are *not* automatically
356    reset! (The most obvious example of this is CPU objects, but
357    anything that directly inherits from ``TYPE_OBJECT`` or ``TYPE_DEVICE``
358    rather than from ``TYPE_SYS_BUS_DEVICE`` or some other plugs-into-a-bus
359    type will be in this category.) You need to therefore arrange for these
360    to be reset in some other way (e.g. using ``qemu_register_resettable()``
361    or ``qemu_register_reset()``).