arch/arm/kernel/smp.c

   1 /*
   2  *  linux/arch/arm/kernel/smp.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2002 ARM Limited, All Rights Reserved.
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  */
  10 #include <linux/module.h>
  11 #include <linux/delay.h>
  12 #include <linux/init.h>
  13 #include <linux/spinlock.h>
  14 #include <linux/sched.h>
  15 #include <linux/interrupt.h>
  16 #include <linux/cache.h>
  17 #include <linux/profile.h>
  18 #include <linux/errno.h>
  19 #include <linux/mm.h>
  20 #include <linux/err.h>
  21 #include <linux/cpu.h>
  22 #include <linux/seq_file.h>
  23 #include <linux/irq.h>
  24 #include <linux/percpu.h>
  25 #include <linux/clockchips.h>
  26 #include <linux/completion.h>
  27 #include <linux/cpufreq.h>
  28
  29 #include <linux/atomic.h>
  30 #include <asm/smp.h>
  31 #include <asm/cacheflush.h>
  32 #include <asm/cpu.h>
  33 #include <asm/cputype.h>
  34 #include <asm/exception.h>
  35 #include <asm/idmap.h>
  36 #include <asm/topology.h>
  37 #include <asm/mmu_context.h>
  38 #include <asm/pgtable.h>
  39 #include <asm/pgalloc.h>
  40 #include <asm/processor.h>
  41 #include <asm/sections.h>
  42 #include <asm/tlbflush.h>
  43 #include <asm/ptrace.h>
  44 #include <asm/smp_plat.h>
  45 #include <asm/virt.h>
  46 #include <asm/mach/arch.h>
  47
  48 /*
  49  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  50  * so we need some other way of telling a new secondary core
  51  * where to place its SVC stack
  52  */
  53 struct secondary_data secondary_data;
  54
  55 /*
  56  * control for which core is the next to come out of the secondary
  57  * boot "holding pen"
  58  */
  59 volatile int __cpuinitdata pen_release = -1;
  60
  61 enum ipi_msg_type {
  62         IPI_WAKEUP,
  63         IPI_TIMER,
  64         IPI_RESCHEDULE,
  65         IPI_CALL_FUNC,
  66         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  67         IPI_CPU_STOP,
  68 };
  69
  70 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  71
  72 static struct smp_operations smp_ops;
  73
  74 void __init smp_set_ops(struct smp_operations *ops)
  75 {
  76         if (ops)
  77                 smp_ops = *ops;
  78 };
  79
  80 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  81 {
  82         int ret;
  83
  84         /*
  85          * We need to tell the secondary core where to find
  86          * its stack and the page tables.
  87          */
  88         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
  89         secondary_data.pgdir = virt_to_phys(idmap_pgd);
  90         secondary_data.swapper_pg_dir = virt_to_phys(swapper_pg_dir);
  91         __cpuc_flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
  92         outer_clean_range(__pa(&secondary_data), __pa(&secondary_data + 1));
  93
  94         /*
  95          * Now bring the CPU into our world.
  96          */
  97         ret = boot_secondary(cpu, idle);
  98         if (ret == 0) {
  99                 /*
 100                  * CPU was successfully started, wait for it
 101                  * to come online or time out.
 102                  */
 103                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 104                                                  msecs_to_jiffies(1000));
 105
 106                 if (!cpu_online(cpu)) {
 107                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 108                         ret = -EIO;
 109                 }
 110         } else {
 111                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 112         }
 113
 114         secondary_data.stack = NULL;
 115         secondary_data.pgdir = 0;
 116
 117         return ret;
 118 }
 119
 120 /* platform specific SMP operations */
 121 void __init smp_init_cpus(void)
 122 {
 123         if (smp_ops.smp_init_cpus)
 124                 smp_ops.smp_init_cpus();
 125 }
 126
 127 int __cpuinit boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
 128 {
 129         if (smp_ops.smp_boot_secondary)
 130                 return smp_ops.smp_boot_secondary(cpu, idle);
 131         return -ENOSYS;
 132 }
 133
 134 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 135 static int platform_cpu_kill(unsigned int cpu)
 136 {
 137         if (smp_ops.cpu_kill)
 138                 return smp_ops.cpu_kill(cpu);
 139         return 1;
 140 }
 141
 142 static int platform_cpu_disable(unsigned int cpu)
 143 {
 144         if (smp_ops.cpu_disable)
 145                 return smp_ops.cpu_disable(cpu);
 146
 147         /*
 148          * By default, allow disabling all CPUs except the first one,
 149          * since this is special on a lot of platforms, e.g. because
 150          * of clock tick interrupts.
 151          */
 152         return cpu == 0 ? -EPERM : 0;
 153 }
 154 /*
 155  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 156  */
 157 int __cpuinit __cpu_disable(void)
 158 {
 159         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 160         int ret;
 161
 162         ret = platform_cpu_disable(cpu);
 163         if (ret)
 164                 return ret;
 165
 166         /*
 167          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 168          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 169          */
 170         set_cpu_online(cpu, false);
 171
 172         /*
 173          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 174          */
 175         migrate_irqs();
 176
 177         /*
 178          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 179          * from the vm mask set of all processes.
 180          *
 181          * Caches are flushed to the Level of Unification Inner Shareable
 182          * to write-back dirty lines to unified caches shared by all CPUs.
 183          */
 184         flush_cache_louis();
 185         local_flush_tlb_all();
 186
 187         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 188
 189         return 0;
 190 }
 191
 192 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 193
 194 /*
 195  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 196  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 197  */
 198 void __cpuinit __cpu_die(unsigned int cpu)
 199 {
 200         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 201                 pr_err("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 202                 return;
 203         }
 204         printk(KERN_NOTICE "CPU%u: shutdown\n", cpu);
 205
 206         /*
 207          * platform_cpu_kill() is generally expected to do the powering off
 208          * and/or cutting of clocks to the dying CPU.  Optionally, this may
 209          * be done by the CPU which is dying in preference to supporting
 210          * this call, but that means there is _no_ synchronisation between
 211          * the requesting CPU and the dying CPU actually losing power.
 212          */
 213         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 214                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 215 }
 216
 217 /*
 218  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 219  *
 220  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 221  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 222  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 223  * out of idle fixes this.
 224  */
 225 void __ref cpu_die(void)
 226 {
 227         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 228
 229         idle_task_exit();
 230
 231         local_irq_disable();
 232
 233         /*
 234          * Flush the data out of the L1 cache for this CPU.  This must be
 235          * before the completion to ensure that data is safely written out
 236          * before platform_cpu_kill() gets called - which may disable
 237          * *this* CPU and power down its cache.
 238          */
 239         flush_cache_louis();
 240
 241         /*
 242          * Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of.  Once
 243          * this returns, power and/or clocks can be removed at any point
 244          * from this CPU and its cache by platform_cpu_kill().
 245          */
 246         RCU_NONIDLE(complete(&cpu_died));
 247
 248         /*
 249          * Ensure that the cache lines associated with that completion are
 250          * written out.  This covers the case where _this_ CPU is doing the
 251          * powering down, to ensure that the completion is visible to the
 252          * CPU waiting for this one.
 253          */
 254         flush_cache_louis();
 255
 256         /*
 257          * The actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 258          * CPU) specific.  This may remove power, or it may simply spin.
 259          *
 260          * Platforms are generally expected *NOT* to return from this call,
 261          * although there are some which do because they have no way to
 262          * power down the CPU.  These platforms are the _only_ reason we
 263          * have a return path which uses the fragment of assembly below.
 264          *
 265          * The return path should not be used for platforms which can
 266          * power off the CPU.
 267          */
 268         if (smp_ops.cpu_die)
 269                 smp_ops.cpu_die(cpu);
 270
 271         /*
 272          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 273          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 274          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 275          */
 276         __asm__("mov    sp, %0\n"
 277         "       mov     fp, #0\n"
 278         "       b       secondary_start_kernel"
 279                 :
 280                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 281 }
 282 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 283
 284 /*
 285  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 286  * per-processor storage.
 287  */
 288 static void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 289 {
 290         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 291
 292         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 293         cpu_info->cpuid = read_cpuid_id();
 294
 295         store_cpu_topology(cpuid);
 296 }
 297
 298 /*
 299  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 300  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 301  */
 302 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 303 {
 304         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 305         unsigned int cpu;
 306
 307         /*
 308          * The identity mapping is uncached (strongly ordered), so
 309          * switch away from it before attempting any exclusive accesses.
 310          */
 311         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 312         local_flush_bp_all();
 313         enter_lazy_tlb(mm, current);
 314         local_flush_tlb_all();
 315
 316         /*
 317          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 318          * reference and switch to it.
 319          */
 320         cpu = smp_processor_id();
 321         atomic_inc(&mm->mm_count);
 322         current->active_mm = mm;
 323         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 324
 325         cpu_init();
 326
 327         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 328
 329         preempt_disable();
 330         trace_hardirqs_off();
 331
 332         /*
 333          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 334          */
 335         if (smp_ops.smp_secondary_init)
 336                 smp_ops.smp_secondary_init(cpu);
 337
 338         notify_cpu_starting(cpu);
 339
 340         calibrate_delay();
 341
 342         smp_store_cpu_info(cpu);
 343
 344         /*
 345          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 346          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 347          * before we continue - which happens after __cpu_up returns.
 348          */
 349         set_cpu_online(cpu, true);
 350         complete(&cpu_running);
 351
 352         local_irq_enable();
 353         local_fiq_enable();
 354
 355         /*
 356          * OK, it's off to the idle thread for us
 357          */
 358         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 359 }
 360
 361 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 362 {
 363         int cpu;
 364         unsigned long bogosum = 0;
 365
 366         for_each_online_cpu(cpu)
 367                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 368
 369         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 370                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 371                num_online_cpus(),
 372                bogosum / (500000/HZ),
 373                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 374
 375         hyp_mode_check();
 376 }
 377
 378 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 379 {
 380         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 381 }
 382
 383 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 384 {
 385         unsigned int ncores = num_possible_cpus();
 386
 387         init_cpu_topology();
 388
 389         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 390
 391         /*
 392          * are we trying to boot more cores than exist?
 393          */
 394         if (max_cpus > ncores)
 395                 max_cpus = ncores;
 396         if (ncores > 1 && max_cpus) {
 397                 /*
 398                  * Initialise the present map, which describes the set of CPUs
 399                  * actually populated at the present time. A platform should
 400                  * re-initialize the map in the platforms smp_prepare_cpus()
 401                  * if present != possible (e.g. physical hotplug).
 402                  */
 403                 init_cpu_present(cpu_possible_mask);
 404
 405                 /*
 406                  * Initialise the SCU if there are more than one CPU
 407                  * and let them know where to start.
 408                  */
 409                 if (smp_ops.smp_prepare_cpus)
 410                         smp_ops.smp_prepare_cpus(max_cpus);
 411         }
 412 }
 413
 414 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 415
 416 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 417 {
 418         if (!smp_cross_call)
 419                 smp_cross_call = fn;
 420 }
 421
 422 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 423 {
 424         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 425 }
 426
 427 void arch_send_wakeup_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 428 {
 429         smp_cross_call(mask, IPI_WAKEUP);
 430 }
 431
 432 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 433 {
 434         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 435 }
 436
 437 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 438 #define S(x,s)  [x] = s
 439         S(IPI_WAKEUP, "CPU wakeup interrupts"),
 440         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 441         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 442         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 443         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 444         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 445 };
 446
 447 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 448 {
 449         unsigned int cpu, i;
 450
 451         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 452                 seq_printf(p, "%*s%u: ", prec - 1, "IPI", i);
 453
 454                 for_each_online_cpu(cpu)
 455                         seq_printf(p, "%10u ",
 456                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 457
 458                 seq_printf(p, " %s\n", ipi_types[i]);
 459         }
 460 }
 461
 462 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 463 {
 464         u64 sum = 0;
 465         int i;
 466
 467         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 468                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 469
 470         return sum;
 471 }
 472
 473 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 474 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 475 {
 476         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 477 }
 478 #endif
 479
 480 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 481
 482 /*
 483  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 484  */
 485 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 486 {
 487         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 488             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 489                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 490                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 491                 dump_stack();
 492                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 493         }
 494
 495         set_cpu_online(cpu, false);
 496
 497         local_fiq_disable();
 498         local_irq_disable();
 499
 500         while (1)
 501                 cpu_relax();
 502 }
 503
 504 /*
 505  * Main handler for inter-processor interrupts
 506  */
 507 asmlinkage void __exception_irq_entry do_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 508 {
 509         handle_IPI(ipinr, regs);
 510 }
 511
 512 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 513 {
 514         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 515         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 516
 517         if (ipinr < NR_IPI)
 518                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr]);
 519
 520         switch (ipinr) {
 521         case IPI_WAKEUP:
 522                 break;
 523
 524 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 525         case IPI_TIMER:
 526                 irq_enter();
 527                 tick_receive_broadcast();
 528                 irq_exit();
 529                 break;
 530 #endif
 531
 532         case IPI_RESCHEDULE:
 533                 scheduler_ipi();
 534                 break;
 535
 536         case IPI_CALL_FUNC:
 537                 irq_enter();
 538                 generic_smp_call_function_interrupt();
 539                 irq_exit();
 540                 break;
 541
 542         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 543                 irq_enter();
 544                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 545                 irq_exit();
 546                 break;
 547
 548         case IPI_CPU_STOP:
 549                 irq_enter();
 550                 ipi_cpu_stop(cpu);
 551                 irq_exit();
 552                 break;
 553
 554         default:
 555                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 556                        cpu, ipinr);
 557                 break;
 558         }
 559         set_irq_regs(old_regs);
 560 }
 561
 562 void smp_send_reschedule(int cpu)
 563 {
 564         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 565 }
 566
 567 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 568 static void smp_kill_cpus(cpumask_t *mask)
 569 {
 570         unsigned int cpu;
 571         for_each_cpu(cpu, mask)
 572                 platform_cpu_kill(cpu);
 573 }
 574 #else
 575 static void smp_kill_cpus(cpumask_t *mask) { }
 576 #endif
 577
 578 void smp_send_stop(void)
 579 {
 580         unsigned long timeout;
 581         struct cpumask mask;
 582
 583         cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 584         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), &mask);
 585         if (!cpumask_empty(&mask))
 586                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 587
 588         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 589         timeout = USEC_PER_SEC;
 590         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 591                 udelay(1);
 592
 593         if (num_online_cpus() > 1)
 594                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 595
 596         smp_kill_cpus(&mask);
 597 }
 598
 599 /*
 600  * not supported here
 601  */
 602 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 603 {
 604         return -EINVAL;
 605 }
 606
 607 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
 608
 609 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref);
 610 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref_freq);
 611 static unsigned long global_l_p_j_ref;
 612 static unsigned long global_l_p_j_ref_freq;
 613
 614 static int cpufreq_callback(struct notifier_block *nb,
 615                                         unsigned long val, void *data)
 616 {
 617         struct cpufreq_freqs *freq = data;
 618         int cpu = freq->cpu;
 619
 620         if (freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS)
 621                 return NOTIFY_OK;
 622
 623         if (!per_cpu(l_p_j_ref, cpu)) {
 624                 per_cpu(l_p_j_ref, cpu) =
 625                         per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 626                 per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu) = freq->old;
 627                 if (!global_l_p_j_ref) {
 628                         global_l_p_j_ref = loops_per_jiffy;
 629                         global_l_p_j_ref_freq = freq->old;
 630                 }
 631         }
 632
 633         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
 634             (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new) ||
 635             (val == CPUFREQ_RESUMECHANGE || val == CPUFREQ_SUSPENDCHANGE)) {
 636                 loops_per_jiffy = cpufreq_scale(global_l_p_j_ref,
 637                                                 global_l_p_j_ref_freq,
 638                                                 freq->new);
 639                 per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy =
 640                         cpufreq_scale(per_cpu(l_p_j_ref, cpu),
 641                                         per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu),
 642                                         freq->new);
 643         }
 644         return NOTIFY_OK;
 645 }
 646
 647 static struct notifier_block cpufreq_notifier = {
 648         .notifier_call  = cpufreq_callback,
 649 };
 650
 651 static int __init register_cpufreq_notifier(void)
 652 {
 653         return cpufreq_register_notifier(&cpufreq_notifier,
 654                                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
 655 }
 656 core_initcall(register_cpufreq_notifier);
 657
 658 #endif