arch/arm64/kernel/smp.c

   1 /*
   2  * SMP initialisation and IPI support
   3  * Based on arch/arm/kernel/smp.c
   4  *
   5  * Copyright (C) 2012 ARM Ltd.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  */
  19
  20 #include <linux/delay.h>
  21 #include <linux/init.h>
  22 #include <linux/spinlock.h>
  23 #include <linux/sched.h>
  24 #include <linux/interrupt.h>
  25 #include <linux/cache.h>
  26 #include <linux/profile.h>
  27 #include <linux/errno.h>
  28 #include <linux/mm.h>
  29 #include <linux/err.h>
  30 #include <linux/cpu.h>
  31 #include <linux/smp.h>
  32 #include <linux/seq_file.h>
  33 #include <linux/irq.h>
  34 #include <linux/percpu.h>
  35 #include <linux/clockchips.h>
  36 #include <linux/completion.h>
  37 #include <linux/of.h>
  38 #include <linux/irq_work.h>
  39
  40 #include <asm/atomic.h>
  41 #include <asm/cacheflush.h>
  42 #include <asm/cpu.h>
  43 #include <asm/cputype.h>
  44 #include <asm/cpu_ops.h>
  45 #include <asm/mmu_context.h>
  46 #include <asm/pgtable.h>
  47 #include <asm/pgalloc.h>
  48 #include <asm/processor.h>
  49 #include <asm/smp_plat.h>
  50 #include <asm/sections.h>
  51 #include <asm/tlbflush.h>
  52 #include <asm/ptrace.h>
  53
  54 /*
  55  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  56  * so we need some other way of telling a new secondary core
  57  * where to place its SVC stack
  58  */
  59 struct secondary_data secondary_data;
  60
  61 enum ipi_msg_type {
  62         IPI_RESCHEDULE,
  63         IPI_CALL_FUNC,
  64         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  65         IPI_CPU_STOP,
  66         IPI_TIMER,
  67         IPI_IRQ_WORK,
  68 };
  69
  70 /*
  71  * Boot a secondary CPU, and assign it the specified idle task.
  72  * This also gives us the initial stack to use for this CPU.
  73  */
  74 static int boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  75 {
  76         if (cpu_ops[cpu]->cpu_boot)
  77                 return cpu_ops[cpu]->cpu_boot(cpu);
  78
  79         return -EOPNOTSUPP;
  80 }
  81
  82 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  83
  84 int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  85 {
  86         int ret;
  87
  88         /*
  89          * We need to tell the secondary core where to find its stack and the
  90          * page tables.
  91          */
  92         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
  93         __flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
  94
  95         /*
  96          * Now bring the CPU into our world.
  97          */
  98         ret = boot_secondary(cpu, idle);
  99         if (ret == 0) {
 100                 /*
 101                  * CPU was successfully started, wait for it to come online or
 102                  * time out.
 103                  */
 104                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 105                                             msecs_to_jiffies(1000));
 106
 107                 if (!cpu_online(cpu)) {
 108                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 109                         ret = -EIO;
 110                 }
 111         } else {
 112                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 113         }
 114
 115         secondary_data.stack = NULL;
 116
 117         return ret;
 118 }
 119
 120 static void smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 121 {
 122         store_cpu_topology(cpuid);
 123 }
 124
 125 /*
 126  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 127  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 128  */
 129 asmlinkage void secondary_start_kernel(void)
 130 {
 131         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 132         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 133
 134         /*
 135          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 136          * reference and switch to it.
 137          */
 138         atomic_inc(&mm->mm_count);
 139         current->active_mm = mm;
 140         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 141
 142         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 143         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 144
 145         /*
 146          * TTBR0 is only used for the identity mapping at this stage. Make it
 147          * point to zero page to avoid speculatively fetching new entries.
 148          */
 149         cpu_set_reserved_ttbr0();
 150         flush_tlb_all();
 151
 152         preempt_disable();
 153         trace_hardirqs_off();
 154
 155         if (cpu_ops[cpu]->cpu_postboot)
 156                 cpu_ops[cpu]->cpu_postboot();
 157
 158         /*
 159          * Log the CPU info before it is marked online and might get read.
 160          */
 161         cpuinfo_store_cpu();
 162
 163         /*
 164          * Enable GIC and timers.
 165          */
 166         notify_cpu_starting(cpu);
 167
 168         smp_store_cpu_info(cpu);
 169
 170         /*
 171          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 172          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 173          * before we continue.
 174          */
 175         set_cpu_online(cpu, true);
 176         complete(&cpu_running);
 177
 178         local_dbg_enable();
 179         local_irq_enable();
 180         local_async_enable();
 181
 182         /*
 183          * OK, it's off to the idle thread for us
 184          */
 185         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 186 }
 187
 188 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 189 static int op_cpu_disable(unsigned int cpu)
 190 {
 191         /*
 192          * If we don't have a cpu_die method, abort before we reach the point
 193          * of no return. CPU0 may not have an cpu_ops, so test for it.
 194          */
 195         if (!cpu_ops[cpu] || !cpu_ops[cpu]->cpu_die)
 196                 return -EOPNOTSUPP;
 197
 198         /*
 199          * We may need to abort a hot unplug for some other mechanism-specific
 200          * reason.
 201          */
 202         if (cpu_ops[cpu]->cpu_disable)
 203                 return cpu_ops[cpu]->cpu_disable(cpu);
 204
 205         return 0;
 206 }
 207
 208 /*
 209  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 210  */
 211 int __cpu_disable(void)
 212 {
 213         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 214         int ret;
 215
 216         ret = op_cpu_disable(cpu);
 217         if (ret)
 218                 return ret;
 219
 220         /*
 221          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 222          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 223          */
 224         set_cpu_online(cpu, false);
 225
 226         /*
 227          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 228          */
 229         migrate_irqs();
 230
 231         /*
 232          * Remove this CPU from the vm mask set of all processes.
 233          */
 234         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 235
 236         return 0;
 237 }
 238
 239 static int op_cpu_kill(unsigned int cpu)
 240 {
 241         /*
 242          * If we have no means of synchronising with the dying CPU, then assume
 243          * that it is really dead. We can only wait for an arbitrary length of
 244          * time and hope that it's dead, so let's skip the wait and just hope.
 245          */
 246         if (!cpu_ops[cpu]->cpu_kill)
 247                 return 1;
 248
 249         return cpu_ops[cpu]->cpu_kill(cpu);
 250 }
 251
 252 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 253
 254 /*
 255  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 256  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 257  */
 258 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 259 {
 260         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 261                 pr_crit("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 262                 return;
 263         }
 264         pr_notice("CPU%u: shutdown\n", cpu);
 265
 266         /*
 267          * Now that the dying CPU is beyond the point of no return w.r.t.
 268          * in-kernel synchronisation, try to get the firwmare to help us to
 269          * verify that it has really left the kernel before we consider
 270          * clobbering anything it might still be using.
 271          */
 272         if (!op_cpu_kill(cpu))
 273                 pr_warn("CPU%d may not have shut down cleanly\n", cpu);
 274 }
 275
 276 /*
 277  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 278  *
 279  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 280  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 281  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 282  * out of idle fixes this.
 283  */
 284 void cpu_die(void)
 285 {
 286         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 287
 288         idle_task_exit();
 289
 290         local_irq_disable();
 291
 292         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 293         complete(&cpu_died);
 294
 295         /*
 296          * Actually shutdown the CPU. This must never fail. The specific hotplug
 297          * mechanism must perform all required cache maintenance to ensure that
 298          * no dirty lines are lost in the process of shutting down the CPU.
 299          */
 300         cpu_ops[cpu]->cpu_die(cpu);
 301
 302         BUG();
 303 }
 304 #endif
 305
 306 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 307 {
 308         pr_info("SMP: Total of %d processors activated.\n", num_online_cpus());
 309 }
 310
 311 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 312 {
 313         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 314 }
 315
 316 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 317
 318 /*
 319  * Enumerate the possible CPU set from the device tree and build the
 320  * cpu logical map array containing MPIDR values related to logical
 321  * cpus. Assumes that cpu_logical_map(0) has already been initialized.
 322  */
 323 void __init smp_init_cpus(void)
 324 {
 325         struct device_node *dn = NULL;
 326         unsigned int i, cpu = 1;
 327         bool bootcpu_valid = false;
 328
 329         while ((dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu"))) {
 330                 const u32 *cell;
 331                 u64 hwid;
 332
 333                 /*
 334                  * A cpu node with missing "reg" property is
 335                  * considered invalid to build a cpu_logical_map
 336                  * entry.
 337                  */
 338                 cell = of_get_property(dn, "reg", NULL);
 339                 if (!cell) {
 340                         pr_err("%s: missing reg property\n", dn->full_name);
 341                         goto next;
 342                 }
 343                 hwid = of_read_number(cell, of_n_addr_cells(dn));
 344
 345                 /*
 346                  * Non affinity bits must be set to 0 in the DT
 347                  */
 348                 if (hwid & ~MPIDR_HWID_BITMASK) {
 349                         pr_err("%s: invalid reg property\n", dn->full_name);
 350                         goto next;
 351                 }
 352
 353                 /*
 354                  * Duplicate MPIDRs are a recipe for disaster. Scan
 355                  * all initialized entries and check for
 356                  * duplicates. If any is found just ignore the cpu.
 357                  * cpu_logical_map was initialized to INVALID_HWID to
 358                  * avoid matching valid MPIDR values.
 359                  */
 360                 for (i = 1; (i < cpu) && (i < NR_CPUS); i++) {
 361                         if (cpu_logical_map(i) == hwid) {
 362                                 pr_err("%s: duplicate cpu reg properties in the DT\n",
 363                                         dn->full_name);
 364                                 goto next;
 365                         }
 366                 }
 367
 368                 /*
 369                  * The numbering scheme requires that the boot CPU
 370                  * must be assigned logical id 0. Record it so that
 371                  * the logical map built from DT is validated and can
 372                  * be used.
 373                  */
 374                 if (hwid == cpu_logical_map(0)) {
 375                         if (bootcpu_valid) {
 376                                 pr_err("%s: duplicate boot cpu reg property in DT\n",
 377                                         dn->full_name);
 378                                 goto next;
 379                         }
 380
 381                         bootcpu_valid = true;
 382
 383                         /*
 384                          * cpu_logical_map has already been
 385                          * initialized and the boot cpu doesn't need
 386                          * the enable-method so continue without
 387                          * incrementing cpu.
 388                          */
 389                         continue;
 390                 }
 391
 392                 if (cpu >= NR_CPUS)
 393                         goto next;
 394
 395                 if (cpu_read_ops(dn, cpu) != 0)
 396                         goto next;
 397
 398                 if (cpu_ops[cpu]->cpu_init(dn, cpu))
 399                         goto next;
 400
 401                 pr_debug("cpu logical map 0x%llx\n", hwid);
 402                 cpu_logical_map(cpu) = hwid;
 403 next:
 404                 cpu++;
 405         }
 406
 407         /* sanity check */
 408         if (cpu > NR_CPUS)
 409                 pr_warning("no. of cores (%d) greater than configured maximum of %d - clipping\n",
 410                            cpu, NR_CPUS);
 411
 412         if (!bootcpu_valid) {
 413                 pr_err("DT missing boot CPU MPIDR, not enabling secondaries\n");
 414                 return;
 415         }
 416
 417         /*
 418          * All the cpus that made it to the cpu_logical_map have been
 419          * validated so set them as possible cpus.
 420          */
 421         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
 422                 if (cpu_logical_map(i) != INVALID_HWID)
 423                         set_cpu_possible(i, true);
 424 }
 425
 426 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 427 {
 428         int err;
 429         unsigned int cpu, ncores = num_possible_cpus();
 430
 431         init_cpu_topology();
 432
 433         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 434
 435         /*
 436          * are we trying to boot more cores than exist?
 437          */
 438         if (max_cpus > ncores)
 439                 max_cpus = ncores;
 440
 441         /* Don't bother if we're effectively UP */
 442         if (max_cpus <= 1)
 443                 return;
 444
 445         /*
 446          * Initialise the present map (which describes the set of CPUs
 447          * actually populated at the present time) and release the
 448          * secondaries from the bootloader.
 449          *
 450          * Make sure we online at most (max_cpus - 1) additional CPUs.
 451          */
 452         max_cpus--;
 453         for_each_possible_cpu(cpu) {
 454                 if (max_cpus == 0)
 455                         break;
 456
 457                 if (cpu == smp_processor_id())
 458                         continue;
 459
 460                 if (!cpu_ops[cpu])
 461                         continue;
 462
 463                 err = cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu);
 464                 if (err)
 465                         continue;
 466
 467                 set_cpu_present(cpu, true);
 468                 max_cpus--;
 469         }
 470 }
 471
 472
 473 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 474 {
 475         smp_cross_call = fn;
 476 }
 477
 478 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 479 {
 480         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 481 }
 482
 483 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 484 {
 485         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 486 }
 487
 488 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 489 void arch_irq_work_raise(void)
 490 {
 491         if (smp_cross_call)
 492                 smp_cross_call(cpumask_of(smp_processor_id()), IPI_IRQ_WORK);
 493 }
 494 #endif
 495
 496 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 497 #define S(x,s)  [x - IPI_RESCHEDULE] = s
 498         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 499         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 500         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 501         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 502         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 503         S(IPI_IRQ_WORK, "IRQ work interrupts"),
 504 };
 505
 506 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 507 {
 508         unsigned int cpu, i;
 509
 510         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 511                 seq_printf(p, "%*s%u:%s", prec - 1, "IPI", i + IPI_RESCHEDULE,
 512                            prec >= 4 ? " " : "");
 513                 for_each_online_cpu(cpu)
 514                         seq_printf(p, "%10u ",
 515                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 516                 seq_printf(p, "      %s\n", ipi_types[i]);
 517         }
 518 }
 519
 520 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 521 {
 522         u64 sum = 0;
 523         int i;
 524
 525         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 526                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 527
 528         return sum;
 529 }
 530
 531 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 532
 533 /*
 534  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 535  */
 536 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 537 {
 538         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 539             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 540                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 541                 pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
 542                 dump_stack();
 543                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 544         }
 545
 546         set_cpu_online(cpu, false);
 547
 548         local_irq_disable();
 549
 550         while (1)
 551                 cpu_relax();
 552 }
 553
 554 /*
 555  * Main handler for inter-processor interrupts
 556  */
 557 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 558 {
 559         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 560         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 561
 562         if (ipinr >= IPI_RESCHEDULE && ipinr < IPI_RESCHEDULE + NR_IPI)
 563                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr - IPI_RESCHEDULE]);
 564
 565         switch (ipinr) {
 566         case IPI_RESCHEDULE:
 567                 scheduler_ipi();
 568                 break;
 569
 570         case IPI_CALL_FUNC:
 571                 irq_enter();
 572                 generic_smp_call_function_interrupt();
 573                 irq_exit();
 574                 break;
 575
 576         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 577                 irq_enter();
 578                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 579                 irq_exit();
 580                 break;
 581
 582         case IPI_CPU_STOP:
 583                 irq_enter();
 584                 ipi_cpu_stop(cpu);
 585                 irq_exit();
 586                 break;
 587
 588 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 589         case IPI_TIMER:
 590                 irq_enter();
 591                 tick_receive_broadcast();
 592                 irq_exit();
 593                 break;
 594 #endif
 595
 596 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 597         case IPI_IRQ_WORK:
 598                 irq_enter();
 599                 irq_work_run();
 600                 irq_exit();
 601                 break;
 602 #endif
 603
 604         default:
 605                 pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n", cpu, ipinr);
 606                 break;
 607         }
 608         set_irq_regs(old_regs);
 609 }
 610
 611 void smp_send_reschedule(int cpu)
 612 {
 613         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 614 }
 615
 616 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 617 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 618 {
 619         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 620 }
 621 #endif
 622
 623 void smp_send_stop(void)
 624 {
 625         unsigned long timeout;
 626
 627         if (num_online_cpus() > 1) {
 628                 cpumask_t mask;
 629
 630                 cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 631                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 632
 633                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 634         }
 635
 636         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 637         timeout = USEC_PER_SEC;
 638         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 639                 udelay(1);
 640
 641         if (num_online_cpus() > 1)
 642                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 643 }
 644
 645 /*
 646  * not supported here
 647  */
 648 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 649 {
 650         return -EINVAL;
 651 }