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 #include <linux/irq_work.h>
  29
  30 #include <linux/atomic.h>
  31 #include <asm/smp.h>
  32 #include <asm/cacheflush.h>
  33 #include <asm/cpu.h>
  34 #include <asm/cputype.h>
  35 #include <asm/exception.h>
  36 #include <asm/idmap.h>
  37 #include <asm/topology.h>
  38 #include <asm/mmu_context.h>
  39 #include <asm/pgtable.h>
  40 #include <asm/pgalloc.h>
  41 #include <asm/processor.h>
  42 #include <asm/sections.h>
  43 #include <asm/tlbflush.h>
  44 #include <asm/ptrace.h>
  45 #include <asm/smp_plat.h>
  46 #include <asm/virt.h>
  47 #include <asm/mach/arch.h>
  48 #include <asm/mpu.h>
  49
  50 #define CREATE_TRACE_POINTS
  51 #include <trace/events/ipi.h>
  52
  53 /*
  54  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  55  * so we need some other way of telling a new secondary core
  56  * where to place its SVC stack
  57  */
  58 struct secondary_data secondary_data;
  59
  60 /*
  61  * control for which core is the next to come out of the secondary
  62  * boot "holding pen"
  63  */
  64 volatile int pen_release = -1;
  65
  66 enum ipi_msg_type {
  67         IPI_WAKEUP,
  68         IPI_TIMER,
  69         IPI_RESCHEDULE,
  70         IPI_CALL_FUNC,
  71         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  72         IPI_CPU_STOP,
  73         IPI_IRQ_WORK,
  74         IPI_COMPLETION,
  75 };
  76
  77 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  78
  79 static struct smp_operations smp_ops;
  80
  81 void __init smp_set_ops(struct smp_operations *ops)
  82 {
  83         if (ops)
  84                 smp_ops = *ops;
  85 };
  86
  87 static unsigned long get_arch_pgd(pgd_t *pgd)
  88 {
  89         phys_addr_t pgdir = virt_to_idmap(pgd);
  90         BUG_ON(pgdir & ARCH_PGD_MASK);
  91         return pgdir >> ARCH_PGD_SHIFT;
  92 }
  93
  94 int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  95 {
  96         int ret;
  97
  98         if (!smp_ops.smp_boot_secondary)
  99                 return -ENOSYS;
 100
 101         /*
 102          * We need to tell the secondary core where to find
 103          * its stack and the page tables.
 104          */
 105         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 106 #ifdef CONFIG_ARM_MPU
 107         secondary_data.mpu_rgn_szr = mpu_rgn_info.rgns[MPU_RAM_REGION].drsr;
 108 #endif
 109
 110 #ifdef CONFIG_MMU
 111         secondary_data.pgdir = get_arch_pgd(idmap_pgd);
 112         secondary_data.swapper_pg_dir = get_arch_pgd(swapper_pg_dir);
 113 #endif
 114         sync_cache_w(&secondary_data);
 115
 116         /*
 117          * Now bring the CPU into our world.
 118          */
 119         ret = smp_ops.smp_boot_secondary(cpu, idle);
 120         if (ret == 0) {
 121                 /*
 122                  * CPU was successfully started, wait for it
 123                  * to come online or time out.
 124                  */
 125                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 126                                                  msecs_to_jiffies(1000));
 127
 128                 if (!cpu_online(cpu)) {
 129                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 130                         ret = -EIO;
 131                 }
 132         } else {
 133                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 134         }
 135
 136
 137         memset(&secondary_data, 0, sizeof(secondary_data));
 138         return ret;
 139 }
 140
 141 /* platform specific SMP operations */
 142 void __init smp_init_cpus(void)
 143 {
 144         if (smp_ops.smp_init_cpus)
 145                 smp_ops.smp_init_cpus();
 146 }
 147
 148 int platform_can_cpu_hotplug(void)
 149 {
 150 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 151         if (smp_ops.cpu_kill)
 152                 return 1;
 153 #endif
 154
 155         return 0;
 156 }
 157
 158 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 159 static int platform_cpu_kill(unsigned int cpu)
 160 {
 161         if (smp_ops.cpu_kill)
 162                 return smp_ops.cpu_kill(cpu);
 163         return 1;
 164 }
 165
 166 static int platform_cpu_disable(unsigned int cpu)
 167 {
 168         if (smp_ops.cpu_disable)
 169                 return smp_ops.cpu_disable(cpu);
 170
 171         /*
 172          * By default, allow disabling all CPUs except the first one,
 173          * since this is special on a lot of platforms, e.g. because
 174          * of clock tick interrupts.
 175          */
 176         return cpu == 0 ? -EPERM : 0;
 177 }
 178 /*
 179  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 180  */
 181 int __cpu_disable(void)
 182 {
 183         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 184         int ret;
 185
 186         ret = platform_cpu_disable(cpu);
 187         if (ret)
 188                 return ret;
 189
 190         /*
 191          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 192          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 193          */
 194         set_cpu_online(cpu, false);
 195
 196         /*
 197          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 198          */
 199         migrate_irqs();
 200
 201         /*
 202          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 203          * from the vm mask set of all processes.
 204          *
 205          * Caches are flushed to the Level of Unification Inner Shareable
 206          * to write-back dirty lines to unified caches shared by all CPUs.
 207          */
 208         flush_cache_louis();
 209         local_flush_tlb_all();
 210
 211         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 212
 213         return 0;
 214 }
 215
 216 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 217
 218 /*
 219  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 220  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 221  */
 222 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 223 {
 224         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 225                 pr_err("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 226                 return;
 227         }
 228         pr_notice("CPU%u: shutdown\n", cpu);
 229
 230         /*
 231          * platform_cpu_kill() is generally expected to do the powering off
 232          * and/or cutting of clocks to the dying CPU.  Optionally, this may
 233          * be done by the CPU which is dying in preference to supporting
 234          * this call, but that means there is _no_ synchronisation between
 235          * the requesting CPU and the dying CPU actually losing power.
 236          */
 237         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 238                 pr_err("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 239 }
 240
 241 /*
 242  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 243  *
 244  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 245  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 246  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 247  * out of idle fixes this.
 248  */
 249 void __ref cpu_die(void)
 250 {
 251         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 252
 253         idle_task_exit();
 254
 255         local_irq_disable();
 256
 257         /*
 258          * Flush the data out of the L1 cache for this CPU.  This must be
 259          * before the completion to ensure that data is safely written out
 260          * before platform_cpu_kill() gets called - which may disable
 261          * *this* CPU and power down its cache.
 262          */
 263         flush_cache_louis();
 264
 265         /*
 266          * Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of.  Once
 267          * this returns, power and/or clocks can be removed at any point
 268          * from this CPU and its cache by platform_cpu_kill().
 269          */
 270         complete(&cpu_died);
 271
 272         /*
 273          * Ensure that the cache lines associated with that completion are
 274          * written out.  This covers the case where _this_ CPU is doing the
 275          * powering down, to ensure that the completion is visible to the
 276          * CPU waiting for this one.
 277          */
 278         flush_cache_louis();
 279
 280         /*
 281          * The actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 282          * CPU) specific.  This may remove power, or it may simply spin.
 283          *
 284          * Platforms are generally expected *NOT* to return from this call,
 285          * although there are some which do because they have no way to
 286          * power down the CPU.  These platforms are the _only_ reason we
 287          * have a return path which uses the fragment of assembly below.
 288          *
 289          * The return path should not be used for platforms which can
 290          * power off the CPU.
 291          */
 292         if (smp_ops.cpu_die)
 293                 smp_ops.cpu_die(cpu);
 294
 295         pr_warn("CPU%u: smp_ops.cpu_die() returned, trying to resuscitate\n",
 296                 cpu);
 297
 298         /*
 299          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 300          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 301          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 302          */
 303         __asm__("mov    sp, %0\n"
 304         "       mov     fp, #0\n"
 305         "       b       secondary_start_kernel"
 306                 :
 307                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 308 }
 309 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 310
 311 /*
 312  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 313  * per-processor storage.
 314  */
 315 static void smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 316 {
 317         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 318
 319         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 320         cpu_info->cpuid = read_cpuid_id();
 321
 322         store_cpu_topology(cpuid);
 323 }
 324
 325 /*
 326  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 327  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 328  */
 329 asmlinkage void secondary_start_kernel(void)
 330 {
 331         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 332         unsigned int cpu;
 333
 334         /*
 335          * The identity mapping is uncached (strongly ordered), so
 336          * switch away from it before attempting any exclusive accesses.
 337          */
 338         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 339         local_flush_bp_all();
 340         enter_lazy_tlb(mm, current);
 341         local_flush_tlb_all();
 342
 343         /*
 344          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 345          * reference and switch to it.
 346          */
 347         cpu = smp_processor_id();
 348         atomic_inc(&mm->mm_count);
 349         current->active_mm = mm;
 350         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 351
 352         cpu_init();
 353
 354         pr_debug("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 355
 356         preempt_disable();
 357         trace_hardirqs_off();
 358
 359         /*
 360          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 361          */
 362         if (smp_ops.smp_secondary_init)
 363                 smp_ops.smp_secondary_init(cpu);
 364
 365         notify_cpu_starting(cpu);
 366
 367         calibrate_delay();
 368
 369         smp_store_cpu_info(cpu);
 370
 371         /*
 372          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 373          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 374          * before we continue - which happens after __cpu_up returns.
 375          */
 376         set_cpu_online(cpu, true);
 377         complete(&cpu_running);
 378
 379         local_irq_enable();
 380         local_fiq_enable();
 381
 382         /*
 383          * OK, it's off to the idle thread for us
 384          */
 385         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 386 }
 387
 388 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 389 {
 390         hyp_mode_check();
 391 }
 392
 393 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 394 {
 395         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 396 }
 397
 398 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 399 {
 400         unsigned int ncores = num_possible_cpus();
 401
 402         init_cpu_topology();
 403
 404         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 405
 406         /*
 407          * are we trying to boot more cores than exist?
 408          */
 409         if (max_cpus > ncores)
 410                 max_cpus = ncores;
 411         if (ncores > 1 && max_cpus) {
 412                 /*
 413                  * Initialise the present map, which describes the set of CPUs
 414                  * actually populated at the present time. A platform should
 415                  * re-initialize the map in the platforms smp_prepare_cpus()
 416                  * if present != possible (e.g. physical hotplug).
 417                  */
 418                 init_cpu_present(cpu_possible_mask);
 419
 420                 /*
 421                  * Initialise the SCU if there are more than one CPU
 422                  * and let them know where to start.
 423                  */
 424                 if (smp_ops.smp_prepare_cpus)
 425                         smp_ops.smp_prepare_cpus(max_cpus);
 426         }
 427 }
 428
 429 static void (*__smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 430
 431 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 432 {
 433         if (!__smp_cross_call)
 434                 __smp_cross_call = fn;
 435 }
 436
 437 static const char *ipi_types[NR_IPI] __tracepoint_string = {
 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         S(IPI_IRQ_WORK, "IRQ work interrupts"),
 446         S(IPI_COMPLETION, "completion interrupts"),
 447 };
 448
 449 static void smp_cross_call(const struct cpumask *target, unsigned int ipinr)
 450 {
 451         trace_ipi_raise(target, ipi_types[ipinr]);
 452         __smp_cross_call(target, ipinr);
 453 }
 454
 455 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 456 {
 457         unsigned int cpu, i;
 458
 459         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 460                 seq_printf(p, "%*s%u: ", prec - 1, "IPI", i);
 461
 462                 for_each_online_cpu(cpu)
 463                         seq_printf(p, "%10u ",
 464                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 465
 466                 seq_printf(p, " %s\n", ipi_types[i]);
 467         }
 468 }
 469
 470 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 471 {
 472         u64 sum = 0;
 473         int i;
 474
 475         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 476                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 477
 478         return sum;
 479 }
 480
 481 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 482 {
 483         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 484 }
 485
 486 void arch_send_wakeup_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 487 {
 488         smp_cross_call(mask, IPI_WAKEUP);
 489 }
 490
 491 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 492 {
 493         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 494 }
 495
 496 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 497 void arch_irq_work_raise(void)
 498 {
 499         if (arch_irq_work_has_interrupt())
 500                 smp_cross_call(cpumask_of(smp_processor_id()), IPI_IRQ_WORK);
 501 }
 502 #endif
 503
 504 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 505 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 506 {
 507         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 508 }
 509 #endif
 510
 511 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 512
 513 /*
 514  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 515  */
 516 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 517 {
 518         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 519             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 520                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 521                 pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
 522                 dump_stack();
 523                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 524         }
 525
 526         set_cpu_online(cpu, false);
 527
 528         local_fiq_disable();
 529         local_irq_disable();
 530
 531         while (1)
 532                 cpu_relax();
 533 }
 534
 535 static DEFINE_PER_CPU(struct completion *, cpu_completion);
 536
 537 int register_ipi_completion(struct completion *completion, int cpu)
 538 {
 539         per_cpu(cpu_completion, cpu) = completion;
 540         return IPI_COMPLETION;
 541 }
 542
 543 static void ipi_complete(unsigned int cpu)
 544 {
 545         complete(per_cpu(cpu_completion, cpu));
 546 }
 547
 548 /*
 549  * Main handler for inter-processor interrupts
 550  */
 551 asmlinkage void __exception_irq_entry do_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 552 {
 553         handle_IPI(ipinr, regs);
 554 }
 555
 556 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 557 {
 558         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 559         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 560
 561         if ((unsigned)ipinr < NR_IPI) {
 562                 trace_ipi_entry(ipi_types[ipinr]);
 563                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr]);
 564         }
 565
 566         switch (ipinr) {
 567         case IPI_WAKEUP:
 568                 break;
 569
 570 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 571         case IPI_TIMER:
 572                 irq_enter();
 573                 tick_receive_broadcast();
 574                 irq_exit();
 575                 break;
 576 #endif
 577
 578         case IPI_RESCHEDULE:
 579                 scheduler_ipi();
 580                 break;
 581
 582         case IPI_CALL_FUNC:
 583                 irq_enter();
 584                 generic_smp_call_function_interrupt();
 585                 irq_exit();
 586                 break;
 587
 588         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 589                 irq_enter();
 590                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 591                 irq_exit();
 592                 break;
 593
 594         case IPI_CPU_STOP:
 595                 irq_enter();
 596                 ipi_cpu_stop(cpu);
 597                 irq_exit();
 598                 break;
 599
 600 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 601         case IPI_IRQ_WORK:
 602                 irq_enter();
 603                 irq_work_run();
 604                 irq_exit();
 605                 break;
 606 #endif
 607
 608         case IPI_COMPLETION:
 609                 irq_enter();
 610                 ipi_complete(cpu);
 611                 irq_exit();
 612                 break;
 613
 614         default:
 615                 pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 616                         cpu, ipinr);
 617                 break;
 618         }
 619
 620         if ((unsigned)ipinr < NR_IPI)
 621                 trace_ipi_exit(ipi_types[ipinr]);
 622         set_irq_regs(old_regs);
 623 }
 624
 625 void smp_send_reschedule(int cpu)
 626 {
 627         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 628 }
 629
 630 void smp_send_stop(void)
 631 {
 632         unsigned long timeout;
 633         struct cpumask mask;
 634
 635         cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 636         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), &mask);
 637         if (!cpumask_empty(&mask))
 638                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 639
 640         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 641         timeout = USEC_PER_SEC;
 642         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 643                 udelay(1);
 644
 645         if (num_online_cpus() > 1)
 646                 pr_warn("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 647 }
 648
 649 /*
 650  * not supported here
 651  */
 652 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 653 {
 654         return -EINVAL;
 655 }
 656
 657 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
 658
 659 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref);
 660 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref_freq);
 661 static unsigned long global_l_p_j_ref;
 662 static unsigned long global_l_p_j_ref_freq;
 663
 664 static int cpufreq_callback(struct notifier_block *nb,
 665                                         unsigned long val, void *data)
 666 {
 667         struct cpufreq_freqs *freq = data;
 668         int cpu = freq->cpu;
 669
 670         if (freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS)
 671                 return NOTIFY_OK;
 672
 673         if (!per_cpu(l_p_j_ref, cpu)) {
 674                 per_cpu(l_p_j_ref, cpu) =
 675                         per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 676                 per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu) = freq->old;
 677                 if (!global_l_p_j_ref) {
 678                         global_l_p_j_ref = loops_per_jiffy;
 679                         global_l_p_j_ref_freq = freq->old;
 680                 }
 681         }
 682
 683         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
 684             (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new)) {
 685                 loops_per_jiffy = cpufreq_scale(global_l_p_j_ref,
 686                                                 global_l_p_j_ref_freq,
 687                                                 freq->new);
 688                 per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy =
 689                         cpufreq_scale(per_cpu(l_p_j_ref, cpu),
 690                                         per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu),
 691                                         freq->new);
 692         }
 693         return NOTIFY_OK;
 694 }
 695
 696 static struct notifier_block cpufreq_notifier = {
 697         .notifier_call  = cpufreq_callback,
 698 };
 699
 700 static int __init register_cpufreq_notifier(void)
 701 {
 702         return cpufreq_register_notifier(&cpufreq_notifier,
 703                                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
 704 }
 705 core_initcall(register_cpufreq_notifier);
 706
 707 #endif