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/alternative.h>
  41 #include <asm/atomic.h>
  42 #include <asm/cacheflush.h>
  43 #include <asm/cpu.h>
  44 #include <asm/cputype.h>
  45 #include <asm/cpu_ops.h>
  46 #include <asm/mmu_context.h>
  47 #include <asm/pgtable.h>
  48 #include <asm/pgalloc.h>
  49 #include <asm/processor.h>
  50 #include <asm/smp_plat.h>
  51 #include <asm/sections.h>
  52 #include <asm/tlbflush.h>
  53 #include <asm/ptrace.h>
  54
  55 #define CREATE_TRACE_POINTS
  56 #include <trace/events/ipi.h>
  57
  58 /*
  59  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  60  * so we need some other way of telling a new secondary core
  61  * where to place its SVC stack
  62  */
  63 struct secondary_data secondary_data;
  64
  65 enum ipi_msg_type {
  66         IPI_RESCHEDULE,
  67         IPI_CALL_FUNC,
  68         IPI_CPU_STOP,
  69         IPI_TIMER,
  70         IPI_IRQ_WORK,
  71 };
  72
  73 /*
  74  * Boot a secondary CPU, and assign it the specified idle task.
  75  * This also gives us the initial stack to use for this CPU.
  76  */
  77 static int boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  78 {
  79         if (cpu_ops[cpu]->cpu_boot)
  80                 return cpu_ops[cpu]->cpu_boot(cpu);
  81
  82         return -EOPNOTSUPP;
  83 }
  84
  85 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  86
  87 int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  88 {
  89         int ret;
  90
  91         /*
  92          * We need to tell the secondary core where to find its stack and the
  93          * page tables.
  94          */
  95         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
  96         __flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
  97
  98         /*
  99          * Now bring the CPU into our world.
 100          */
 101         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 102         if (ret == 0) {
 103                 /*
 104                  * CPU was successfully started, wait for it to come online or
 105                  * time out.
 106                  */
 107                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 108                                             msecs_to_jiffies(1000));
 109
 110                 if (!cpu_online(cpu)) {
 111                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 112                         ret = -EIO;
 113                 }
 114         } else {
 115                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 116         }
 117
 118         secondary_data.stack = NULL;
 119
 120         return ret;
 121 }
 122
 123 static void smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 124 {
 125         store_cpu_topology(cpuid);
 126 }
 127
 128 /*
 129  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 130  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 131  */
 132 asmlinkage void secondary_start_kernel(void)
 133 {
 134         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 135         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 136
 137         /*
 138          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 139          * reference and switch to it.
 140          */
 141         atomic_inc(&mm->mm_count);
 142         current->active_mm = mm;
 143         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 144
 145         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 146         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 147
 148         /*
 149          * TTBR0 is only used for the identity mapping at this stage. Make it
 150          * point to zero page to avoid speculatively fetching new entries.
 151          */
 152         cpu_set_reserved_ttbr0();
 153         flush_tlb_all();
 154         cpu_set_default_tcr_t0sz();
 155
 156         preempt_disable();
 157         trace_hardirqs_off();
 158
 159         if (cpu_ops[cpu]->cpu_postboot)
 160                 cpu_ops[cpu]->cpu_postboot();
 161
 162         /*
 163          * Log the CPU info before it is marked online and might get read.
 164          */
 165         cpuinfo_store_cpu();
 166
 167         /*
 168          * Enable GIC and timers.
 169          */
 170         notify_cpu_starting(cpu);
 171
 172         smp_store_cpu_info(cpu);
 173
 174         /*
 175          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 176          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 177          * before we continue.
 178          */
 179         set_cpu_online(cpu, true);
 180         complete(&cpu_running);
 181
 182         local_dbg_enable();
 183         local_irq_enable();
 184         local_async_enable();
 185
 186         /*
 187          * OK, it's off to the idle thread for us
 188          */
 189         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 190 }
 191
 192 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 193 static int op_cpu_disable(unsigned int cpu)
 194 {
 195         /*
 196          * If we don't have a cpu_die method, abort before we reach the point
 197          * of no return. CPU0 may not have an cpu_ops, so test for it.
 198          */
 199         if (!cpu_ops[cpu] || !cpu_ops[cpu]->cpu_die)
 200                 return -EOPNOTSUPP;
 201
 202         /*
 203          * We may need to abort a hot unplug for some other mechanism-specific
 204          * reason.
 205          */
 206         if (cpu_ops[cpu]->cpu_disable)
 207                 return cpu_ops[cpu]->cpu_disable(cpu);
 208
 209         return 0;
 210 }
 211
 212 /*
 213  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 214  */
 215 int __cpu_disable(void)
 216 {
 217         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 218         int ret;
 219
 220         ret = op_cpu_disable(cpu);
 221         if (ret)
 222                 return ret;
 223
 224         /*
 225          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 226          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 227          */
 228         set_cpu_online(cpu, false);
 229
 230         /*
 231          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 232          */
 233         migrate_irqs();
 234
 235         /*
 236          * Remove this CPU from the vm mask set of all processes.
 237          */
 238         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 239
 240         return 0;
 241 }
 242
 243 static int op_cpu_kill(unsigned int cpu)
 244 {
 245         /*
 246          * If we have no means of synchronising with the dying CPU, then assume
 247          * that it is really dead. We can only wait for an arbitrary length of
 248          * time and hope that it's dead, so let's skip the wait and just hope.
 249          */
 250         if (!cpu_ops[cpu]->cpu_kill)
 251                 return 1;
 252
 253         return cpu_ops[cpu]->cpu_kill(cpu);
 254 }
 255
 256 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 257
 258 /*
 259  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 260  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 261  */
 262 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 263 {
 264         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 265                 pr_crit("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 266                 return;
 267         }
 268         pr_notice("CPU%u: shutdown\n", cpu);
 269
 270         /*
 271          * Now that the dying CPU is beyond the point of no return w.r.t.
 272          * in-kernel synchronisation, try to get the firwmare to help us to
 273          * verify that it has really left the kernel before we consider
 274          * clobbering anything it might still be using.
 275          */
 276         if (!op_cpu_kill(cpu))
 277                 pr_warn("CPU%d may not have shut down cleanly\n", cpu);
 278 }
 279
 280 /*
 281  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 282  *
 283  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 284  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 285  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 286  * out of idle fixes this.
 287  */
 288 void cpu_die(void)
 289 {
 290         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 291
 292         idle_task_exit();
 293
 294         local_irq_disable();
 295
 296         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 297         complete(&cpu_died);
 298
 299         /*
 300          * Actually shutdown the CPU. This must never fail. The specific hotplug
 301          * mechanism must perform all required cache maintenance to ensure that
 302          * no dirty lines are lost in the process of shutting down the CPU.
 303          */
 304         cpu_ops[cpu]->cpu_die(cpu);
 305
 306         BUG();
 307 }
 308 #endif
 309
 310 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 311 {
 312         pr_info("SMP: Total of %d processors activated.\n", num_online_cpus());
 313         do_post_cpus_up_work();
 314 }
 315
 316 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 317 {
 318         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 319 }
 320
 321 /*
 322  * Initialize cpu operations for a logical cpu and
 323  * set it in the possible mask on success
 324  */
 325 static int __init smp_cpu_setup(int cpu)
 326 {
 327         if (cpu_read_ops(cpu))
 328                 return -ENODEV;
 329
 330         if (cpu_ops[cpu]->cpu_init(cpu))
 331                 return -ENODEV;
 332
 333         set_cpu_possible(cpu, true);
 334
 335         return 0;
 336 }
 337
 338 /*
 339  * Enumerate the possible CPU set from the device tree and build the
 340  * cpu logical map array containing MPIDR values related to logical
 341  * cpus. Assumes that cpu_logical_map(0) has already been initialized.
 342  */
 343 void __init of_smp_init_cpus(void)
 344 {
 345         struct device_node *dn = NULL;
 346         unsigned int i, cpu = 1;
 347         bool bootcpu_valid = false;
 348
 349         while ((dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu"))) {
 350                 const u32 *cell;
 351                 u64 hwid;
 352
 353                 /*
 354                  * A cpu node with missing "reg" property is
 355                  * considered invalid to build a cpu_logical_map
 356                  * entry.
 357                  */
 358                 cell = of_get_property(dn, "reg", NULL);
 359                 if (!cell) {
 360                         pr_err("%s: missing reg property\n", dn->full_name);
 361                         goto next;
 362                 }
 363                 hwid = of_read_number(cell, of_n_addr_cells(dn));
 364
 365                 /*
 366                  * Non affinity bits must be set to 0 in the DT
 367                  */
 368                 if (hwid & ~MPIDR_HWID_BITMASK) {
 369                         pr_err("%s: invalid reg property\n", dn->full_name);
 370                         goto next;
 371                 }
 372
 373                 /*
 374                  * Duplicate MPIDRs are a recipe for disaster. Scan
 375                  * all initialized entries and check for
 376                  * duplicates. If any is found just ignore the cpu.
 377                  * cpu_logical_map was initialized to INVALID_HWID to
 378                  * avoid matching valid MPIDR values.
 379                  */
 380                 for (i = 1; (i < cpu) && (i < NR_CPUS); i++) {
 381                         if (cpu_logical_map(i) == hwid) {
 382                                 pr_err("%s: duplicate cpu reg properties in the DT\n",
 383                                         dn->full_name);
 384                                 goto next;
 385                         }
 386                 }
 387
 388                 /*
 389                  * The numbering scheme requires that the boot CPU
 390                  * must be assigned logical id 0. Record it so that
 391                  * the logical map built from DT is validated and can
 392                  * be used.
 393                  */
 394                 if (hwid == cpu_logical_map(0)) {
 395                         if (bootcpu_valid) {
 396                                 pr_err("%s: duplicate boot cpu reg property in DT\n",
 397                                         dn->full_name);
 398                                 goto next;
 399                         }
 400
 401                         bootcpu_valid = true;
 402
 403                         /*
 404                          * cpu_logical_map has already been
 405                          * initialized and the boot cpu doesn't need
 406                          * the enable-method so continue without
 407                          * incrementing cpu.
 408                          */
 409                         continue;
 410                 }
 411
 412                 if (cpu >= NR_CPUS)
 413                         goto next;
 414
 415                 pr_debug("cpu logical map 0x%llx\n", hwid);
 416                 cpu_logical_map(cpu) = hwid;
 417 next:
 418                 cpu++;
 419         }
 420
 421         /* sanity check */
 422         if (cpu > NR_CPUS)
 423                 pr_warning("no. of cores (%d) greater than configured maximum of %d - clipping\n",
 424                            cpu, NR_CPUS);
 425
 426         if (!bootcpu_valid) {
 427                 pr_err("DT missing boot CPU MPIDR, not enabling secondaries\n");
 428                 return;
 429         }
 430
 431         /*
 432          * We need to set the cpu_logical_map entries before enabling
 433          * the cpus so that cpu processor description entries (DT cpu nodes
 434          * and ACPI MADT entries) can be retrieved by matching the cpu hwid
 435          * with entries in cpu_logical_map while initializing the cpus.
 436          * If the cpu set-up fails, invalidate the cpu_logical_map entry.
 437          */
 438         for (i = 1; i < NR_CPUS; i++) {
 439                 if (cpu_logical_map(i) != INVALID_HWID) {
 440                         if (smp_cpu_setup(i))
 441                                 cpu_logical_map(i) = INVALID_HWID;
 442                 }
 443         }
 444 }
 445
 446 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 447 {
 448         int err;
 449         unsigned int cpu, ncores = num_possible_cpus();
 450
 451         init_cpu_topology();
 452
 453         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 454
 455         /*
 456          * are we trying to boot more cores than exist?
 457          */
 458         if (max_cpus > ncores)
 459                 max_cpus = ncores;
 460
 461         /* Don't bother if we're effectively UP */
 462         if (max_cpus <= 1)
 463                 return;
 464
 465         /*
 466          * Initialise the present map (which describes the set of CPUs
 467          * actually populated at the present time) and release the
 468          * secondaries from the bootloader.
 469          *
 470          * Make sure we online at most (max_cpus - 1) additional CPUs.
 471          */
 472         max_cpus--;
 473         for_each_possible_cpu(cpu) {
 474                 if (max_cpus == 0)
 475                         break;
 476
 477                 if (cpu == smp_processor_id())
 478                         continue;
 479
 480                 if (!cpu_ops[cpu])
 481                         continue;
 482
 483                 err = cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu);
 484                 if (err)
 485                         continue;
 486
 487                 set_cpu_present(cpu, true);
 488                 max_cpus--;
 489         }
 490 }
 491
 492 void (*__smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 493
 494 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 495 {
 496         __smp_cross_call = fn;
 497 }
 498
 499 static const char *ipi_types[NR_IPI] __tracepoint_string = {
 500 #define S(x,s)  [x] = s
 501         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 502         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 503         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 504         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 505         S(IPI_IRQ_WORK, "IRQ work interrupts"),
 506 };
 507
 508 static void smp_cross_call(const struct cpumask *target, unsigned int ipinr)
 509 {
 510         trace_ipi_raise(target, ipi_types[ipinr]);
 511         __smp_cross_call(target, ipinr);
 512 }
 513
 514 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 515 {
 516         unsigned int cpu, i;
 517
 518         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 519                 seq_printf(p, "%*s%u:%s", prec - 1, "IPI", i,
 520                            prec >= 4 ? " " : "");
 521                 for_each_online_cpu(cpu)
 522                         seq_printf(p, "%10u ",
 523                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 524                 seq_printf(p, "      %s\n", ipi_types[i]);
 525         }
 526 }
 527
 528 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 529 {
 530         u64 sum = 0;
 531         int i;
 532
 533         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 534                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 535
 536         return sum;
 537 }
 538
 539 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 540 {
 541         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 542 }
 543
 544 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 545 {
 546         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC);
 547 }
 548
 549 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 550 void arch_irq_work_raise(void)
 551 {
 552         if (__smp_cross_call)
 553                 smp_cross_call(cpumask_of(smp_processor_id()), IPI_IRQ_WORK);
 554 }
 555 #endif
 556
 557 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 558
 559 /*
 560  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 561  */
 562 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 563 {
 564         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 565             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 566                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 567                 pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
 568                 dump_stack();
 569                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 570         }
 571
 572         set_cpu_online(cpu, false);
 573
 574         local_irq_disable();
 575
 576         while (1)
 577                 cpu_relax();
 578 }
 579
 580 /*
 581  * Main handler for inter-processor interrupts
 582  */
 583 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 584 {
 585         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 586         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 587
 588         if ((unsigned)ipinr < NR_IPI) {
 589                 trace_ipi_entry(ipi_types[ipinr]);
 590                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr]);
 591         }
 592
 593         switch (ipinr) {
 594         case IPI_RESCHEDULE:
 595                 scheduler_ipi();
 596                 break;
 597
 598         case IPI_CALL_FUNC:
 599                 irq_enter();
 600                 generic_smp_call_function_interrupt();
 601                 irq_exit();
 602                 break;
 603
 604         case IPI_CPU_STOP:
 605                 irq_enter();
 606                 ipi_cpu_stop(cpu);
 607                 irq_exit();
 608                 break;
 609
 610 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 611         case IPI_TIMER:
 612                 irq_enter();
 613                 tick_receive_broadcast();
 614                 irq_exit();
 615                 break;
 616 #endif
 617
 618 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 619         case IPI_IRQ_WORK:
 620                 irq_enter();
 621                 irq_work_run();
 622                 irq_exit();
 623                 break;
 624 #endif
 625
 626         default:
 627                 pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n", cpu, ipinr);
 628                 break;
 629         }
 630
 631         if ((unsigned)ipinr < NR_IPI)
 632                 trace_ipi_exit(ipi_types[ipinr]);
 633         set_irq_regs(old_regs);
 634 }
 635
 636 void smp_send_reschedule(int cpu)
 637 {
 638         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 639 }
 640
 641 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 642 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 643 {
 644         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 645 }
 646 #endif
 647
 648 void smp_send_stop(void)
 649 {
 650         unsigned long timeout;
 651
 652         if (num_online_cpus() > 1) {
 653                 cpumask_t mask;
 654
 655                 cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 656                 cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), &mask);
 657
 658                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 659         }
 660
 661         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 662         timeout = USEC_PER_SEC;
 663         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 664                 udelay(1);
 665
 666         if (num_online_cpus() > 1)
 667                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 668 }
 669
 670 /*
 671  * not supported here
 672  */
 673 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 674 {
 675         return -EINVAL;
 676 }