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