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/smp.h>
  23 #include <linux/seq_file.h>
  24 #include <linux/irq.h>
  25 #include <linux/percpu.h>
  26 #include <linux/clockchips.h>
  27 #include <linux/completion.h>
  28
  29 #include <linux/atomic.h>
  30 #include <asm/cacheflush.h>
  31 #include <asm/cpu.h>
  32 #include <asm/cputype.h>
  33 #include <asm/exception.h>
  34 #include <asm/topology.h>
  35 #include <asm/mmu_context.h>
  36 #include <asm/pgtable.h>
  37 #include <asm/pgalloc.h>
  38 #include <asm/processor.h>
  39 #include <asm/sections.h>
  40 #include <asm/tlbflush.h>
  41 #include <asm/ptrace.h>
  42 #include <asm/localtimer.h>
  43 #include <asm/smp_plat.h>
  44
  45 /*
  46  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  47  * so we need some other way of telling a new secondary core
  48  * where to place its SVC stack
  49  */
  50 struct secondary_data secondary_data;
  51
  52 enum ipi_msg_type {
  53         IPI_TIMER = 2,
  54         IPI_RESCHEDULE,
  55         IPI_CALL_FUNC,
  56         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  57         IPI_CPU_STOP,
  58 };
  59
  60 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu)
  61 {
  62         struct cpuinfo_arm *ci = &per_cpu(cpu_data, cpu);
  63         struct task_struct *idle = ci->idle;
  64         pgd_t *pgd;
  65         int ret;
  66
  67         /*
  68          * Spawn a new process manually, if not already done.
  69          * Grab a pointer to its task struct so we can mess with it
  70          */
  71         if (!idle) {
  72                 idle = fork_idle(cpu);
  73                 if (IS_ERR(idle)) {
  74                         printk(KERN_ERR "CPU%u: fork() failed\n", cpu);
  75                         return PTR_ERR(idle);
  76                 }
  77                 ci->idle = idle;
  78         } else {
  79                 /*
  80                  * Since this idle thread is being re-used, call
  81                  * init_idle() to reinitialize the thread structure.
  82                  */
  83                 init_idle(idle, cpu);
  84         }
  85
  86         /*
  87          * Allocate initial page tables to allow the new CPU to
  88          * enable the MMU safely.  This essentially means a set
  89          * of our "standard" page tables, with the addition of
  90          * a 1:1 mapping for the physical address of the kernel.
  91          */
  92         pgd = pgd_alloc(&init_mm);
  93         if (!pgd)
  94                 return -ENOMEM;
  95
  96         if (PHYS_OFFSET != PAGE_OFFSET) {
  97 #ifndef CONFIG_HOTPLUG_CPU
  98                 identity_mapping_add(pgd, __pa(__init_begin), __pa(__init_end));
  99 #endif
 100                 identity_mapping_add(pgd, __pa(_stext), __pa(_etext));
 101                 identity_mapping_add(pgd, __pa(_sdata), __pa(_edata));
 102         }
 103
 104         /*
 105          * We need to tell the secondary core where to find
 106          * its stack and the page tables.
 107          */
 108         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 109         secondary_data.pgdir = virt_to_phys(pgd);
 110         secondary_data.swapper_pg_dir = virt_to_phys(swapper_pg_dir);
 111         __cpuc_flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
 112         outer_clean_range(__pa(&secondary_data), __pa(&secondary_data + 1));
 113
 114         /*
 115          * Now bring the CPU into our world.
 116          */
 117         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 118         if (ret == 0) {
 119                 unsigned long timeout;
 120
 121                 /*
 122                  * CPU was successfully started, wait for it
 123                  * to come online or time out.
 124                  */
 125                 timeout = jiffies + HZ;
 126                 while (time_before(jiffies, timeout)) {
 127                         if (cpu_online(cpu))
 128                                 break;
 129
 130                         udelay(10);
 131                         barrier();
 132                 }
 133
 134                 if (!cpu_online(cpu)) {
 135                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 136                         ret = -EIO;
 137                 }
 138         } else {
 139                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 140         }
 141
 142         secondary_data.stack = NULL;
 143         secondary_data.pgdir = 0;
 144
 145         if (PHYS_OFFSET != PAGE_OFFSET) {
 146 #ifndef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 147                 identity_mapping_del(pgd, __pa(__init_begin), __pa(__init_end));
 148 #endif
 149                 identity_mapping_del(pgd, __pa(_stext), __pa(_etext));
 150                 identity_mapping_del(pgd, __pa(_sdata), __pa(_edata));
 151         }
 152
 153         pgd_free(&init_mm, pgd);
 154
 155         return ret;
 156 }
 157
 158 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 159 static void percpu_timer_stop(void);
 160
 161 /*
 162  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 163  */
 164 int __cpu_disable(void)
 165 {
 166         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 167         struct task_struct *p;
 168         int ret;
 169
 170         ret = platform_cpu_disable(cpu);
 171         if (ret)
 172                 return ret;
 173
 174         /*
 175          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 176          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 177          */
 178         set_cpu_online(cpu, false);
 179
 180         /*
 181          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 182          */
 183         migrate_irqs();
 184
 185         /*
 186          * Stop the local timer for this CPU.
 187          */
 188         percpu_timer_stop();
 189
 190         /*
 191          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 192          * from the vm mask set of all processes.
 193          */
 194         flush_cache_all();
 195         local_flush_tlb_all();
 196
 197         read_lock(&tasklist_lock);
 198         for_each_process(p) {
 199                 if (p->mm)
 200                         cpumask_clear_cpu(cpu, mm_cpumask(p->mm));
 201         }
 202         read_unlock(&tasklist_lock);
 203
 204         return 0;
 205 }
 206
 207 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 208
 209 /*
 210  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 211  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 212  */
 213 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 214 {
 215         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 216                 pr_err("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 217                 return;
 218         }
 219         printk(KERN_NOTICE "CPU%u: shutdown\n", cpu);
 220
 221         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 222                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 223 }
 224
 225 /*
 226  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 227  *
 228  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 229  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 230  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 231  * out of idle fixes this.
 232  */
 233 void __ref cpu_die(void)
 234 {
 235         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 236
 237         idle_task_exit();
 238
 239         local_irq_disable();
 240         mb();
 241
 242         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 243         complete(&cpu_died);
 244
 245         /*
 246          * actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 247          * CPU) specific.
 248          */
 249         platform_cpu_die(cpu);
 250
 251         /*
 252          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 253          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 254          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 255          */
 256         __asm__("mov    sp, %0\n"
 257         "       mov     fp, #0\n"
 258         "       b       secondary_start_kernel"
 259                 :
 260                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 261 }
 262 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 263
 264 int __cpu_logical_map[NR_CPUS];
 265
 266 void __init smp_setup_processor_id(void)
 267 {
 268         int i;
 269         u32 cpu = is_smp() ? read_cpuid_mpidr() & 0xff : 0;
 270
 271         cpu_logical_map(0) = cpu;
 272         for (i = 1; i < NR_CPUS; ++i)
 273                 cpu_logical_map(i) = i == cpu ? 0 : i;
 274
 275         printk(KERN_INFO "Booting Linux on physical CPU %d\n", cpu);
 276 }
 277
 278 /*
 279  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 280  * per-processor storage.
 281  */
 282 static void __cpuinit smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 283 {
 284         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 285
 286         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 287
 288         store_cpu_topology(cpuid);
 289 }
 290
 291 /*
 292  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 293  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 294  */
 295 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 296 {
 297         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 298         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 299
 300         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 301
 302         /*
 303          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 304          * reference and switch to it.
 305          */
 306         atomic_inc(&mm->mm_count);
 307         current->active_mm = mm;
 308         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 309         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 310         enter_lazy_tlb(mm, current);
 311         local_flush_tlb_all();
 312
 313         cpu_init();
 314         preempt_disable();
 315         trace_hardirqs_off();
 316
 317         /*
 318          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 319          */
 320         platform_secondary_init(cpu);
 321
 322         notify_cpu_starting(cpu);
 323
 324         calibrate_delay();
 325
 326         smp_store_cpu_info(cpu);
 327
 328         /*
 329          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 330          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 331          * before we continue.
 332          */
 333         set_cpu_online(cpu, true);
 334
 335         /*
 336          * Setup the percpu timer for this CPU.
 337          */
 338         percpu_timer_setup();
 339
 340         while (!cpu_active(cpu))
 341                 cpu_relax();
 342
 343         /*
 344          * cpu_active bit is set, so it's safe to enalbe interrupts
 345          * now.
 346          */
 347         local_irq_enable();
 348         local_fiq_enable();
 349
 350         /*
 351          * OK, it's off to the idle thread for us
 352          */
 353         cpu_idle();
 354 }
 355
 356 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 357 {
 358         int cpu;
 359         unsigned long bogosum = 0;
 360
 361         for_each_online_cpu(cpu)
 362                 bogosum += per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 363
 364         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated "
 365                "(%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 366                num_online_cpus(),
 367                bogosum / (500000/HZ),
 368                (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 369 }
 370
 371 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 372 {
 373         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 374
 375         per_cpu(cpu_data, cpu).idle = current;
 376 }
 377
 378 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 379 {
 380         unsigned int ncores = num_possible_cpus();
 381
 382         init_cpu_topology();
 383
 384         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 385
 386         /*
 387          * are we trying to boot more cores than exist?
 388          */
 389         if (max_cpus > ncores)
 390                 max_cpus = ncores;
 391         if (ncores > 1 && max_cpus) {
 392                 /*
 393                  * Enable the local timer or broadcast device for the
 394                  * boot CPU, but only if we have more than one CPU.
 395                  */
 396                 percpu_timer_setup();
 397
 398                 /*
 399                  * Initialise the present map, which describes the set of CPUs
 400                  * actually populated at the present time. A platform should
 401                  * re-initialize the map in platform_smp_prepare_cpus() if
 402                  * present != possible (e.g. physical hotplug).
 403                  */
 404                 init_cpu_present(&cpu_possible_map);
 405
 406                 /*
 407                  * Initialise the SCU if there are more than one CPU
 408                  * and let them know where to start.
 409                  */
 410                 platform_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         smp_cross_call = fn;
 419 }
 420
 421 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 422 {
 423         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 424 }
 425
 426 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 427 {
 428         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 429 }
 430
 431 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 432 #define S(x,s)  [x - IPI_TIMER] = s
 433         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 434         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 435         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 436         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 437         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 438 };
 439
 440 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 441 {
 442         unsigned int cpu, i;
 443
 444         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 445                 seq_printf(p, "%*s%u: ", prec - 1, "IPI", i);
 446
 447                 for_each_present_cpu(cpu)
 448                         seq_printf(p, "%10u ",
 449                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 450
 451                 seq_printf(p, " %s\n", ipi_types[i]);
 452         }
 453 }
 454
 455 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 456 {
 457         u64 sum = 0;
 458         int i;
 459
 460         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 461                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 462
 463         return sum;
 464 }
 465
 466 /*
 467  * Timer (local or broadcast) support
 468  */
 469 static DEFINE_PER_CPU(struct clock_event_device, percpu_clockevent);
 470
 471 static void ipi_timer(void)
 472 {
 473         struct clock_event_device *evt = &__get_cpu_var(percpu_clockevent);
 474         irq_enter();
 475         evt->event_handler(evt);
 476         irq_exit();
 477 }
 478
 479 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 480 static void smp_timer_broadcast(const struct cpumask *mask)
 481 {
 482         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 483 }
 484 #else
 485 #define smp_timer_broadcast     NULL
 486 #endif
 487
 488 static void broadcast_timer_set_mode(enum clock_event_mode mode,
 489         struct clock_event_device *evt)
 490 {
 491 }
 492
 493 static void __cpuinit broadcast_timer_setup(struct clock_event_device *evt)
 494 {
 495         evt->name       = "dummy_timer";
 496         evt->features   = CLOCK_EVT_FEAT_ONESHOT |
 497                           CLOCK_EVT_FEAT_PERIODIC |
 498                           CLOCK_EVT_FEAT_DUMMY;
 499         evt->rating     = 400;
 500         evt->mult       = 1;
 501         evt->set_mode   = broadcast_timer_set_mode;
 502
 503         clockevents_register_device(evt);
 504 }
 505
 506 void __cpuinit percpu_timer_setup(void)
 507 {
 508         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 509         struct clock_event_device *evt = &per_cpu(percpu_clockevent, cpu);
 510
 511         evt->cpumask = cpumask_of(cpu);
 512         evt->broadcast = smp_timer_broadcast;
 513
 514         if (local_timer_setup(evt))
 515                 broadcast_timer_setup(evt);
 516 }
 517
 518 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 519 /*
 520  * The generic clock events code purposely does not stop the local timer
 521  * on CPU_DEAD/CPU_DEAD_FROZEN hotplug events, so we have to do it
 522  * manually here.
 523  */
 524 static void percpu_timer_stop(void)
 525 {
 526         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 527         struct clock_event_device *evt = &per_cpu(percpu_clockevent, cpu);
 528
 529         local_timer_stop(evt);
 530 }
 531 #endif
 532
 533 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 534
 535 /*
 536  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 537  */
 538 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 539 {
 540         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 541             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 542                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 543                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 544                 dump_stack();
 545                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 546         }
 547
 548         set_cpu_online(cpu, false);
 549
 550         local_fiq_disable();
 551         local_irq_disable();
 552
 553         while (1)
 554                 cpu_relax();
 555 }
 556
 557 /*
 558  * Main handler for inter-processor interrupts
 559  */
 560 asmlinkage void __exception_irq_entry do_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 561 {
 562         handle_IPI(ipinr, regs);
 563 }
 564
 565 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 566 {
 567         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 568         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 569
 570         if (ipinr >= IPI_TIMER && ipinr < IPI_TIMER + NR_IPI)
 571                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr - IPI_TIMER]);
 572
 573         switch (ipinr) {
 574         case IPI_TIMER:
 575                 ipi_timer();
 576                 break;
 577
 578         case IPI_RESCHEDULE:
 579                 scheduler_ipi();
 580                 break;
 581
 582         case IPI_CALL_FUNC:
 583                 generic_smp_call_function_interrupt();
 584                 break;
 585
 586         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 587                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 588                 break;
 589
 590         case IPI_CPU_STOP:
 591                 ipi_cpu_stop(cpu);
 592                 break;
 593
 594         default:
 595                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 596                        cpu, ipinr);
 597                 break;
 598         }
 599         set_irq_regs(old_regs);
 600 }
 601
 602 void smp_send_reschedule(int cpu)
 603 {
 604         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 605 }
 606
 607 void smp_send_stop(void)
 608 {
 609         unsigned long timeout;
 610
 611         if (num_online_cpus() > 1) {
 612                 cpumask_t mask = cpu_online_map;
 613                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 614
 615                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 616         }
 617
 618         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 619         timeout = USEC_PER_SEC;
 620         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 621                 udelay(1);
 622
 623         if (num_online_cpus() > 1)
 624                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 625 }
 626
 627 /*
 628  * not supported here
 629  */
 630 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 631 {
 632         return -EINVAL;
 633 }