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