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 /*
  51  * as from 2.5, kernels no longer have an init_tasks structure
  52  * so we need some other way of telling a new secondary core
  53  * where to place its SVC stack
  54  */
  55 struct secondary_data secondary_data;
  56
  57 /*
  58  * control for which core is the next to come out of the secondary
  59  * boot "holding pen"
  60  */
  61 volatile int pen_release = -1;
  62
  63 enum ipi_msg_type {
  64         IPI_WAKEUP,
  65         IPI_TIMER,
  66         IPI_RESCHEDULE,
  67         IPI_CALL_FUNC,
  68         IPI_CALL_FUNC_SINGLE,
  69         IPI_CPU_STOP,
  70         IPI_IRQ_WORK,
  71         IPI_COMPLETION,
  72 };
  73
  74 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  75
  76 static struct smp_operations smp_ops;
  77
  78 void __init smp_set_ops(struct smp_operations *ops)
  79 {
  80         if (ops)
  81                 smp_ops = *ops;
  82 };
  83
  84 static unsigned long get_arch_pgd(pgd_t *pgd)
  85 {
  86         phys_addr_t pgdir = virt_to_idmap(pgd);
  87         BUG_ON(pgdir & ARCH_PGD_MASK);
  88         return pgdir >> ARCH_PGD_SHIFT;
  89 }
  90
  91 int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  92 {
  93         int ret;
  94
  95         /*
  96          * We need to tell the secondary core where to find
  97          * its stack and the page tables.
  98          */
  99         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 100 #ifdef CONFIG_ARM_MPU
 101         secondary_data.mpu_rgn_szr = mpu_rgn_info.rgns[MPU_RAM_REGION].drsr;
 102 #endif
 103
 104 #ifdef CONFIG_MMU
 105         secondary_data.pgdir = get_arch_pgd(idmap_pgd);
 106         secondary_data.swapper_pg_dir = get_arch_pgd(swapper_pg_dir);
 107 #endif
 108         sync_cache_w(&secondary_data);
 109
 110         /*
 111          * Now bring the CPU into our world.
 112          */
 113         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 114         if (ret == 0) {
 115                 /*
 116                  * CPU was successfully started, wait for it
 117                  * to come online or time out.
 118                  */
 119                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 120                                                  msecs_to_jiffies(1000));
 121
 122                 if (!cpu_online(cpu)) {
 123                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 124                         ret = -EIO;
 125                 }
 126         } else {
 127                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 128         }
 129
 130
 131         memset(&secondary_data, 0, sizeof(secondary_data));
 132         return ret;
 133 }
 134
 135 /* platform specific SMP operations */
 136 void __init smp_init_cpus(void)
 137 {
 138         if (smp_ops.smp_init_cpus)
 139                 smp_ops.smp_init_cpus();
 140 }
 141
 142 int boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
 143 {
 144         if (smp_ops.smp_boot_secondary)
 145                 return smp_ops.smp_boot_secondary(cpu, idle);
 146         return -ENOSYS;
 147 }
 148
 149 int platform_can_cpu_hotplug(void)
 150 {
 151 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 152         if (smp_ops.cpu_kill)
 153                 return 1;
 154 #endif
 155
 156         return 0;
 157 }
 158
 159 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 160 static int platform_cpu_kill(unsigned int cpu)
 161 {
 162         if (smp_ops.cpu_kill)
 163                 return smp_ops.cpu_kill(cpu);
 164         return 1;
 165 }
 166
 167 static int platform_cpu_disable(unsigned int cpu)
 168 {
 169         if (smp_ops.cpu_disable)
 170                 return smp_ops.cpu_disable(cpu);
 171
 172         /*
 173          * By default, allow disabling all CPUs except the first one,
 174          * since this is special on a lot of platforms, e.g. because
 175          * of clock tick interrupts.
 176          */
 177         return cpu == 0 ? -EPERM : 0;
 178 }
 179 /*
 180  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 181  */
 182 int __cpu_disable(void)
 183 {
 184         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 185         int ret;
 186
 187         ret = platform_cpu_disable(cpu);
 188         if (ret)
 189                 return ret;
 190
 191         /*
 192          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 193          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 194          */
 195         set_cpu_online(cpu, false);
 196
 197         /*
 198          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 199          */
 200         migrate_irqs();
 201
 202         /*
 203          * Flush user cache and TLB mappings, and then remove this CPU
 204          * from the vm mask set of all processes.
 205          *
 206          * Caches are flushed to the Level of Unification Inner Shareable
 207          * to write-back dirty lines to unified caches shared by all CPUs.
 208          */
 209         flush_cache_louis();
 210         local_flush_tlb_all();
 211
 212         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 213
 214         return 0;
 215 }
 216
 217 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 218
 219 /*
 220  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 221  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 222  */
 223 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 224 {
 225         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 226                 pr_err("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 227                 return;
 228         }
 229         printk(KERN_NOTICE "CPU%u: shutdown\n", cpu);
 230
 231         /*
 232          * platform_cpu_kill() is generally expected to do the powering off
 233          * and/or cutting of clocks to the dying CPU.  Optionally, this may
 234          * be done by the CPU which is dying in preference to supporting
 235          * this call, but that means there is _no_ synchronisation between
 236          * the requesting CPU and the dying CPU actually losing power.
 237          */
 238         if (!platform_cpu_kill(cpu))
 239                 printk("CPU%u: unable to kill\n", cpu);
 240 }
 241
 242 /*
 243  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 244  *
 245  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 246  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 247  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 248  * out of idle fixes this.
 249  */
 250 void __ref cpu_die(void)
 251 {
 252         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 253
 254         idle_task_exit();
 255
 256         local_irq_disable();
 257
 258         /*
 259          * Flush the data out of the L1 cache for this CPU.  This must be
 260          * before the completion to ensure that data is safely written out
 261          * before platform_cpu_kill() gets called - which may disable
 262          * *this* CPU and power down its cache.
 263          */
 264         flush_cache_louis();
 265
 266         /*
 267          * Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of.  Once
 268          * this returns, power and/or clocks can be removed at any point
 269          * from this CPU and its cache by platform_cpu_kill().
 270          */
 271         complete(&cpu_died);
 272
 273         /*
 274          * Ensure that the cache lines associated with that completion are
 275          * written out.  This covers the case where _this_ CPU is doing the
 276          * powering down, to ensure that the completion is visible to the
 277          * CPU waiting for this one.
 278          */
 279         flush_cache_louis();
 280
 281         /*
 282          * The actual CPU shutdown procedure is at least platform (if not
 283          * CPU) specific.  This may remove power, or it may simply spin.
 284          *
 285          * Platforms are generally expected *NOT* to return from this call,
 286          * although there are some which do because they have no way to
 287          * power down the CPU.  These platforms are the _only_ reason we
 288          * have a return path which uses the fragment of assembly below.
 289          *
 290          * The return path should not be used for platforms which can
 291          * power off the CPU.
 292          */
 293         if (smp_ops.cpu_die)
 294                 smp_ops.cpu_die(cpu);
 295
 296         /*
 297          * Do not return to the idle loop - jump back to the secondary
 298          * cpu initialisation.  There's some initialisation which needs
 299          * to be repeated to undo the effects of taking the CPU offline.
 300          */
 301         __asm__("mov    sp, %0\n"
 302         "       mov     fp, #0\n"
 303         "       b       secondary_start_kernel"
 304                 :
 305                 : "r" (task_stack_page(current) + THREAD_SIZE - 8));
 306 }
 307 #endif /* CONFIG_HOTPLUG_CPU */
 308
 309 /*
 310  * Called by both boot and secondaries to move global data into
 311  * per-processor storage.
 312  */
 313 static void smp_store_cpu_info(unsigned int cpuid)
 314 {
 315         struct cpuinfo_arm *cpu_info = &per_cpu(cpu_data, cpuid);
 316
 317         cpu_info->loops_per_jiffy = loops_per_jiffy;
 318         cpu_info->cpuid = read_cpuid_id();
 319
 320         store_cpu_topology(cpuid);
 321 }
 322
 323 /*
 324  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 325  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 326  */
 327 asmlinkage void secondary_start_kernel(void)
 328 {
 329         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 330         unsigned int cpu;
 331
 332         /*
 333          * The identity mapping is uncached (strongly ordered), so
 334          * switch away from it before attempting any exclusive accesses.
 335          */
 336         cpu_switch_mm(mm->pgd, mm);
 337         local_flush_bp_all();
 338         enter_lazy_tlb(mm, current);
 339         local_flush_tlb_all();
 340
 341         /*
 342          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 343          * reference and switch to it.
 344          */
 345         cpu = smp_processor_id();
 346         atomic_inc(&mm->mm_count);
 347         current->active_mm = mm;
 348         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 349
 350         cpu_init();
 351
 352         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 353
 354         preempt_disable();
 355         trace_hardirqs_off();
 356
 357         /*
 358          * Give the platform a chance to do its own initialisation.
 359          */
 360         if (smp_ops.smp_secondary_init)
 361                 smp_ops.smp_secondary_init(cpu);
 362
 363         notify_cpu_starting(cpu);
 364
 365         calibrate_delay();
 366
 367         smp_store_cpu_info(cpu);
 368
 369         /*
 370          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 371          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 372          * before we continue - which happens after __cpu_up returns.
 373          */
 374         set_cpu_online(cpu, true);
 375         complete(&cpu_running);
 376
 377         local_irq_enable();
 378         local_fiq_enable();
 379
 380         /*
 381          * OK, it's off to the idle thread for us
 382          */
 383         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 384 }
 385
 386 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 387 {
 388         printk(KERN_INFO "SMP: Total of %d processors activated.\n",
 389                num_online_cpus());
 390
 391         hyp_mode_check();
 392 }
 393
 394 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 395 {
 396         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 397 }
 398
 399 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 400 {
 401         unsigned int ncores = num_possible_cpus();
 402
 403         init_cpu_topology();
 404
 405         smp_store_cpu_info(smp_processor_id());
 406
 407         /*
 408          * are we trying to boot more cores than exist?
 409          */
 410         if (max_cpus > ncores)
 411                 max_cpus = ncores;
 412         if (ncores > 1 && max_cpus) {
 413                 /*
 414                  * Initialise the present map, which describes the set of CPUs
 415                  * actually populated at the present time. A platform should
 416                  * re-initialize the map in the platforms smp_prepare_cpus()
 417                  * if present != possible (e.g. physical hotplug).
 418                  */
 419                 init_cpu_present(cpu_possible_mask);
 420
 421                 /*
 422                  * Initialise the SCU if there are more than one CPU
 423                  * and let them know where to start.
 424                  */
 425                 if (smp_ops.smp_prepare_cpus)
 426                         smp_ops.smp_prepare_cpus(max_cpus);
 427         }
 428 }
 429
 430 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 431
 432 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 433 {
 434         if (!smp_cross_call)
 435                 smp_cross_call = fn;
 436 }
 437
 438 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 439 {
 440         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 441 }
 442
 443 void arch_send_wakeup_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 444 {
 445         smp_cross_call(mask, IPI_WAKEUP);
 446 }
 447
 448 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 449 {
 450         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 451 }
 452
 453 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 454 void arch_irq_work_raise(void)
 455 {
 456         if (is_smp())
 457                 smp_cross_call(cpumask_of(smp_processor_id()), IPI_IRQ_WORK);
 458 }
 459 #endif
 460
 461 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 462 #define S(x,s)  [x] = s
 463         S(IPI_WAKEUP, "CPU wakeup interrupts"),
 464         S(IPI_TIMER, "Timer broadcast interrupts"),
 465         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 466         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 467         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 468         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 469         S(IPI_IRQ_WORK, "IRQ work interrupts"),
 470         S(IPI_COMPLETION, "completion interrupts"),
 471 };
 472
 473 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 474 {
 475         unsigned int cpu, i;
 476
 477         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 478                 seq_printf(p, "%*s%u: ", prec - 1, "IPI", i);
 479
 480                 for_each_online_cpu(cpu)
 481                         seq_printf(p, "%10u ",
 482                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 483
 484                 seq_printf(p, " %s\n", ipi_types[i]);
 485         }
 486 }
 487
 488 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 489 {
 490         u64 sum = 0;
 491         int i;
 492
 493         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 494                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 495
 496         return sum;
 497 }
 498
 499 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 500 void tick_broadcast(const struct cpumask *mask)
 501 {
 502         smp_cross_call(mask, IPI_TIMER);
 503 }
 504 #endif
 505
 506 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 507
 508 /*
 509  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 510  */
 511 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 512 {
 513         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 514             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 515                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 516                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: stopping\n", cpu);
 517                 dump_stack();
 518                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 519         }
 520
 521         set_cpu_online(cpu, false);
 522
 523         local_fiq_disable();
 524         local_irq_disable();
 525
 526         while (1)
 527                 cpu_relax();
 528 }
 529
 530 static DEFINE_PER_CPU(struct completion *, cpu_completion);
 531
 532 int register_ipi_completion(struct completion *completion, int cpu)
 533 {
 534         per_cpu(cpu_completion, cpu) = completion;
 535         return IPI_COMPLETION;
 536 }
 537
 538 static void ipi_complete(unsigned int cpu)
 539 {
 540         complete(per_cpu(cpu_completion, cpu));
 541 }
 542
 543 /*
 544  * Main handler for inter-processor interrupts
 545  */
 546 asmlinkage void __exception_irq_entry do_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 547 {
 548         handle_IPI(ipinr, regs);
 549 }
 550
 551 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 552 {
 553         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 554         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 555
 556         if (ipinr < NR_IPI)
 557                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr]);
 558
 559         switch (ipinr) {
 560         case IPI_WAKEUP:
 561                 break;
 562
 563 #ifdef CONFIG_GENERIC_CLOCKEVENTS_BROADCAST
 564         case IPI_TIMER:
 565                 irq_enter();
 566                 tick_receive_broadcast();
 567                 irq_exit();
 568                 break;
 569 #endif
 570
 571         case IPI_RESCHEDULE:
 572                 scheduler_ipi();
 573                 break;
 574
 575         case IPI_CALL_FUNC:
 576                 irq_enter();
 577                 generic_smp_call_function_interrupt();
 578                 irq_exit();
 579                 break;
 580
 581         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 582                 irq_enter();
 583                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 584                 irq_exit();
 585                 break;
 586
 587         case IPI_CPU_STOP:
 588                 irq_enter();
 589                 ipi_cpu_stop(cpu);
 590                 irq_exit();
 591                 break;
 592
 593 #ifdef CONFIG_IRQ_WORK
 594         case IPI_IRQ_WORK:
 595                 irq_enter();
 596                 irq_work_run();
 597                 irq_exit();
 598                 break;
 599 #endif
 600
 601         case IPI_COMPLETION:
 602                 irq_enter();
 603                 ipi_complete(cpu);
 604                 irq_exit();
 605                 break;
 606
 607         default:
 608                 printk(KERN_CRIT "CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n",
 609                        cpu, ipinr);
 610                 break;
 611         }
 612         set_irq_regs(old_regs);
 613 }
 614
 615 void smp_send_reschedule(int cpu)
 616 {
 617         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 618 }
 619
 620 void smp_send_stop(void)
 621 {
 622         unsigned long timeout;
 623         struct cpumask mask;
 624
 625         cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 626         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), &mask);
 627         if (!cpumask_empty(&mask))
 628                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 629
 630         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 631         timeout = USEC_PER_SEC;
 632         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 633                 udelay(1);
 634
 635         if (num_online_cpus() > 1)
 636                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 637 }
 638
 639 /*
 640  * not supported here
 641  */
 642 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 643 {
 644         return -EINVAL;
 645 }
 646
 647 #ifdef CONFIG_CPU_FREQ
 648
 649 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref);
 650 static DEFINE_PER_CPU(unsigned long, l_p_j_ref_freq);
 651 static unsigned long global_l_p_j_ref;
 652 static unsigned long global_l_p_j_ref_freq;
 653
 654 static int cpufreq_callback(struct notifier_block *nb,
 655                                         unsigned long val, void *data)
 656 {
 657         struct cpufreq_freqs *freq = data;
 658         int cpu = freq->cpu;
 659
 660         if (freq->flags & CPUFREQ_CONST_LOOPS)
 661                 return NOTIFY_OK;
 662
 663         if (!per_cpu(l_p_j_ref, cpu)) {
 664                 per_cpu(l_p_j_ref, cpu) =
 665                         per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy;
 666                 per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu) = freq->old;
 667                 if (!global_l_p_j_ref) {
 668                         global_l_p_j_ref = loops_per_jiffy;
 669                         global_l_p_j_ref_freq = freq->old;
 670                 }
 671         }
 672
 673         if ((val == CPUFREQ_PRECHANGE  && freq->old < freq->new) ||
 674             (val == CPUFREQ_POSTCHANGE && freq->old > freq->new) ||
 675             (val == CPUFREQ_RESUMECHANGE || val == CPUFREQ_SUSPENDCHANGE)) {
 676                 loops_per_jiffy = cpufreq_scale(global_l_p_j_ref,
 677                                                 global_l_p_j_ref_freq,
 678                                                 freq->new);
 679                 per_cpu(cpu_data, cpu).loops_per_jiffy =
 680                         cpufreq_scale(per_cpu(l_p_j_ref, cpu),
 681                                         per_cpu(l_p_j_ref_freq, cpu),
 682                                         freq->new);
 683         }
 684         return NOTIFY_OK;
 685 }
 686
 687 static struct notifier_block cpufreq_notifier = {
 688         .notifier_call  = cpufreq_callback,
 689 };
 690
 691 static int __init register_cpufreq_notifier(void)
 692 {
 693         return cpufreq_register_notifier(&cpufreq_notifier,
 694                                                 CPUFREQ_TRANSITION_NOTIFIER);
 695 }
 696 core_initcall(register_cpufreq_notifier);
 697
 698 #endif