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 };
  65
  66 /*
  67  * Boot a secondary CPU, and assign it the specified idle task.
  68  * This also gives us the initial stack to use for this CPU.
  69  */
  70 static int __cpuinit boot_secondary(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  71 {
  72         if (cpu_ops[cpu]->cpu_boot)
  73                 return cpu_ops[cpu]->cpu_boot(cpu);
  74
  75         return -EOPNOTSUPP;
  76 }
  77
  78 static DECLARE_COMPLETION(cpu_running);
  79
  80 int __cpuinit __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  81 {
  82         int ret;
  83
  84         /*
  85          * We need to tell the secondary core where to find its stack and the
  86          * page tables.
  87          */
  88         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
  89         __flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
  90
  91         /*
  92          * Now bring the CPU into our world.
  93          */
  94         ret = boot_secondary(cpu, idle);
  95         if (ret == 0) {
  96                 /*
  97                  * CPU was successfully started, wait for it to come online or
  98                  * time out.
  99                  */
 100                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 101                                             msecs_to_jiffies(1000));
 102
 103                 if (!cpu_online(cpu)) {
 104                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 105                         ret = -EIO;
 106                 }
 107         } else {
 108                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 109         }
 110
 111         secondary_data.stack = NULL;
 112
 113         return ret;
 114 }
 115
 116 /*
 117  * This is the secondary CPU boot entry.  We're using this CPUs
 118  * idle thread stack, but a set of temporary page tables.
 119  */
 120 asmlinkage void __cpuinit secondary_start_kernel(void)
 121 {
 122         struct mm_struct *mm = &init_mm;
 123         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 124
 125         /*
 126          * All kernel threads share the same mm context; grab a
 127          * reference and switch to it.
 128          */
 129         atomic_inc(&mm->mm_count);
 130         current->active_mm = mm;
 131         cpumask_set_cpu(cpu, mm_cpumask(mm));
 132
 133         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 134         printk("CPU%u: Booted secondary processor\n", cpu);
 135
 136         /*
 137          * TTBR0 is only used for the identity mapping at this stage. Make it
 138          * point to zero page to avoid speculatively fetching new entries.
 139          */
 140         cpu_set_reserved_ttbr0();
 141         flush_tlb_all();
 142
 143         preempt_disable();
 144         trace_hardirqs_off();
 145
 146         if (cpu_ops[cpu]->cpu_postboot)
 147                 cpu_ops[cpu]->cpu_postboot();
 148
 149         /*
 150          * OK, now it's safe to let the boot CPU continue.  Wait for
 151          * the CPU migration code to notice that the CPU is online
 152          * before we continue.
 153          */
 154         set_cpu_online(cpu, true);
 155         complete(&cpu_running);
 156
 157         /*
 158          * Enable GIC and timers.
 159          */
 160         notify_cpu_starting(cpu);
 161
 162         local_dbg_enable();
 163         local_irq_enable();
 164         local_fiq_enable();
 165
 166         /*
 167          * OK, it's off to the idle thread for us
 168          */
 169         cpu_startup_entry(CPUHP_ONLINE);
 170 }
 171
 172 #ifdef CONFIG_HOTPLUG_CPU
 173 static int op_cpu_disable(unsigned int cpu)
 174 {
 175         /*
 176          * If we don't have a cpu_die method, abort before we reach the point
 177          * of no return. CPU0 may not have an cpu_ops, so test for it.
 178          */
 179         if (!cpu_ops[cpu] || !cpu_ops[cpu]->cpu_die)
 180                 return -EOPNOTSUPP;
 181
 182         /*
 183          * We may need to abort a hot unplug for some other mechanism-specific
 184          * reason.
 185          */
 186         if (cpu_ops[cpu]->cpu_disable)
 187                 return cpu_ops[cpu]->cpu_disable(cpu);
 188
 189         return 0;
 190 }
 191
 192 /*
 193  * __cpu_disable runs on the processor to be shutdown.
 194  */
 195 int __cpu_disable(void)
 196 {
 197         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 198         int ret;
 199
 200         ret = op_cpu_disable(cpu);
 201         if (ret)
 202                 return ret;
 203
 204         /*
 205          * Take this CPU offline.  Once we clear this, we can't return,
 206          * and we must not schedule until we're ready to give up the cpu.
 207          */
 208         set_cpu_online(cpu, false);
 209
 210         /*
 211          * OK - migrate IRQs away from this CPU
 212          */
 213         migrate_irqs();
 214
 215         /*
 216          * Remove this CPU from the vm mask set of all processes.
 217          */
 218         clear_tasks_mm_cpumask(cpu);
 219
 220         return 0;
 221 }
 222
 223 static int op_cpu_kill(unsigned int cpu)
 224 {
 225         /*
 226          * If we have no means of synchronising with the dying CPU, then assume
 227          * that it is really dead. We can only wait for an arbitrary length of
 228          * time and hope that it's dead, so let's skip the wait and just hope.
 229          */
 230         if (!cpu_ops[cpu]->cpu_kill)
 231                 return 1;
 232
 233         return cpu_ops[cpu]->cpu_kill(cpu);
 234 }
 235
 236 static DECLARE_COMPLETION(cpu_died);
 237
 238 /*
 239  * called on the thread which is asking for a CPU to be shutdown -
 240  * waits until shutdown has completed, or it is timed out.
 241  */
 242 void __cpu_die(unsigned int cpu)
 243 {
 244         if (!wait_for_completion_timeout(&cpu_died, msecs_to_jiffies(5000))) {
 245                 pr_crit("CPU%u: cpu didn't die\n", cpu);
 246                 return;
 247         }
 248         pr_notice("CPU%u: shutdown\n", cpu);
 249
 250         /*
 251          * Now that the dying CPU is beyond the point of no return w.r.t.
 252          * in-kernel synchronisation, try to get the firwmare to help us to
 253          * verify that it has really left the kernel before we consider
 254          * clobbering anything it might still be using.
 255          */
 256         if (!op_cpu_kill(cpu))
 257                 pr_warn("CPU%d may not have shut down cleanly\n", cpu);
 258 }
 259
 260 /*
 261  * Called from the idle thread for the CPU which has been shutdown.
 262  *
 263  * Note that we disable IRQs here, but do not re-enable them
 264  * before returning to the caller. This is also the behaviour
 265  * of the other hotplug-cpu capable cores, so presumably coming
 266  * out of idle fixes this.
 267  */
 268 void cpu_die(void)
 269 {
 270         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 271
 272         idle_task_exit();
 273
 274         local_irq_disable();
 275
 276         /* Tell __cpu_die() that this CPU is now safe to dispose of */
 277         complete(&cpu_died);
 278
 279         /*
 280          * Actually shutdown the CPU. This must never fail. The specific hotplug
 281          * mechanism must perform all required cache maintenance to ensure that
 282          * no dirty lines are lost in the process of shutting down the CPU.
 283          */
 284         cpu_ops[cpu]->cpu_die(cpu);
 285
 286         BUG();
 287 }
 288 #endif
 289
 290 void __init smp_cpus_done(unsigned int max_cpus)
 291 {
 292         unsigned long bogosum = loops_per_jiffy * num_online_cpus();
 293
 294         pr_info("SMP: Total of %d processors activated (%lu.%02lu BogoMIPS).\n",
 295                 num_online_cpus(), bogosum / (500000/HZ),
 296                 (bogosum / (5000/HZ)) % 100);
 297 }
 298
 299 void __init smp_prepare_boot_cpu(void)
 300 {
 301         set_my_cpu_offset(per_cpu_offset(smp_processor_id()));
 302 }
 303
 304 static void (*smp_cross_call)(const struct cpumask *, unsigned int);
 305
 306 /*
 307  * Enumerate the possible CPU set from the device tree and build the
 308  * cpu logical map array containing MPIDR values related to logical
 309  * cpus. Assumes that cpu_logical_map(0) has already been initialized.
 310  */
 311 void __init smp_init_cpus(void)
 312 {
 313         struct device_node *dn = NULL;
 314         unsigned int i, cpu = 1;
 315         bool bootcpu_valid = false;
 316
 317         while ((dn = of_find_node_by_type(dn, "cpu"))) {
 318                 const u32 *cell;
 319                 u64 hwid;
 320
 321                 /*
 322                  * A cpu node with missing "reg" property is
 323                  * considered invalid to build a cpu_logical_map
 324                  * entry.
 325                  */
 326                 cell = of_get_property(dn, "reg", NULL);
 327                 if (!cell) {
 328                         pr_err("%s: missing reg property\n", dn->full_name);
 329                         goto next;
 330                 }
 331                 hwid = of_read_number(cell, of_n_addr_cells(dn));
 332
 333                 /*
 334                  * Non affinity bits must be set to 0 in the DT
 335                  */
 336                 if (hwid & ~MPIDR_HWID_BITMASK) {
 337                         pr_err("%s: invalid reg property\n", dn->full_name);
 338                         goto next;
 339                 }
 340
 341                 /*
 342                  * Duplicate MPIDRs are a recipe for disaster. Scan
 343                  * all initialized entries and check for
 344                  * duplicates. If any is found just ignore the cpu.
 345                  * cpu_logical_map was initialized to INVALID_HWID to
 346                  * avoid matching valid MPIDR values.
 347                  */
 348                 for (i = 1; (i < cpu) && (i < NR_CPUS); i++) {
 349                         if (cpu_logical_map(i) == hwid) {
 350                                 pr_err("%s: duplicate cpu reg properties in the DT\n",
 351                                         dn->full_name);
 352                                 goto next;
 353                         }
 354                 }
 355
 356                 /*
 357                  * The numbering scheme requires that the boot CPU
 358                  * must be assigned logical id 0. Record it so that
 359                  * the logical map built from DT is validated and can
 360                  * be used.
 361                  */
 362                 if (hwid == cpu_logical_map(0)) {
 363                         if (bootcpu_valid) {
 364                                 pr_err("%s: duplicate boot cpu reg property in DT\n",
 365                                         dn->full_name);
 366                                 goto next;
 367                         }
 368
 369                         bootcpu_valid = true;
 370
 371                         /*
 372                          * cpu_logical_map has already been
 373                          * initialized and the boot cpu doesn't need
 374                          * the enable-method so continue without
 375                          * incrementing cpu.
 376                          */
 377                         continue;
 378                 }
 379
 380                 if (cpu >= NR_CPUS)
 381                         goto next;
 382
 383                 if (cpu_read_ops(dn, cpu) != 0)
 384                         goto next;
 385
 386                 if (cpu_ops[cpu]->cpu_init(dn, cpu))
 387                         goto next;
 388
 389                 pr_debug("cpu logical map 0x%llx\n", hwid);
 390                 cpu_logical_map(cpu) = hwid;
 391 next:
 392                 cpu++;
 393         }
 394
 395         /* sanity check */
 396         if (cpu > NR_CPUS)
 397                 pr_warning("no. of cores (%d) greater than configured maximum of %d - clipping\n",
 398                            cpu, NR_CPUS);
 399
 400         if (!bootcpu_valid) {
 401                 pr_err("DT missing boot CPU MPIDR, not enabling secondaries\n");
 402                 return;
 403         }
 404
 405         /*
 406          * All the cpus that made it to the cpu_logical_map have been
 407          * validated so set them as possible cpus.
 408          */
 409         for (i = 0; i < NR_CPUS; i++)
 410                 if (cpu_logical_map(i) != INVALID_HWID)
 411                         set_cpu_possible(i, true);
 412 }
 413
 414 void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
 415 {
 416         int err;
 417         unsigned int cpu, ncores = num_possible_cpus();
 418
 419         /*
 420          * are we trying to boot more cores than exist?
 421          */
 422         if (max_cpus > ncores)
 423                 max_cpus = ncores;
 424
 425         /* Don't bother if we're effectively UP */
 426         if (max_cpus <= 1)
 427                 return;
 428
 429         /*
 430          * Initialise the present map (which describes the set of CPUs
 431          * actually populated at the present time) and release the
 432          * secondaries from the bootloader.
 433          *
 434          * Make sure we online at most (max_cpus - 1) additional CPUs.
 435          */
 436         max_cpus--;
 437         for_each_possible_cpu(cpu) {
 438                 if (max_cpus == 0)
 439                         break;
 440
 441                 if (cpu == smp_processor_id())
 442                         continue;
 443
 444                 if (!cpu_ops[cpu])
 445                         continue;
 446
 447                 err = cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu);
 448                 if (err)
 449                         continue;
 450
 451                 set_cpu_present(cpu, true);
 452                 max_cpus--;
 453         }
 454 }
 455
 456
 457 void __init set_smp_cross_call(void (*fn)(const struct cpumask *, unsigned int))
 458 {
 459         smp_cross_call = fn;
 460 }
 461
 462 void arch_send_call_function_ipi_mask(const struct cpumask *mask)
 463 {
 464         smp_cross_call(mask, IPI_CALL_FUNC);
 465 }
 466
 467 void arch_send_call_function_single_ipi(int cpu)
 468 {
 469         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_CALL_FUNC_SINGLE);
 470 }
 471
 472 static const char *ipi_types[NR_IPI] = {
 473 #define S(x,s)  [x - IPI_RESCHEDULE] = s
 474         S(IPI_RESCHEDULE, "Rescheduling interrupts"),
 475         S(IPI_CALL_FUNC, "Function call interrupts"),
 476         S(IPI_CALL_FUNC_SINGLE, "Single function call interrupts"),
 477         S(IPI_CPU_STOP, "CPU stop interrupts"),
 478 };
 479
 480 void show_ipi_list(struct seq_file *p, int prec)
 481 {
 482         unsigned int cpu, i;
 483
 484         for (i = 0; i < NR_IPI; i++) {
 485                 seq_printf(p, "%*s%u:%s", prec - 1, "IPI", i + IPI_RESCHEDULE,
 486                            prec >= 4 ? " " : "");
 487                 for_each_online_cpu(cpu)
 488                         seq_printf(p, "%10u ",
 489                                    __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]));
 490                 seq_printf(p, "      %s\n", ipi_types[i]);
 491         }
 492 }
 493
 494 u64 smp_irq_stat_cpu(unsigned int cpu)
 495 {
 496         u64 sum = 0;
 497         int i;
 498
 499         for (i = 0; i < NR_IPI; i++)
 500                 sum += __get_irq_stat(cpu, ipi_irqs[i]);
 501
 502         return sum;
 503 }
 504
 505 static DEFINE_RAW_SPINLOCK(stop_lock);
 506
 507 /*
 508  * ipi_cpu_stop - handle IPI from smp_send_stop()
 509  */
 510 static void ipi_cpu_stop(unsigned int cpu)
 511 {
 512         if (system_state == SYSTEM_BOOTING ||
 513             system_state == SYSTEM_RUNNING) {
 514                 raw_spin_lock(&stop_lock);
 515                 pr_crit("CPU%u: stopping\n", cpu);
 516                 dump_stack();
 517                 raw_spin_unlock(&stop_lock);
 518         }
 519
 520         set_cpu_online(cpu, false);
 521
 522         local_fiq_disable();
 523         local_irq_disable();
 524
 525         while (1)
 526                 cpu_relax();
 527 }
 528
 529 /*
 530  * Main handler for inter-processor interrupts
 531  */
 532 void handle_IPI(int ipinr, struct pt_regs *regs)
 533 {
 534         unsigned int cpu = smp_processor_id();
 535         struct pt_regs *old_regs = set_irq_regs(regs);
 536
 537         if (ipinr >= IPI_RESCHEDULE && ipinr < IPI_RESCHEDULE + NR_IPI)
 538                 __inc_irq_stat(cpu, ipi_irqs[ipinr - IPI_RESCHEDULE]);
 539
 540         switch (ipinr) {
 541         case IPI_RESCHEDULE:
 542                 scheduler_ipi();
 543                 break;
 544
 545         case IPI_CALL_FUNC:
 546                 irq_enter();
 547                 generic_smp_call_function_interrupt();
 548                 irq_exit();
 549                 break;
 550
 551         case IPI_CALL_FUNC_SINGLE:
 552                 irq_enter();
 553                 generic_smp_call_function_single_interrupt();
 554                 irq_exit();
 555                 break;
 556
 557         case IPI_CPU_STOP:
 558                 irq_enter();
 559                 ipi_cpu_stop(cpu);
 560                 irq_exit();
 561                 break;
 562
 563         default:
 564                 pr_crit("CPU%u: Unknown IPI message 0x%x\n", cpu, ipinr);
 565                 break;
 566         }
 567         set_irq_regs(old_regs);
 568 }
 569
 570 void smp_send_reschedule(int cpu)
 571 {
 572         smp_cross_call(cpumask_of(cpu), IPI_RESCHEDULE);
 573 }
 574
 575 void smp_send_stop(void)
 576 {
 577         unsigned long timeout;
 578
 579         if (num_online_cpus() > 1) {
 580                 cpumask_t mask;
 581
 582                 cpumask_copy(&mask, cpu_online_mask);
 583                 cpu_clear(smp_processor_id(), mask);
 584
 585                 smp_cross_call(&mask, IPI_CPU_STOP);
 586         }
 587
 588         /* Wait up to one second for other CPUs to stop */
 589         timeout = USEC_PER_SEC;
 590         while (num_online_cpus() > 1 && timeout--)
 591                 udelay(1);
 592
 593         if (num_online_cpus() > 1)
 594                 pr_warning("SMP: failed to stop secondary CPUs\n");
 595 }
 596
 597 /*
 598  * not supported here
 599  */
 600 int setup_profiling_timer(unsigned int multiplier)
 601 {
 602         return -EINVAL;
 603 }